CN113574792B - 永磁同步机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够通过简易结构来计算磁极位置的校正值的永磁同步机的控制装置。控制装置(1)的第1校正相位计算部(9)基于电流控制部(8)计算出的d轴电压的指令值而计算第1校正相位。控制装置(1)的第2校正相位计算部(10)基于电流控制部(8)计算出的q轴电流的指令值和永磁同步机的q轴电流的实际值中的至少任意一方以及永磁同步机的参数，计算第2校正相位。控制装置(1)的转换部使用通过第3校正相位校正后的永磁同步机的电角，进行针对电流控制部(8)中的d‑q坐标的坐标转换。第3校正相位是第1校正相位与第2校正相位之和。

Description

永磁同步机的控制装置

技术领域

本发明涉及永磁同步机的控制装置。

背景技术

专利文献1公开了一种永磁同步电动机的控制方法的例子。在该方法中，利用相位校正值来校正转子的位置。相位校正值是在安装电动机之后的调整中计算出的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3336870号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1中，通过测定驱动电压而计算出相位校正值。因此，控制装置需要设置测定驱动电压的电压传感器。由此，控制装置的硬件结构变得复杂。

本发明是为了解决这样的问题而完成的。本发明的目的在于，提供一种能够通过简易结构来计算磁极位置的校正值的永磁同步机的控制装置。

用于解决问题的手段

本发明的电动机的控制装置具备：电流指令生成部，其生成永磁同步机的d轴电流和q轴电流的指令值；电流控制部，其将电流指令生成部生成的指令值作为输入，计算永磁同步机的d轴电压和q轴电压的指令值；第1校正相位计算部，其基于电流控制部计算出的d轴电压的指令值，计算第1校正相位；第2校正相位计算部，其基于电流控制部计算出的q轴电流的指令值和永磁同步机的q轴电流的实际值中的至少任意一方以及永磁同步机的参数，计算第2校正相位；以及转换部，其使用通过第1校正相位与第2校正相位之和即第3校正相位校正后的永磁同步机的电角，进行针对电流控制部中的d-q坐标的坐标转换。

发明的效果

根据本发明，控制装置具备电流指令生成部、电流控制部、第1校正相位计算部、第2校正相位计算部以及转换部。电流指令生成部生成永磁同步机的d轴电流和q轴电流的指令值。电流控制部将电流指令生成部生成的指令值作为输入，计算永磁同步机的d轴电压和q轴电压的指令值。第1校正相位计算部基于由电流控制部计算出的d轴电压的指令值，计算第1校正相位。第2校正相位计算部基于由电流控制部计算出的q轴电流的指令值和永磁同步机的q轴电流的实际值中的至少任意一方以及永磁同步机的参数，计算第2校正相位。转换部使用通过第1校正相位与第2校正相位之和即第3校正相位校正后的永磁同步机的电角，进行针对电流控制部中的d-q坐标的坐标转换。由此，控制装置能够通过简易结构来计算磁极位置的校正值。

附图说明

图1是示出实施方式1的控制装置的结构的框图。

图2是示出实施方式1的第1校正相位计算部的结构的框图。

图3是示出实施方式1的基于电动机的实际的磁极位置的坐标系与包含与非干扰化电压对应的误差的偏移的坐标系之间的关系的图。

图4是示出实施方式1的控制装置的主要部分的硬件结构的图。

图5是示出实施方式2的控制装置的结构的框图。

图6是示出实施方式2的运转模式设定部的结构的框图。

图7是示出实施方式2的控制装置的学习运转中的动作的例子的流程图。

图8是示出实施方式2的控制装置的学习运转中的动作的例子的流程图。

图9是示出实施方式3的控制装置的通常运转中的动作的例子的流程图。

具体实施方式

参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各图中，针对相同或相当的部分标注相同的标号，适当简化或省略重复的说明。

实施方式1.

图1是示出实施方式1的控制装置的结构的框图。

控制装置1是驱动永磁同步机的装置。在该例中，永磁同步机是电动机2。电动机2例如是3相电动机。在该例中，电动机2的转子的形状例如是非凸极型的形状。电动机2例如被应用于电梯。电动机2例如被应用于电梯的曳引机或门等。

通常，在3相交流电动机的控制中，由U相、V相及W相构成的3相的电流及电压大多被转换成2轴来处理。将α轴与3相中的U相的轴一致的静止2轴上的坐标系称为α-β坐标系。将d轴与转子的磁场的方向一致的旋转2轴上的坐标系称为d-q坐标系。电动机2的转子的电角θ_re是从α-β坐标系观察时的d-q坐标系的旋转角度。

控制装置1具备电流检测器3、旋转角检测器4、相位计算部5、速度计算部6、电流指令生成部7、电流控制部8、第1校正相位计算部9、第2校正相位计算部10、坐标转换部11、以及电力转换器12。

电流检测器3是测定流向电动机2的电流的设备。电流检测器3设置于3相中的各相的布线，使得能够测定例如向电动机2输入的3相的相电流。在该例中，电流检测器3分别测定U相的电流i_U、V相的电流i_V及W相的电流i_W。

旋转角检测器4是检测电动机2的旋转角的设备。旋转角检测器4例如包含光学式的编码器、旋转变压器或者磁传感器等。

相位计算部5是计算电动机2的转子的电角θ_re的部分。在相位计算部5的电角θ_re的计算中，例如使用由旋转角检测器4检测的电动机2的旋转角。

速度计算部6是计算电动机2的旋转速度ω的部分。在旋转速度ω的计算中，例如使用由旋转角检测器4检测的电动机2的旋转角的时间微分。

电流指令生成部7是生成d轴电流的指令值i_d ^＊及q轴电流的指令值i_q ^＊作为d-q坐标系中的电流指令值的部分。在该例中，在转子的形状为非凸极型等情况下，d轴电流的指令值i_d ^＊被设定为0。例如通过将基于电动机2的旋转速度的指令值及实际值的偏差而计算出的转矩的指令值换算成电流的指令值，从而计算出q轴电流的指令值i_q ^＊。例如通过P控制(P：Proportional)、PI控制(I：Integral)、PID控制(D：Differential)或者其他的控制方法等，计算出转矩的指令值。

电流控制部8是计算d轴电压的指令值v_d及q轴电压的指令值v_q作为d-q坐标系中的电压指令值的部分。将d-q坐标系中的电流的指令值i_d ^＊及i_q ^＊、d-q坐标系中的电流的实际值i_d及i_q、以及电动机2的旋转速度ω作为输入来进行基于电流控制部8的电压指令值的计算。

电流控制部8基于d-q坐标系中的电流的指令值i_d ^＊及i_q ^＊与d-q坐标系中的电流的实际值i_d及i_q的偏差，计算通过向量控制使实际值追随于指令值的补偿电压。通过反馈控制计算补偿电压。例如通过P控制、PI控制、PID控制或者其他的控制方法等计算补偿电压。

另外，通常在d轴与q轴之间产生电压干扰。因此，在电流控制部8中，通过使电压干扰成为非干扰的非干扰化电压来进行前馈补偿。通过电动机2的电角速度、d-q坐标系中的电流的实际值以及电动机2的参数，计算非干扰化电压。通过将速度计算部6计算出的电动机2的旋转速度ω乘以电动机2的极对数，来计算电角速度。电动机2的参数例如包括电感及感应电压常数。

电流控制部8将如上述那样得到的补偿电压与干扰电压之和作为d-q坐标系中的电压指令值而输出。

第1校正相位计算部9是计算第1校正相位Δθ₁的部分。第2校正相位计算部10是计算第2校正相位Δθ₂的部分。第1校正相位Δθ₁及第2校正相位Δθ₂用于相位计算部5计算出的电角θ_re的校正。

坐标转换部11是基于校正后的电角进行针对电流控制部8中的d-q坐标的坐标转换的部分。坐标转换部11是转换部的例子。坐标转换部11具备3相/2轴转换部13和2轴/3相转换部14。3相/2轴转换部13是将电流检测器3检测到的电动机2的3相的电流i_U、i_V及i_W向d-q坐标系中的2轴的电流i_d及i_q进行坐标转换的部分。2轴/3相转换部14是将电流控制部8计算出的d-q坐标系中的2轴的电压指令值v_d及v_q向3相的电压指令值v_U、v_V及v_W进行坐标转换的部分。

电力转换器12是基于输入的电压指令值将未图示的电源的电压转换成可变电压可变频率的电压的设备。在该例中，电力转换器12具备将交流电源的电压转换成直流电压的转换器和将由转换器转换的直流电压转换成可变电压可变频率的交流电压的逆变器。

接下来，使用图2及图3来说明控制装置1中的电角的校正的例子。

图2是示出实施方式1的第1校正相位计算部的结构的框图。

第1校正相位计算部9基于电流控制部8输出的d轴电压的指令值v_d，计算第1校正相位Δθ₁。第1校正相位计算部9具备增益放大器15和积分器16。增益放大器15将d轴电压的指令值乘以常数并输出到积分器16。积分器16对输入的值进行积分并作为第1校正相位Δθ₁输出。

在该例中，d轴电流的指令值i_d ^*被设定为0。在相位计算部5计算出的电角θ_re未从电动机2的实际的磁极位置偏移的情况下，如果通过电流的反馈控制使d轴电流的指令值和实际值的偏差为0，则电流控制部8在稳定状态下将d轴的补偿电压计算为0。另一方面，在相位计算部5计算出的电角θ_re从电动机2的实际的磁极位置偏移的情况下，q轴电流向d轴流入，因此，即便将d轴电流控制为0，d轴的补偿电压也不成为0。

第1校正相位计算部9通过利用该特性计算出第1校正相位Δθ₁，直至d轴电压的指令值v_d成为0。由此，第1校正相位Δθ₁成为对相位计算部5计算出的电角θ_re与电动机2的实际的磁极位置的偏移进行校正的校正值。

这里，d轴电压的指令值v_d除了包含补偿电压之外还包含非干扰化电压。因此，第1校正相位包含与非干扰化电压对应的误差。对此，第2校正相位计算部10计算第2校正相位Δθ₂，该第2校正相位Δθ₂是校正与非干扰化电压对应的误差的校正值。

图3是示出实施方式1的基于电动机的实际的磁极位置的坐标系与包含与非干扰化电压对应的误差的偏移的坐标系之间的关系的图。

在图3中，d轴及q轴表示基于电动机2的实际的磁极位置的d-q坐标系。dc轴及qc轴表示包含与非干扰化电压对应的误差的偏移的d-q坐标系。此时，在d轴与dc轴之间及q轴与qc轴之间存在Δθ的角度误差。

根据图3所示的坐标系的关系，使用电流值i_qc如以下的式(1)及式(2)那样表示电动机2中的实际的d轴电流及q轴电流。这里，电流值i_qc是在不存在基于第2校正相位Δθ₂的校正时的控制装置1中作为q轴电流的实际值而处理的电流值。此外，在该例中，d轴电流被控制为0。

[数式1]

i_d＝-i_qc sinΔθ (1)

[数式2]

i_q＝i_qc cosΔθ (2)

此外，使用式(1)及式(2)，如以下的式(3)及式(4)那样表示电动机2的实际的d-q坐标系中的电压v_d及v_q。这里，R表示电阻值。L_d及L_q表示d轴及q轴的电感。表示感应电压常数。ω_re表示电角速度。

[数式3]

v_d＝-Ri_qc sinΔθ-ω_reL_qi_qc cosΔθ (3)

[数式4]

v_q＝Ri_qc cosΔθ+ω_re(-L_di_qcsinΔθ+φ) (4)

与式(1)及式(2)式同样，根据图3所示的坐标系的关系，导出d轴电压及q轴电压与dc轴电压及qc轴电压之间的关系。此时，如果考虑式(3)及式(4)，则dc轴电压如以下的式(5)那样表示。

[数式5]

v_dc＝-ω_reL_qi_qc+ω_rei_qc(L_q-L_d)sin²Δθ+ω_reφsinΔθ (5)

这里，由于式(5)的右边第一项是dc轴的非干扰化电压，因此，可知右边第二项及第三项是补偿电压。第1校正相位Δθ₁被计算为使得控制装置1中的dc轴电压的指令值v_dc成为0，因此，如果考虑基于第1校正相位Δθ₁的校正，则式(5)的左边成为0。此时，当针对Δθ求解式(5)时，Δθ如式(6)所示的那样成为电动机2的电感、感应电压常数及qc轴电流的函数。

[数式6]

即，第1校正相位计算部9计算出的Δθ₁成为相对于磁极位置的偏移的正确校正值而具有式(6)的误差的值。为了校正该误差，第2校正相位计算部10通过式(6)将第2校正相位Δθ₂计算为Δθ₂＝Δθ。因此，磁极位置的偏移的校正值即第3校正相位Δθ₃通过将第1校正相位Δθ₁与第2校正相位Δθ₂相加而得到。

另外，在通过电流控制部8使q轴电流的实际值追随于指令值的情况下，第2校正相位计算部10也可以使用指令值或实际值中的某一方作为式(6)的q轴电流。

坐标转换部11使用通过将相位计算部5计算出的电角θ_re与第3校正相位Δθ₃相加而校正的电角，进行针对电流控制部8中的d-q坐标的坐标转换。

如以上说明的那样，实施方式1的控制装置1具备电流指令生成部7、电流控制部8、第1校正相位计算部9、第2校正相位计算部10、以及转换部。电流指令生成部7生成永磁同步机的d轴电流及q轴电流的指令值。电流控制部8将电流指令生成部7生成的指令值作为输入而计算出永磁同步机的d轴电压及q轴电压的指令值。第1校正相位计算部9基于电流控制部8计算出的d轴电压的指令值v_d，计算第1校正相位Δθ₁。第2校正相位计算部10基于电流控制部8计算出的q轴电流的指令值i_q ^＊和永磁同步机的q轴电流的实际值i_q中的至少任意一方以及永磁同步机的参数，计算第2校正相位Δθ₂。转换部使用通过第3校正相位Δθ₃而校正的永磁同步机的电角，进行针对电流控制部8中的d-q坐标的坐标转换。第3校正相位Δθ₃是第1校正相位Δθ₁与第2校正相位Δθ₂之和。

由此，控制装置1无需为了校正电角而追加电压传感器等硬件。因此，控制装置1能够通过简易结构来计算磁极位置的校正值。

通常，作为永磁同步机的电动机的电流控制是基于作为旋转坐标的d-q轴上的坐标系的电流值而实施的。因此，电动机的转子的磁极位置是成为电流控制的基准的重要信息。这里，例如在电梯等的要求低旋转大转矩的电动机中，大多采用磁铁极数达到几十的多极设计。在该情况下，当将电动机的旋转角的偏移换算成电角时，成为较大的偏移。因此，为了减小电角的偏移，除了旋转角检测器等传感器本身的检测精度之外，对于该传感器的安装精度，也要求足够高的精度。另一方面，在将设备安装为将电角的偏移抑制到几度时，要求比电角的精度更高的安装精度，因此，造成电动机的制造成本的上升。

因此，控制装置1通过计算出的第3校正相位Δθ₃来校正磁极位置的偏移。由此，能够避免电动机2在磁极位置偏移的状态下运转。控制装置1能够正常地控制电动机2。因此，防止了因磁极位置的偏移引起的控制性能的恶化及不稳定化。

此外，第1校正相位计算部9基于补偿电压与非干扰化电压之和即d轴电压的指令值v_d，计算第1校正相位。补偿电压是基于d轴电流的指令值i_d ^＊与实际值i_d的偏差而计算出的。非干扰化电压使d轴与q轴之间的电压干扰成为非干扰。

在相位计算部5计算出的电角θ_re从电动机2的实际的磁极位置偏移的情况下，即便将d轴电流控制为0，d轴的补偿电压也不成为0。这样，d轴电压的指令值反映磁极位置的偏移。d轴电压的指令值通过非干扰化电压而使电压干扰成为非干扰。因此，第1校正相位计算部9能够将d轴电压设为与q轴电压独立的电压而计算第1校正相位Δθ₁。此时，第1校正相位Δθ₁包含来源于非干扰化电压的误差。第2校正相位Δθ₂校正第1校正相位Δθ₁所包含的该误差。因此，控制装置1能够考虑补偿电压及非干扰化电压而计算磁极位置的偏移的校正值。

此外，第1校正相位计算部9通过将d轴电压的指令值v_d乘以常数并进行积分，计算第1校正相位Δθ₁。

由此，第1校正相位计算部9能够通过简易的方法计算第1校正相位Δθ₁。此外，第1校正相位计算部9根据受到电角的校正所产生的影响的d轴电压的指令值，计算第1校正相位Δθ₁。由此，即便在电源电压的设计值与实际值之间存在误差，也能够以d轴电压成为0的方式计算第1校正相位Δθ₁。

此外，第2校正相位计算部10将永磁同步机的电感及感应电压常数作为参数，计算第2校正相位Δθ₂。

由此，第2校正相位计算部10能够基于与永磁同步机相关的已知值，计算第2校正相位Δθ₂。

另外，电流检测器3也可以仅测定3相的相电流中的2相。电流检测器3是测定流向电动机2的电流的设备即可，不限于测定电力转换器12的输出电流的设备。电流检测器3也可以如例如基于分流电阻的电流测定法那样通过测定电力转换器12的母线电流来估计各相的电流。

此外，旋转角检测器4是检测电动机2的旋转角的设备即可，不限于例如编码器等。旋转角检测器4例如也可以搭载检测旋转速度的功能，通过检测到的旋转速度的时间积分，计算电动机2的旋转角。

此外，速度计算部6在旋转速度ω的计算中，例如也可以通过低通滤波器的平滑化来去除由旋转角的时间微分引起的噪声。速度计算部6也可以每隔固定时间计算电动机2的旋转速度。速度计算部6也可以具备计测时间的单元。此时，速度计算部6也可以按照每个固定旋转角计算旋转速度。

此外，电流指令生成部7也可以以控制电动机2的旋转角的方式计算q轴电流指令值i_q ^＊。电流指令生成部7例如也可以在使电动机2输出固定转矩的情况下，通过将该固定转矩的指令值换算成电流的指令值而计算q轴电流指令值i_q ^＊。

此外，电力转换器12是基于输入的电压指令值将电源的电压转换成可变电压可变频率的电压的设备即可，例如不限于通过转换器及逆变器进行转换的设备。电力转换器12例如也可以是如矩阵转换器等那样将交流电压直接转换成交流的可变电压可变频率的电压的设备。此外，电力转换器12也可以具备对逆变器的死区时间进行校正的单元。

此外，2轴/3相转换部14例如也可以设置为与电力转换器12一体的硬件。即，包含电力转换器12及2轴/3相转换部14的硬件也可以基于d轴电压及q轴电压的指令值的输入，将电源的电压转换成由U相、V相及W相构成的3相的可变电压可变频率的电压。

此外，控制装置1例如在将d轴电流或d轴电压的指令值等值设定为0的情况下，也可以将该值设定为看作是0的值。

接下来，使用图4对控制装置1的硬件结构的例子进行说明。

图4是示出实施方式1的控制装置的主要部的硬件结构的图。

控制装置1的各功能能够通过处理电路来实现。处理电路具备至少1个处理器1b和至少1个存储器1c。处理电路也可以在具备处理器1b及存储器1c的同时还具备至少1个专用的硬件1a，或者代替处理器1b及存储器1c而具备至少1个专用的硬件1a。

在处理电路具备处理器1b和存储器1c的情况下，控制装置1的各功能通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件及固件中的至少一方以程序的形式被记述。该程序被存储在存储器1c中。处理器1b通过读出并执行存储器1c所存储的程序来实现控制装置1的各功能。

处理器1b也称为CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP。存储器1c例如由RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD等构成。

在处理电路具备专用的硬件1a的情况下，处理电路例如通过单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA、或者它们的组合来实现。

控制装置1的各功能能够分别由处理电路实现。或者，控制装置1的各功能也能够统一由处理电路实现。关于控制装置1的各功能，可以由专用的硬件1a实现一部分，由软件或固件实现其他部分。这样，处理电路通过硬件1a、软件、固件、或者它们的组合来实现控制装置1的各功能。

实施方式2.

在实施方式2中，针对与实施方式1所公开的例子的不同点详细进行说明。关于在实施方式2中未说明的特征，也可以采用在实施方式1中公开的例子的任意特征。

图5是示出实施方式2的控制装置的结构的框图。

在电动机2中，磁极位置的偏移被电动机2与旋转角检测器4的安装状态唯一决定。因此，如果电动机2与旋转角检测器4的安装状态不变，则控制装置1能够继续使用通过学习得到的相同值作为校正磁极位置的偏移的校正值即第3校正相位Δθ₃。

电动机2具有多个运转模式。电动机2的运转模式例如包含通常运转模式和学习运转模式。通常运转模式例如是进行向设置有电动机2的装置供给驱动力的电动机2的通常运转的运转模式。学习运转模式是进行用于得到第3校正相位Δθ₃的电动机2的学习运转的运转模式。学习运转例如在安装了电动机2时进行。另外，学习运转也可以在更换了旋转角检测器4时进行。

此外，在切断向控制装置1的电力供给之后重新开始了电力供给的情况下，在由于电动机2的维护等而切断电力供给的前后，电动机2与旋转角检测器4的安装状态可能发生变化。此时，不清楚通过切断电力供给前的学习得到的第3校正相位Δθ₃是否为对应于切断电力供给后的电动机2与旋转角检测器4的安装状态的值。因此，学习运转也可以在向控制装置1开始了电力供给时进行。

这里，在实施方式1中说明的式(1)至式(6)是将电动机2的稳定状态作为前提的式子。因此，在学习运转中，第3校正相位Δθ₃是在电动机2以固定速度及固定转矩运转时、或者视为电动机2以固定速度及固定转矩运转时计算出的。即，在学习运转中，电流指令生成部7将d轴电流的指令值i_d ^＊设定为0。电流指令生成部7在计算第3校正相位Δθ₃时，以电动机2的旋转速度成为固定或者视为电动机2的旋转速度固定的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。

控制装置1具备运转模式设定部17。运转模式设定部17是设定电动机2的运转模式的部分。运转模式设定部17具备根据所设定的电动机2的运转模式而输出第3校正相位Δθ₃的功能。

图6是示出实施方式2的运转模式设定部的结构的框图。

运转模式设定部17具备存储部18。存储部18是存储在学习运转中得到的第3校正相位Δθ₃的部分。在电动机2的运转模式为通常运转模式的情况下，运转模式设定部17将存储部18所存储的第3校正相位Δθ₃输出。另一方面，在电动机2的运转模式为学习运转模式的情况下，运转模式设定部17将第1校正相位计算部9计算出的第1校正相位Δθ₁与第2校正相位计算部10计算出的第2校正相位Δθ₂之和作为第3校正相位Δθ₃而输出。存储部18例如在运转模式从学习运转模式切换时，将第1校正相位Δθ₁与第2校正相位Δθ₂之和作为第3校正相位Δθ₃而存储。

在实施方式1中叙述的电角的校正值是基于补偿电压与非干扰化电压之和即d轴电压的指令值v_d而计算出的。这里，根据磁极位置的偏移的方向及大小，即使存在磁极位置的偏移，d轴电压的指令值v_d也可能取接近0的值。此时，控制装置1有时无法得到正确值作为电角的校正值。因此，控制装置1为了提高在学习运转中计算出的第3校正相位Δθ₃的精度，在学习运转中例如如下那样对电动机2进行控制。

图7及图8是示出实施方式2的控制装置的学习运转中的动作的例子的流程图。

在图7中，示出通过在学习运转中变更电动机2的旋转速度来提高第3校正相位Δθ₃的精度的控制装置1的动作的例子。

在步骤S71中，控制装置1判定d轴电压的指令值v_d是否为预先设定的阈值以上。该判定例如在运转模式设定部17中进行。这里，例如基于可能产生的磁极位置的偏移、学习运转中的电动机2的运转速度、或者电动机2的参数等来设定该阈值。在针对d轴电压的指令值v_d的判定结果为“否”的情况下，控制装置1的动作进入步骤S72。在该判定结果为“是”的情况下，控制装置1的动作进入步骤S73。

在步骤S72中，控制装置1变更以固定速度运转的电动机2的旋转速度。这里，控制装置1例如根据由电流指令生成部7生成的电流指令值来变更电动机2的旋转速度。电流指令生成部7例如以电动机2按照与当前运转的旋转速度不同的固定的旋转速度运转的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。之后，控制装置1的动作进入步骤S71。

在步骤S73中，运转模式设定部17将运转模式继续设定为学习运转模式。控制装置1在学习运转中算出第3校正相位Δθ₃。学习运转例如在计算出的第3校正相位Δθ₃不再变化时完成。当学习运转完成时，运转模式设定部17的存储部18存储计算出的第3校正相位Δθ₃。之后，学习运转中的控制装置1的动作结束。

在图8中，示出通过在学习运转中变更电动机2的旋转方向来提高第3校正相位Δθ₃的精度的控制装置1的动作的例子。

在步骤S81中，控制装置1判定d轴电压的指令值v_d是否为预先设定的阈值以上。该判定例如在运转模式设定部17中进行。这里，例如基于可能产生的磁极位置的偏移、学习运转中的电动机2的运转速度、或者电动机2的参数等来设定该阈值。在针对d轴电压的指令值v_d的判定结果为“否”的情况下，控制装置1的动作进入步骤S82。在该判定结果为“是”的情况下，控制装置1的动作进入步骤S83。

在步骤S82中，控制装置1变更以固定速度运转的电动机2的旋转方向。这里，控制装置1例如根据由电流指令生成部7生成的电流指令值来变更电动机2的旋转方向。电流指令生成部7例如以电动机2按照与当前运转的旋转方向不同的旋转方向运转的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。之后，控制装置1的动作进入步骤S81。

在步骤S83中，运转模式设定部17将运转模式继续设定为学习运转模式。控制装置1在学习运转中计算第3校正相位Δθ₃。学习运转例如在计算出的第3校正相位Δθ₃不再变化时完成。当学习运转完成时，运转模式设定部17的存储部18存储计算出的第3校正相位Δθ₃。之后，学习运转中的控制装置1的动作结束。

如以上说明的那样，实施方式2的控制装置1具备运转模式设定部17。运转模式设定部17设定永磁同步机的运转模式。运转模式设定部17具有存储部18。存储部18存储在运转模式为学习运转模式时计算出的第3校正相位Δθ₃。当运转模式为通常运转模式时，转换部使用通过存储部18所存储的第3校正相位Δθ₃校正后的电角来进行坐标转换。

在电动机2与旋转角检测器4的安装状态不改变的期间，转换部能够将已经通过学习得到的相同值继续用作第3校正相位Δθ₃。由此，控制装置1无需每次计算磁极位置的偏移的校正值。

此外，在运转模式为学习运转模式时，电流指令生成部7将d轴电流的指令值v_d设定为0。此时，电流指令生成部7以永磁同步机的旋转速度成为固定的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。

由此，学习运转在电动机2的旋转速度固定的条件下进行。因此，避免了在磁极位置的校正值的学习中包含误差的条件。因此，控制装置1能够基于以更高的精度校正后的磁极位置，更加稳定地控制电动机2。

此外，在运转模式为学习运转模式时，在d轴电压的指令值v_d小于预先设定的阈值的情况下，电流指令生成部7以在学习运转模式中变更永磁同步机的旋转速度的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。

通过变更旋转速度，构成d轴电压的指令值v_d的补偿电压及干扰电压发生变化。由此，即使存在磁极位置的偏移，也避免d轴电压的指令值v_d取接近0的值。由此，能够以更高的精度学习磁极位置的校正值。

此外，在运转模式为学习运转模式时，在d轴电压的指令值v_d小于预先设定的阈值的情况下，电流指令生成部7以在学习运转模式中变更永磁同步机的旋转方向的方式生成q轴电流的指令值i_q ^＊。

在电动机2连接有负载的情况下，电动机2的电流值的大小有时依赖于旋转方向。当电动机2的电流值变化时，d轴电压的指令值v_d的大小也变化。因此，即使存在磁极位置的偏移，也避免d轴电压的指令值v_d取接近0的值。由此，能以更高的精度学习磁极位置的校正值。

此外，运转模式设定部17在开始了电力供给时将运转模式设定为学习运转模式。

由此，即便在电力供给被切断的期间内电动机2与旋转角检测器4的安装状态发生变化的情况下，控制装置1也能够通过学习运转而得到与电动机2和旋转角检测器4的安装状态对应的校正值。

另外，控制装置1也可以通过在学习运转中变更电动机2的旋转速度及旋转方向双方来提高第3校正相位Δθ₃的精度。

实施方式3.

在实施方式3中，针对与实施方式1及实施方式2所公开的例子的不同点详细进行说明。关于在实施方式2中未说明的特征，也可以采用在实施方式1及实施方式2中公开的例子的任意特征。

由于电动机2的经时变化等，在通常运转中可能产生磁极位置的偏移。此时，有时产生控制装置1对电动机2控制的控制性能的恶化或电动机2的不稳定化。因此，控制装置1通过监视q轴电流的值来判定磁极位置的偏移。这里，q轴电流是与电动机2的转矩对应的电流值。控制装置1在判定磁极位置的偏移的情况下，将电动机2的运转模式切换为学习运转模式。

使用图9对控制装置1的动作的例子进行说明。

图9是示出实施方式3的控制装置的通常运转中的动作的例子的流程图。

在步骤S91中，控制装置1判定q轴电流的值是否为预先设定的阈值以下。该判定例如在运转模式设定部17中进行。这里，例如在决定了通常运转中的电动机2的运转模式或负载的情况下，基于预先估计的在通常运转中需要的转矩来设定该阈值。或者，也可以基于电动机2的额定转矩来设定该阈值。在针对q轴电流的值的判定结果为“否”的情况下，控制装置1的动作进入步骤S92。在该判定结果为“是”的情况下，运转模式设定部17将运转模式继续设定为通常运转模式。之后，控制装置1的动作再次进入步骤S91。

在步骤S92中，运转模式设定部17将电动机2的运转模式切换为学习运转模式。之后，控制装置1的动作进入步骤S91。

如以上说明的那样，在实施方式3的控制装置1中，在运转模式为通常运转模式时，在q轴电流的指令值或实际值超过预先设定的阈值的情况下，运转模式设定部17将运转模式设定为学习运转模式。

在磁极位置发生了偏移的情况下，被控制为流向q轴的电流也流入d轴。因此，为了产生被指令的转矩而需要的q轴电流变大。因此，能够通过监视q轴电流来判定磁极位置的偏移。在判定为磁极位置发生偏移的情况下，运转模式设定部17将运转模式设定为学习运转模式。由此，控制装置1能够避免在磁极位置发生偏移的状态下使电动机2运转。控制装置1能够稳定地驱动电动机2。

另外，q轴电流的值也可能与磁极位置的偏移无关而突发地超过阈值。因此，运转模式设定部17也可以在q轴电流的指令值或实际值多次超过预先设定的阈值的情况下，将运转模式设定为学习运转模式。或者，也可以是，在q轴电流的指令值或实际值在预先决定的时间的期间内继续超过预先设定的阈值的情况下，运转模式设定部17将运转模式设定为学习运转模式。

此外，控制装置1也可以具备报知部。报知部例如是向管理电动机2的人报知警告等信息的部分。例如在根据电动机2的负载的状态等而无法转移到学习运转模式的情况下，报知部报知停止电动机2的运转的警告。

产业利用性

本发明的控制装置能够应用于永磁同步机的控制。

标号说明

1控制装置，2电动机，3电流检测器，4旋转角检测器，5相位计算部，6速度计算部，7电流指令生成部，8电流控制部，9第1校正相位计算部，10第2校正相位计算部，11坐标转换部，12电力转换器，13 3相/2轴转换部，142轴/3相转换部，15增益放大器，16积分器，17运转模式设定部，18存储部。

Claims (10)

1.一种永磁同步机的控制装置，其中，

所述永磁同步机的控制装置具备：

电流指令生成部，其生成永磁同步机的d轴电流和q轴电流的指令值；

电流控制部，其将所述电流指令生成部生成的指令值作为输入，计算所述永磁同步机的d轴电压和q轴电压的指令值；

第1校正相位计算部，其基于所述电流控制部计算出的d轴电压的指令值，计算第1校正相位；

第2校正相位计算部，其基于所述电流控制部计算出的q轴电流的指令值和所述永磁同步机的q轴电流的实际值中的至少任意一方以及所述永磁同步机的参数，计算第2校正相位；以及

转换部，其使用通过所述第1校正相位与所述第2校正相位之和即第3校正相位校正后的所述永磁同步机的电角，进行针对所述电流控制部中的d-q坐标的坐标转换。

2.根据权利要求1所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述第1校正相位计算部基于d轴电压的指令值计算所述第1校正相位，其中，该d轴电压的指令值是基于d轴电流的指令值和实际值的偏差而计算出的补偿电压与使d轴和q轴之间的电压干扰成为非干扰的非干扰化电压之和。

3.根据权利要求1所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述第1校正相位计算部通过将d轴电压的指令值乘以常数并进行积分，来计算所述第1校正相位。

4.根据权利要求1所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述第2校正相位计算部将所述永磁同步机的电感和感应电压常数作为所述参数而计算所述第2校正相位。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述永磁同步机的控制装置具备运转模式设定部，该运转模式设定部设定所述永磁同步机的运转模式，并且具有存储部，该存储部存储在所述运转模式为学习运转模式时计算出的所述第3校正相位，

所述转换部在所述运转模式为通常运转模式时，使用通过所述存储部所存储的所述第3校正相位校正后的所述电角进行坐标转换。

6.根据权利要求5所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述电流指令生成部在所述运转模式为所述学习运转模式时，将d轴电流的指令值设定为0，以所述永磁同步机的旋转速度成为固定的方式生成q轴电流的指令值。

7.根据权利要求5所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述电流指令生成部在所述运转模式为所述学习运转模式时d轴电压的指令值小于预先设定的阈值的情况下，以在所述学习运转模式中变更所述永磁同步机的旋转速度的方式生成q轴电流的指令值。

8.根据权利要求5所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述电流指令生成部在所述运转模式为所述学习运转模式时d轴电压的指令值小于预先设定的阈值的情况下，以在所述学习运转模式中变更所述永磁同步机的旋转方向的方式生成q轴电流的指令值。

9.根据权利要求5所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述运转模式设定部在所述运转模式为所述通常运转模式时q轴电流的指令值或实际值超过预先设定的阈值的情况下，将所述运转模式设定为所述学习运转模式。

10.根据权利要求5所述的永磁同步机的控制装置，其中，

所述运转模式设定部在开始了电力供给时，将所述运转模式设定为所述学习运转模式。