CN109511282B - 磁极位置检测装置及电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

电动机控制装置的磁极位置检测装置具有对磁极位置进行推定的运算器。运算器生成使构成逆变器的3个支路全部动作的三相连接电压脉冲指令、和仅使3个支路中的2个动作的一相缺相电压脉冲指令，根据基于在三相连接电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值、和在一相缺相电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。

Description

磁极位置检测装置及电动机控制装置
技术领域
本发明涉及能够检测对诸如工作机械这样的工业用机械装置进行驱动的电动机的磁极位置的磁极位置检测装置及具有该磁极位置检测装置的电动机控制装置。
背景技术
作为对工业用机械装置进行驱动的电动机的其中之一，存在同步型磁铁电动机。同步型磁铁电动机，通常要求与转子的磁极位置相对应的电流控制。在电动机的磁极位置保持不定的状态下试图使电动机旋转的情况下，有时电动机的每单位电流的输出扭矩变小，无法发挥期望的输出特性。如果检测器和电动机磁极的安装关系已知，则电动机的磁极位置能够根据检测器的位置数据进行计算。但是，检测器和电动机磁极的安装位置有时根据电动机而不同。在该情况下，无法根据位置数据而检测准确的磁极位置，因此要求对磁极位置进行推定。
在此基础上，对工业用机械装置进行驱动的电动机有时被用于水平轴或者重力轴。在被用于水平轴的情况下，提出了下述方法，即，实际上为了对电动机进行驱动而供给充分的电流，观察电动机的旋转动作而对磁极位置进行推定。另一方面，在被用于重力轴的情况下，为了在重力轴中防止下落，因此需要一边机械地约束电动机，即，将电动机保持停止状态不变，一边对电动机磁极位置进行推定。因此，在电动机被用于重力轴的情况下，存在下述课题，即，无法使用根据电动机的动作而对磁极位置进行推定的方法。
针对上述课题，提出了即使在电动机被机械地约束的状态下，保持停止不变，仍进行磁极位置推定的各种电动机控制装置。
作为将电动机保持停止不变，进行磁极位置推定的电动机控制装置的一个例子，存在下述专利文献1所示的装置。在专利文献1中，公开了下述技术，即，对向电动机施加了由逆变器输出的电压脉冲时的电动机电流进行测量，基于根据绕组的磁饱和特性而产生的电流振幅的差异对磁极位置进行推定。专利文献1的方法，虽然在电动机绕组中使电流流动，但电流值小，不产生使电动机旋转的扭矩。因此，即使是对象电动机被机械地约束的固定轴，也能够推定磁极位置。
专利文献1：日本特开2000－92891号公报
发明内容
但是，通过专利文献1的方法推定出的磁极位置，在逆变器能够输出的电压矢量存在6个模式的限制。因此，在推定出的磁极位置中包含±30°的误差，存在无法充分地发挥电动机的输出特性这样的课题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够与现有方法相比高精度地对磁极位置进行推定的电动机控制装置。
为了解决上述的课题并达到目的，本发明所涉及的磁极位置检测装置，其对同步型磁铁电动机的磁极位置进行检测，具有：电流检测单元，其对在同步型磁铁电动机的各相中流动的电动机电流进行检测；以及运算器，其生成用于对磁极位置进行推定的电压脉冲指令，输出至对同步型磁铁电动机进行驱动的逆变器，并且基于通过电压脉冲指令而逆变器动作时流动的电动机电流，对磁极位置进行推定。运算器生成使构成逆变器的3个支路全部动作的第1电压脉冲指令和仅使3个支路中的2个动作的第2电压脉冲指令，根据基于在第1电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值和基于在第2电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。
发明的效果
根据本发明，具有下述效果，即，能够与现有方法相比高精度地对磁极位置进行推定。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制系统的结构的框图。
图2是表示逆变器的结构例的框图。
图3是表示实施方式1中的运算器的细部结构的框图。
图4是表示用于将实施方式1中的运算器实现的硬件结构的一个例子的框图。
图5是表示在实施方式1中使用的逆变器的通断状态的图。
图6是表示实施方式1的逆变器能够输出的第1电压脉冲指令的组的矢量图。
图7是表示实施方式1的逆变器能够输出的第2电压脉冲指令的组的矢量图。
图8是表示电压矢量V1～V6施加时的电动机电流的变化的一个例子的图。
图9是表示使用图8所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第1推定表格的图。
图10是表示电压矢量V7～V12施加时的电动机电流的变化的一个例子的图。
图11是表示使用图10所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第2推定表格的图。
图12是使用图8及图10两者所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第3推定表格的图。
图13是表示实施方式1中的磁极位置推定处理的主流程的流程图。
图14是表示图13所示的主流程中的“三相连接电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。
图15是表示图13所示的主流程中的“一相缺相电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。
图16是表示实施方式2中的运算器的细部结构的框图。
图17是表示附加有推定精度切换功能的实施方式2中的主流程的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的磁极位置检测装置及电动机控制装置详细地进行说明。此外，本发明不受下面的实施方式限定。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制系统的结构的框图。实施方式1所涉及的电动机控制系统如图1所示，具有电动机50和将电动机50作为控制对象的电动机控制装置30。电动机50是在省略了图示的转子具有永磁铁，省略了图示的定子具有具备U相绕组、V相绕组及W相绕组的三相的电动机绕组的同步型磁铁电动机。
另外，电动机控制装置30具有逆变器2和对电动机50的磁极位置进行检测的磁极位置检测装置20，磁极位置检测装置20具有电流检测单元3和运算器4。
在磁极位置检测装置20中，电流检测单元3对在电动机50的各相中流动的电流iu、iv、iw进行检测。下面，将在电动机50的各相中流动的电流称为“电动机电流”。运算器4基于由电流检测单元3检测出的电动机电流iu、iv、iw，进行电动机50的磁极位置推定。另外，运算器4在进行电动机50的磁极位置推定时，生成用于磁极位置推定的电压脉冲而输出至逆变器2。逆变器2按照电压脉冲进行动作。逆变器2将在图1中未图示的电压源的直流电压变换为三相的交流电压，将变换后的交流电压施加至电动机50的各相。
图2是表示逆变器2的结构例的框图，示出了将逆变器2由三相电压型的全桥逆变器构成的情况下的一个例子。逆变器2具有作为直流电压的供给源的电压源11和构成电力变换主电路的U相支路8、V相支路9及W相支路10。各相的支路如U相支路8所示，上桥臂开关6和下桥臂开关7串联地连接的一对桥臂构成对应于1相的桥臂。在V相支路9及W相支路10中简化了图示，但与U相支路8同样地构成对应于1相的桥臂。
在逆变器2中，上桥臂开关6或下桥臂开关7按照后面记述的电压脉冲指令而被控制为ON或OFF。由此，电压源11的电压经由上桥臂开关6或下桥臂开关7而施加至电动机50，向电动机50供给电动机电流iu、iv、iw。此外，电动机50如图所示，能够通过在各相中插入的等价电路对电动机绕组所具有的电动机阻抗12进行模拟。此时，在电动机50中流动的电动机电流iu、iv、iw，由电压源11、上桥臂开关6的ON时间、下桥臂开关7的ON时间及电动机阻抗12决定。
图3是表示实施方式1中的运算器4的细部结构的框图。运算器4如图3所示，具有：磁极位置运算部4a，其进行用于推定电动机50的磁极位置的运算；以及电压脉冲指令生成部4b，其生成用于磁极位置推定的电压脉冲。电压脉冲指令生成部4b生成详细内容在后面记述的2种电压脉冲指令，并施加至逆变器2。此外，作为2种电压脉冲指令的1个的第1电压脉冲指令，是使3个支路全部动作的电压脉冲指令，作为2种电压脉冲指令的另1个的第2电压脉冲指令，是仅使3个支路中的2个动作的电压脉冲指令。下面，将第1电压脉冲指令称为“三相连接电压脉冲指令”。另外，由于存在不动作的支路，即，将一相设为缺相，因此将第2电压脉冲指令称为“一相缺相电压脉冲指令”。
图4是表示用于实现实施方式1中的运算器4的硬件结构的一个例子的框图。在实现运算器4的功能的情况下，如图4所示，能够设为下述结构，即，包含进行运算的CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)16、对由CPU 16读取的程序进行保存的存储器17、以及进行信号的输入输出的输入电路15及输出电路18。此外，CPU16可以是微处理器、微型计算机、处理器或DSP(Digital Signal Processor)这样的运算单元。另外，存储器17相当于RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存存储器、EPROM(ErasableProgrammable ROM)、EEPROM(Electrically EPROM)这样的非易失性或易失性的半导体存储器。
在存储器17中，储存有执行后面记述的运算器4的功能的程序。CPU 16经由输入电路15而接收电动机电流的检测值，基于电动机电流的检测值，执行用于磁极位置推定的运算处理。推定出的磁极位置的信息保存于存储器17。另外，CPU 16对上述的2种电压脉冲指令，即“三相连接电压脉冲指令”及“一相缺相电压脉冲指令”中的任意者进行选择，经由输出电路18输出至逆变器2。
接下来，关于实施方式1中的逆变器2的动作，参照图5～图7的附图而进行说明。图5是表示在实施方式1中使用的逆变器2的通断状态的图。图6是表示逆变器2能够输出的第1电压脉冲指令的组的矢量图。图7是表示逆变器2能够输出的第2电压脉冲指令的组的矢量图。
图5示出通过将上桥臂开关6及下桥臂开关7设为ON或OFF而能够取得的逆变器2的每一相的通断模式。在图5中，将下述通断模式定义为“1”，即，将上桥臂开关6控制为ON，将下桥臂开关7控制为OFF，将下述通断模式定义为“0”，即，将上桥臂开关6控制为OFF，将下桥臂开关7控制为ON。此外，这些通断模式是在上述的专利文献1中也使用的通断模式。
在这里，在实施方式1中，将下述通断模式新定义为“X”，即，将上桥臂开关6及下桥臂开关7都控制为OFF。通常，在电压型逆变器中，在对诸如电动机这样的感应性负载进行驱动的情况下，为了防止负载断开，将上桥臂开关6及下桥臂开关7都控制为OFF的通断模式没有被使用。另一方面，实施方式1中的磁极位置检测方法，虽然对感应性负载进行驱动，但由于使用将电动机电流断续地通断的通断模式，因此能够使上桥臂开关6及下桥臂开关7都设为OFF。此外，将上桥臂开关6及下桥臂开关7都控制为ON的通断模式，无法避免输入短路，因此在实施方式1中也没有使用。
在图6及图7中，示出了逆变器2能够输出的电压脉冲指令中的大小为0以外的指令。下面，在图6及图7中，将在各个矢量图上表示的电压脉冲指令称为“电压矢量”。
在图6中，电压矢量V1至V6，能够使用下面的(1)～(4)式而导出。
【式1】
【式2】
【式3】
【式4】
V＝|V|∠θ…(4)
在上述(1)式中，Vu、Vv、Vw如图2所示，是各相支路中的上桥臂开关6和下桥臂开关7的连接点的电位。下面，将各相支路中的上桥臂开关6和下桥臂开关7的连接点称为“假想中性点”，将假想中性点的电位称为“假想中性点电位”。另外，在上述(1)式中，Vα、Vβ是将假想中性点电位Vu、Vv、Vw分解为αβ坐标系中的α轴的成分和与α轴正交的β轴的成分时的值。如果通过上述(1)式求出Vα及Vβ，则通过上述(2)式求出电压矢量的大小，通过上述(3)式求出电压矢量的相位角θ。另外，根据上述(2)、(3)式，由上述(4)式表示的电压矢量如图6所示进行表示。
在图6中，括弧内的数字的图5所示的通断模式的数值，从左起依次示出U相支路8、V相支路9及W相支路10的通断模式。如果具体地举例，则V1(1，0，0)表示是U相支路8的上桥臂开关6为ON，V相支路9的下桥臂开关7为ON，W相支路10的下桥臂开关7为ON的状态，其以外的上桥臂开关6及下桥臂开关7为OFF的状态。另外，V6(1，0，1)表示是U相支路8的上桥臂开关6为ON，V相支路9的下桥臂开关7为ON，W相支路10的上桥臂开关6为ON的状态，其以外的上桥臂开关6及下桥臂开关7为OFF的状态。
另外，在图7中示出电压矢量V7～V12。电压矢量V7～V12是通过使用图5的表格所示的通断模式X，从而逆变器2能够输出的一相缺相时的电压矢量。一相缺相时的电压矢量V7～V12与电压矢量V1～V6同样地，能够使用上述(1)～(4)式而导出。此外，如通过图6和图7的比较明确所知，在电压矢量V1～V6和电压矢量V7～V12之间存在30°的相位差。
另外，在电压矢量V7～V12中，在缺相的相不使电流流动，因此缺相的相的电位与电动机50的中性点电位相等，成为通过电动机阻抗12将电压源11的电压相等地分压的值。此外，电动机50的中性点电位，由于磁饱和的影响而变动，但在这里其影响小而忽略。另外，在一相缺相时，逆变器2能够输出的电压矢量，是V7～V12为止的6个模式，与3相连接时的模式数为相同数量，但由于使一相始终缺相而使用，因此存在下述优点，即，开关的ON及OFF的次数被削减，通断损耗变小。
接下来，关于实施方式1中的磁极位置推定的算法，参照图8～图12的附图而进行说明。图8是表示电压矢量V1～V6施加时的电动机电流的变化的一个例子的图，图9是表示使用图8所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第1推定表格的图。另外，图10是表示电压矢量V7～V12施加时的电动机电流的变化的一个例子的图，图11是表示使用图10所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第2推定表格的图。另外，图12是表示使用图8及图10两者所示的电动机电流的变化关系而得到的磁极位置的第3推定表格的图。
在图8的上层部及下层部，示出施加了电压矢量V1～V6时的电动机电流iu1、iw2、iv3、iu4、iw5、iv6。电动机电流iu1是施加了电压矢量V1时的电动机电流iu。以下同样地，电动机电流iw2是施加了电压矢量V2时的电动机电流iw，电动机电流iv3是施加了电压矢量V3时的电动机电流iv，电动机电流iu4是施加了电压矢量V4时的电动机电流iu，电动机电流iw5是施加了电压矢量V5时的电动机电流iw，电动机电流iv6是施加了电压矢量V6时的电动机电流iv。此外，将从逆变器2起在电动机50中流动的电流的朝向定义为正，因此电动机电流iu1、iv3、iw5成为正值，电动机电流iw2、iu4、iv6成为负值。
关于电动机电流，由于作为感应性负载的电动机阻抗12，根据电动机50的转子磁铁的位置而增磁或去磁，因此例如即使将相同大小的电压矢量施加了相同时间，该电动机电流也与该转子磁铁位置相应地变化。即，能够根据施加了电压矢量时的电流振幅的大小关系而对磁极位置进行推定。此外，此时的向电动机50的电压施加时间，是足以引起电动机绕组的磁饱和的时间，另一方面，设为是不使电动机50旋转的这一程度的电流所流动的时间。
在图8的中层部，示出Δiu1、Δiv1、Δiw1的波形，在图9所示的第1推定表格的左列，记载有Δiu1、Δiv1、Δiw1及使Δiu1、Δiv1、Δiw1的标号反转的-Δiu1、-Δiv1、-Δiw1，它们使用下面的(5)～(7)式而求出。
【式5】
Δiu1＝iu1+iu4…(5)
【式6】
Δiv1＝iv3+iv6…(6)
【式7】
Δiw1＝iw2+iw5…(7)
将通过上述(5)～(7)式求出的Δiu1、Δiv1、Δiw1各自称为“相电流振幅和”。运算器4使用电动机电流iu1、iw2、iv3、iu4、iw5、iv6对相电流振幅和Δiu1、Δiv1、Δiw1进行运算，并且使用图9所示的第1推定表格对电动机磁极位置进行推定。如果通过具体例说明，则运算器4从由Δiu1、Δiv1、Δiw1及使Δiu1、Δiv1、Δiw1的标号反转的-Δiu1、-Δiv1、-Δiw1构成的6个相电流振幅和{Δiu1、Δiv1、Δiw1、-Δiu1、-Δiv1、-Δiw1}中对最大值进行选择，如果最大值为Δiu1，则将电动机磁极位置推定为0°，如果最大值为-Δiu1，则将电动机磁极位置推定为180°。即使在最大值为±Δiu1以外的情况下，也能够使用图9所示的第1推定表格对电动机磁极位置进行推定。
此外，如上所述在通过逆变器2输出的6个电压矢量进行磁极位置的推定的情况下，如果将360°分割为6部分，则分割为60°，因此从磁极位置的推定值起包含±30°的范围的推定误差。如果通过具体例说明，则在6个相电流振幅和{Δiu1、Δiv1、Δiw1、-Δiu1、-Δiv1、-Δiw1}中的Δiu1为最大值的情况下，磁极位置成为0°，是指真正的磁极位置处于-30°～30°之间。
在图10的上层部及下层部，示出施加了电压矢量V7～V12时的电动机电流iu7、iw8、iv9、iu10、iw11、iv12。电动机电流iu7是施加了电压矢量V7时的电动机电流iu。以下同样地，电动机电流iw8是施加了电压矢量V8时的电动机电流iw，电动机电流iv9是施加了电压矢量V9时的电动机电流iv，电动机电流iu10是施加了电压矢量V10时的电动机电流iu，电动机电流iw11是施加了电压矢量V11时的电动机电流iw，电动机电流iv12是施加了电压矢量V12时的电动机电流iv。此外，将从逆变器2起在电动机50中流动的电流的朝向定义为正，因此电动机电流iu7、iv9、iw11成为正值，电动机电流iw8、iu10、iv12成为负值。
另外，在图10的中层部，示出Δiu2、Δiv2、Δiw2的波形，在图11所示的第2推定表格的左列，记载有Δiu2、Δiv2、Δiw2及使Δiu2、Δiv2、Δiw2的标号反转的-Δiu2、-Δiv2、-Δiw2，它们使用下面的(8)～(10)式而求出。
【式8】
Δiu2＝iu7+iu10…(8)
【式9】
Δiv2＝iv9+iv12…(9)
【式10】
Δiw2＝iw8+iw11…(10)
运算器4按照上述(8)～(10)式，使用电动机电流iu7、iw8、iv9、iu10、iw11、iv12对相电流振幅和Δiu2、Δiv2、Δiw2进行运算，并且使用图11所示的第2推定表格对电动机磁极位置进行推定。如果通过具体例说明，则运算器4从由Δiu2、Δiv2、Δiw2及使Δiu2、Δiv2、Δiw2的标号反转的-Δiu2、-Δiv2、-Δiw2构成的6个相电流振幅和{Δiu2、Δiv2、Δiw2、-Δiu2、-Δiv2、-Δiw2}中对最大值进行选择，如果最大值为-Δiw2，则将电动机磁极位置推定为30°，如果最大值为Δiw2，则将电动机磁极位置推定为210°。即使在最大值为±Δiw2以外的情况下，也能够使用图11所示的第2推定表格对电动机磁极位置进行推定。
此外，在使用第2推定表格的情况下也通过6个电压矢量对磁极位置进行推定，因此磁极位置的推定误差成为±30°的范围。与此相对，如果兼用图9所示的第1推定表格和图11所示的第2推定表格，则能够以±15°的精度进行磁极位置的推定。在图12中，示出以±15°的精度进行磁极位置的推定。如果通过具体例说明，则在图12的左列中，“Δiu1and－Δiw2”的标记相当于判定为在图9所示的第1推定表格中“Δiu1”为最大值，且在图11所示的第2推定表格中“－Δiw2”为最大值的情况。由此，“Δiu1and－Δiw2”成为判定为磁极位置存在于0°至30°之间，真正的磁极位置推定为以15°为中心处于±15°的范围。即，如果使用图12所示的第3推定表格，则磁极位置能够以±15°的精度进行推定。
在这里可以进一步进行将施加了图6所示的第1电压脉冲指令的组和图7所示的第2电压脉冲指令的组时的相电流振幅和的大小比较，对磁极位置接近哪个推定值进行判断。如果通过具体例说明，则在第3推定表格中判定为“Δiu1and－Δiw2”的情况下，进一步将“Δiu1”和“－Δiw2”进行比较，如果“Δiu1”大，则能够判断为接近0°，如果“－Δiw2”大，则能够判断为接近30°。即，如果“Δiu1”大，则能够推定为处于0°至15°的范围，另外，如果“－Δiw2”大，则能够推定为处于15°至30°的范围，在任何情况下都能够以±7.5°的精度对磁极位置进行推定。此外，在图6所示的第1电压脉冲指令和图7所示的第2电压脉冲指令中，电压矢量的振幅不相等，因此为了使得看起来等价地施加了相同大小的电压矢量，在将得到的电流值乘以调整用的系数后进行大小比较即可。
接下来，关于使用上述的实施方式1所涉及的磁极位置推定的算法的情况下的磁极位置推定的整体流程，参照图13至图15的附图进行说明。图13是表示实施方式1中的磁极位置推定处理的主流程的流程图。图14是表示图13所示的主流程中的“三相连接电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。图15是表示图13所示的主流程中的“一相缺相电压脉冲施加时的推定处理”的流程图。
在图13中，在步骤ST101中，执行三相连接电压脉冲施加时的推定处理。在该情况下，进入至图14所示的流程图。在图14中，在步骤ST101a中，通过运算器4施加上述的三相连接电压脉冲V1～V6，在步骤ST101b中，通过电流检测单元3对电动机电流iu1～iv6的振幅值进行检测，在步骤ST101c中，通过运算器4对上述的相电流振幅和Δiu1、Δiv1、Δiw1进行运算，在步骤ST101d中，通过运算器4推定磁极位置。此外，在这里得到的磁极位置的推定值是具有±30°的精度的推定值。如果步骤ST101d的处理结束，则进入至图13的步骤ST102。
在步骤ST102中，执行一相缺相电压脉冲施加时的推定处理。在该情况下，进入至图15所示的流程图。在图15中，在步骤ST102a中，通过运算器4施加上述的一相缺相电压脉冲V7～V12，在步骤ST102b中，通过电流检测单元3对电动机电流iu7～iv12的振幅值进行检测，在步骤ST102c中，通过运算器4对上述的相电流振幅和Δiu2、Δiv2、Δiw2进行运算，在步骤ST102d中，通过运算器4推定磁极位置。在这里得到的磁极位置的推定值是具有±30°的精度的推定值。如果步骤ST102d的处理结束，则进入至图13的步骤ST103。
在图13中，将步骤ST103的处理标记为“详细推定1”。在这里，将通过步骤ST101得到的磁极位置的推定值称为“第1磁极位置推定值”，将通过步骤ST102得到的磁极位置的推定值称为“第2磁极位置推定值”。在详细推定1中，将第1磁极位置推定值和第2磁极位置推定值的平均值，设为新的推定值。通过该处理得到的磁极位置的推定值是具有±15°的精度的推定值。在步骤ST103的处理后，转入至步骤ST104。
在图13中，将步骤ST104的处理标记为“详细推定2”。在这里，将在为了得到第1磁极位置推定值而使用的电压矢量施加时检测的电流振幅称为“第1电流振幅”，将在为了得到第2磁极位置推定值而使用的电压矢量施加时检测的电流振幅称为“第2电流振幅”。另外，将通过详细推定1的处理得到的推定值称为“第3磁极位置推定值”。在详细推定2中，将第1电流振幅和第2电流振幅进行比较。在第1电流振幅大的情况下，将第1磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值，设为新的推定值。另外，在第2电流振幅大的情况下，将第2磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值，设为新的推定值。通过该处理得到的磁极位置的推定值是具有±7.5°的精度的推定值。
此外，在上述步骤ST104的处理，即详细推定2的处理中，将第1电流振幅和第2电流振幅进行比较，在第1电流振幅大的情况下，将第1磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值，设为新的推定值，但并不限定于该平均值。在第1电流振幅和第2电流振幅之差相对地小的情况下，可以将与第1磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值相比接近第3磁极位置推定值侧的值，设为磁极位置的推定值。同样地，在上述的详细推定2的处理中，将第1电流振幅和第2电流振幅进行比较，在第2电流振幅大的情况下，将第2磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值，设为新的推定值，但并不限定于该平均值。在第2电流振幅和第1电流振幅之差相对地小的情况下，可以将与第2磁极位置推定值和第3磁极位置推定值的平均值相比接近第3磁极位置推定值侧的值，设为磁极位置的推定值。
如以上说明所述，根据实施方式1所涉及的磁极位置检测装置及电动机控制装置，根据基于在三相连接电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值和基于在一相缺相电压脉冲指令施加时流动的电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值的共通位置缩小推定范围，因此能够与现有方法相比高精度地对磁极位置进行推定。
另外，根据实施方式1所涉及的磁极位置检测装置及电动机控制装置，生成根据第1磁极位置推定值和第2磁极位置推定值的共通位置缩小的第3磁极位置推定值，并且将在为了得到第1磁极位置推定值而使用的电压矢量施加时检测的第1电流振幅和在为了得到第2磁极位置推定值而使用的电压矢量施加时检测的第2电流振幅的大小关系进行比较，在与第2电流振幅相比第1电流振幅大的情况下，根据第1磁极位置推定值和第3磁极位置推定值进一步缩小推定范围，另外，在与第1电流振幅相比第2电流振幅大的情况下，根据第2磁极位置推定值和第3磁极位置推定值进一步缩小推定范围，因此能够进一步提高磁极位置的推定精度。
实施方式2.
图16是表示实施方式2中的运算器4A的细部结构的框图。实施方式2中的运算器4A，在图3所示的实施方式1中的运算器4中，附加有用于对磁极位置的推定精度进行切换的推定精度切换部4c。此外，关于其它结构，与图3所示的实施方式1的结构相同或同等，对相同或同等的结构部标注同一标号而表示，省略重复的说明。
图17是表示附加有推定精度切换功能的实施方式2中的主流程的流程图。首先，在步骤ST100中，通过推定精度切换部4c决定推定精度，将决定的推定精度的信息传递至磁极位置运算部4a及将推定精度传递至电压脉冲指令生成部4b。推定精度的决定能够通过推定精度切换部4c自由地进行。
在推定精度决定为第1推定精度即±30°的情况下，仅执行图14所示的步骤ST101的处理而结束处理。
在推定精度决定为第2推定精度即±15°的情况下，执行图14所示的步骤ST101的处理及图15所示的步骤ST102的处理。而且，在下一个步骤ST103中，执行在实施方式1中说明的详细推定1的处理而结束处理。
在推定精度决定为第3推定精度即±7.5°的情况下，执行图14所示的步骤ST101的处理及图15所示的步骤ST102的处理。而且，在下一个步骤ST103中，执行在实施方式1中说明的详细推定1的处理，并且在步骤ST104中，执行在实施方式1中说明的详细推定2的处理而结束处理。
在推定精度为±7.5°的情况下，推定精度提高，但处理时间变长。另一方面，在推定精度为±30°的情况下，能够仅通过步骤ST101的处理而推定磁极位置，因此能够缩短处理时间。由此，能够进行是将推定时间优先、还是将推定精度优先的切换。
如以上说明所述，根据实施方式2所涉及的磁极位置检测装置及电动机控制装置，能够在要求的推定时间和要求的推定精度之间实现折衷，因此得到下述效果，即，能够能够可靠且适当地应对用户的要求。
以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其它公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
2逆变器，3电流检测单元，4、4A运算器，4a磁极位置运算部，4b电压脉冲指令生成部，4c推定精度切换部，6上桥臂开关，7下桥臂开关，8U相支路，9V相支路，10W相支路，11电压源，12电动机阻抗，15输入电路，16CPU，17存储器，18输出电路，20磁极位置检测装置，30电动机控制装置，50电动机。

Claims (5)

1.一种磁极位置检测装置，其对同步型磁铁电动机的磁极位置进行检测，
该磁极位置检测装置的特征在于，具有：
电流检测单元，其对在所述同步型磁铁电动机的各相中流动的电动机电流进行检测；以及
运算器，其生成用于对所述磁极位置进行推定的电压脉冲指令，输出至对所述同步型磁铁电动机进行驱动的逆变器，并且基于通过所述电压脉冲指令而所述逆变器动作时流动的所述电动机电流，对所述磁极位置进行推定，
所述运算器生成使构成所述逆变器的3个支路全部动作的第1电压脉冲指令、和仅使3个支路中的2个动作的第2电压脉冲指令，
根据基于在所述第1电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第1磁极位置推定值、和基于在所述第2电压脉冲指令施加时流动的所述电动机电流而推定出的第2磁极位置推定值，缩小推定范围。
2.根据权利要求1所述的磁极位置检测装置，其特征在于，
所述运算器将根据所述第1磁极位置推定值和所述第2磁极位置推定值的共通位置而缩小的磁极位置，作为第3磁极位置推定值而生成，并且，
将在为了得到所述第1磁极位置推定值而使用的电压脉冲指令施加时检测的第1电流振幅、和在为了得到第2磁极位置推定值而使用的电压脉冲指令施加时检测的第2电流振幅的大小关系进行比较，在与所述第2电流振幅相比所述第1电流振幅大的情况下，根据所述第1磁极位置推定值和所述第3磁极位置推定值，缩小推定范围，
在与所述第1电流振幅相比所述第2电流振幅大的情况下，根据所述第2磁极位置推定值和所述第3磁极位置推定值，缩小推定范围。
3.根据权利要求2所述的磁极位置检测装置，其特征在于，
所述运算器具有推定精度切换部，该推定精度切换部进行是将推定时间优先、还是将推定精度优先的切换。
4.根据权利要求3所述的磁极位置检测装置，其特征在于，
所述运算器，
在将所述推定精度切换为第1推定精度的情况下，生成所述第1磁极位置推定值，
在切换为精度比所述第1推定精度高的第2推定精度的情况下，根据所述第1磁极位置推定值及所述第2磁极位置推定值，缩小推定范围，
在切换为精度比所述第2推定精度高的第3推定精度的情况下，根据所述第1磁极位置推定值及所述第2磁极位置推定值中的任意者和所述第3磁极位置推定值，缩小推定范围。
5.一种电动机控制装置，其特征在于，
具有权利要求1至4中任一项所述的磁极位置检测装置。
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