DE10393429T5

DE10393429T5 - Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors und Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE10393429T5
Application number: DE10393429T
Authority: DE
Inventors: Kozo Kitakyushu Ide; Mitsujiro Kitakyushu Sawamura; Mengesha Mamo Kitakyushu Wogari; Jun Nagasaki Oyama
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-09-29
Also published as: CN1321495C; CN1689219A; JP4352678B2; JP2004129410A; US20060049787A1; US7157876B2; WO2004032316A1

Abstract

Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors für eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Motors durch einen Spannungsquellen-PWM-Inverter und zum Steuern von Drehmoment, Drehmoment und Drehzahl oder Drehmoment, Drehzahl und Position des Motors, wobei die Vorrichtung umfasst:
Mittel zum Umschalten erster Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und zweiter Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird;
Mittel zum Extrahieren hochfrequenter Ströme in dem gleichen Frequenzband wie die durch sie erzeugten Trägersignale aus geschätzten Strömen und
Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors, die eine Magnetpolposition bei einer sehr geringen Drehzahl einschließlich der Drehzahl null genau schätzt und das Drehmoment, die Drehzahl und die Position auf der Grundlage der geschätzten Magnetpolposition steuert.

Technischer Hintergrund

Als ein herkömmliches Verfahren zum Schätzen einer Magnetpolposition wird weit verbreitet ein Verfahren verwendet, bei dem eine induzierte Spannung, die einer Motordrehzahl proportional ist, aus der Motoreingangsspannung und einem Strom berechnet wird, wobei die Drehzahl geschätzt wird, wie etwa das Verfahren, das in "Adaptive Current Control Method for Brushless DC motor with Function of Parameter Identification" IEEJ Transactions on Industry Applications, Bd. 108, Nr. 12, 1988 vorgestellt wurde. Außerdem ist "Zero Speed Torque Control of Sensorless Salient-Pole Synchronous Motor" 1996 National Convention of IEEJ Industry Applications Society Nr. 170 bekannt. Bei dieser Technologie wird ein AC-Signal einem Spannungssollwert überlagert und ein geschätzter Strom wird per FFT analysiert, um die Drehzahl eines Motors und eine Magnetpolposition zu schätzen. Ein Verfahren, das die Drehzahl und die Position eines Rotors auf der Grundlage einer induzierten Spannung eines Motors schätzt, arbeitet jedoch mit einer ausreichenden Genauigkeit in einem Bereich hoher Drehzahlen, kann aber keine korrekte Schätzung bei einer sehr geringen Drehzahl ausführen, bei der aus der induzierten Spannung wenige Informationen erhalten werden.

Deswegen sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen ein AC-Signal, das keine Beziehung zu einer Ansteuerungsfrequenz besitzt und das zum Erfassen verwendet wird, in einen Motor eingeleitet wird, und eine Rotorposition aus Beziehungen zwischen der Spannung und dem Strom geschätzt wird. Ein spezieller Signalgenerator ist jedoch erforderlich, um ein derartiges Erfassungssignal einzuspeisen, wodurch ein Problem dahingehend bewirkt wird, dass die Steuerung kompliziert ist. Weitere Verfahren, bei denen kein spezielles Erfassungssignal eingespeist wird und eine Magnetpolposition unter Verwendung von hohen Frequenzen eines Inverterausgangs oder von Strömen von Trägerfrequenzkomponenten geschätzt wird, werden in "Position Sensorless IPM Motor Drive System Using Estimation Method Based on Saliency" IEEJ Transactions on Industry Applications, Bd. 118, Nr. 5, 1998 und "Carrier Frequency Component Method for Position Sensorless Control of IPM Motor in Lower Speed Range" IEEJ Transactions on Industry Applications, Bd. 120, Nr. 2, 2000 vorgestellt. Das zuerst genannte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Induktivität aus hochfrequenten Strömen berechnet wird, die durch hochfrequente Ausgangsspannungen eines PWM-Inverters erzeugt wird, und die Position anhand der Induktivität geschätzt wird.

Das zuletzt genannte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasendifferenz von 120° in Trägersignalen eines PWM-Inverters zwischen zwei von drei Phasen oder UVW-Phasen erzeugt wird, um Spannungen und Ströme von Trägerfrequenzkomponenten, die sich von der Ansteuerfrequenz unterscheiden, zu erzeugen, und die Position wird geschätzt, indem lediglich die Stromkomponenten der Trägerfrequenz auf Grundlage der Annahme, dass eine Spannung während der Trägerperiode konstant ist, verwendet werden.

In IECON' 01 (Proc. of the 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society S. 1435–1440) "Novel Rotor Position Extraction based on Carrier Frequency Component Method (CFCM) using Two Reference-frames for IPM drivers" und der Patentreferenz 1, die eine frühere Patentanmeldung im Namen des gleichen Anmelders ist, wurde zur weiteren Vereinfachung der praktischen Anwendung des zuletzt genannten Verfahrens das Problem, dass die Synchronisation zwischen mehreren Stromschätzzeitpunkten und der Positionsberechnung kompliziert ist, durch ein Verfahren gelöst, bei dem in Bezug auf einen hochfrequenten Strom, der auf vier Achsen umgesetzt wird, ein gleitender Mittelwert in jeder der Achsen verwendet wird, wie später beschrieben wird.

[Patentreferenz 1]

Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-238060

6 ist speziell ein Blockschaltplan einer herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen einer Magnetpolposition. In dem Magnetpolpositionsdetektor 62 werden hochfrequente Dreiphasenströme, die von einem Bandpassfilter ausgegeben werden, durch einen Koordinatenumsetzer 64 auf die α-Achse, die β-Achse, die α'-Achse und die β'-Achse umgesetzt. Spitzenwerte dieser vier umgesetzten Ausgänge werden durch eine Absolutwert-Berechnungseinrichtung 65 und ein Tiefpassfilter 66 gemittelt. Auf der Grundlage von proportionalen Beziehungen mit Induktivitäten der Achsen berechnet eine Polposition-Berechnungseinrichtung 67 tan(2Δθ), um Δθ zu erhalten, wodurch die Magnetpolposition berechnet wird.

Offenbarung der Erfindung

Bei den herkömmlichen Techniken besitzen jedoch die Verfahren, die eine Magnetpolposition unter Verwendung von Harmonischen der Hochfrequenz eines Inverterausgangs oder von hochfrequenten Strömen von Trägerfrequenzkomponenten schätzen, ein Merkmal dahingehend, dass die Trägerfrequenz, obwohl die durch hochfrequente Spannungen verursachten hochfrequenten Ströme die Spannung der fundamentalen harmonischen Komponente des Inverterausgangs stören, ausreichend größer ist als die Drehzahl eines Motors, und somit erzeugen die hochfrequenten Ströme keine Störung des Drehmoments. Die Verfahren besitzen den Vorteil, dass die Schätzung der Polposition keine Einschränkungen enthält, wie etwa die Einbeziehung eines Tiefpassfilters bei einem Stromrückführungswert, und außerdem ist eine schnelle Reaktion des Steuersystems möglich. Vom Standpunkt der praktischen Verwendung besteht jedoch ein Problem dahingehend, dass die Pegel der hochfrequenten Ströme von Parametern des Motors abhängen und deswegen ist der Einfluss gemäß den Motoren nicht gleichmäßig, wodurch bewirkt wird, dass die Verfahren bei einem Universalsystem kaum angewendet werden können.

Es ist deswegen eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors sowie eine Steuervorrichtung zu schaffen, bei der Dreiphasen-Träger mit einer willkürlichen Phasendifferenz zwischen Phasen in einem PWM-Ausgang zu einem Einphasen-Träger umgesetzt werden und eine Zeitperiode zur Realisierung der Magnetpolposition-Schätzung so eingestellt wird, dass die Amplituden von hochfrequenten Strömen eingestellt werden können, wodurch eine Anwendung bei einem Universalsystem ermöglicht wird.

Um die Aufgabe zu lösen, ist die Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors für eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Motors durch einen Spannungsquelle-PWM-Inverter und zum Steuern eines Drehmoments, eines Drehmoments und einer Drehzahl oder eines Drehmoments, einer Drehzahl und einer Position des Motors, wobei die Vorrichtung umfasst: Mittel zum Umschalten zu Mitteln 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz bei PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und zu Mitteln 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen null wird; Mittel zum Extrahieren hochfrequenter Ströme, die in einem gleichen Frequenzband wie daraus erzeugte Trägersignale liegen, aus geschätzten Strömen; und Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition durch Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme.

Die Erfindung gemäß Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors gemäß Anspruch 1 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition durch Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme umfassen: Mittel zum Extrahieren der hochfrequenten Ströme aus entsprechenden Phasenströmen der drei Phasen des Motors; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasen-Ströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, in dem eine der Dreiphasen-Statorwicklungen UVW die α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist, Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, bei dem eine Phase in ähnlicher Weise um 45° zu dem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem verschoben ist, oder bei dem eine Achse, die um 45° zu der α-Achse verschoben ist, eine α'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β'-Achse ist; und Mittel zur Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte und Schätzwerte der Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen zu berechnen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme umfassen: Mittel zum Extrahieren der hochfrequenten Ströme aus entsprechenden Phasenströmen der Phasen des Motors; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasenströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, in dem eine der Dreiphasen-Statorwicklungen UVW eine α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist; Mittel zum Durchführen einer Umsetzung aus den Zweiphasenströmen unter Verwendung eines geschätzten Werts des Magnetpols in einem rotierenden Zweiphasen Koordinatensystem, in dem die γ-Achse in der gleichen Richtung verläuft wie die Magnetpolposition und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine δ-Achse ist; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasenströme in einem Koordinatensystem, in dem eine Phase in ähnlicher Weise um 45° zu dem rotierenden Zweiphasen-Koordinatensystem verschoben ist, d. h. ein rotierendes Zweiphasen-Koordinatensystem, in dem eine Achse, die um 45° zu der γ-Achse verschoben ist, eine γ'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine δ'-Achse ist; und Mittel zur Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen, und die die Magnetpolposition auf der Grundlage der be rechneten Maximalwerte in den vier Achsen schätzen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1 wenigstens zwei oder mehr Ströme während einer Trägerperiode geschätzt werden.

Die Erfindung gemäß Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1 die willkürliche Phasendifferenz 120° beträgt.

Die Erfindung gemäß Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1 Zeitperioden zum Implementieren der Mittel 1 und der Mittel 2 in den Mitteln zum Umschalten der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und der Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, gesetzt werden, um Amplitude von erzeugten hochfrequenten Strömen einzustellen und einen Leistungsverlust zu verringern.

Die Erfindung gemäß Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1 die Mittel zum Umschalten der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und die Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel um fassen, um Zeitperioden zum Implementieren der Mittel 1 und der Mittel 2 in Übereinstimmung mit einem Lastzustand einzustellen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme angewendet werden während eine Implementierungs-Zeitperiode der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, implementiert wird, und während eine Implementierungs-Zeitperiode der Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, angehalten wird, und eine Magnetpolposition verwenden, die durch die Mittel 1 geschätzt wird.

Die Erfindung gemäß Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme immer implementiert werden, unabhängig von Implementierungs-Zeitperioden der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und der Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel zur gleitenden Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz umfassen, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen und die Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen zu schätzen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2 die hochfrequenten Ströme der α'-Achse und der β'-Achse aus den hochfrequenten Strömen der α-Achse und der β-Achse berechnet werden.

Die Erfindung gemäß Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme angewendet werden, während eine Implementierungs-Zeitperiode der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, implementiert wird, und während eine Implementierungs-Zeitperiode der Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, angehalten wird, und eine Magnetpolposition verwenden, die durch die Mittel 1 geschätzt wird.

Die Erfindung gemäß Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3 die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme immer implementiert werden, unabhängig von Implementierungs-Zeitperioden der Mittel 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und der Mittel 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel zur gleitenden Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz umfassen, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen und die Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen zu schätzen.

Die Erfindung gemäß Anspruch 13 ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3 die hochfrequenten Ströme der γ'-Achse und der δ'-Achse aus den hochfrequenten Strömen der γ-Achse und der δ-Achse berechnet werden.

Die Erfindung gemäß Anspruch 14 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein geschätzter Strom unter Verwendung der Magnetpolposition, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wird, in eine Polrichtungskomponente und eine Drehmomentkomponente aufgeteilt wird, wobei die Komponenten zurückgeführt werden, um Differenzen zwischen der Polrichtungskomponente und der Drehmomentkomponente sowie Stromsollwerte zu erhalten, wobei eine Stromsteuerung implementiert wird, derart, dass die Differenzen null werden.

Die Erfindung gemäß Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl geschätzt wird unter Verwendung der Magnetpolposition, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wird.

Die Erfindung gemäß Anspruch 16 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl, die auf der Grundlage der Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl von Anspruch 15 geschätzt wird, zurückgeführt wird, um eine Differenz in Bezug auf einen Drehzahlsollwert zu erhalten, und eine Drehzahlsteuerung implementiert wird, derart, dass die Differenz null wird.

Die Erfindung gemäß Anspruch 17 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzwert der Rotorposition auf der Grundlage der Magnetpolposition erhalten wird, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wird, zurückgeführt wird, um eine Differenz in Bezug auf einen Sollwert der Rotorposition zu erhalten, und eine Positionssteuerung implementiert wird, derart, dass die Differenz null wird.

Die Erfindung gemäß Anspruch 18 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Stromsteuerung nach Anspruch 14 umfasst.

Die Erfindung gemäß Anspruch 19 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Stromsteuerung nach Anspruch 14 und eine Vorrichtung zur Drehzahlsteuerung nach Anspruch 16 umfasst.

Die Erfindung gemäß Anspruch 20 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Stromsteuerung nach Anspruch 14, eine Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl nach Anspruch 15, eine Vorrichtung zur Drehzahlsteuerung nach Anspruch 16 und eine Vorrichtung zur Positionssteuerung nach Anspruch 17 umfasst.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockschaltplan einer sensorlosen Vorrichtung zur Drehzahlsteuerung, die die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors der Erfin dung enthält;
2 ist ein Modell eines Synchronmotors, der einen Permanentmagneten enthält, der in 1 gezeigt ist;
3 ist eine Signalformdarstellung, die die Einstellung einer Implementierungs-Zeitperiode in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition, die in 1 gezeigt ist, veranschaulicht;
4 ist ein Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Erzeugen von PWM-Signalen, die in 1 gezeigt ist;
5 ist ein Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition/Drehzahl, die in 1 gezeigt ist; und
6 ist ein Blockschaltplan einer herkömmlichen Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition.
In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen:

1-1: Motor
1-2: Inverter der Spannungsquelle
1-3: Vorrichtung zum Erzeugen von PWM-Signalen
1-4: Vorrichtung zum Schätzen der Magnetpolposition/Drehzahl
1-5, 1-6: Umsetzer von zwei auf drei Phasen
1-7: Strom-Steuereinheit, Drehzahl-Steuereinheit
1-8: Stromdetektor
1-3-1: Trägersignalgenerator
1-3-2: Phasenschieber
1-3-3: Taktgeber
1-3-4: Umschalter
1-4-1: Bandpassfilter
1-4-2: Umsetzer der Istkoordinaten
1-4-3: Mittelwert-Berechnungseinrichtung
1-4-4, 1-4-6: Tiefpassfilter
1-4-5: Differenzwert-Bildungseinrichtung

Beste Art der Ausführung der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
1 ist ein Blockschaltplan einer sensorlosen Vorrichtung zur Drehzahlsteuerung, die die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
2 ist ein Modell eines Synchronmotors, der einen Permanentmagneten enthält, der in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Signalformdarstellung, die die Einstellung einer Implementierungs-Zeitperiode in der Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition, die in 1 gezeigt ist, veranschaulicht.
4 ist ein Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Erzeugen von PWM-Signalen, die in 1 gezeigt ist.
5 ist ein Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition/Drehzahl, die in 1 gezeigt ist.
In 1 bezeichnet 1-1 einen Motor, der einen Permanentmagneten enthält, 1-2 bezeichnet einen Spannungsquellen-Inverter, 1-3 bezeichnet eine Vorrichtung zum Erzeugen von PWM-Signalen, 1-4 bezeichnet eine Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition/Drehzahl, 1-5 und 1-6 bezeichnen Umsetzer von zwei auf drei Phasen, 1-7 bezeichnet eine Strom-Steuereinheit und eine Drehzahl- Steuereinheit und 1-8 bezeichnet einen Stromdetektor.
Die Strom-Steuereinheit und die Drehzahl-Steuereinheit, die mit 1-7 bezeichnet sind, sind durch ein herkömmliches Steuerverfahren konfiguriert, wie etwa die Proportional-Integral- (PI) oder die Proportional-Integral-Differential- (PID) Steuerung. In der Vorrichtung 1-4 zum Schätzen der Magnetpolposition/Drehzahl wird ein Strom, der von dem Stromdetektor 1-8 erfasst wird, durch einen A/D-Umsetzer digitalisiert und anschließend ausgegeben. Ein Ausgang der Vorrichtung 1-4 zum Schätzen der Magnetpolposition wird bei entsprechenden Steuerungseinrichtungen als Schätzwert des Magnetpols und der Drehzahl verwendet.
In der Vorrichtung 1-3 zum Erzeugen von PWM-Signalen wird die PWM-Steuerung mit Dreieckwellenvergleich verwendet. Sinusförmige Dreiphasen-Spannungssollwerte und Dreieckwellen-Trägersignale (Trägerwellen) mit einer willkürlichen Frequenz werden in 4 durch die Vorrichtung 1-3-5 miteinander verglichen. Wenn die Sollspannung größer ist als die Trägerwelle, wird ein Signal erzeugt, das das Einschalten von Transistoren der positiven Seite eines PWM-Inverters und das Ausschalten von Transistoren der negativen Seite bewirkt. Wenn die Sollspannung kleiner ist als die Trägerwelle, wird ein Signal erzeugt, das das Ausschalten der Transistoren der positiven Seite des PWM-Inverters und das Einschalten von Transistoren der negativen Seite bewirkt. Bei einer gewöhnlichen Dreieckwellen-Modulation sind die Amplitude, die Phase und die Frequenz der Trägerwelle in allen Phasen konstant.
Eine sensorlose Steuerung unter Verwendung von Trägerfrequenzkomponenten wird jedoch in der folgenden Weise ausgeführt. Bei der herkömmlichen Erfindung wird in Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, eine willkür liche Phasendifferenz (die in dieser Ausführungsform auf 120° gesetzt ist) erzeugt. In der Erfindung werden Mittel zum Umschalten zu Mitteln 1 zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und Mitteln 2 zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, verwendet. Die Einzelheiten werden unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
2 ist ein Modell eines Synchronmotors, der einen Permanentmagneten enthält. Ein stationäres Zweiphasen-Koordinatensystem, bei dem die U-Phase der drei Phasen des Motors die α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist, wird definiert, und ein stationäres Zweiphasen-Koordinatensystem, bei dem eine Achse, die zu der α-Achse um 45° verschoben ist, eine α'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β'-Achse ist, wird definiert. Die Magnetpolposition kann auf der Grundlage von Maximalwerten geschätzt werden, die durch eine gleitende Mittelwertbildung von hochfrequenten Strömen in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz und durch Berechnen der entsprechenden Maximalwerte erhalten werden.
3 veranschaulicht das Mittel zum Umschalten zum Mittel 1 (Bereich T1) zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in den Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und zum Mittel 2 (Bereich T2) zum Bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird. In der Figur gibt Tc die Periode der Trägerwellen an und T bezeichnet die Periode der Umschaltung.
Zuerst wird die Schätzung der Magnetpolposition im Bereich T1 beschrieben.
4 ist eine Ansicht, die die Vorrichtung 1-3 zum Erzeugen von PWM-Signalen veranschaulicht, die ein Ausgangs-Sollsignal für den Spannungsquelleninverter erzeugt. In einem Signal, das von einem Trägersignalgenerator 1-3-1 ausgegeben wird, erzeugt der Phasenschieber 1-3-2 eine willkürliche Phasendifferenz zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen. Im Bereich T1 bewirkt ein Umschalter 1-3-4, das eine T1-Seite eingeschaltet und eine T2-Seite ausgeschaltet wird. T1 oder T2 wird durch einen Taktgeber 1-3-3 gezählt. Es wird beispielsweise angenommen, dass die willkürliche Phasendifferenz im Bereich T1 120° beträgt. Dann sind tr0, tr120 und tr240, die in 3 gezeigt sind, die Trägerwellen und hochfrequente Spannungskomponenten, die zwischen Ausgangsanschlüssen des Inverters vorhanden sind, können durch den folgenden Ausdruck 1 dargestellt werden:
wobei E die DC-Koppelspannung angibt, u_chcu, u_chcv, u_chcw geben die hochfrequenten Spannungen der U-, V- bzw. W-Phase an, u_ref, v_ref, w_ref geben Sollwerte der Phasenspan nung an und ω_h gibt eine Winkelfrequenz des Trägers an. Dagegen werden die Beziehungen zwischen den hochfrequenten Spannungen und den hochfrequenten Strömen durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt:
wobei i_cfcu, i_cfcv und i_cfcw die hochfrequenten Ströme der U-, V- bzw. W-Phase angeben, L ist eine Induktivität, L_uu, L_vv und L_ww geben Eigeninduktivitäten der U-, V- bzw. W-Phase an und die anderen Symbole geben die Zwischenphasen-Induktivitäten an. Bei dem Beispiel besitzt der Motor, in dem in einem Rotor ein Permanentmagnet enthalten ist, ausgeprägte elektrische Pole. Deswegen enthalten die Induktivitäten Informationen einer Magnetpolposition θ, wie in dem folgenden Ausdruck (3) gezeigt ist:
wobei L_g0 die Magnetisierungsinduktivität in dem Luftspaltfluss angibt, L_s gibt die Verlustinduktivität eines Stators an und L_g2 gibt eine Induktivität an, deren Größe vom Winkel abhängt.
Wenn der Ausdruck (2) in ein stationäres Koordinatensystem des Stators umgesetzt wird, gilt
wobei L_sum = L_s + 3L_sg0/2 und L_diff = 3L_sg2/2
Aus dem Ausdruck (4) werden Strom-Differenzierungswerte erhalten, wie im Ausdruck (5) gezeigt ist. Werden beide Seite integriert, erhält man den Ausdruck (6).
Aus dem Ausdruck (6) werden die Magnetpolposition-Informationen sin(2θ) und cos(2θ) abgeleitet:
Wenn die Amplituden der Spannungssollwerte in einem Bereich mit geringer Drehzahl klein sind und die Abtastperiode kürzer als die Trägerperiode ist, kann der Spannungsintegrationswert wie in dem folgenden Ausdruck (8) als fester Wert behandelt werden:
Δt: Abtastdauer
Wenn u_αh eine Spitzenspannung ist, ist u_βh = 0. Zu diesem Zeitpunkt wird deswegen cos(2θ) aus dem Ausdruck (9) in der folgenden Weise berechnet:
Wenn u_βheine Spitzenspannung ist, ist u_αh = 0. Zu diesem Zeitpunkt wird deswegen cos(2θ) aus dem Ausdruck (9) in der folgenden Weise berechnet:
An dem Punkt, an welchem θ von dem Punkt von u_αh = 0 um 45° voreilt, gilt u_αh = u_βh. Zu diesem Zeitpunkt wird deswegen sin(2θ) in der folgenden Weise aus dem Ausdruck (9) berechnet:
An dem Punkt, an welchem θ von dem Punkt von u_αh = 0 um 135° voreilt, gilt u_αh = –u_βh. Zu diesem Zeitpunkt wird deswegen sin(2θ) in der folgenden Weise aus dem Ausdruck (9) berechnet:
Es ist folglich möglich die Position des Magnetpols zu erfassen.
Wie in 2 gezeigt ist, wird ein stationäres Zweiphasen-Koordinatensystem, in dem ein Punkt, an dem θ von der α-Achse um 45° voreilt, eine α'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β'-Achse ist, definiert, und die hochfrequenten Ströme und die Spannungskomponenten in den Achsen werden in der Weise definiert, wie im folgenden Ausdruck (13) gezeigt ist:
Wird berücksichtigt, dass die Stromkomponenten in den Zuständen der Ausdrücke (9) bis (12) um einen Leistungsfaktorwinkel Δϕ von den jeweiligen Spitzenwerten verschoben sind, wie durch |i_cfcα|_peak, |i_cfcβ|_peak, |i_cfcα'|_peak und |i_cfcβ'|_peak ausgedrückt wird, werden die Stromkomponenten in der Weise definiert, die im Ausdruck (14) gezeigt ist:
Zu diesem Zeitpunkt lauten die Spitzenwerte der hochfrequenten Spannungen in den entsprechenden Achsen: |ucfcα|peak = |ucfcβ|peak = |ucfcα'|peak = |ucfcβ'|peak (15)
Wenn die Ausdrücke (14), (15) in die Ausdrücke (9) bis (12) eingesetzt werden um tan(2θ) zu berechnen, erhält man den Ausdruck (16) und die Magnetpolposition kann durch den Ausdruck (17) geschätzt werden.
Dadurch werden der Leistungsfaktor cos(Δϕ), die Koeffizienten infolge der Induktivität und die Verschiebungswerte eliminiert. Wenn die Spannung während der Abtastzeit als fester Wert behandelt wird, können die Induktivitäten berechnet werden, indem lediglich die Ströme der Trägerfrequenzkomponenten verwendet werden, die jeweils zu den Koordinaten umgesetzt werden. Die Berechnungen werden ausgeführt, indem die Spitzenwerte der Ströme zu den Zeitpunkten verwendet werden. Wenn eine Mittelwertbildung ausgeführt wird, während Absolutwerte der Stromwerte, die in den entsprechenden Achsen in der Trägerfrequenz abgetastet werden, an Stelle von Momentanwerten der hochfrequenten Ströme erhalten werden, können die Spitzenwerte extrahiert werden, so dass die Magnetpolposition korrekt geschätzt werden kann.
In diesem Beispiel wird die Magnetpolposition auf der Grundlage von Stromwerten in einem stationären Koordinatensystem mit vier Achsen geschätzt. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass dieses Verfahren der Schätzung des Magnetpols in ähnlicher Weise bei einem rotierenden Koordinatensystem (γ-δ, γ'-δ') angewendet werden kann, wie beispielsweise im Anspruch 3 angegeben ist.
5 ist ein Blockschaltplan, der die Vorrichtung zum Schätzen von Magnetpolposition/Drehzahl veranschaulicht.
Ein Bandpassfilter (BPF) 1-4-1 extrahiert hochfrequente Ströme des gleichen Frequenzbands wie die erzeugten Trägersignale aus dem geschätzten Strom. Ein Stromkoordinatenumsetzer 1-4-2 setzt die extrahierten hochfrequenten Ströme zu Zweiphasenströmen in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem um, in dem eine der Dreiphasen-Statorwicklungen UVW eine α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist, und setzt in ähnlicher Weise die hochfrequenten Ströme zu Zweiphasenströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem um, in dem die Phase gleichfalls von dem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem um 45° verschoben ist oder in dem eine Achse, die zu der α-Achse um 45° verschoben ist, eine α'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β'-Achse ist.
Die Mittelwert-Berechnungseinrichtung 1-4-3 bildet die Mittelwerte der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei der Trägerfrequenz, so dass ihre Maximalwerte extrahiert werden können. Bei dem Beispiel wird das Verfahren der gleitenden Mittelwerte verwendet. Es ist aus Experimenten bekannt, dass in dem Bereich T1 wenigstens zwei oder mehr Stromerfassungen erforderlich sind. Ein Tiefpassfilter (LPF) 1-4-4 entfernt Störungskomponenten aus den extrahierten maximalen Spannungswerten. Schließlich wird die Berechnung des Ausdrucks (17) implementiert, um die Position des Magnetpols zu schätzen.
Wenn die Position des Magnetpols geschätzt wurde, kann die Drehzahl aus dem Schätzwert extrahiert werden. Die geschätzte Magnetflussposition wird durch ein Differentierglied 1-4-5 differentiert und dann durch ein Tiefpassfilter (LPF) 1-4-6 geleitet, wodurch die Drehzahl ω geschätzt wird.
Anschließend wird die Schätzung der Magnetpolposition in dem Bereich T2, der in 3 gezeigt ist, beschrieben.
In dem Bereich T2 bewirkt der Umschalter 1-3-4, dass die T1-Seite ausgeschaltet wird und die T2-Seite eingeschaltet wird. T1 oder T2 wird durch den Taktgeber 1-3-3 festgelegt. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Trägerwelle in dem Bereich T2 allein vorhanden. Die hochfrequente Spannung, die zwischen den Ausgangsanschlüssen des Inverters vorhanden ist, kann durch den folgenden Ausdruck (18) dargestellt werden:
Im Bereich T2 wird die gewöhnliche Dreieckwellen-Modulation angewendet und die Dreiphasen-Spannungssollwerte und die einzelne Dreieckwelle werden miteinander verglichen.
Wie im Ausdruck (18) gezeigt ist, erhält man dadurch die hochfrequenten Spannungskomponenten der gleichen Phase. Demzufolge werden die hochfrequenten Spannungen zwischen Phasen ausgelöscht und somit werden keine hochfrequenten Ströme erzeugt. Es ist deswegen unmöglich, in dem Bereich T2 die Magnetpolposition zu schätzen. Im Bereich T2 wird demzufolge die Magnetpolposition verwendet, die im Bereich T1 geschätzt wurde. Wenn der Bereich T2 länger ist, werden theoretisch der Leistungsverlust und magnetische Störungen infolge der hochfrequenten Ströme verringert, die Genauigkeit der Schätzung der Magnetpolposition ist jedoch schlechter. Wenn T1 und T2 unter Berücksichtigung des Anwendungsfalls eingestellt werden, ist es jedoch möglich, die hochfrequenten Stromkomponenten, die mit der herkömmlichen Technik nicht eingestellt werden können, im arithmetischen Mittel einzustellen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform beschrieben wurde ist es für einen Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne vom Umfang und vom Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen.
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung (Nr. 2002-291261), die am 3. Oktober 2002 eingereicht wurde, wobei die Inhalte der Patentanmeldung in dieser Beschreibung durch Literaturhinweis eingefügt sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung eine willkürliche Phasendifferenz in Trägersignalen eines PWM-Inverters zwischen zwei der drei Phasen oder UVW-Phasen erzeugt, um Spannungen und Ströme der Trägerfrequenzkomponenten, die sich von der Ansteuerfrequenz unterschei den, zu erzeugen, und die Position wird unter Verwendung der Ströme der Trägerfrequenzkomponenten geschätzt. In der herkömmlichen Technik gibt es ein Problem dahingehend, dass die Amplituden der hochfrequenten Ströme nicht eingestellt werden können, wobei der Leistungsverlust und Störungen größer sind. Bei einem PWM-Ausgang werden Dreiphasen-Träger mit einer willkürlichen Phasendifferenz zwischen Phasen auf einen Einphasen-Träger umgeschaltet und eine Zeitperiode der Implementierung wird eingestellt, wodurch eine Wirkung erzielt wird, derart, dass die Probleme, d. h. die Einstellung der Amplituden der hochfrequenten Ströme und die Verringerung eines Leistungsverlustes und von magnetischen Störungen gelöst werden, wobei die Genauigkeit der Schätzung der Magnetpolposition besser ist.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors zu schaffen, bei der die Amplituden von hochfrequenten Strömen eingestellt werden können.
In der Erfindung besitzt eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Motors durch einen Spannungsquellen-PWM-Inverter und zum Steuern von Drehmoment und Drehzahl oder von Drehmoment, Drehzahl und Position des Motors: Mittel zum Umschalten erster Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und zweiter Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird; Mittel zum Extrahieren von hochfrequenten Strömen in dem gleichen Frequenzband wie Trägersignale, die durch sie erzeugt werden, aus geschätzten Strömen; und Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme.

2

a: α-Achse Achse der U-Phase
b: α-Achse
c: α'-Achse
d: β-Achse
e: β'-Achse
f: Statorwicklung der W-Phase
g: Stator
h: Rotor

6

62: Detektor der Magnetpolposition
64: Koordinatenumsetzer
65: Absolutwert-Berechnungseinrichtung
66: Tiefpassfilter
67: Berechnungseinrichtung der Polposition

Claims

Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors für eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Motors durch einen Spannungsquellen-PWM-Inverter und zum Steuern von Drehmoment, Drehmoment und Drehzahl oder Drehmoment, Drehzahl und Position des Motors, wobei die Vorrichtung umfasst: Mittel zum Umschalten erster Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, und zweiter Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU der drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird; Mittel zum Extrahieren hochfrequenter Ströme in dem gleichen Frequenzband wie die durch sie erzeugten Trägersignale aus geschätzten Strömen und Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme umfassen: Mittel zum Extrahieren der hochfrequenten Ströme aus entsprechenden Phasenströmen der drei Phasen des Motors; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasen-Ströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, in welchem eine der Dreiphasen-Statorwicklungen UVW eine α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasen-Ströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, in welchem eine Phase gleichfalls von dem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem um 45° verschoben ist oder in welchem eine Achse, die von der α-Achse um 45° verschoben ist, eine α'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β'-Achse ist; und Mittel zur Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen, und zum Berechnen der Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme umfassen: Mittel zum Extrahieren der hochfrequenten Ströme aus entsprechenden Phasenströmen der drei Phasen des Motors; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasen-Ströme in einem stationären Zweiphasen-Koordinatensystem, in welchem eine von Dreiphasen-Statorwicklungen UVW eine α-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine β-Achse ist; Mittel zum Durchführen einer Umsetzung aus den Zweiphasen-Strömen unter Verwendung eines Schätzwerts des Magnetpols in ein rotierendes Zweiphasen-Koordinatensystem, in welchem eine γ-Achse in der gleichen Richtung verläuft wie die Magnetpolposition, und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine δ-Achse ist; Mittel zum Umsetzen der hochfrequenten Ströme in Zweiphasen-Ströme in einem Koordinatensystem, in welchem eine Phase gleichfalls um 45° von dem rotierenden Zweiphasen-Koordinatensystem verschoben ist, so dass ein rotierendes Zweiphasen-Koordinatensystem entsteht, in wel chem eine Achse, die um 45° zu der γ-Achse verschoben ist, eine γ'-Achse ist und eine Achse, die diese Achse unter einem Winkel von 90° schneidet, eine δ'-Achse ist und Mittel zur Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen und die Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen zu schätzen.
Vorrichtung zum Schätzen der Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der wenigstens zwei oder mehr Ströme während einer Trägerperiode geschätzt werden.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der die willkürliche Phasendifferenz 120° beträgt.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der Zeitperioden der Implementierung der ersten Mittel und der zweiten Mittel in dem Mittel zum Umschalten der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und der zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, zum Zweck der Einstellung von Amplituden von erzeugten hochfrequenten Strömen gesetzt werden und einen Leistungsverlust verringern.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum Umschalten der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen je weils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und die zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel umfassen zum Einstellen von Implementierungs-Zeitperioden der ersten Mittel und der zweiten Mittel gemäß einem Belastungszustand.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme angewendet werden, während eine Implementierungs-Zeitperiode der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, implementiert wird und während eine Implementierungs-Zeitperiode der zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, angehalten wird, und eine Magnetpolposition verwenden, die durch die ersten Mittel geschätzt wurde.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme immer implementiert werden, unabhängig von Implementierungs-Zeitperioden der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und der zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel umfassen zur gleitenden Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen, und die Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen berechnen.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 2, bei der die hochfrequenten Ströme der α'-Achse und der β'-Achse aus den hochfrequenten Strömen der α-Achse und der β-Achse berechnet werden.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme angewendet werden, während eine Implementierungs-Zeitperiode der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, implementiert wird und während eine Implementierungs-Zeitperiode der zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, angehalten wird, und eine Magnetpolposition verwenden, die durch die ersten Mittel geschätzt wurde.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3, bei der die Mittel zum Schätzen einer Magnetpolposition unter Verwendung der extrahierten hochfrequenten Ströme immer implementiert werden, unabhängig von Implementierungs-Zeitperioden der ersten Mittel zum Erzeugen einer willkürlichen Phasendifferenz in PWM-Trägersignalen zwischen jeweils zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, und der zweiten Mittel, die bewirken, dass die Phasendifferenz zwischen zwei Phasen wie etwa UV, VW oder WU von drei Phasen oder UVW-Phasen, null wird, Mittel umfassen zur gleitenden Mittelwertbildung der hochfrequenten Ströme in den vier Achsen bei einer Trägerfrequenz, um entsprechende Maximalwerte zu berechnen, und die Magnetpolposition auf der Grundlage der berechneten Maximalwerte in den vier Achsen berechnen.
Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition eines Motors nach Anspruch 3, bei der die hochfrequenten Ströme der γ'-Achse und der δ'-Achse aus den hochfrequenten Strömen der γ-Achse und der δ-Achse berechnet werden.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zur Stromsteuerung besitzt, die einen geschätzten Strom in eine Polrichtungskomponente und eine Drehmomentkomponente unter Verwendung einer Magnetpolposition unterteilt, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wurde, die Komponenten zurückführt, um Unterschiede zwischen der Polrichtungskomponente und der Drehmomentkomponente zu erhalten, und auf Stromsollwerte bezieht und eine Stromsteuerung ausführt, derart, dass die Unterschiede null werden.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl aufweist, die eine Drehzahl unter Verwendung der Magnetpolposition schätzt, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wurde.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl aufweist, die die Drehzahl, die auf der Grundlage der Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl nach Anspruch 15 geschätzt wurde, zurückführt, um eine Differenz in Bezug auf einen Drehzahlsollwert zu erhalten, und eine Drehzahlsteuerung implementiert, derart, dass die Differenz null wird.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern der Position aufweist, die einen Schätzwert der Rotorposition zurückführt, der auf der Grundlage der Magnetpolposition erhalten wird, die durch die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1 geschätzt wurde, um eine Differenz in Bezug auf einen Sollwert der Rotorposition zu erhalten, und eine Positionssteuerung implementiert, derart, dass die Differenz null wird.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern des Drehmoments für einen Motor aufweist, die die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung zum Steuern des Stroms gemäß Anspruch 14 umfasst.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl für einen Motor aufweist, die die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1, die Vorrichtung zum Steuern des Stroms gemäß Anspruch 14, die Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl gemäß Anspruch 15 und die Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl gemäß Anspruch 15 umfasst.
Steuervorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern der Position für einen Motor aufweist, die die Vorrichtung zum Schätzen einer Magnetpolposition nach Anspruch 1, die Vorrichtung zum Steuern des Stroms gemäß Anspruch 14, die Vorrichtung zum Schätzen der Drehzahl gemäß Anspruch 15 und die Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl gemäß Anspruch 15 umfasst.