CN102317874B - 交流同步电动机的磁极位置推定方法 - Google Patents

Abstract

本发明得到一种交流同步电动机的磁极位置推定方法。由于如果存在静摩擦，则在磁极位置推定中使用的误差扭矩被静摩擦抵消的时刻，磁极位置推定结束，所以留有磁极偏移。存在下述课题，即，在被正的静摩擦抵消的情况下，留有正的磁极偏移，而在被负的静摩擦抵消的情况下，留有负的磁极偏移。通过执行将磁极误差推定值的初始值向正方向和负方向变更的工序，根据进行正方向动作和负方向动作而得到的包含正的磁极偏移的磁极误差推定值和包含负的磁极偏移的磁极误差推定值，推定真实磁极误差推定值，由此，可以消减由静摩擦引起的推定误差。

Description

交流同步电动机的磁极位置推定方法

技术领域

本发明涉及包括线性电动机在内的交流同步电动机的磁极位置检测。

背景技术

在使用交流同步电动机的伺服控制中，通常为了有效地产生扭矩，而进行所谓的矢量控制，即，将电流分解至电动机的磁通方向即d轴和与其正交的扭矩方向即q轴，而进行各自的电流控制。为了进行矢量控制，必须准确地检测磁极位置。

对于线性电动机，多数情况下与增量编码器组合使用，但由于增量编码器只能检测相对位置，所以需要初始磁极位置的检测。如果初始磁极位置的检测精度较差，则发生实际电动机的磁极位置与控制***所检测出的磁极位置发生偏移的轴偏移现象。

另一方面，对于旋转型电动机，通常与绝对编码器组合使用，预先检测磁极位置并保存。在使用绝对编码器的情况下，不需要初始磁极位置的检测，但在存在安装错误的情况下等，也产生轴偏移。如果产生轴偏移，则产生扭矩控制精度恶化或最大产生扭矩减少等问题。

专利文献1：日本特开2002-247881号公报

非专利文献1：“電気学会論文誌D”、Vol.122、No.9、2002

发明内容

作为现有技术例1，存在“電気学会論文誌D”、Vol.122、No.9、2002中记载的“インクリメンタルエンコ一ダ付さブラシレスDCサ一ボモ一タの磁極位置検出法と制御”这一技术。该技术利用下述原理，即，在实际电动机的控制位置(以下称为实际电动机磁极位置)与控制***所检测出的磁极位置(以下称为控制磁极位置)的d轴位置一致的情况下，即使流过d轴电流也不产生扭矩，但在实际电动机磁极位置与控制磁极位置发生偏移的情况下，如果流过d轴电流，则产生与轴偏移量对应的扭矩。具体地说，向电流指令中施加磁极位置检测用信号，对由于控制磁极位置与实际电动机磁极位置之间的磁极误差而产生的扭矩所引起的电动机速度进行检测，如果对该电动机速度进行PI校正并使用校正后的值对坐标变换位置进行修正，则最终可以使轴偏移量收敛为0，可以推定磁极位置。

但是，在存在干扰的情况下，特别地，在静摩擦较大的情况下，由于磁极位置推定中所使用的扭矩量被摩擦扭矩掩盖，所以存在留有较大的推定误差的问题。针对该问题点，在现有技术中提出了通过将磁极位置检测用信号的振幅增大，由此消减推定误差的方法，但在这种情况下，存在磁极位置推定时的电动机的移动量变大、噪音变大等课题。另外，存在下述课题，即，由于电流振幅因放大器容量而存在极限，所以通过增大磁极位置检测用信号的振幅来消减推定误差的方法存在极限。

另一方面，存在日本特开2002-247881号公报中记载的技术。在该技术中，向电动机施加磁极位置检测用电流，读取将磁极向由此产生的磁场吸引时的位置信息，并基于该信息推定磁极位置。此时，将施加电流的相位分为基准相位+0度、基准相位+180度、基准相位-90度、基准相位+90度，并对其每次的位移信息进行检测，根据该位移信息推定磁极位置。由于使用将检测用电流的相位分为基准相位-90度、基准相位+90度而得的结果来计算磁极位置，所以可以消减由于静摩擦的影响所导致的磁极检测精度恶化。

但是，存在以下课题。第一，由于利用通过适当地以较短的时间施加指令、且立刻对施加指令的方向以短时间进行切换，由此使移动量减小的方法，而不是利用位置或速度的反馈控制环对电动机的移动量进行控制的方式，所以在例如相对于推定用信号的振幅，摩擦极小的情况下等，存在随着条件的不同，有时无法充分地减小电动机的实际移动量的课题。而且，存在下述课题，即，由于该方式不是如反馈控制那样的收敛动作，所以不使用在收敛后切换至下一工序(sequence)那样的方法，而需要适当地设定切换时间，其调整困难。

第二，虽然记载有通过成对地依次生成对角的磁场相位指令，产生微小旋转量且使旋转位置复位，但存在下述课题，即，由于在磁极位置检测时，没有搭配位置或速度的反馈控制环，所以在一次的检测模式中，不进行返回原来位置的动作，无法保证检测开始前后的磁极位置相同。在正方向和负方向上干扰不同情况下等，存在检测开始前后的电动机位置不同的课题。特别地，存在下述课题，即，如果多次反复进行检测动作，则位置逐渐偏移。针对该课题，在现有技术中记载了具有位置·速度控制装置的结构，但由于通常使用的位置·速度控制环在磁极位置发生偏移的情况下，控制环无法正常动作，所以记载的结构没有意义。

第三，在本技术例中存在下述课题，即，由于在磁极推定中使用反正切，所以运算负荷大，耗费运算时间。

为了解决上述课题，本发明得到一种磁极位置推定方法，其通过将电动机检测器的检测结果向位置或速度控制器输入，对电动机的位置或速度进行控制，使用位置或速度控制器的输出即磁极误差推定值进行坐标变换，对向电动机施加的电压或电流的相位进行变换，使磁极误差推定值接近电动机磁极位置和控制磁极位置的差即磁极误差真值，从而推定磁极位置，该磁极位置推定方法具有：第一磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于预先确定的基准相位偏移+α相位的第一磁极误差推定值；正方向移动步骤，在该步骤中，使用通过第一磁极误差输入步骤使电动机的位置向正方向变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近磁极误差真值；第一移动相位存储步骤，在该步骤中，存储正方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第一磁极误差推定收敛值；第二磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于基准相位偏移-α相位的第二磁极误差推定值；负方向移动步骤，在该步骤中，使用通过第二磁极误差输入步骤使电动机的位置向负方向变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近磁极误差真值；第二移动相位存储步骤，在该步骤中，存储负方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第二磁极误差推定收敛值；以及磁极位置推定步骤，在该步骤中，基于通过第一移动相位存储步骤、第二移动相位存储步骤而存储的磁极误差推定收敛值，推定真实磁极位置。

发明的效果

由于本发明的磁极位置推定方法通过将电动机检测器的检测结果向位置或速度控制器输入，对该电动机的位置或速度进行控制，使用位置或速度控制器的输出即磁极误差推定值进行坐标变换，对向电动机施加的电压或电流的相位进行变换，使磁极误差推定值接近电动机磁极位置和控制磁极位置的差即磁极误差真值，从而推定磁极位置，该磁极位置推定方法由下述步骤构成，即：第一磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于预先确定的基准相位偏移+α相位的第一磁极误差推定值；正方向移动步骤，在该步骤中，使用通过第一磁极误差输入步骤使电动机的位置向正方向变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近磁极误差真值；第一移动相位存储步骤，在该步骤中，存储正方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第一磁极误差推定收敛值；第二磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于基准相位偏移-α相位的第二磁极误差推定值；负方向移动步骤，在该步骤中，使用通过第二磁极误差输入步骤使电动机的位置向负方向变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近磁极误差真值；第二移动相位存储步骤，在该步骤中，存储负方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第二磁极误差推定收敛值；以及磁极位置推定步骤，在该步骤中，基于通过第一移动相位存储步骤、第二移动相位存储步骤而存储的磁极误差推定收敛值，推定真实磁极位置，所以即使不将推定用信号的振幅增大，也可以消减由静摩擦力引起的检测误差。另外，可以消减检测动作时的电动机的移动量，使检测开始前后的磁极位置相同，可以使推定磁极的差异运算负载较小，运算时间较短。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的控制模块结构的图。

图2是表示位置·速度控制部的控制模块图的结构例的图。

图3是表示本发明的实施方式1中的磁极位置推定的工序的图。

图4是表示本发明的实施方式1中的磁极位置推定动作时的电动机位置(θm)的波形的图。

图5是表示本发明的实施方式2中的控制模块结构的图。

图6是表示本发明的实施方式3中的控制模块结构的图。

图7是表示本发明的实施方式4中的控制模块结构的图。

标号的说明

1：电流控制部、2：dq/uvw坐标变换部、3：逆变器、4：uvw/dq坐标变换部、5：电动机、6：检测器、7：电角运算部、8：位置·速度控制部、9：施加信号坐标变换部、101：位置比例增益部、102：速度运算部、103：速度比例增益部、104：速度积分运算部、θce：控制磁极位置、θe：磁极误差推定值、θm：电动机位置、θm*：电动机位置指令、Ip：推定用电流信号、Vp：推定用电压信号

具体实施方式

实施方式1

说明本实施方式中的交流同步电动机的磁极位置推定装置的结构。图1表示本实施方式中的磁极位置检测的控制模块的结构图。

电流控制部1利用dq轴电流指令和dq轴电流反馈值，进行电流控制，并输出dq轴电压指令。电流控制通常进行比例积分控制。dq/uvw坐标变换部2基于后述的控制磁极位置信息，对dq轴电压进行坐标变换，输出三相电压。逆变器部3基于电压指令进行电力变换，产生驱动电动机5的电压。uvw/dq坐标变换部4基于控制磁极位置信息，对三相电流进行坐标变换，输出dq轴电流反馈值。电角运算部7将由与电动机的旋转部或可动部连接的检测器6检测出的实际电动机位置变换为电角位置。位置/速度控制部8根据控制磁极位置即电动机位置指令(θm*)和由检测器6检测出的电动机磁极位置即电动机位置(θm)，进行位置控制或者速度控制，并输出磁极误差推定值(θe)。此外，对于控制磁极位置信息，将向从电角运算部7输出的电角位置加上来自位置/速度控制部8的磁极误差推定值(θe)后得到的位置，作为控制磁极位置(θce)使用。

下面，使用图2，详细说明位置/速度控制部8的一个例子。图2是由位置比例控制及速度积分控制构成的例子。位置比例增益部101使电动机位置指令(θm*)和电动机位置(θm)的偏差乘上位置比例增益，输出电动机速度指令。速度运算部102对电动机位置微分或者进行类似动作，运算电动机速度。速度比例增益部103使电动机速度指令和电动机速度的偏差乘上速度比例增益。速度积分运算部104使电动机速度指令和电动机速度的偏差乘上速度积分增益，并将该结果加到积分器中。位置·速度控制部输出即磁极误差推定值为，将速度比例增益部103和速度积分运算部104的输出相加后的值。利用该位置/速度控制部8，使磁极误差推定值接近电动机磁极位置与控制磁极位置的差即磁极误差真值。

下面，使用图3，说明本实施方式中的磁极位置推定方法。在作为推定用电流信号Ip而施加一定振幅的直流信号时，如果控制磁极位置和实际电动机磁极位置存在磁极误差，则产生与该磁极误差对应的误差扭矩。由于在向正方向偏移的情况下产生正的误差扭矩，在向负方向偏移的情况下产生负的误差扭矩，所以利用电动机因该误差扭矩作为干扰扭矩起作用从而使电动机位置移动这一点，推定磁极位置。在这里，作为产生误差扭矩即干扰扭矩的方法，采用向d轴电流施加固定的推定用信号，使磁极误差推定值从真实的磁极位置偏移开的方法。

在本实施方式中，为了进行不使电动机位置移动的控制，预先使电动机位置指令(θm*)＝0。位置/速度控制部8与由检测器6检测出的电动机位置(θm)的变化对应地，进行位置·速度控制，在向正方向移动的情况下输出正的磁极误差推定值，在向负方向移动的情况下输出负的磁极误差推定值。通过不断将得到的磁极误差推定值与电动机电角位置相加而更新控制磁极位置，由此使施加推定用电流信号的方向变化，向使误差扭矩减少的方向进行控制，最终使误差扭矩成为0，电动机位置收敛于停止处，使磁极误差推定值接近磁极误差真值。此时的磁极误差量为大致0。通过以上动作，进行磁极位置推定。

另外，由于在输入了磁极误差推定值的情况下，如果通过磁极位置推定使电动机位置移动，则电动机位置指令(θm*＝0)和电动机位置(θm)产生偏差，所以使位置/速度控制部8向抑制该偏差的方向动作，利用输出即磁极误差推定值对图1的dq/uvw坐标变换部2、uvw/dq坐标变换部4所使用的控制磁极位置进行控制。由于在电动机位置指令(θm*＝0)和电动机位置(θm)存在偏差的期间，不断向图2的速度积分运算部104的积分器中积蓄值，并持续操作磁极误差推定值的输出，所以使电动机位置(θm)接近电动机位置指令(θm*＝0)，在最终达到收敛值的时刻，电动机位置指令(θm*＝0)和电动机位置(θm)的偏差成为0。通过以上动作，利用本结构使磁极误差推定值接近磁极误差真值，与磁极位置推定同时地进行电动机的速度·位置控制。即，通过向位置或速度控制器8输入电动机检测器6的检测结果，对电动机的位置或速度进行控制，使用位置或速度控制器8的输出即磁极误差推定值(θe)进行坐标变换，变换向电动机施加的电压或电流的相位，使磁极误差推定值(θe)接近电动机磁极位置与控制磁极位置的差即磁极误差真值，而推定磁极位置。

下面，图3表示实施方式1中的磁极位置推定工序。首先，在工序S1中，以磁极误差推定值的初始值为适当的角度的状态(例如β)实施磁极位置推定。然后，在工序S2中，将相对于工序S1中的磁极误差推定值的收敛值偏移-大致90度或者+大致90度的位置设定为磁极误差推定值(在工序S1中β为正的情况下为-大致90度，在工序S1中β为负的情况下为+大致90度)的初始值，并进行磁极位置推定，计算基准相位。

然后，在工序S3中，将相对于工序S2中的磁极误差推定值的收敛值即基准位置偏移+90度的位置设定为磁极误差推定值的初始值，实施磁极位置推定，并存储其收敛值。然后，在工序S4中，将相对于工序S2中的磁极误差推定值的收敛值即基准相位偏移-90度的位置设定为磁极误差推定值的初始值，实施磁极位置推定，并存储其收敛值。此外，在本实施方式中，说明了在S3及S4中偏移±90度的情况，但本发明并不限于此，只要S3和S4中的磁极误差推定值为正负相反即可，例如也可以是±α。

最后，在工序S5中，求取在工序S3和工序S4中得到的磁极误差推定值的收敛值的平均值，并将其作为最终的磁极误差推定值。

磁极误差推定值(θe)的初始值的输入，在实施方式1中，可以通过输入图2的速度积分运算部104的积分更新值而进行。在工序结束时刻，在图2所示的结构的情况下，速度积分运算部104的积分更新值大致成为磁极误差推定值(θe)的收敛值。因此，可以通过读出积分更新值，再次重新设定为向该值加上或减去偏移值而得的结果，作为下一工序中的初始值。

工序S1、S2的目的在于，防止使磁极位置偏移180度而导致错误推定。在图1所说明的控制模块的磁极位置推定中，由于在磁极误差接近180度的情况下，不产生误差扭矩，所以无法进行磁极位置推定。这样一来，在一次的工序结束后，无法区分磁极误差处于0度或者180度中的哪个的状态。因此，通过如工序S1、S2所示偏移90度并进行励磁，从而即使在偏移180度状态下，也一定可以使磁极位置推定起作用。上述的结果是，在工序S2结束时磁极偏移量成为大致0，控制磁极位置与电动机磁极位置大致一致。

工序S3、S4的目的在于，除去静摩擦的影响。如果存在静摩擦，则在磁极位置推定中使用的误差扭矩被静摩擦抵消的时刻，磁极位置推定结束，因此，留有磁极偏移。在被正的静摩擦抵消的情况下，留有正的磁极偏移，在被负的静摩擦抵消的情况下，留有负的磁极偏移。因此，通过利用工序S3、S4进行将磁极误差推定值的初始值向正方向和负方向变更的工序，并且，根据进行正方向动作和负方向动作而得到的包含正的磁极偏移的磁极误差推定值、和包含负的磁极偏移的磁极误差推定值，推定真实的磁极误差推定值，由此，可以消减由静摩擦引起的推定误差。由于如果正方向动作时和负方向动作时的静摩擦的大小相同，则可以完全抵消，所以在理论上，可以使推定误差完全成为0。

为了消除静摩擦的影响，在本实施方式中，求取正方向动作时和负方向动作时的磁极误差推定值的平均值，但也可以明确地推定静摩擦，并使用其结果计算真实的磁极误差推定值。在施加直流电流信号Ip的情况下，可以利用下式求出静摩擦的大小。

(式1)

F_s＝K_t·I_p·sin((θ_{e_min as}+θ_{e_plus})/2)

此外，如果使用工序S2的动作方向的条件分支，则也可以消减工序S3、S4中的某一个。

另外，作为各工序的磁极误差推定值的收敛值，使用位置/速度控制部8的输出值，但也可以在进行位置/速度的积分控制的情况下，利用积分项输出。另外，如果是搭配有位置控制的状态，则也可以利用控制磁极位置信息。

在这里，说明位置·速度控制增益的设计方法。1个工序内的电动机位置θm的最大移动量Δθmax，可以使用下式求概略值。

(式2)

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\max }=\frac{K_t{I}_p{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{erro}}}{J_t{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sce}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{spie}}}$

在这里，Kt为扭矩常数，Ip为叠加信号振幅，θerr0为初始磁极偏移量，Jt为合计惯性，Wsce为速度控制的比例响应带(proportional response band)，Wspie为速度控制的积分带(integralband)。因此，如果利用上式进行逆运算，则可以计算用于得到Δθmax的目标移动量所必要的速度控制增益Wsce、Wspie。具体地说，如果使用下式设计速度控制的区域Wsce，则可以得到概略目标移动量。

(式3)

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sce}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{NK}}_t{I}_p{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{erro}}}{J_t\·{\mathrm{\Δ\θ}}_{\max }}}$

在这里，N是比例响应带相对于速度控制积分带的比率，利用通常的PI控制时的比率进行设定。另外，在进行位置控制的情况下，利用以一定程度小于上式中的速度控制的比例响应带的值进行位置控制响应带的设定即可。通过较高地设定响应带，能够以使磁极位置推定时的电动机位置移动量变为极小的方式进行动作，但如果设定不合适的响应带，则变得不稳定，或者产生因噪声使检测误差增大等的恶劣影响。如果如上述所示设计位置·速度控制增益，则相对于磁极位置推定时的电动机位置移动量的目标值，能够以适当的控制增益动作。

在图4中示出本实施方式中的电动机位置(θm)的动作波形例。如图所示，由于以使每一工序的电动机位置(θm)返回电动机指令位置(θm*＝0)即原位置的方式动作，所以即使反复进行多次工序，电动机位置(θm)也不会从磁极位置推定前的位置偏移。

在使用本实施方式1的情况下，可以得到以下效果。相对于现有技术例1，可以以较小的电流实施除去了静摩擦影响的高精度的磁极位置推定。另外，由于电流较小，所以具有下述优点，即，不会产生使磁极位置推定动作时的移动量或噪音增大的问题。

另外，相对于现有技术例2，由于具有即使磁极位置发生偏移也可以正常动作的位置·速度控制环，所以可以进行移动量更少的磁极位置推定。另外，在搭配有位置控制的情况下，可以保持磁极位置推定动作前后的电动机位置(θm)一致，即使反复进行多次工序，也不会使位置偏移。

而且，在安装本结构的情况下，可以采用向通常的伺服控制环中附加这样的结构，可以以非常小的软件负载而实现。由于计算单元没有使用除法以及反正切等三角函数运算，所以可以减轻运算负荷，可以以极短时间实时且高精度地进行检测。

另外，由于不利用电动机的电气凸极性，所以也可以在表面磁体电动机等非凸极性电动机中使用。

另外，由于在步骤S2、S3、S4中，在正常地动作的情况下，一定产生电动机位置(θm)或者电动机速度的微小变动，所以通过在不产生电动机位置(θm)或者电动机速度的情况下视作错误动作，可以防止磁极位置的错误检测。

另外，在明确地推定静摩擦的情况下，也可以将该静摩擦推定值在磁极检测后的伺服控制时使用。另外，在作为磁极误差推定值的收敛值而使用积分项输出的情况下，具有不易受到噪声影响的优点。而且，在磁极误差推定值的初始值设定中使用速度积分运算部104的积分更新值的情况下，由于仅刷新积分器的存储器的内容，所以具有容易进行运算的优点。

实施方式2

图5表示本实施方式中的磁极位置检测的控制模块的结构图。对于图5所示的构成要素中与图1所示的构成要素共通的部分，标注相同的参照标号，省略其说明。

在实施方式1中，作为产生误差扭矩即干扰扭矩的方法，采用向d轴电流施加固定的推定用信号，使磁极误差推定值从真实磁极位置偏移开的方法，但在本实施方式中，采用在没有磁极误差的状态(控制磁极位置与实际电动机磁极位置一致的状态)下，在相位从d轴偏移开的状态下施加推定用信号的方法。具体地说，如图5所示，重点是利用施加信号坐标变换部9生成dq轴电流指令。此外，在实施方式2的控制模块结构中，将施加信号坐标变换部9所使用的θp＝0作为坐标变换原点，则与实施方式1的结构等价。

在实施方式2的工序中，仅将实施方式1中针对每个工序变更磁极误差推定值的初始值，替换为取代磁极误差推定值而针对每个工序变更推定用电流信号的施加相位，除此之外均相同。其差别仅在于是利用磁极误差推定值的初始值，还是利用推定用施加信号的相位来形成用于进行推定动作的干扰扭矩，而在本质上没有差异。因此，通过进行上述的工序，可以利用与实施方式1相同的原理，进行抑制静摩擦影响的磁极位置推定。

本实施方式的效果基本上与实施方式1相同。本实施方式的优点是位置·速度控制也可以利用不使用积分控制的方法，可以减少运算量。

实施方式3

图6表示本实施方式中的磁极位置检测的控制模块的结构图。对于图6所示的构成要素中与图1所示的构成要素共通的部分，标注相同的参照标号，省略其说明。

实施方式3的结构与实施方式1的不同点在于，为了产生磁极误差，不采用使磁极误差推定值从真实磁极位置偏移的方法，而采用在没有磁极误差的状态下，在相位从d轴偏移开的状态下施加推定用信号的方法，即，利用施加信号坐标变换部9生成dq轴电流指令这一点、以及将位置/速度控制部8的输出不与电动机电角相加，而直接作为施加信号坐标变换部9的坐标变换位置使用这一点。如果与实施方式2的控制模块结构进行比较，则其不同点在于使从位置/速度控制部8输出的磁极误差推定值的坐标变换在电流控制前进行、还是在电流控制后进行，可以进行与实施方式2相同的磁极位置推定动作。

本实施方式的效果基本上与实施方式1相同。本实施方式的优点在于，不需要变更dq/uvw坐标变换部及uvw/dq坐标变换部的坐标变换位置(控制侧磁极位置)部分的软件，因此，在以后追加安装磁极推定功能的情况下有利。

实施方式4

图7表示本实施方式中的磁极位置检测的控制模块的结构图。对于图7所示的构成要素中与图1所示的构成要素共通的部分，标注相同的参照标号，省略其说明。

实施方式4的结构在实施方式3的结构的基础上，废除uvw/dq坐标变换部4的dq轴电流运算以及电流控制部1的电流控制，取代施加推定用电流信号，而变更为施加推定用电压信号。由于在直流以及低频率下，电流和电压的相位为大致相同相位，所以可以期待与实施方式3大致相同的动作。

在本实施方式中，与其他实施方式相比，可以大幅度地消减磁极位置推定运算时的运算量。另外，即使在由于一些原因而没有搭配电流控制环的情况下，也可以使用本实施方式。在例如不存在电流传感器的情况下或发生故障的情况等下，也可以使用。

在工序内或者针对每个工序逐渐地变更本发明中的检测用信号振幅及磁极误差推定初始值的大小等设计是可以容易地实现的。虽然通过例如在工序内逐渐地使检测用信号振幅变大、或者针对每个工序逐渐地使磁极误差推定初始值变小等方法，使检测时间变长，但可以以更小的电动机移动量进行更高精度的检测。

另外，本实施方式中的位置·速度控制部的结构并不限于图2，利用例如位置比例·积分·微分控制等，也可以进行与实施方式相同的动作。另外，如果不需要严格地保持磁极位置推定前后的电动机位置(θm)相同，则也可以不进行位置控制，而进行基于速度指令和电动机速度的速度比例·积分控制。即使在此情况下，也可以相同地得到下述效果，即，可以以较少的移动量得到高精度的磁极位置推定。在实施方式2～4的情况下，如果电动机移动量的容许值还存在富余，则也可以进行速度比例控制。

另外，在实施方式1～3中，作为推定用信号施加电流信号，但也可以在搭配有电流环的状态下，采用叠加施加推定用电压信号的方式，或向控制磁极位置加上推定用信号的方式。由于仅是在哪里施加用于磁极位置推定的干扰扭矩的问题，所以可以采用其他各种方式。

另外，在实施方式1～2中，成为推定实际电动机磁极位置和控制磁极位置的差即磁极误差的形式，但也可以采用直接推定控制磁极位置的方式。例如对于坐标变换中使用的控制磁极位置信息，将向从电角运算部7输出的电角位置加上来自位置/速度控制部8的磁极误差推定值(θe)后得到的位置，作为控制磁极位置(θce)使用，但也可以将其变更为，将来自位置/速度控制部8的输出直接作为控制磁极位置(θce)使用的方式。

Claims (6)

1.一种交流同步电动机的磁极位置推定方法，其通过将电动机检测器的检测结果向位置或速度控制器输入，对该电动机的位置或速度进行控制，使用该位置或速度控制器的输出即磁极误差推定值进行坐标变换，对向该电动机施加的电压或电流的相位进行变换，使磁极误差推定值接近电动机磁极位置和控制磁极位置的差即磁极误差真值，从而推定磁极位置，

该磁极位置推定方法的特征在于，具有：

第一磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于预先确定的基准相位偏移+α相位的第一磁极误差推定值；

正方向移动步骤，在该步骤中，使用以通过该第一磁极误差输入步骤输入的第一磁极误差推定值作为初始值，向所述电动机施加电压或电流并产生干扰扭矩而使电动机的位置向正方向变动时的电动机检测器的检测结果，以使所述干扰扭矩减少的方式进行控制，由此使所述磁极误差推定值接近磁极误差真值；

第一移动相位存储步骤，在该步骤中，存储该正方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第一磁极误差推定收敛值；

第二磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于所述基准相位偏移-α相位的第二磁极误差推定值；

负方向移动步骤，在该步骤中，使用以通过该第二磁极误差输入步骤输入的第二磁极误差推定值作为初始值，向所述电动机施加电压或电流并产生干扰扭矩而使电动机的位置向负方向变动时的电动机检测器的检测结果，以使所述干扰扭矩减少的方式进行控制，由此使所述磁极误差推定值接近磁极误差真值；

第二移动相位存储步骤，在该步骤中，存储该负方向移动步骤中的电动机移动收敛时的相位、即第二磁极误差推定收敛值；以及

磁极位置推定步骤，在该步骤中，基于通过所述第一移动相位存储步骤、所述第二移动相位存储步骤而存储的磁极误差推定收敛值，推定真实磁极位置。

2.根据权利要求1所述的交流同步电动机的磁极位置推定方法，其特征在于，

为了推定所述预先确定的基准相位，而具有：

第三磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于任意的相位偏移β相位的第三磁极误差推定值；

第三移动步骤，在该步骤中，使用通过该第三磁极误差输入步骤使电动机的位置变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近第三磁极误差真值；

第四磁极误差输入步骤，在该步骤中，输入相对于通过该第三移动步骤使电动机的移动收敛时的相位偏移±大致90度相位的第四磁极误差推定值；

第四移动步骤，在该步骤中，使用通过该第四磁极误差输入步骤使电动机的位置变动时的电动机检测器的检测结果，使磁极误差推定值接近第四磁极误差真值；以及

基准相位存储步骤，在该步骤中，将该第四移动步骤中的电动机的变动收敛时的相位作为基准相位而存储。

3.根据权利要求1或2所述的交流同步电动机的磁极位置推定方法，其特征在于，

在磁极位置推定步骤中，基于第一移动相位存储步骤所存储的第一磁极误差推定收敛值、和第二移动相位存储步骤所存储的第二磁极误差推定收敛值的平均值，推定真实磁极位置。

4.一种交流同步电动机的磁极位置推定方法，其通过将电动机检测器的检测结果向位置或速度控制器输入，对该电动机的位置或速度进行控制，使用该位置或速度控制器的输出即磁极误差推定值进行坐标变换，对向该电动机施加的电压或电流的相位进行变换，使磁极误差推定值接近电动机磁极位置和控制磁极位置的差即磁极误差真值，从而推定磁极位置，

该磁极位置推定方法的特征在于，具有：

第一推定用电流输入步骤，在该步骤中，将相对于预先确定的基准相位偏移+α相位的第一推定用电流向施加信号坐标变换部输入；

正方向移动步骤，在该步骤中，使用以通过该第一推定用电流输入步骤输入的第一推定用电流作为初始值，向所述电动机施加电压或电流并产生干扰扭矩而使电动机的位置向正方向变动时的电动机检测器的检测结果，以使所述干扰扭矩减少的方式进行控制，由此使所述磁极误差推定值接近磁极误差真值；

第一移动相位存储步骤，在该步骤中，存储该正方向移动步骤中的电动机的移动收敛时的相位、即第一磁极误差推定收敛值；

第二推定用电流输入步骤，在该步骤中，将相对于所述基准相位偏移-α相位的第二推定用电流向施加信号坐标变换部输入；

负方向移动步骤，在该步骤中，使用以通过该第二推定用电流输入步骤输入的第二推定用电流作为初始值，向所述电动机施加电压或电流并产生干扰扭矩而使电动机的位置向负方向变动时的电动机检测器的检测结果，以使所述干扰扭矩减少的方式进行控制，由此使所述磁极误差推定值接近磁极误差真值；

第二移动相位存储步骤，在该步骤中，存储该负方向移动步骤中的电动机的移动收敛时的相位、即第二磁极误差推定收敛值；以及

磁极位置推定步骤，在该步骤中，基于通过所述第一移动相位存储步骤、所述第二移动相位存储步骤存储的磁极误差推定收敛值，推定真实磁极位置。

5.根据权利要求4所述的交流同步电动机的磁极位置推定方法，其特征在于，

将所述磁极误差推定值向所述施加信号坐标变换部输入。

6.根据权利要求4或5所述的交流同步电动机的磁极位置推定方法，其特征在于，

取代所述推定用电流信号，而输入推定用电压信号。