CN111727555B - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置具备以无传感器方式检测同步电动机的转子位置的功能，在该电动机控制装置中，防止发生转子位置的误检测，并使得在通常区域和弱磁区域双方中基于所述转子位置使同步电动机稳定的控制成为可能。电动机控制装置(1)包含：第1转子位置检测部(19)，其基于电流电角度、和根据感应电压电角度与电流电角度之差及电流峰值而求出的第1电流相位，来检测同步电动机(2)的转子位置；第2转子位置检测部(20)，其基于所述电流电角度、和根据交链磁通及所述电流峰值而求出的第2电流相位，来检测同步电动机(2)的所述转子位置；以及选择部(21)，其基于所述电流峰值、所述第1电流相位或所述第2电流相位，来选择第1转子位置检测部(19)或第2转子位置检测部(20)。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备以无传感器方式来对同步电动机的转子的旋转位置(以下，简称为“转子位置”)进行检测的功能。

背景技术

作为这种电动机控制装置的一个示例，已知在专利文献1中记载的电动机控制装置。专利文献1中记载的电动机控制装置包含：电流峰值·电角度检测部，该电流峰值·电角度检测部基于流过同步电动机的定子线圈的电流，来检测电流峰值及电流电角度；感应电压峰值·电角度检测部，该感应电压峰值·电角度检测部基于流过所述定子线圈的所述电流和被施加至所述定子线圈的电压，来检测感应电压峰值和感应电压电角度；交链磁通检测部，该交链磁通检测部基于所述感应电压峰值和所述同步电动机的转速，来检测所述同步电动机的转子的交链磁通；第1转子位置检测部和第2转子位置检测部，该第1转子位置检测部和第2转子位置检测部对所述同步电动机的转子位置进行检测；以及选择部，该选择部选择所述第1转子位置检测部和所述第2转子位置检测部中的任一方。

所述第1转子位置检测部使用包含所述电流电角度、和基于所述电流峰值及[所述感应电压电角度-所述电流电角度]而求出的第1电流相位作为变量的第1转子位置计算式，来检测所述转子位置，所述第2转子位置检测部使用包含所述电流电角度、和基于所述电流峰值及所述交链磁通而求出的第2电流相位作为变量的第2转子位置计算式，来检测所述转子位置。然后，所述选择部在通常区域中选择所述第1转子位置检测部，在弱磁区域检测所述第2转子位置检测部。具体而言，所述选择部在所述电流(所述电流峰值)在规定值以下的情况下，选择所述第1转子位置检测部，在所述电流(所述电流峰值)超过所述规定值的情况下，选择所述第2转子位置检测部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-169329号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

图10是示出了在上述以往的电动机控制装置中、在所述电流峰值较大的情况下的交链磁通Ψp与电流相位β之间的关系的一个示例的图。如图10所示，在所述电流峰值较大的情况下，在由箭头A所示出的区域中，有两个电流相位β与一个交链磁通Ψp相对应。这一情况意味着，存在有在所述第2转子位置检测部中不能稳定求出电流相位β(即，所述第2电流相位)这样的情况，进而存在有无法稳定检测出所述转子位置这样的情况。

因此，在仅在所述电流(所述电流峰值)超过所述规定值的情况下选择所述第2转子位置检测部的上述以往的电动机控制装置中，可能会发生所述转子位置的误检测(包含无法检测的状态)。所述转子位置的误检测招致所述同步电动机的控制为不安定的状态或者无法进行所述同步电动机的控制的状态，因而期望防止这一情况。

因而，本发明的目的在于，提供一种电动机控制装置，该电动机控制装置防止发生所述转子位置的误检测，并使得在所述通常区域和所述弱磁区域双方中基于所述转子位置使所述同步电动机稳定的控制成为可能。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明的一个方面，电动机控制装置包括：电流检测部，该电流检测部检测流过同步电动机的定子线圈的电流；施加电压检测部，该施加电压检测部检测被施加至所述定子线圈的施加电压；电流峰值和电角度检测部，该电流峰值和电角度检测部基于由所述电流检测部所检测出的电流，来检测电流峰值和电流电角度；感应电压峰值和电角度检测部，该感应电压峰值和电角度检测部基于由所述电流检测部所检测出的电流、和由所述施加电压检测部所检测出的施加电压，来检测感应电压峰值和感应电压电角度；交链磁通检测部，该交链磁通检测部基于所述感应电压峰值、和所述同步电动机的转速，来检测所述同步电动机的转子的交链磁通；第1转子位置检测部，该第1转子位置检测部基于所述电流电角度、和根据所述感应电压电角度与所述电流电角度之间的差及所述电流峰值而求出的第1电流相位，来检测所述同步电动机的转子位置；第2转子位置检测部，该第2转子位置检测部基于所述电流电角度、和根据所述交链磁通及所述电流峰值而求出的第2电流相位，来检测所述同步电动机的转子位置；以及选择部，该选择部基于所述电流峰值、所述第1电流相位或所述第2电流相位，来选择所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部。

技术效果

在所述电动机控制装置中，所述选择部被构成为基于所述电流峰值和所述第1电流相位或所述第2电流相位，来选择所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部。即，所述选择部不仅考虑所述电流的大小，也考虑所述电流的相位，从而进行对所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部的选择。因此，由所述选择部所进行的所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部的选择，进一步地来说的话，通过适当进行从所述第1转子位置检测部切换到所述第2转子位置检测部、从所述第2转子位置检测部切换到所述第1转子位置检测部，来防止所述转子位置的误检测。其结果是，在所述通常区域和所述弱磁区域双方中稳定且高精度地检测所述转子位置，并使得对所述同步电动机的稳定的控制成为可能。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置的框图。

图2是进行正弦波通电时的相电流波形图。

图3是进行正弦波通电时的感应电压波形图。

图4是转子坐标(d-q坐标)系的电动机矢量图。

图5是用于对第1转子位置检测部所使用的数据表格进行说明的图，是示出电流相位β与(感应电压电角度θe-相电流电角度θi)之间的关系的一个示例的图。

图6是用于对第2转子位置检测部所使用的数据表格进行说明的图，是示出电流相位β与交链磁通Ψp之间的关系的一个示例的图。

图7是示出所述第1转子位置检测部所使用的所述数据表格的一个示例的图。

图8是示出所述第2转子位置检测部所使用的所述数据表格的一个示例的图。

图9是表示由选择部所执行的所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部的选择处理的一个示例的流程图。

图10是用于对以往的电动机控制装置中的问题点进行说明的图，是示出在电流峰值较大的情况下的电流相位β与交链磁通Ψp之间的关系的图。

具体实施方式

以下，基于附图来对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置的框图。实施方式所涉及的电动机控制装置1具备以无传感器方式来检测同步电动机2的转子位置的功能。此外，电动机控制装置1为主要控制逆变器3的装置，逆变器3构成为将来自直流电源4的直流电力转换为交流电力并提供至同步电动机2。

同步电动机2为3相的星形接线型的电动机，具有包含U相、V相、W相的定子线圈的定子、以及包含永磁体的转子。在图中，仅示出U相、V相、W相的各定子线圈，其他省略图示。另外，虽然将星形接线型作为示例示出，但也可以同样适用三角形接线。

对于逆变器3，针对U相、V相、W相中的每一个，将上臂侧的开关元件+U、+V、+W及下臂侧的开关元件-U、-V、-W串联连接在直流电源4的高位侧与低位侧之间。此外，在下臂侧开关元件-U、-V、-W的低位侧，设置有用于对流过各相的电流进行检测的分流电阻Ru、Rv、Rw。

电动机控制装置1包含：启动处理部11、旋转控制部12、逆变器驱动部13、相电流检测部(电流检测部)14、施加电压检测部15、相电流峰值和电角度检测部(电流峰值和电角度检测部)16、感应电压峰值和电角度检测部17、交链磁通检测部18、第1转子位置检测部19、第2转子位置检测部20以及选择部21。另外，在本实施方式中，旋转控制部12、相电流检测部14、施加电压检测部15、相电流峰值·电角度检测部16、感应电压峰值和电角度检测部17和交链磁通检测部18所进行的后述的各处理每过规定时间被重复执行。

如果在同步电动机2停止时从外部输入包含目标转速的运行指令，则启动处理部11执行同步电动机2的启动处理。在本实施方式中，启动处理部11在使同步电动机2启动的同时，将以规定的加速度使转速ω逐渐增加的第1控制信号输出到逆变器驱动部13。所述第1控制信号包含启动用电压指示和启动用电压相位指示。然后，启动处理部11例如在同步电动机2的转速ω到达比所述目标旋转速度要低的规定转速时判定为启动完成，并且将启动完成信号输出到旋转控制部12及选择部21并结束所述启动处理。

若从启动处理部11将所述启动完成信号输入旋转控制部12，则旋转控制部12执行通常控制。由此，从所述启动处理转移至所述通常控制。在本实施方式中，旋转控制部12基于从外部输入的所述运行指令、和转子位置θm，生成用于使同步电动机2以目标旋转速度进行旋转的第2控制信号，并输出到逆变器驱动部13。所述第2控制信号包含电压指示和电压相位指示。此外，如后述那样，转子位置θm是由第1转子位置检测部19所检测出的转子位置θm(第1转子位置θm1)或者由第2转子位置检测部20所检测出的转子位置θm(第2转子位置θm2)。另外，若从外部输入运行停止指令，则旋转控制部12停止所述第2控制信号的输出，并使同步电动机2停止。

逆变器驱动部13基于来自启动处理部11的第1控制信号或者来自旋转控制部12的第2控制信号，来对逆变器3的各开关元件+U～-W进行导通和关断驱动，由此，对U相、V相、W相的各定子线圈进行正弦波通电(180度通电)。

相电流检测部14通过测定与分流电阻Ru、Rv、Rw相关的电压，从而分别检测流过U相的定子线圈的U相电流Iu、流过V相的定子线圈的V相电流Iv、流过W相的定子线圈的W相电流Iw。

施加电压检测部15检测从上臂侧开关元件+U～+W被分别施加至U相的定子线圈、V相的定子线圈、W相的定子线圈的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw。

相电流峰值和电角度检测部16基于由相电流检测部14检测出的相电流Iu、Iv、Iw，来检测相电流峰值Ip及相电流电角度θi。相电流峰值Ip及相电流电角度θi的检测方法如下。

图2是在U相、V相、W相中进行正弦波通电时的相电流波形图。构成正弦波形的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw中分别存在120°的相位差。若参照图2，则在相电流Iu、Iv、Iw与相电流峰值Ip和相电流电角度θi之间成立下式1。相电流峰值和电角度检测部16基于由相电流检测部14检测出的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw，通过下式1求出相电流峰值Ip及相电流电角度θi。

[式1]

·Iu＝Ip×cos(θi)

·Iv＝Ip×cos(θi-2和3π)

·Iw＝Ip×cos(θi+2和3π)

感应电压峰值和电角度检测部17基于由相电流检测部14检测出的相电流Iu、Iv、Iw、和由施加电压检测部15检测出的施加电压Vu、Vv、Vw，来检测感应电压峰值Ep及感应电压电角度θe。感应电压峰值Ep及感应电压电角度θe的检测方法如下。

图3是在U相、V相、W相中进行正弦波通电时的感应电压波形图。构成正弦波形的U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew中分别存在120°的相位差。若参照图3，则在感应电压Eu、Ev、Ew与感应电压峰值Ep和感应电压电角度θe之间成立下式2。

[式2]

·Eu＝Ep×cos(θe)

·Ev＝Ep×cos(θe-2和3π)

·Ew＝Ep×cos(θe+2和3π)

另一方面，施加电压Vu、Vv、Vw和相电流Iu、Iv、Iw和定子线圈的电阻值Rcu、Rcv、Rcw(作为电动机参数而已知)与感应电压Eu、Ev、Ew之间成立下式3。

[式3]

·Vu-Iu×Rcu＝Eu

·Vv-Iv×Rcv＝Ev

·Vw-Iw×Rcw＝Ew

感应电压峰值和电角度检测部17基于由相电流检测部14检测出的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw、和由施加电压检测部15检测出的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw，根据式3来求出U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew，然后，基于求出的U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew，根据式2求出感应电压峰值Ep及感应电压电角度θe。

交链磁通检测部18基于由感应电压峰值和电角度检测部17检测出的感应电压峰值Ep、以及从旋转控制部12输入的转子转速ω，检测转子的交链磁通(交链磁通数)Ψp(＝Ep和ω)。转子转速ω在旋转控制部12中通过dθm和dt来进行检测(计算)。

第1转子位置检测部19基于由相电流峰值·电角度检测部16检测出的相电流峰值Ip和相电流电角度θi、以及由感应电压峰值和电角度检测部17检测出的感应电压电角度θe，检测转子位置θm。具体而言，第1转子位置检测部19基于相电流电角度θi、以及根据感应电压电角度θe与相电流电角度θi之间的差(感应电压电角度θe-相电流电角度θi)及相电流峰值Ip而求出的电流相位β，来检测转子位置θm。另外，将由第1转子位置检测部19检测出的转子位置θm称作“第1转子位置θm1”，将根据(感应电压电角度θe-相电流电角度θi)及相电流峰值Ip而求出的电流相位β称作“第1电流相位β1”。

详细地来说，在本实施方式中，第1转子位置检测部19使用包含相电流电角度θi作为变量、并且包含根据[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]及相电流峰值Ip而求出的第1电流相位β1作为变量的第1转子位置计算式(下式4)，来检测第1转子位置θm1。

[式4]

第1转子位置θm1＝相电流电角度θi-第1电流相位β1-90°

式4中的第1电流相位β1是通过参照将相电流峰值Ip及[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数而预先生成的数据表格TA从而选出的。数据表格TA例如如下那样地生成，并且保存于存储器中。

图4是在同步电动机2的转子旋转时的电动机矢量图，施加电压V(Vu～Vw)、电流I(Iu～Iw)和感应电压E(Eu～Ew)的关系在d-q坐标中由矢量来表示。感应电压E由[ωΨ]来表示。在图4中，Vd为施加电压V的d轴分量，Vq为施加电压V的q轴分量，Id为电流I的d轴分量，Iq为电流I的q轴分量，Ed为感应电压E的d轴分量，Eq为感应电压E的q轴分量。此外，以q轴作为基准的电压相位为α，以q轴作为基准的电流相位为β，以q轴作为基准的感应电压相位为γ。另外，图中的Ψa是转子的永磁体的磁通，Ld是d轴电感，Lq是q轴电感，R是定子线圈的电阻值(Rcu～Rcw)，Ψ是转子的交链磁通。

若参照图4，则下式5成立，从下式5的右边将与ω相关的值移到左边，得到下式6。

[式5]

[式6]

数据表格TA是在图4的电动机矢量图下以式5、式6成立这一情况为基础而预先生成的。即，使图4的电动机矢量图中所示的电流相位β及电流I分别在规定范围内呈阶梯状地增加，保存当[感应电压相位γ-电流相位β]为规定值时的电流相位β，并生成将相当于电流I的相电流峰值Ip、和相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数的电流相位β(第1电流相位β1)的数据表格TA。

详细地来说，例如，在使电流相位β以逐次增加0.001°的方式来从-180°增加到180°、并使电流I以逐次增加1A的方式来从0A增加到最大值(这里是64A)的同时，利用同步电动机2固有的d轴电感Ld和q轴电感Lq，并基于图4的电动机矢量图来求出电压相位α、电流相位β、感应电压相位γ。然后，针对每个电流I对[感应电压相位γ-电流相位β]为1°、2°、3°、……时的电流相位β进行保存。由此，生成将相当于电流I的相电流峰值Ip设为1个参数、将相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]设为另1个参数的电流相位β(第1电流相位β1)的数据表格TA。

然后，第1转子位置检测部19将相电流电角度θi、根据[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]及相电流峰值Ip而从数据表格TA中选出的第1电流相位β1代入上述的第1转子位置计算式(式4)，由此检测(计算)第1转子位置θm1。

第2转子位置检测部20基于由相电流峰值和电角度检测部16检测出的相电流峰值Ip和相电流电角度θi、以及由交链磁通检测部18检测出的交链磁通Ψp，来检测转子位置θm。具体而言，第2转子位置检测部20基于相电流电角度θi、以及根据交链磁通Ψp和相电流峰值Ip而求出的电流相位β，来检测转子位置θm。另外，将由第2转子位置检测部20检测出的转子位置θm称作“第2转子位置θm2”，将根据交链磁通Ψp和相电流峰值Ip而求出的电流相位β称作“第2电流相位β2。”

详细地来说，在本实施方式中，第2转子位置检测部20使用包含相电流电角度θi作为变量、并且包含根据交链磁通Ψp和相电流峰值Ip而求出的第2电流相位β2作为变量的第2转子位置计算式(下式7)，来检测第2转子位置θm2。

[式7]

第2转子位置θm2＝相电流电角度θi-第2电流相位β2-90°

式7中的第2电流相位β2是通过参照将相电流峰值Ip及交链磁通Ψp作为参数而预先生成的数据表格TB从而选出的。数据表格TB例如如下那样地生成，并且预先保存于存储器中。

数据表格TB也与数据表格TA相同，是在图4的电动机矢量图下以式5、式6成立这一情况为基础而预先生成的。即，使图4的电动机矢量图中所示的电流相位β及电流I分别在规定范围内呈阶梯状地增加，保存当交链磁通Ψp为规定值时的电流相位β，并生成将相当于电流I的相电流峰值Ip、和相当于交链磁通Ψ的由交链磁通检测部18检测出的交链磁通Ψp作为参数的电流相位β(第2电流相位β2)的数据表格TB。

详细地来说，例如，在使电流相位β以逐次增加0.001°的方式来从-180°增加到180°、并使电流I以逐次增加1A的方式来从0A增加到上述最大值(这里是64A)的同时，求出电流相位β及交链磁通数Ψ。然后，针对每个电流I，保存与各交链磁通Ψ相对应的电流相位β。由此，生成将相当于电流I的相电流峰值Ip设为1个参数、将相当于交链磁通数Ψ的交链磁通Ψp设为另1个参数的电流相位β(第2电流相位β2)的数据表格TB。

然后，第2转子位置检测部20将相电流电角度θi、根据相电流峰值Ip和交链磁通Ψp而从数据表格TB中选出的第2电流相位β2代入上述的第2转子位置计算式(式7)，由此检测(计算)第2转子位置θm2。

选择部21通过适当控制切换开关22，来选择第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20。在本实施方式中，选择部21构成为基于相电流峰值Ip和电流相位β(第1电流相位β1、第2电流相位β2)，来选择第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20。在选择第1转子位置检测部19的情况下，由第1转子位置检测部19检测出的第1转子位置θm1作为转子位置θm被输入到旋转控制部12，在选择第2转子位置检测部20的情况下，由第2转子位置检测部20检测出的第2转子位置θm2作为转子位置θm被输入到旋转控制部12。由此，选择部21选择第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20，是因为使得不用说在通常区域中，即使在进行弱磁控制的弱磁区域中，也能稳定地求出电流相位β，进而稳定地检测转子位置θm。

接着，具体说明选择部21所进行的对第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20的选择处理。

图5是用于对第1转子位置检测部19所使用的数据表格TA进行说明的图，是示出电流相位β与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]之间的关系的一个示例的图。图6是用于对第2转子位置检测部20所使用的数据表格TB进行说明的图，是示出电流相位β与交链磁通Ψp之间的关系的一个示例的图。

在图5中，示出电流相位β与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]之间的关系的曲线CA1～CA4相当于数据表格TA的一部分，在图6中，示出电流相位β与交链磁通Ψp之间的关系的曲线CB1～CB4相当于数据表格TB的一部分。此外，图5的曲线CA1和图6的曲线CB1示出相电流峰值Ip较大的情况(例如，Ip＞50A)，图5的曲线CA2、CA3和图6的曲线CB2、CB3示出相电流峰值Ip是中等程度的情况(例如，30＜Ip≦50A)，图5的曲线CA4和图6的曲线CB4示出相电流峰值Ip较小的情况(例如，Ip≦30A)。

当参照图5时，示出相电流峰值Ip较大的情况的曲线CA1在电流相位β在第1规定值(这里，为30度)以下的区域中具有稳定的倾向，从而能够稳定地求出与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]相对应的电流相位β。然而，曲线CA1在电流相位β超过所述第1规定值的区域中，具有倾向发生较大变化的变化点。因此，在电流相位β超过所述第1规定值的区域中，无法稳定求出与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]相对应的电流相位β(可能误检测电流相位)。

另一方面，当参照图6时，示出相电流峰值Ip较大的情况的曲线CB1在电流相位β在第2规定值(＜所述第1规定值，这里为0度)以上的区域中具有稳定的倾向，从而能够稳定地求出与交链磁通Ψp相对应的电流相位β。然而，曲线CB1在电流相位β低于所述第2规定值的区域中，具有倾向发生较大变化的变化点。因此，在电流相位β低于所述第2规定值的区域中，无法稳定求出与交链磁通Ψp相对应的电流相位β。

因此，可以说，在相电流峰值Ip较大的情况下，通过利用曲线CA1中的电流相位β在所述第1规定值(30度)以下的第1部分、以及曲线CB1中的电流相位β在所述第2规定值(0度)以上的第2部分，从而能够稳定求出电流相位β，进而能够稳定检测转子位置θm。此外，可以说，作为对利用曲线CA1的情况(即，使用数据表格TA的第1转子位置检测部19)和利用曲线CB1的情况(即，使用数据表格TB的第2转子位置检测部20)进行切换时的切换点，能够利用在曲线CA1的所述第1部分与曲线CB1的所述第2部分相重复的区域、即所述第2规定值(0度)与所述第1规定值(30度)之间的任意电流相位β的值。

此外，在参照图5时，示出相电流峰值Ip为中等程度的情况的曲线CA2、CA3在电流相位β为第3规定值(这里，为60度)以下的区域中具有稳定的倾向，从而能够稳定地求出与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]相对应的电流相位β。然而，曲线CA2、CA3在电流相位β超过所述第3规定值的区域中，具有倾向发生较大变化的变化点，而且曲线CA2与曲线CA3倾向相反。因此，在电流相位β超过所述第3规定值的区域中，无法稳定求出与[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]相对应的电流相位β。

另一方面，在参照图6时，虽然示出相电流峰值Ip为中等程度的情况的曲线CB2、CB3与曲线CB1相同，在电流相位β为所述第2规定值(0度)以上的区域中可以说是具有稳定的倾向，但在电流相位β低于所述2规定值的区域中，具有倾向发生较大变化的变化点。

因此，可以说，在相电流峰值Ip为中等程度的情况下，通过利用曲线CA2、CA3中的电流相位β为所述第3规定值(60度)以下的第3部分、以及曲线CB2、CB3中的电流相位β为所述第2规定值(0度)以上的第4部分，从而能够稳定求出电流相位β，进而能够稳定检测转子位置θm。此外，可以说，作为对利用曲线CA2、CA3的情况(即，第1转子位置检测部19)和利用曲线CB2、CB3的情况(即，第2转子位置检测部20)进行切换时的切换点，能够利用在曲线CA2、CA3的所述第3部分与曲线CB2、CB3的所述第4部分相重复的区域、即所述第2规定值(0度)与所述第3规定值(60度)之间的任意电流相位β的值。

此外，在参照图5时，示出相电流峰值Ip较小的情况的曲线CA4具有整体上稳定的倾向。另一方面，在参照图6时，虽然示出相电流峰值Ip较小的情况的曲线CB4在电流相位β为所述第3规定值(60度)以下的区域中可以说具有稳定的倾向，但在电流相位β超过所述3规定值的区域中，具有倾向发生较大变化的变化点。

因此，可以说，在相电流峰值Ip较小的情况下，通过利用曲线CA4，从而能够稳定求出电流相位β，进而能够稳定检测转子位置θm。

由于以上情况，因此，在本实施方式中，选择部21构成为监视相电流峰值Ip和电流相位β(第1电流相位β1、第2电流相位β2)，并基于这些来选择第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20。

优选地，如图7所示，生成不将在相电流峰值Ip较大的情况及相电流峰值Ip为中等程度的情况下的电流相位β超过所述第1规定值(30度)的区域(虚线)作为对象的数据表格TA，同时，如图8所示，生成不将在相电流峰值Ip较小的情况下的电流相位β超过所述第3规定值(60度)的区域(虚线)、和在相电流峰值Ip较大的情况及相电流峰值Ip为中等程度的情况下的电流相位β低于所述第2规定值(0度)的区域(虚线)作为对象的数据表格TB，在此基础上，选择部21执行如以下说明的那样的第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20的选择处理。

图9是表示由选择部21所执行的第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20的选择处理的一个示例的流程图。该流程图在从启动处理部11输出所述启动完成信号时开始。

在步骤S1中，选择第1转子位置检测部19。即，在本实施方式中，选择部21在同步电动机2的启动完成时，首先选择第1转子位置检测部19。紧接着同步电动机2的启动完成之后，通常，由于相电流峰值Ip较小，因此，能通过使用数据表格TA的第1转子位置检测部19，来稳定检测转子位置θm。

在步骤S2中，读取相电流峰值Ip和第1电流相位β1。被读取的相电流峰值Ip为由相电流峰值和电角度检测部16最近检测出的相电流峰值Ip，被读取的第1电流相位β1为在第1转子位置检测部19中最近选出的第1电流相位β1。

在步骤S3中，判定相电流峰值Ip是否在第1阈值TH1以上。在相电流峰值Ip在第1阈值TH1以上的情况下，前进到步骤S4，在相电流峰值Ip低于第1阈值TH1的情况下，返回到步骤S2。在本实施方式中，第1阈值TH1可被设定为30A以下的任意值。

这里，在步骤S3中，与第1阈值TH1进行比较的相电流峰值Ip基本上为在步骤S2中被读取的相电流峰值Ip、即由相电流峰值和电角度检测部16最近检测出的相电流峰值Ip。但是，并不限于此，作为与第1阈值TH1进行比较的相电流峰值Ip，也可使用由相电流峰值和电角度检测部16最近及在此之前检测出的多个相电流峰值Ip的平均值(算术平均值、加权平均值)、最近的移动平均值等。

在步骤S4中，判定第1电流相位β1是否在第2阈值TH2以上。在第1电流相位β1在第2阈值TH2以上的情况下，前进到步骤S5，在第1电流相位β1低于第2阈值TH2的情况下，返回到步骤S2。在本实施方式中，第2阈值TH2在所述第2规定值(0度)以上，且被设定为所述第1规定值(30度)以下的任意值。

这里，在步骤S4中，与第2阈值TH2进行比较的第1电流相位β1基本上为在步骤S2中被读取的第1电流相位β1、即在第1转子位置检测部19中最近选出的第1电流相位β1。但是，并不限于此，作为与第2阈值TH2进行比较的第1电流相位β1，也可使用在第1转子位置检测部19中最近及在此之前选出的多个第1电流相位β1的平均值(算术平均值、加权平均值)、最近的移动平均值等。

在步骤S5中，选择第2转子位置检测部20。即，选择部21选择第2转子位置检测部20，以取代第1转子位置检测部19，由此，对转子位置θm进行检测的检测部从第1转子位置检测部19切换到第2转子位置检测部20。

在步骤S6中，读取相电流峰值Ip和第2电流相位β2。被读取的相电流峰值Ip为由相电流峰值和电角度检测部16最近检测出的相电流峰值Ip，被读取的第2电流相位β2为在第2转子位置检测部20中最近选出的第2电流相位β2。

在步骤S7中，与步骤S3同样地，判定相电流峰值Ip是否在第1阈值TH1以上。在相电流峰值Ip在第1阈值TH1以上的情况下，前进到步骤S8。另一方面，在相电流峰值Ip低于第1阈值TH1的情况下，返回到步骤S1，并选择第1转子位置检测部19。即，选择部21选择第1转子位置检测部19，以取代第2转子位置检测部20，由此，对转子位置θm进行检测的检测部从第2转子位置检测部20切换到第1转子位置检测部19。

这里，在步骤S7中，与第1阈值TH1进行比较的相电流峰值Ip基本上为在步骤S6中被读取的相电流峰值Ip、即由相电流峰值和电角度检测部16最近检测出的相电流峰值Ip。但是，并不限于此，作为与第1阈值TH1进行比较的相电流峰值Ip，也可使用由相电流峰值和电角度检测部16最近及在此之前检测出的多个相电流峰值Ip的平均值(算术平均值、加权平均值)、最近的移动平均值等。

在步骤S8中，判定第2电流相位β2是否在第2阈值TH2以上。在第2电流相位β2在第2阈值TH2以上的情况下，返回到步骤S6。即，继续第2转子位置检测部20被选择的状态。另一方面，在第2电流相位β2低于第2阈值TH2的情况下，返回到步骤S1。即，选择部21选择第1转子位置检测部19，以取代第2转子位置检测部20，由此，对转子位置θm进行检测的检测部从第2转子位置检测部20切换到第1转子位置检测部19。

这里，在步骤S8中，与第2阈值TH2进行比较的第2电流相位β2基本上为在步骤S6中被读取的第2电流相位β2、即在第2转子位置检测部20中最近选出的第2电流相位β2。但是，并不限于此，作为与第2阈值TH2进行比较的第2电流相位β2，也可使用在第2转子位置检测部20中最近及在此之前选出的多个第2电流相位β2的平均值(算术平均值、加权平均值)、最近的移动平均值等。

如以上那样，在本实施方式中，选择部21构成为基于相电流峰值Ip和电流相位β(第1电流相位β1、第2电流相位β2)，来选择第1转子位置检测部19或第2转子位置检测部20。具体地，选择部21在选择第1转子位置检测部19后相电流峰值Ip为第1阈值TH1以上、并且第1电流相位β1为第2阈值TH2以上时，构成为选择第2转子位置检测部20，以取代第1转子位置检测部19。此外，选择部21在选择第2转子位置检测部20后相电流峰值Ip低于第1阈值TH1、或第2电流相位β2低于第2阈值TH2时，构成为选择第1转子位置检测部19，以取代所述第2转子位置检测部20。

因此，适当地进行对所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部的选择、尤其是适当地从第1转子位置检测部19切换到第2转子位置检测部20、从第2转子位置检测部20切换到第1转子位置检测部19，来防止对转子位置θm的误检测。其结果是，在所述通常区域和所述弱磁区域双方中稳定且高精度地检测转子位置θm，并使得电动机控制装置1所进行的同步电动机2的稳定的控制成为可能。

此外，在本实施方式中，选择部21构成为，若从启动处理部11输入所述启动完成信号、即在同步电动机2的启动完成时，选择第1转子位置检测部19。因此，可基于转子位置θm从所述启动处理快速转移到所述通常控制。

另外，在上述的实施方式中，选择部21构成为，如果从启动处理部11输入所述启动完成信号，则选择第1转子位置检测部19。但是，并不限于此。选择部21也可构成为，在同步电动机2的启动时，选择第1转子位置检测部19。在该情况下，如果在同步电动机2停止时从外部输入所述运行指令，则启动处理部11执行同步电动机2的所述启动处理，同时将启动开始信号输出到选择部21。然后，选择部21构成为，若输入所述启动开始信号，则开始图9中所示的所述选择处理。

以上，对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但本发明不限于上述实施方式、变形例，能基于本发明的技术思想进行进一步的变形、变更。

标号说明

1…电动机控制装置、2…同步电动机、3…逆变器、11…启动处理部、12…旋转控制部、13…逆变器驱动部、14…相电流检测部(电流检测部)、15…施加电压检测部、16…相电流峰值和电角度检测部(电流峰值和电角度检测部)、17…感应电压峰值和电角度检测部、18…交链磁通检测部、19…第1转子位置检测部、20…第2转子位置检测部、21…选择部。

Claims (3)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，包含：

电流检测部，该电流检测部对流过同步电动机的定子线圈的电流进行检测；

施加电压检测部，该施加电压检测部对被施加到所述定子线圈的施加电压进行检测；

电流峰值和电角度检测部，该电流峰值和电角度检测部基于由所述电流检测部检测出的电流，来对电流峰值和电流电角度进行检测；

感应电压峰值和电角度检测部，该感应电压峰值和电角度检测部基于由所述电流检测部检测出的电流和由所述施加电压检测部检测出的施加电压，来对感应电压峰值和感应电压电角度进行检测；

交链磁通检测部，该交链磁通检测部基于所述感应电压峰值、和所述同步电动机的转速，来对所述同步电动机的转子的交链磁通进行检测；

第1转子位置检测部，该第1转子位置检测部基于所述电流电角度、以及根据所述感应电压电角度与所述电流电角度之间的差和所述电流峰值而求出的第1电流相位，来对所述同步电动机的转子位置进行检测；

第2转子位置检测部，该第2转子位置检测部基于所述电流电角度、以及根据所述交链磁通和所述电流峰值而求出的第2电流相位，来对所述同步电动机的转子位置进行检测；以及

选择部，该选择部基于所述电流峰值和所述第1电流相位或基于所述电流峰值和所述第2电流相位，来选择所述第1转子位置检测部或所述第2转子位置检测部，

所述选择部在选择所述第1转子位置检测部后所述电流峰值为第1阈值以上、并且所述第1电流相位为第2阈值以上时，选择所述第2转子位置检测部，以取代所述第1转子位置检测部。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述选择部在选择所述第2转子位置检测部后，所述电流峰值低于所述第1阈值、或者所述第2电流相位低于所述第2阈值时，选择所述第1转子位置检测部，以取代所述第2转子位置检测部。

3.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述选择部在所述同步电动机的启动时或所述同步电动机的启动完成时，选择所述第1转子位置检测部。