CN102414979A - 同步电动机的磁极位置估计装置 - Google Patents
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Abstract
得到一种同步电动机的磁极位置估计装置，即使在电源电压不稳定的情况下，也能高精度地估计转子的初始磁极位置。该同步电动机的磁极位置估计装置具备：估计值正误判定单元(15)，其根据由电流检测单元(3)检测出的检测电流值和预定的电流阈值，判定由估计单元(13)估计出的初始磁极位置是正确还是错误；电流阈值存储单元(14)，其存储预定的电流阈值；以及脉冲电压施加条件变更单元(16)，当估计值正误判定单元(15)判定为由估计单元(13)估计出的初始磁极位置错误时，该脉冲电压施加条件变更单元变更脉冲电压的施加条件，使得产生期望的磁饱和。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步电动机的磁极位置估计装置，其不使用编码器等位置检测器即可估计同步电动机的磁极位置。
背景技术
公知有如下的同步电动机的磁极位置估计装置：在同步电动机中，根据与施加了脉冲电压时的磁饱和相伴随的电流峰值的大小关系，以电角度60度的幅度估计转子的初始磁极位置(例如，参照专利文献1)。
由此，能使同步电动机不失步地起动，且在速度上升后进行基于感应电压的磁极校正，能实现稳定的运转。
但是，在专利文献1记载的同步电动机的磁极位置估计装置中，仅能以电角度60度的幅度来估计转子的初始磁极位置。因此，在电梯等从同步电动机起动时起就要求精密的转矩控制和/或足够的加速转矩的用途中，存在转子的初始磁极位置的估计精度低的问题。
因此，为了解决上述问题，提出有以下的同步电动机的磁极位置估计装置。
图3是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置的结构框图。
在图3中，该同步电动机的磁极位置估计装置具备：同步电动机51、电路单元52(电压施加单元)、电流检测单元53和运算单元54。
同步电动机51的转子(未图示)由永磁铁构成。此外，同步电动机51具有多个相。具体而言，同步电动机51具有U相、V相、W相这3个相。这些各相连接于电路单元52。电路单元52根据来自运算单元54的电压指令，将脉冲电压施加于同步电动机51的各相。此时，与施加的电压相应的电流流过同步电动机51的各相。电流检测单元53检测在同步电动机51的各相中流过的电流并输出到运算单元54。运算单元54根据来自电流检测单元53的检测电流值来运算转子的磁极位置。
通过上述控制，在根据来自运算单元54的电压指令而被施加了脉冲电压的同步电动机51中，在转子的磁极的相位和施加电压的相位彼此同向时，因施加电压产生的电流引起的磁通和转子的磁铁磁通同向。其结果，这些磁通的总计值变大，在电动机铁芯处产生磁饱和。而且，在磁饱和时，同步电动机51的相的绕组电感变小。因此，在同步电动机51的相中流过的电流的振幅表现得较大。
另一方面，当转子的磁极的相位和施加电压的相位彼此方向相反时，因施加电压产生的电流引起的磁通和转子的磁铁磁通也成为彼此反向。其结果，这些磁通的总计值变小，在电动机铁芯处不产生磁饱和。而且，在非磁饱和时，同步电动机51的相的绕组电感变大。因此，在同步电动机51的相中流过的电流的振幅表现得较小。
即，由于转子的磁极的相位和施加电压的相位之间的关系，电动机铁芯的磁饱和程度不同，在同步电动机51的相中流过的电流的振幅不同。
以往的同步电动机的磁极位置估计装置利用这种现象来估计转子的初始磁极位置。
此外，在图3中，运算单元54具有存储单元61、电压控制单元62和估计单元63。
存储单元61存储具有等分了360度的相位差的相同振幅的多个电压指令矢量。
电压控制单元62在转子的旋转起动时，根据转换电压指令矢量而得到的电压指令，使得电路单元52依次切换多个磁极位置估计用脉冲电压并将其施加于同步电动机51的各相。此时，电压控制单元62将电压指令输出到电路单元52，并且将与该电压指令同步的触发信号输出到电流检测单元53。由此，电流检测单元53检测与脉冲电压同步地流过同步电动机51的各相的脉冲电流。
估计单元63根据脉冲电流的振幅运算电流矢量。其后，估计单元63根据平均矢量的相位来估计转子的初始磁极位置，该平均矢量是对分别与多个电压指令矢量对应的多个电流矢量进行平均而得到的矢量。
接着，参照图4～9，列举具体例子来详细说明转子的初始磁极位置的估计方法。
图4是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置的电路单元52施加的脉冲电压的说明图。图4中示出电压指令矢量V1～V6。
在图4中，这些电压指令矢量具有6等分了360度的相位差。具体而言，电压指令矢量V1、V3、V5被设定为，分别对准同步电动机51的U相、V相、W相的相位。此外，电压指令矢量V2、V4、V6被设定为对准这些相中邻接的相间的中间相位。而且，与这些电压指令矢量相应的脉冲电压被施加于同步电动机51的各相。
图5是表示通过以往的同步电动机的磁极位置估计装置的电流检测单元53检测出的相电流响应波形的说明图。
在图5中，横轴表示时间，纵轴表示电流值。此外，在图5中示出在同步电动机51的U相流过的电流值Iu(参考虚线)以及在V相中流过的电流值Iv(参考实线)。另外，分别针对各个电动机设定脉冲电压的接通(ON)时间，以便获得能产生磁饱和的电流。在图5中表示脉冲电压的接通时间被设定为400μsec的情况。
此外，邻接的脉冲电压间的断开(OFF)时间在邻接脉冲电压间的电流波形不重复的范围内被任意地设定。另外，脉冲电压的切换时的零电压是通过对同步电动机51的各相的开关元件的全部栅极进行截止而产生的。在图5中表示邻接的脉冲电压间的断开时间被设定为2.4msec的情况。
并且，转子的初始磁极位置的估计时间被设定为满足预定的条件。例如，当在电梯中利用同步电动机51时，以使得转子的初始磁极位置的估计在制动器释放之前结束的方式来设定估计时间。具体而言，在图5中表示转子的初始磁极位置的估计时间被设定为20msec的情况。
这里，与电压指令矢量V1对应的电流在大约0.003sec的时刻，表现为具有预定的极性以及峰值的波形。同样地，分别与电压指令矢量V2～V6对应的电流在预定的时刻，也表现为具有预定的极性以及峰值的波形。
图6是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置中的α相电流响应波形的说明图。此外，图7是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置中的β相电流响应波形的说明图。
在图6、7中，横轴表示时间，纵轴表示电流值。
此外，图6中示出从流过同步电动机51的U相的电流值Iu以及流过V相的电流值Iv变换到α-β坐标系(固定坐标系)而得到的电流值Iα。图7中示出从流过同步电动机51的U相的电流值Iu以及流过V相的电流值Iv变换到α-β坐标系(固定坐标系)而得到的电流值Iβ。
如图6、7所示，电流值Iα、Iβ表示为与电流值Iu、Iv在相同时间点具有峰值的值。该峰值作为施加了脉冲电压时的电流的振幅而被检测出。
图8是表示通过以往的同步电动机的磁极位置估计装置的估计单元63运算出的电流矢量的轨迹的说明图。
在图8中，横轴表示电流值Iα、纵轴表示电流值Iβ。在此，与各脉冲电压对应的电流矢量的前端用方块进行表示。此外，这些电流矢量的累计值即平均矢量的前端用三角进行表示。在图8中，d-q坐标系(电动机坐标系)的d轴方向上的电流矢量伸长、平均矢量也表示d轴的方向。
图9是用于说明以往的同步电动机的磁极位置估计装置进行的磁极估计值的收敛运算的说明图。
在图9中，横轴表示时间，纵轴表示电流值Iu以及初始磁极位置的估计值。此外，在图9中示出电流值Iu和平均矢量的相位θ*的收敛运算结果。
如图9所示，可知在0.022sec以后、稍超出60度(60度强)的值时，平均矢量的相位收敛。另外，在确认到收敛状态的基础上，收敛运算时间被设定为任意的时间。
然后，参照图10的流程图，说明以往的同步电动机的磁极位置估计装置的动作。图10示出图3～图9的一系列的动作。另外，步骤S71的动作主体是电路单元52，步骤S72的动作主体是电流检测单元53，步骤S73～S77的动作主体是估计单元63。
首先，磁极位置估计用的脉冲电压被施加于同步电动机51的各相(步骤S71)。
接着，检测流过同步电动机51的U相的电流值Iu以及流过V相的电流值Iv(步骤S72)。
然后，电流值Iu以及电流值Iv被转换为α-β坐标系的电流值Iα以及电流值Iβ(步骤S73)。
然后，检测电流值Iα的最大值INα以及电流值Iβ的最大值INβ(步骤S74)。
然后，判定6个脉冲的脉冲电压是否全部被施加于同步电动机51的各相(步骤S75)。
在步骤S75中，当判定为6个脉冲的脉冲电压未被全部施加于同步电动机51的各相时(即，“否”)，转入步骤S71。
另一方面，在步骤S75中，当判定为6个脉冲的脉冲电压全部被施加于同步电动机51的各相时(即，“是”)，对电流值Iα的最大值INα以及电流值Iβ的最大值INβ的电流累计值Io(Ioα、Ioβ)进行运算(步骤S76)。
接着，通过收敛运算求出转子的初始磁极位置的估计值(步骤S77)，图10的处理结束。
这样，根据以往的同步电动机的磁极位置估计装置，基于对与多个电压指令矢量的各个矢量对应的多个电流矢量进行平均而得到的平均矢量的相位，来估计转子的初始磁极位置。因此，就能以比电角度60度的幅度高的精度来估计转子的初始磁极位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3663937号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在现有技术中存在以下问题。
如上所述，对各个电动机设定脉冲电流的接通时间，使得获得能产生磁饱和的电流，由估计单元63得到的估计结果能够以高精度估计转子的初始磁极位置。
另一方面，当电流较小磁饱和不充分时，由与各电压指令矢量V1～V6对应的脉冲电流的峰值引起的d轴方向的电流矢量的伸长，不再如图8所示那样显著，从而存在转子的初始磁极位置的估计精度降低的问题。
在此，例如，在图11中示出：在以往的同步电动机的磁极位置估计装置中，在母线电压恒定的条件下，使脉冲电压的接通时间变化时的电流矢量的轨迹。
图11(a)表示脉冲电压的接通时间为基准时间t时的电流矢量的轨迹。此外，图11(b)表示脉冲电压的接通时间为0.75t时的电流矢量的轨迹。此外，图11(c)表示脉冲电压的接通时间为0.5t时的电流矢量的轨迹。
在图11(a)以及(b)中，d轴方向上的电流矢量的伸长显著，平均矢量的绝对值也是较大的值，因此，就能以高精度估计转子的初始磁极位置。
相对于此，在图11(c)中，几乎没有d轴方向上的电流矢量的伸长，与6个脉冲的脉冲电压对应的电流矢量几乎成为圆形的轨迹，平均矢量的绝对值也是较小的值。因此，难以进行转子的初始磁极位置的检测，转子的初始磁极位置的估计精度低。
这样，当无法获得对磁饱和而言充分的电流时，转子的初始磁极位置的估计精度降低。
作为这样的无法得到充分的获得磁饱和的电流时的条件，考虑有电源电压不稳定的情况。在电源电压不稳定的状况下，直流母线电压降低，脉冲电压(振幅)值自身比通常时的值小。因为对各个电动机设定的脉冲电压的接通时间恒定，所以当脉冲电压值自身变小时，无法得到充分的获得磁饱和的电流，估计精度降低。
由此，电动机无法适当地起动，有可能产生暂时的反转或者产生起动失败的情况。
本发明是用于解决上述课题而提出的，其目的在于获得一种同步电动机的磁极位置估计装置，即使在电源电压不稳定的情况下，该同步电动机的磁极位置估计装置也能高精度地估计转子的初始磁极位置。
用于解决课题的手段
本发明的同步电动机的磁极位置估计装置具备：电压施加单元，其根据电压指令对同步电动机的各相施加电压；电流检测单元，其根据所施加的电压检测流过同步电动机的各相的电流；存储单元，其存储相同振幅的多个电压指令矢量，该多个电压指令矢量具有等分360度的相位差；电压控制单元，其根据转换上述电压指令矢量而得到的电压指令，使电压施加单元依次切换多个磁极位置估计用脉冲电压并将其施加于同步电动机的各相；以及估计单元，其根据与多个磁极位置估计用脉冲电压同步流过同步电动机的各相的电流的振幅，运算多个电流矢量，并且根据对与多个电压指令矢量的各自对应的多个电流矢量进行了平均而得到的平均矢量的相位，来估计同步电动机的转子的初始磁极位置，上述同步电动机的磁极位置估计装置进一步具备：估计值正误判定单元，其根据由电流检测单元检测出的检测电流值和预定的电流阈值，判定由估计单元估计出的初始磁极位置是正确还是错误；电流阈值存储单元，其存储预定的电流阈值；以及脉冲电压施加条件变更单元，当估计值正误判定单元判定为由上述估计单元估计出的初始磁极位置错误时，该脉冲电压施加条件变更单元变更脉冲电压的施加条件，使得产生期望的磁饱和。
发明效果
根据本发明的同步电动机的磁极位置估计装置，估计值正误判定单元根据由电流检测单元检测出的检测电流值和预定的电流阈值，判定由估计单元估计出的初始磁极位置是正确还是错误。此外，电流阈值存储单元存储预定的电流阈值。此外，当估计值正误判定单元判定为由估计单元估计出的初始磁极位置错误时，脉冲电压施加条件变更单元变更脉冲电压的施加条件，使得产生期望的磁饱和。
因此，即使在电源电压不稳定的情况下，也能高精度地估计转子的初始磁极位置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的同步电动机的磁极位置估计装置的结构框图。(实施例1)
图2是表示本发明的实施方式1的同步电动机的磁极位置估计装置的动作的流程图。(实施例1)
图3是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置的结构框图。
图4是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置的电路单元施加的脉冲电压的说明图。
图5是表示由以往的同步电动机的磁极位置估计装置的电流检测单元检测出的相电流响应波形的说明图。
图6是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置中的α相电流响应波形的说明图。
图7是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置中的β相电流响应波形的说明图。
图8是表示由以往的同步电动机的磁极位置估计装置的估计单元运算出的电流矢量的轨迹的说明图。
图9是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置进行的磁极估计值的收敛运算的说明图。
图10是表示以往的同步电动机的磁极位置估计装置的动作的流程图。
图11(a)～(c)是表示在以往的同步电动机的磁极位置估计装置中，在母线电压恒定的条件下，使脉冲电压的接通时间变化时的电流矢量的轨迹的说明图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的同步电动机的磁极位置估计装置的优选的实施方式，对于各图中相同或者相当的部分标注相同标号进行说明。
实施例1
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的同步电动机的磁极位置估计装置的结构框图。
在图1中，该同步电动机的磁极位置估计装置具备同步电动机1、电路单元2、电流检测单元3和运算单元4。另外，同步电动机1、电路单元2以及电流检测单元3分别与图3中所示的同步电动机51、电路单元52以及电流检测单元53相同。
运算单元4具有存储单元11、电压控制单元12、估计单元13、电流阈值存储单元14、估计值正误判定单元15及脉冲电压施加条件变更单元16。另外，存储单元11、电压控制单元12以及估计单元13分别与图3示出的存储单元61、电压控制单元62以及估计单元63相同。
估计值正误判定单元15根据存储于电流阈值存储单元14的磁饱和电流阈值来判定由估计单元13估计出的转子的初始磁极位置是误差小精度高、还是误差大精度低。
以下，虽然将对上述结构的运算单元4的各部位的功能进行说明，但是，省略与图3中示出的以往的运算单元54相同的功能的说明。
电流阈值存储单元14将脉冲电流峰值存储为磁饱和电流阈值，该脉冲电流峰值是能够得到为保证转子初始磁极位置的估计精度的充分的磁饱和的脉冲电流峰值。在此，电流阈值存储单元14将U相、V相的脉冲电流转换到α-β坐标系而得到的α相、β相的脉冲电流的峰值存储为磁饱和电流阈值。
估计值正误判定单元15将由估计单元13运算出的脉冲电流振幅和存储于电流阈值存储单元14的磁饱和电流阈值进行比较。此外，当脉冲电流振幅比磁饱和电流阈值大时，估计值正误判定单元15认为得到了为确保估计精度的充分的磁饱和，而将估计单元13的转子的初始磁极位置的估计结果判定为正确。另一方面，当脉冲电流振幅比磁饱和电流阈值小时，估计值正误判定单元15认为未能得到为保证估计精度的充分的磁饱和，而将估计单元13的转子的初始磁极位置的估计结果判定为错误。
当估计值正误判定单元15将转子的初始磁极位置的估计结果判断为错误时，脉冲电压施加条件变更单元16将脉冲电流的接通时间设定成比预先对各个电动机设定的时间长，以便流过使磁饱和充分产生的电流量。
然后，参照图2的流程图，说明实施方式1中的同步电动机的磁极位置估计装置的动作。图2中示出该同步电动机的磁极位置估计装置的一系列动作。另外，图2的步骤S21～S25、步骤S28以及步骤S29分别与图10所示的步骤S71～S77相同，所以省略说明。
首先，当在步骤S25中判定为6个脉冲的脉冲电压全部被施加于同步电动机51的各相时(即，“是”)，估计值正误判定单元15根据步骤S24中的检测结果来运算磁饱和判定电流值(步骤S26)。
具体而言，估计值正误判定单元15根据步骤S24中检测出的电流值Iα的最大值INα的6个脉冲和电流值Iβ的最大值INβ的6个脉冲的合计12个脉冲来运算12个脉冲的绝对值，从该12个脉冲中提取出振幅最大的脉冲电流峰值，作为磁饱和判定电流值。
接着，估计值正误判定单元15判定步骤S26中运算出的磁饱和判定电流值是否在存储于电流阈值存储单元14的磁饱和电流阈值以上(步骤S27)。
当在步骤S27中判定为磁饱和判定电流值在磁饱和电流阈值以上(即，“是”)时，认为能得到充分的磁饱和、能得到正确的转子初始磁极位置的估计结果，而转移到步骤S28。
另一方面，当在步骤S27中判定为磁饱和判定电流值不是磁饱和电流阈值以上(即，“否”)时，认为未能得到充分的磁饱和、未能得到正确的转子初始磁极位置的估计结果，而转移到步骤S30。
此时，脉冲电压施加条件变更单元16将脉冲电流的接通时间设定成比预先针对各个电动机设定的时间长(步骤S30)，以便流过使磁饱和充分产生的电流量。例如，脉冲电压施加条件变更单元16将运算周期的1个周期的设定值设定得较长。
如上所述，根据实施方式1，估计值正误判定单元根据由电流检测单元检测出的检测电流值和预定的电流阈值，判定由估计单元估计出的初始磁极位置是正确还是错误。此外，电流阈值存储单元存储预定的电流阈值。此外，当估计值正误判定单元判定为由估计单元估计出的初始磁极位置错误时，脉冲电压施加条件变更单元变更脉冲电压的施加条件，以便产生期望的磁饱和。
因此，即使在电源电压不稳定的情况下，也能高精度地估计转子的初始磁极位置。
此外，同步电动机具有3相，估计单元根据与磁极位置估计用脉冲电压同步地流过同步电动机的3相中的2相的电流的振幅，来运算电流矢量，估计转子的初始磁极位置。因此，能够沿用在通常的电动机控制中使用的运算单元，简便且高精度地估计转子的初始磁极位置。此外，由于不需要新的装置，所以能使磁极位置估计装置小型化。这里，当然还可以检测流过3相的电流来运算电流矢量。
另外，运算单元设定成：使电压指令矢量的3个相位与同步电动机的3相的相位对准，使电压指令矢量的其他3个相位与同步电动机的3相中的邻接的相间的中间相位对准。因此，能够简化对电路单元的电压指令。
此外，运算单元设定成：通过对同步电动机的各相的开关元件的全部栅极进行截止，来产生切换用于估计初始磁极位置的脉冲电压时的零电压。因此，就能缩短转子的初始磁极位置的估计时间。
另外，在上述实施方式1中列举出了如下例子，电流阈值存储单元14将能够得到为保证转子初始磁极位置的估计精度的充分的磁饱和的脉冲电流峰值存储为磁饱和电流阈值，将由U相、V相的脉冲电流转换到α-β坐标系而得到的α相、β相的脉冲电流的峰值存储为磁饱和电流阈值。但是，不限于此，也可以将其他值存储为磁饱和电流阈值。
具体而言，也可以是例如在上述步骤S26中，当判定为6个脉冲的脉冲电压全部被施加于同步电动机51的各相时，对步骤S26中检测出的电流值Iα的最大值INα的6个脉冲的平均值和电流值Iβ的最大值INβ的6个脉冲的平均值进行运算，对各自的绝对值与阈值进行比较。
此时，电流阈值存储单元14将能够获得为确保转子的初始磁极位置的估计精度的充分的磁饱和的、α-β轴的脉冲电流峰值的6个脉冲的平均值存储为磁饱和电流阈值。
如上述图11(c)所示，当未产生磁饱和时，将平均矢量投影到α轴或β轴的值为0附近的值。另一方面，如图11(a)、(b)所示，当产生磁饱和时，将平均矢量投影到α轴或β轴的值不是0附近的值，而是在d轴方向上延伸的方向的值。
根据这样的特征能判定有无磁饱和，而判定转子的初始磁极位置的估计值的正误。另外，能根据从零点起的平均矢量的大小判定有无磁饱和，而判定转子的初始磁极位置的估计值的正误。
此外，也可以是，当在上述的步骤S26中判定为6个脉冲的脉冲电压全部被施加到同步电动机51的各相时，将步骤S26中检测出的电流值Iα的最大值INα的6个脉冲的最大值和最小值的差分值、或电流值Iβ的最大值INβ的6个脉冲的最大值和最小值的差分值与阈值进行比较。
此时，电流阈值存储单元14将能够获得为保证转子的初始磁极位置的估计精度的充分的磁饱和的、α-β轴的脉冲电流峰值的6个脉冲的最大值和最小值的差分值存储为磁饱和电流阈值。
如上述图11(c)一样，当未产生磁饱和时，由于电流矢量的轨迹几乎是圆形，所以电流矢量的最大值和最小值的差分值是0附近的值。另一方面，如图11(a)、(b)一样，当产生了磁饱和时，电流矢量的最大值和最小值的差分值由于电流的伸长而成为较大的值。
根据这样的特征，就能判定磁饱和的有无，而判定转子的初始磁极位置的估计值的正误。
此外，在上述实施方式1中说明了如下内容：电流阈值存储单元14存储将3相(U、V、W)电流转换为2相(α、β)电流而得到的电流值，作为磁饱和电流阈值，但是不限于此，也可以直接以3相电流进行存储。
具体而言，例如当在上述步骤S26中判定为6个脉冲的脉冲电压全被施加于同步电动机51的各相时，还能将步骤S22中检测出的3相电流的电流值Iu的最大值INu的6个脉冲、电流值Iv的最大值INv的6个脉冲、电流值Iw的最大值INw的6个脉冲的总计18个脉冲中的绝对值振幅最大的脉冲电流值与阈值进行比较。
另外，当磁饱和判定电流值比磁饱和电流阈值稍小、且无法将脉冲电压的接通时间设定得更长时，判断为转子的初始磁极位置的估计精度低、同步电动机1不能起动时，反复多次图2的流程图的步骤S21～S27，将该估计值的平均值判定为磁极位置而使同步电动机起动，由此能够极力避免电动机无法起动的问题。
这还能适用于例如电梯等的救援运转等，能够使对乘坐舒适度的影响抑制为最小限度地来救出乘客，因此，能够提高电梯的可靠性。另外，这仅限于实验上知晓了磁饱和判定电流值和磁饱和电流阈值的差并不是导致起动失败程度的较大的值的情况。
此外，应用之前说明的内容，能够实现以下效果。
在直流母线电压不稳定且电压上升时，在对各个电动机设定的脉冲电压的接通时间中，会产生脉冲电流过大的现象。当脉冲电压上升到必要程度以上时，就有可能产生永磁铁的退磁，所以需要避免这种情况。
因此，通过对存储于电流阈值存储单元14的磁饱和电流阈值设定脉冲电流的上限阈值，由此，当电流过大(脉冲电流过大)时，通过缩短脉冲电压的接通时间而设为适当的时间，就能得到对转子的初始磁极位置的估计而言适当的电流，能够防止电动机的永磁铁的退磁。
这样，通过设定脉冲电流的磁饱和判定用阈值和电动机的避免永磁铁退磁判定用上限阈值，就能设定对于转子的初始磁极位置的估计而言最合适的脉冲电压的接通时间。因此，作为因电动机的制造个体差异而导致的磁饱和的容易性不同的情况的应对措施，能自动优化为适当的电流。
此外，一般而言，磁饱和的容易性因电动机而不同。通常，脉冲电压的接通时间需要针对每个电动机进行实验性的设定，设计者需要针对每个电动机进行微调(tuning)，但通过设为可自动进行微调，能够实现设计上的劳力节省。
Claims (11)
1.一种同步电动机的磁极位置估计装置，其具备：
电压施加单元，其根据电压指令，对同步电动机的各相施加电压；
电流检测单元，其根据所施加的电压，检测流过上述同步电动机的各相的电流；
存储单元，其存储相同振幅的多个电压指令矢量，该多个电压指令矢量具有等分360度的相位差；
电压控制单元，其根据转换上述电压指令矢量而得到的电压指令，使上述电压施加单元依次切换多个磁极位置估计用脉冲电压并将其施加于上述同步电动机的各相；以及
估计单元，其根据与上述多个磁极位置估计用脉冲电压同步流过上述同步电动机的各相的电流的振幅，运算多个电流矢量，并且根据对与上述多个电压指令矢量的各自对应的上述多个电流矢量进行平均而得到的平均矢量的相位，估计上述同步电动机的转子的初始磁极位置，
其中，上述同步电动机的磁极位置估计装置进一步具备：
估计值正误判定单元，其根据由上述电流检测单元检测出的检测电流值和预定的电流阈值，判定由上述估计单元估计出的上述初始磁极位置是正确还是错误；
电流阈值存储单元，其存储上述预定的电流阈值；以及
脉冲电压施加条件变更单元，当上述估计值正误判定单元判定为由上述估计单元估计出的上述初始磁极位置错误时，变更上述脉冲电压的施加条件，以便产生期望的磁饱和。
2.根据权利要求1所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述脉冲电压施加条件变更单元对上述脉冲电压的接通时间进行可变设定。
3.根据权利要求1或2所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电流阈值存储单元将由U相、V相的脉冲电流转换到α-β坐标系而得到的α相、β相的脉冲电流的峰值存储为上述预定的电流阈值。
4.根据权利要求1或2所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电流阈值存储单元将α-β轴的脉冲电流峰值的6个脉冲的平均值存储为上述预定的电流阈值。
5.根据权利要求1或2所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电流阈值存储单元将α-β轴的脉冲电流峰值的6个脉冲的最大值和最小值的差分值存储为上述预定的电流阈值。
6.根据权利要求1或2所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电流阈值存储单元将3相电流的电流值的峰值电流值存储为上述预定的电流阈值。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述估计单元反复执行多次上述初始磁极位置的估计，将其估计值的平均值设为上述初始磁极位置。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电流阈值存储单元针对上述预定的电流阈值设定上限阈值以及下限阈值。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述同步电动机具有3相，
上述估计单元根据与上述磁极位置估计用脉冲电压同步流过上述3相中的2相的电流的振幅，通过坐标变换来运算上述电流矢量。
10.根据权利要求9所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述存储单元存储相同振幅的多个电压指令矢量，该多个电压指令矢量具有将360度6等分的相位差，
上述电压控制单元使上述电压指令矢量的3个相位对准上述3相的相位，使上述电压指令矢量的其他3个相位对准上述3相中的邻接的相间的中间相位。
11.根据权利要求1～10中任意一项所述的同步电动机的磁极位置估计装置，其中，
上述电压控制单元在上述磁极位置估计用脉冲电压切换时，使上述各相的开关元件的全部栅极截止来产生零电压。
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