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    • 专利摘要:
    Bei einer Synchronmotorsteuervorrichtung, die eine Abweichung einer Drehposition korrigiert, die mit einem Drehpositionsdetektor für einen Synchronmotor, mit dem eine Vektorsteuerung durchgeführt wird, in Beziehung steht, umfasst die Synchronmotorsteuervorrichtung: einen Strominstruktionsgenerator, der eine Drehmomentinstruktion aussetzt, zur Einstellung von einer d-Achsen- und q-Achsenstrominstruktion als Null, wenn eine Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird; einen Stromkontroller, der eine d-Achsen- und q-Achsenspannungsinstruktion, basierend auf den d-Achsen- und q-Achsenstrominstruktionen, ausgibt; und einen Phasenkorrekturgrößendetektor zum Bestimmen der Versatzgröße, bei der die d-Achsenspannungsinstruktion zu Null wird, wenn die Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird und die d-Achsenspannungsinstruktion nicht Null ist; ein Addierer zum Addieren eines Rotorpositionswinkels und der Versatzgröße und einen Spannungswandler zum Bestimmen von Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen, basierend auf dem zusätzlichen Wert, der d-Achsen- und der q-Achsenspannungsinstruktion.
    公开号:DE102004009638A1
    申请号:DE102004009638
    申请日:2004-02-27
    公开日:2004-10-07
    发明作者:Masakazu Nakayama；Shinji Nishimura
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:H02P6-16
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine synchrone Motorsteuerungsvorrichtung zum Korrigieren einerAbweichung einer Drehposition eines Synchronmotors, und weiter einVerfahren zum Korrigieren der Abweichung einer Drehposition desSynchronmotors unter Verwendung der Steuervorrichtung.
    [0002] Ein herkömmliches Verfahren zum Korrigiereneiner zwischen einer von einer Ausgabe eines Drehpositionsdetektorsbestimmten Motordrehposition und einer tatsächlichen Motordrehpositionbewirkten Abweichung umfasst: einen Schritt zur Erfassung einesNulllastzustands eines Motors mittels eines Nulllastdetektors; einenSchritt zum Erfassen einer an die Wicklungen eines Motors angelegtenMotorspannung mittels eines Motorspannungsdetektors; einen Schritteiner Berechnung von d-Achsen und q-Achsen Spannungen aus Drehwinkelinformation desDrehpositionsdetektors und der Motorspannung; und einen Schrittzur Korrektur eines Drehwinkels, so dass die d-Achsen Spannung zuNull wird (siehe beispielsweise JP 06-165561 A ).
    [0003] Weiter umfasst ein anderes Verfahren:einen Schritt eines Anlegens vorgegebener DC-Ströme an Spulen eines Drei-PhasenSynchronmotors; einen Schritt eines Erfassens einer Drehpositiondes Drei-Phasen Synchronmotors, gestoppt an einer theoretischenDrehposition durch Liefern der vorgegebenen Ströme; einen Schritt eines Bestimmens,als ein Korrekturwert, einer Abweichung zwischen der erfassten Drehpositiondes Motors und einer vorgegebenen theoretischen Drehposition; undeinen Schritt eines Korrigierens der erfassten Drehposition desMotors basierend auf dem Korrekturwert (siehe beispielsweise JP2001-128484 A).
    [0004] Ein weiteres Verfahren umfasst: einenSchritt zum Einstellen eines Instruktionsdrehmomentstroms als Nullund Eingeben eines Instruktionsmagnetflussstroms an einen Motormit einer beliebigen Wellenform mit finiter Wiederholung; einenSchritt zur Berechnung einer Winkelbeschleunigung aus einem Erfassungsverhältnis; einenSchritt zum Schätzeneines von einem Motor erzeugten Drehmoments aus dem Instruktionsmagnetflussstrom,der Winkelbeschleunigung, einem Drehmoment des Motors, einer viskosenReibung des Motors, und eines Reibungsdrehmoments des Motors unterVerwendung einer Motorbewegungsgleichung; einen Schritt zum Schätzen einesDrehmomentsstroms durch Teilen des geschätzten Drehmoments durch eineDrehmomentkonstante des Motors, einen Schritt zum Schätzen einesMagnetflussstroms unter Verwendung des Instruktionsmagnetflussstromsund des geschätzten Drehmomentstroms;und einen Schritt zum Schätzen einerAnfangsmagnetpolarposition unter Verwendung des geschätzten Magnetflussstromsund des geschätztenDrehmomentstroms (siehe beispielsweise JP 2001-204190 A).
    [0005] Im Falle der Verwendung des herkömmlichenVerfahrens der Korrektur der Abweichung zwischen der Drehpositiondes Synchronmotors, bestimmt aus der Ausgabe des Drehpositionsdetektors undder tatsächlichenDrehposition des Synchronmotors, ist es notwendig, den Motorspannungsdetektor undden Nulllastdetektor bereitzustellen. Daher wird eine mit diesemVerfahren ausgestattete Vorrichtung teuer.
    [0006] Weiter wird es bei dem herkömmlichenVerfahren erwartet, einen Motor an einer vorgegebenen Position durchLieferung eines Gleichstroms anzuhalten. Daher gibt es in einemFall, bei dem eine Last, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor,mit dem Rotor verbunden ist, eine Gefahr dadurch, dass der Rotoran einer Position anhält,die von der vorgegebenen Position durch die Reibungskraft der Lastabweicht, so dass die Abweichung einer Drehposition nicht präzise korrigiertwerden kann.
    [0007] Weiter wird im herkömmlichenVerfahren der Drehmomentstrom Iq als Null gesetzt und die Größe einerAbweichung einer Drehposition wird aus einer Änderung eines Rotationsverhältnissesberechnet, wenn ein Magnetisierungsstrom Id geändert wird. Daher kann diepräzisePositionskorrektur nicht durchgeführt werden, wenn die Last mitdem Rotor verbunden ist, aufgrund einer Veränderung einer Rotationsgeschwindigkeit,die sich aus der Last ergibt.
    [0008] Es ist eine Aufgabe der vorliegendenErfindung, eine Synchronmotorsteuerungsvorrichtung bereitzustellen,die eine Abweichung einer Drehposition bezüglich eines Drehpositionsdetektorspräzisekorrigieren kann, auch wenn eine Last mit einem Rotor verbundenist, ohne Verwendung eines Nulllastdetektors und eines Motorspannungsdetektors,und ein Verfahren bereitzustellen zur Korrektur der Abweichung einerDrehposition unter Verwendung der Vorrichtung.
    [0009] Unter Berücksichtigung der obigen Aufgabe liegtdie Erfindung in einer Synchronmotorsteuerungsvorrichtung, die wiefolgt aufgebaut ist. Ein Drehpositionsdetektor erfasst eine Drehpositioneines Synchronmotors. Eine Drehverhältnisberechnungseinheit bestimmteine Drehwinkelgeschwindigkeit aus der Drehposition und ein Strominstruktionsgeneratorbestimmt eine d-Achsenstrominstruktion undeine q-Achsenstromkonstruktion aus der Drehwinkelgeschwindigkeitund einer Drehmomentanweisung. Ein Drei-Phasen in Zwei-Phasen Wandlerwandelt in den Synchronmotor fließende Drei-Phasen-Ströme in einend-Achsenstrom undeinen q-Achsenstrom um. Ein Stromkontroller bestimmt eine d-Achsenspannungsinstruktionund eine q-Achsenspannungsinstruktionaus einer Differenz zwischen der d-Achsenstrominstruktion und demd-Achsenstrom und einer Differenz zwischen der q-Achseninstruktionund dem q-Achsenstrom.Eine Phasenberechnungseinheit bestimmt einen Rotorpositionswinkelaus einer Ausgabe von dem Drehpositionsdetektor. Ein Spannungswandlerbestimmt Drei-Phasen-Spannungsinstruktionenbasierend auf dem Rotorpositionswinkel, der d-Achsenspannungsinstruktionund der q-Achsenspannungsinstruktion. Ein Phasenkorrekturgrößendetektorbestimmt die Versatzgröße, beider die d-Achsenspannungsinstruktion zu Null wird, wenn die Phasenkorrekturinstruktioneingegeben wird, und die d-Achseninstruktion nichtNull ist, und schaltet eine Phasenkorrekturinstruktion aus, wenndie Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird, und die d-AchsenspannungsinstruktionNull ist. Ein Addierer addiert eine Versatzgröße des Rotorpositionswinkels,um einen neuen Rotorpositionswinkel zu bestimmen, und gibt den neuenRotorpositionswinkel an den Spannungswandler aus.
    [0010] Weiter, wenn die Phasenkorrekturinstruktion eingegebenwird, stellt der Strominstruktionsgenerator die d-Achsenstrominstruktionund die q-Achsenstrominstruktion als Null ein. Der Stromkontrollerbestimmt die d-Achsenspannungsinstruktionund die q-Achsenspannungsinstruktionaus der Differenz zwischen der d-Achsenstrominstruktion,die zu Null gesetzt ist, und dem d- Achsenstrom, und der Differenz zwischender q-Achsenstrominstruktion,die zu Null gesetzt ist, und dem q-Achsenstrom. Der Phasenkorrekturgrößendetektorbestimmt die Versatzgröße, beider die d-Achsenspannungsinstruktion zu Null wird, wenn die d-Achsenspannungsinstruktion nichtNull ist. Der Addierer addiert den Rotorpositionswinkel und dieVersatzgröße, um denneuen Rotorpositionswinkel zu bestimmen, bei dem die d-Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, und korrigiert dabei eine zwischen der aus der Ausgabedes Drehpositionsdetektors bestimmten Drehposition des Synchronmotorsund einer tatsächlichenDrehposition des Synchronmotors erzeugte Abweichung.
    [0011] Weiter liefert die vorliegende Erfindungein Drehpositionsabweichungskorrekturverfahren zum Korrigieren einerAbweichung, bewirkt zwischen einer Drehposition eines Synchronmotors,bestimmt aus einer Ausgabe eines Drehpositionsdetektors für den Synchronmotor,bei dem eine Vektorsteuerung durchgeführt wird, und einer tatsächlichenDrehposition des Synchronmotors. Das Verfahren umfasst ein Eingebeneiner Phasenkorrekturinstruktion zum Anweisen einer Korrektur derAbweichung einer Drehposition, wenn die Abweichung einer Drehposition korrigiertwird, Aussetzen einer Drehmomentanweisung, um eine d-Achsenstrominstruktionund eine q-Achsenstrominstruktion zu Null zu setzen, wandeln vonDrei-Phasen-Stromwerten des Synchronmotors in einen d-Achsenstrom und ineinen q-Achsenstrom, Bestimmen einer Differenz zwischen der d-Achsenstrominstruktionund dem d-Achsenstrom,und einer Differenz zwischen der q-Achsenstrominstruktion und dem q-Achsenstrom,Bestimmen einer d-Achsenspannungsinstruktion und einer q-Achsenspannungsinstruktionbasierend auf den Differenzen, Beurteilen, ob oder ob nicht dieerfasste d-AchsenspannungsinstruktionNull ist, Bestimmen einer Versatzgröße, bei der die d-Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, wenn die d-Achsenspannungsinstruktion nicht Null ist,Ausschalten der Phasenkorrekturinstruktion, wenn die d- AchsenspannungsinstruktionNull ist, Summieren eines Rotorpositionswinkels, bestimmt durchIntegrieren der Ausgabe des Drehpositionsdetektors, und der Versatzgröße, um einenzusätzlichenWert zu bestimmen, und Bestimmen von Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen, die aneinen Inverter zu liefern sind, basierend auf dem zusätzlichenWert, der d-Achsenspannungsinstruktion,und der q-Achsenspannungsinstruktion.
    [0012] Demzufolge ist es möglich, eineAbweichung einer Drehposition mit Bezug auf einen Drehpositionsdetektorauch in einem Fall. präzisezu korrigieren, in dem eine Last mit einem Rotor verbunden ist, ohneeinen Nulllastdetektor und einen Motorspannungsdetektor zu verwenden.
    [0013] In den begleitenden Zeichnungen:
    [0014] 1 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung in Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel1 der vorliegenden Erfindung;
    [0015] 2 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung in Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung;
    [0016] 3 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung in Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel4 der vorliegenden Erfindung;
    [0017] 4 zeigtin einem Blockdiagramm einen Motor, bei dem eine Synchronmotorsteuervorrichtungin Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel5 der vorliegenden Erfindung füreine Startervorrichtung und eine Ladevorrichtung verwendet wird;und
    [0018] 5 zeigtin einem Blockdiagramm einen Motor, bei dem eine Synchronmotorsteuervorrichtungin Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel6 der vorliegenden Erfindung füreine Startervorrichtung und eine Ladevorrichtung verwendet wird.
    [0019] 1 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung in Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel1 der vorliegenden Erfindung.
    [0020] Die Synchronmotorsteuervorrichtungumfasst einen Synchronmotor 1 mit einem Permanentmagnetfeldoder einem Wicklungsfeld und einer Steuervorrichtung 2 zumSteuern eines Synchronmotors. Die Steuervorrichtung 2 umfasst:einen Drehpositionsdetektor 3, der aus einem Drehmelderbesteht, und der eine Rotorposition des Synchronmotors 1 erfasst;eine Phasenberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Rotorpositionswinkels θ aus einer Ausgabedes Drehpositionsdetektors 3; einen Stromdetektor 5 zumBestimmen von Drei-Phasen-StrömenIu, Iv und Iw des Synchronmotors 1, einen Drei-Phasen inZwei-Phasenwandler 6 zum Umwandeln des Rotorpositionswinkels θ und derDrei-Phasen-StrömeIu, Iv und Iw in einen tatsächlichen d-Achsenund q-Achsenstrom Id und Iq; eine Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheitzum Berechnen einer Drehwinkelgeschwindigkeit ω des Synchronmotors 1 ausder Ausgabe des Drehpositionsdetektor 3; einen Strominstruktionsgeneratorzum Erzeugen einer d-AchsenstrominstruktionId* und einer q-Achsenstrominstruktion Iq* aus einer DrehmomentinstruktionT* und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω; einen Stromkontroller 9 zumBestimmen einer d-Achsenspannungsinstruktion Vd* und einer q-AchsenspannungsinstruktionVq* aus einem Fehler Δεd zwischender d-Achsenstrominstruktion Id* und dem tatsächlichen d-Achsenstrom Id und einem Fehler Δεq zwischender q-Achsenstrominstruktionund dem tatsächlichenq-Achsenstrom Iq; einen Spannungswandler 10 zum Bestimmen von Drei-Phasen-SpannungsinstruktionenVu*, Vv* und Vw* aus der d-AchsenspannungsinstruktionVd*, der q-AchsenspannungsinstruktionVq*, und dem Rotorpositionswinkel θ; einen Inverter 11 zumUmwandeln einer Leistung einer Gleichspannungsenergiequelle (nichtgezeigt) in Drei-Phasenwechselspannungsleistungenbasierend auf den Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen Vu*,Vv* und Vw*, um die Leistungen an den Synchronmotor 1 zuliefern, einen Phasenkorrekturgrößendetektor 12 zumEmpfangen der d-AchsenspannungsinstruktionVd* und zum Bestimmen der Versatzgröße Δθ bezüglich dem Rotorpositionswinkel Θ; und einenAddierer 13 zum Addieren der Versatzgröße Δθ zu dem Rotorpositionswinkel θ von derPhasenberechnungseinheit 4.
    [0021] Weiter ist ein Feldansteuerabschnitt 14 für ein Erregenvon Feldwicklungen fürden Synchronmotor 1 bereitgestellt.
    [0022] Die Synchronmotorsteuervorrichtung 2 weist diegleiche Struktur wie herkömmlicheSynchronsteuervorrichtungen oder Permanentmagnetfeld-Synchronmotorsteuervorrichtungen(bürstenloser Gleichspannungsmotor)auf, an die eine Vektorsteuerung angelegt wird, mit Ausnahme desPhasenkorrekturgrößendetektors 12.Daher werden die Betriebsvorgängeder entsprechenden Teile kurz erläutert.
    [0023] Der Rotorpositionswinkel θ des Motors 1 wird durchdie Phasenberechnungseinheit 4 aus der Ausgabe des Drehmeldersbestimmt, was der Drehpositionsdetektor 3 ist. Die Drehwinkelgeschwindigkeit ω wird unterVerwendung der Ausgabe des Drehmelders durch die Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheit 7 bestimmt.Die Drehwinkelgeschwindigkeit ω unddie Drehmomentinstruktion T* werden in den Strominstruktionsgenerator 8 eingegeben.Die d-AchsenstrominstruktionId* und die q-Achsenstrominstruktion Iq* werden so bestimmt, dassein Drehmoment T bei der Drehwinkelgeschwindigkeit ω zur DrehmomentinstruktionT* wird. Auf der anderen Seite werden die Drei-Phasen-Ströme Iu, Ivund Iw, die in den Motor 1 fließen, durch den Stromdetektor 5 bestimmt.Der tatsächliched-Achsenstrom Id und der tatsächlichq-Achsenstrom Iq werden aus dem Rotorpositionswinkel θ und denDrei-Phasen-StrömenIu, Iv und Iw durch den Drei-Phasen in Zwei-Phasenwandler 6 bestimmt.Im Stromkontroller 9 wird eine proportional plus integralSteuerung (so genannte PI-Steuerung) mit dem Fehler Δεd zwischender d-Achseninstruktion Id* und dem tatsächlichen d-Achsenstrom Id und dem Fehler Δεq zwischender q-AchsenstrominstruktionIq* und dem tatsächlichen q-Achsenstrom Iq durchgeführt, unddann wird eine Entkoppelungssteuerung durchgeführt, bei der miteinander gekoppelteTerme abgezogen werden, um die d-AchsenspannungsinstruktionVd* und die q-AchsenspannungsinstruktionVq* zu bestimmen. Die Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen Vu*, Vv* undVw* werden basierend auf diesen Spannungsinstruktionen Vd* und Vq*und dem Rotorpositionswinkel θ durchden Spannungswandler 10 bestimmt. Eine Stromausgabe wirdbasierend auf den Drei-Phasen-SpannungsinstruktionenVu*, Vv* und Vw* durch den Inverter 11 gesteuert, so dassdie Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment des Motors 1 gesteuertwerden. Somit wird die Vektorsteuerung des Synchronmotors 1 durchgeführt. EineFeldstrominstruktion If* wird in den Feldansteuerabschnitt 14 eingegeben,um zu bewirken, dass ein vorgegebener Strom zu den Feldwicklungenfließt.
    [0024] Bei der oben erwähnten Vektorsteuerung weicht,wenn eine Befestigungsposition des an den Synchronmotor 1 befestigtenDrehmelders in Drehrichtung abweicht, der Rotorpositionswinkel θ, bestimmtaus der Ausgabe des Drehmelders, von einem Winkel ab, der mit einertatsächlichenPosition des Rotors des Synchronmotors 1 in Beziehung steht,so dass die Drei-Phasen-Strömenicht genau in den d-Achsen- undq-Achsenstrom umgewandelt werden. Daher kann die normale Vektorsteuerung nichtdurchgeführtwerden.
    [0025] Um es detaillierter zu beschreiben,können Spannungsgleichungendes Synchronmotors auf der d-Achse und der q-Achse durch die Ausdrücke (1) und(2) bezeichnet werden. Vd= RId – ωLqIq (1)Vq = RIq + ωLdId + ωΨf (2)
    [0026] Dabei bezeichnet Vd die d-Achsenspannung,Vq bezeichnet die q-Achsenspannung, R bezeichnet einen Widerstandswerteiner Phase, Id bezeichnet den d-Achsenstrom Iq bezeichnet den q-Achsenstrom, Ld bezeichneteine d-Achseninduktanz, Lq bezeichnet eine q-Achseninduktanz, ω bezeichnetdie Drehwinkelgeschwindigkeit, und Ψf bezeichnet einen Magnetflussin dem Permanentmagnetfeld oder dem Wicklungsfeld.
    [0027] Bei den oben erwähnten Ausdrücken (1) und (2) werden, fallsId = 0 und Iq = 0, Vd = 0 und Vq = ωΨf bestimmt.
    [0028] Wenn jedoch eine Abweichung 6 zwischen derDrehposition des Motors, bestimmt aus der Ausgabe des Drehpositionsdetektors 3,und der tatsächlichenDrehposition des Motors erzeugt wird, werden Vd und Vq zu ωΨfsinδ bzw. ωΨfcosδ, so dassVD nicht zu Null wird. Daher ist es notwendig, die zwischen derDrehposition des Motors, bestimmt aus der Ausgabe des Drehpositionsdetektors 3,und der tatsächlichenDrehposition des Motors bewirkte Abweichung zu korrigieren.
    [0029] Als nächstes wird ein Drehpositionsabweichungs-Korrekturverfahrenzum Korrigieren einer Abweichung einer Drehposition des Synchronmotors,betreffend den Drehpositionsdetektor 3, in Übereinstimmungmit der vorliegenden Erfindung erläutert.
    [0030] Das Drehpositionsabweichungs-Korrekturverfahrenumfasst: einen Schritt zum Anweisen einer Phasenkorrektur A*, sodass die Drehmomentinstruktion T* ausgesetzt ist, um die d-AchsenstrominstruktionId* und die q-Achsenstrominstruktion Iq* zu Null einzustellen; einenSchritt zum Bestimmen der d-AchsenspannungsinstruktionVd* und der q-AchsenspannungsinstruktionVq*, so dass der tatsächliched-Achsenstrom Idund der tatsächlicheq-Achsenstrom Iq als Null eingestellt sind; einen Schritt zum Bestimmender Versatzgröße Δθ, mit derdie d-Achsenspannungsinstruktion Vd zu Null wird, wenn die bestimmted-Achsenspannungsinstruktion Vd* nicht Null ist; einen Schritt zumAddieren des Rotorpositionswinkels θ bestimmt durch ein Integrierender Ausgabe des Drehpositionsdetektors 3, und des Versatzwertes Δθ; und einenSchritt zum Bestimmen der Drei-Phasen-Spannungsinstruktion Vu*, Vv* und Vw*,die an den Inverter 11 zu liefern sind, basierend auf einemzusätzlichenWert (θ+Δθ), der d-AchsenspannungsinstruktionVd* und der – AchsenspannungsinstruktionVq*.
    [0031] Der Schritt zum Bestimmen der Versatzgröße Δθ wird nundetaillierter erläutet.Wenn die Ausgabe Vd* des Stromcontrollers 9 nicht Nullist, wird die Versatzgröße Δθ bestimmt.Wenn Vd* positiv ist, wird die Versatzgröße Δθ auf +Δθ eingestellt. Wenn Vd* negativist, wird die Versatzgröße Δθ auf –Δθ eingestellt.Die Versatzgröße Δθ wird aufeinanderfolgend ausdem arithmetischen Voranschreiten von Winkeln (1°, 2°,..., n°) bestimmt, und an den Addierer 13 ausgegeben.Somit wird Δθ geändert, bisVd* zu Null wird.
    [0032] Ein Wert, der bestimmt wird, indemeine Hälfteeiner Differenz von der Versatzgröße Δθ abgezogen wird, wenn Vd* Nullannähertund ein Vorzeichen von Vd* umgekehrt ist, wird als die Versatzgröße Δθ ausgegeben.Im Falle der oben erwähntenarithmetischen Abfolge wird (Δθ – 0.5°) als Versatzgröße Δθ verwendet.Somit konvergiert Vd* auf Null. Nach dem Vd* konvergiert hat, wieoben beschrieben, wird die Phasenkorrekturinstruktion ausgeschaltet,um zur allgemeinen Vektorsteuerung des Synchronmotors zurückzukehren.
    [0033] In Übereinstimmung mit solch einerSynchronmotorsteuervorrichtung wird eine Beurteilung getätigt, oboder ob nicht die d-Achsenspannungsinstruktion Vd*, die bereitsin der Synchronmotorsteuerungsvorrichtung bestimmt ist, Null ist.Wenn sie nicht Null ist, kann eine Abweichung einer Drehposition korrigiertwerden, indem die Versatzgröße zu einer Phasehinzu addiert wird, oder indem die Versatzgröße von der Phase abgezogenwird.
    [0034] Allgemein werden die Berechnung vonVd*, die Ausgabe der Strominstruktionen Id* und Iq*, die Berechnungdes Rotorwinkels und ähnlichesmittels Software realisiert. Somit kann die Abweichung einer Drehpositionlediglich durch geringe Änderungender Software korrigiert werden, so dass die Abweichung mit einerkostengünstigenSynchronmotorsteuerungsvorrichtung korrigiert werden kann, ohneden Spannungsdetektor oder ähnlichesbereitzustellen, der fürdas herkömmlicheVerfahren verwendet wird.
    [0035] Währendder Abweichungskorrektur wird der Motor gesteuert, so dass Id* =0 und Iq* = 0, so dass kaum Strom in den Synchronmotor fließt. Somit,auch wenn der Drehpositionsdetektor an einer beliebigen Positionbefestigt ist, fließtschwerlich unerwarteter Strom in den Synchronmotor und in den Inverter,so dass kaum Drehmoment im Synchronmotor erzeugt wird. Somit wirdeine unnormale Betätigungwie beispielsweise eine Beschleunigung/Verzögerung einer mit dem Synchronmotorverbundenen Vorrichtung, beispielsweise einem Verbrennungsmotor,nicht bewirkt.
    [0036] Es wird darauf hingewiesen, dassder Drehmelder als der Drehpositionsdetektor verwendet wird. Einanderer Drehpositionsdetektor, wie beispielsweise ein Kodierer,kann verwendet werden.
    [0037] Die Ausgabe des Drehmelders wirdseparat in die Phasenberechnungseinheit 4 und die Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheit 7 zum Zweckeeiner einfachen Erläuterungeingegeben. Es kann auch an einem Phasendetektor (R/D Wandler oder ähnliches)eingegeben werden, um gleichzeitig eine Winkelgeschwindigkeit zubestimmen. Alternativ kann Winkelinformation zeitdifferenziert (abgeleitet) werden,um die Winkelgeschwindigkeit zu berechnen.
    [0038] 2 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung nachAusführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung. In 2 unterscheidetsich ein Phasenkorrekturgrößendetektor vondem in der Synchronmotorsteuervorrichtung aus 1, die anderen Abschnitte sind die gleichen.Die Beschreibung der gleichen Abschnitte wird hier ausgelassen.
    [0039] Die Spannungsinstruktion Vd* undVq*, die die Ausgaben des Stromsteuers 9 sind, werden ineinen Phasenkorrekturgrößendetektor 12a eingegeben.
    [0040] Der Phasenkorrekturgrößendetektor 12a bestimmtdie Abeichung 6, in dem ein inverser Tangens (Arctangens)der Spannungsinstruktionen Vd* und Vq* berechnet wird. Die Abweichung 6 wirddirekt als die Versatzgröße Δθ in denAddierer 13 eingegeben.
    [0041] In Übereinstimmung mit solch einerSynchronmotorsteuervorrichtung kann die Abweichung 6 direktbestimmt werden, so dass die füreine Korrektur der Abweichung benötigte Zeitspanne verkürzt wird.
    [0042] Im Phasenkorrekturgrößendetektor 12 der Synchronmotorsteuervorrichtungin Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel3 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Versatzgröße Δθ von dem Fall in 1 verschieden. Wenn Vd*nicht Null ist, wird ein Winkel von 1° bis 180° als die Versatzgröße abgetastet,pro 1°,um einen Wert von Vd* aufzuzeichnen. Dann wird die Versatzgröße Δθ durch Interpolation unterVerwendung von zwei Versatzgrößen bestimmt,bei denen Vd* nahe Null ist.
    [0043] In Übereinstimmung mit solch einerSynchronmotorsteuervorrichtung wird die Versatzgröße in gleichmäßigen Intervallenabgetastet, und die Versatzgröße, beidenen Vd* zu Null wird, wird durch die Interpolation bestimmt, sodass der Wiederholungsbetrieb nicht notwendig ist, und somit diefür eineBestimmung der Versatzgröße benötigte Zeitspanne verkürzt ist.
    [0044] 3 zeigtin einem Blockdiagramm eine Synchronmotorsteuervorrichtung in Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel4 der vorliegenden Erfindung. In 3 unterscheidetsich ein Phasenkorrekturgrößendetektorvon dem in 1, und dieanderen Abschnitte sind die gleichen Punkte. Die Beschreibung dergleichen Abschnitte wird hier ausgelassen.
    [0045] Ein Phasenkorrekturgrößendetektor 12b enthält einenKorrekturgrößenspeicherabschnitt 15.Der Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 istein nichtflüchtigerSpeicher.
    [0046] Der Phasenkorrekturgrößendetektor 12b bestimmtdie Versatzgröße Δθ, bei derVd* zu Null wird, unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in Ausführungsbeispiel1, und bewirkt, dass der Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 diebestimmte Versatzgröße Δθ speichert.
    [0047] In Übereinstimmung mit solch einerSynchronmotorsteuervorrichtung ist es, nach dem eine Energieversorgungwieder angeschaltet wird, wenn die in dem Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 gespeicherteVersatzgröße gelesenwird und die gelesene Versatzgröße verwendetwird, nicht notwendig, neuerlich eine Abweichung zu korrigieren,da eine Null-Korrektur bereits durchgeführt wurde.
    [0048] Es wird darauf hingewiesen, dassder Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 beispielsweise auseinem SRAM bestehen kann, an den eine kleine Leistung angelegt wird.
    [0049] 4 zeigtin einem Blockdiagramm eine Maschine, in der eine Synchronmotorsteuervorrichtungin Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel5 der vorliegenden Erfindung als eine Startervorrichtung und Ladevorrichtungdes Verbrennungsmotors verwendet wird. In 4 werden die zu 1 gleichen oder entsprechenden Abschnittedurch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
    [0050] Die Maschine enthält einen Verbrennungsmotor 17,der ein Drehmoment an den Synchronmotor 1 über eineRotationsachse desselben und einen Riemen 16 überträgt, eineBatterie 18, die eine Ladung und Entladung über denInverter 11 der Steuervorrichtung 2 durchführt, undeinen Startermotor 19, der den Verbrennungsmotor 17 aktiviert.
    [0051] Der Betrieb der Maschine wird nunerläutert. Wennein nicht gezeigter Zündschlüssel ineine Aktivierungsposition gedreht wird, wird der Verbrennungsmotor 17 durchden Startermotor 19 gestartet. Nach einer Beendigung desStartens werden, wenn die Phasenkorrekturinstruktion A* in die Steuervorrichtung 2 eingegebenwird, die Strominstruktionen Id* und Iq* zu Null, so dass ein Stromin den Synchronmotor 1 so gesteuert wird, dass er nichtfließt. Zudiesem Zeitpunkt wird im Falle eines Motors vom Wicklungsfeldtypbewirkt, dass ein Feldstrom fließt. In solch einem Zustandwird, wenn die d-AchsenspannungsinstruktionVd* nicht Null ist, die Versatzgröße Δθ wie in Ausführungsbeispiel1 bestimmt. Der Spannungswandler 10 bestimmt die Drei-Phasen-SpannungsinstruktionenVu*, Vv* und Vw* unter Verwendung des Rotorpositionswinkels θ, zu dem diebestimmte Versatzgröße Δθ addiertwird, und der Spannungsinstruktionen Vq* und Vd*, und gibt die bestimmtenDrei-Phasen-Spannungsinstruktionen an den Inverter 11 aus.Somit kann die zwischen der Drehposition des Motors, die aus derAusgabe des Drehpositionsdetektors 3 bestimmt wird, undder tatsächlichenDrehposition des Motors erzeugte Abweichung zu Null korrigiert werden.Die Versatzgröße wirdgespeichert und dann wird der Phasenkorrekturbetrieb beendet, umdie Phasenkorrekturinstruktion auszuschalten. Danach dient der Synchronmotor 1 alseine Ladevorrichtung des Verbrennungsmotors 17.
    [0052] In Übereinstimmung mit solch einerSynchronmotorsteuervorrichtung kann, auch in einem Zustand, wenneine Last wie beispielsweise der Verbrennungsmotor damit verbundenist, die Phasenkorrektur durchgeführt werden, ohne die Verbindung aufzulösen.
    [0053] Da der Synchronmotor durch den Verbrennungsmotorangegeben wird, kann die Abweichung ohne Bereitstellen eines weiterenMotorantriebsmechanismus füreine Abweichungskorrektur korrigiert werden.
    [0054] Wenn der Verbrennungsmotor 17 wieim Falle eines Leerlaufstops angehalten wird, kann die Synchronmotorsteuervorrichtung,bei der der Abweichungskorrekturbetrieb beendet ist, als eine Startervorrichtungdienen, die den Verbrennungsmotor 17 unter Verwendung einesMotors startet. Das heißt,da die Positionsabweichung bezüglichdes Drehpositionsdetektors durch den vorhergehenden Abweichungskorrekturbetriebkorrigiert ist, kann der Synchronmotor 1 den Verbrennungsmotor 17 akkurat starten.
    [0055] Der Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 wirddurch die Batterie 18 versorgt, nachdem der Zündschlüssel ausgeschaltetwurde. Daher kann, wenn die Versatzgröße Δθ, die im Korrekturgrößenspeicherabschnitt 15 gespeichertist, ausgelesen wird, der Synchronmotor 1 durch erneutesDrehen des Zündschlüssels aktiviertwerden.
    [0056] Es wird darauf hingewiesen, dasseine Energiequelle (Batterie 18), die mit dem Synchronmotor 1 verbundenist, nicht notwendigerweise identisch mit einer Energiequelle (Batterie 18)ist, die mit dem Startermotor verbunden ist. Daher können derSynchronmotor 1 und der Startermotor mit getrennten Batterien 18 verbundensein, oder sogar mit Batterien 18, die unterschiedlicheSpannungen aufweisen.
    [0057] 5 zeigtin einem Blockdiagramm eine Maschine, in der eine Synchronmotorsteuervorrichtungin Übereinstimmungmit Ausführungsbeispiel6 der vorliegenden Erfindung als eine Startervorrichtung und eineLadevorrichtung des Verbrennungsmotors verwendet wird. In 5 ist der in 4 gezeigte Startermotorentfernt. Anderes ist das gleiche und eine Beschreibung der gleichenAbschnitte wird hier ausgelassen.
    [0058] Der Drehmelder wird mechanisch grobeingestellt, was einiges an Drehpositionsabweichung belässt, unddann wird der Verbrennungsmotor 17 durch den Synchronmotor 1 aktiviert.In diesem Fall, da es möglichist, dass die Ansteuerkraft kleiner als die allgemein erlangte Ansteuerkraftwird, wird erwartet, dass es eine etwas längere Zeit braucht, die Maschinezu starten. Wenn jedoch die Maschine gestartet ist, kann der Abweichungskorrekturbetriebdurchgeführtwerden, um die Versatzgröße Δθ zu speichern.
    [0059] Solch ein Synchronmotor wird nureinmal nur langsam aktiviert. Danach kann jedoch der Verbrennungsmotorim Normalzustand gestartet werden. Somit kann der Verbrennungsmotorgestartet werden, ohne einen zusätzlichenStartermotor am Verbrennungsmotor bereitzustellen.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) umfassend: einen Drehpositionsdetektor(3) zum Erfassen einer Drehposition eines Synchronmotors(1); eine Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinheit(7) zum Bestimmen einer Drehwinkelgeschwindigkeit aus derDrehposition; einen Strominstruktionsgenerator (8)einer d-Achsenstrominstruktionund einer q-Achsenstrominstruktionaus der Drehwinkelgeschwindigkeit und einer Drehmomentinstruktion; einenDrei-Phasenwandler (6) zum Umwandeln von in den Synchronmotor(1) fließendenDrei-Phasen-Strömenin einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom; einen Stromkontroller(9) zum Bestimmen einer d-Achsenspannungsinstruktion und einerq-Achsenspannungsinstruktionaus einer Differenz zwischen der d-Achsenspannungsinstruktion unddem d-Achsenstrom und einer Differenz zwischen der q-Achsenstrominstruktionund dem q-Achsenstrom; eine Phasenberechnungseinheit (4)zum Bestimmen eines Rotorpositionswinkels aus einer Ausgabe von demDrehpositionsdetektor (3); einen Spannungswandler(10) zum Bestimmen von Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen basierendauf dem Rotorpositionswinkel, der d-Achsenspannungsinstruktion,und der q-Achsenspannungsinstruktion; einen Phasenkorrekturgrößendetektor(12) zum Bestimmen der Versatzgröße, bei der die d-Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, wenn die Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird,und die d-Achsenspannungsinstruktionnicht Null ist, und zum Abschalten einer Phasenkorrekturinstruktion,wenn die Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird, und die d-AchsenspannungsinstruktionNull ist; und einen Addierer (13) zum Addieren derVersatzgröße zum Rotorpositionswinkel,um einen neuen Rotorpositionswinkel zu bestimmen, und zum Ausgebendes neuen Drehpositionswinkels des an den Spannungswandler (10), wobei,wenn die Phasenkorrekturinstruktion eingegeben wird, der Strominstruktionsgenerator(8) die d-Achsenstrominstruktionund die q-Achsenstrominstruktion zu Null setzt; der Stromkontroller(9) die d-Achsenspannungsinstruktion und die q-Achsenspannungsinstruktionbestimmt, aus der Differenz zwischen der d-Achsenstrominstruktion,die als Null eingestellt ist, und dem d-Achsenstrom, und der Differenzzwischen der q-Achsenstrominstruktion, die als Null eingestelltist, und dem q-Achsenstrom; der Phasenkorrekturgrößendetektor(12) die Versatzgröße bestimmt,mit der die d-Achsenspannungsinstruktion zu Null wird, wenn died-Achsenspannungsinstruktion nicht Null ist; und der Addierer(13) den Rotorpositionswinkel und die Versatzgröße addiert,um einen neuen Rotorpositionswinkel zu bestimmen, bei dem die d- Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, um dadurch eine Abweichung zu korrigieren, die zwischender Drehposition des Synchronmotors (1), bestimmt aus derAusgabe des Drehpositionsdetektors (3), und einer tatsächlichenDrehposition des Synchronmotors (1) erzeugt ist.
    [2] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) nach Anspruch 1, wobei der Phasenkorrekturgrößendetektor(12) die Versatzgröße, mitder die d-Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, durch ein aufeinanderfolgendes Erhöhen oder Vermindern der Versatzgröße bestimmt.
    [3] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) nach Anspruch 1, wobei der Phasenkorrekturgrößendetektor(12) die Versatzgröße aus der d-Achsenspannungsinstruktionund der q-Achsenspannungsinstruktionbestimmt.
    [4] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Phasenkorrekturgrößendetektor(12) einen Korrekturgrößenspeicherabschnitt(15) umfasst, zum Speichern der bestimmten Versatzgröße, undder die gespeicherte Versatzgröße bei einerReaktivierung der Steuervorrichtung (2) ausgibt.
    [5] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Synchronmotor(1) eine Startervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (17)ist, und die Steuervorrichtung (2) für einen Synchronmotor (1)die Abweichung einer Drehposition korrigiert, nachdem der Verbrennungsmotor 17 durchden Synchronmotor (1) gestartet ist.
    [6] Eine Steuervorrichtung (2) für einenSynchronmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei derSynchronmotor (1) eine Startervorrichtung für den Verbrennungsmotor(17) ist, in dem ein zusätzlicher Startermotor (19)bereitgestellt ist, und ein erstes Starten des Verbrennungsmotors(17) durch den Startermotor (19) durchgeführt wird, dieSteuervorrichtung (2) füreinen Synchronmotor (1) die Abweichung einer Drehpositionkorrigiert, währendder Verbrennungsmotor (17) gestartet ist oder der Verbrennungsmotor(17) betrieben wird.
    [7] Ein Drehpositionsabweichungskorrekturverfahren zumKorrigieren einer Abweichung, die zwischen einer Drehposition einesSynchronmotors (1), bestimmt aus einer Ausgabe eines Drehpositionsdetektors(3) fürden Synchronmotor (1), mit dem eine Vektorsteuerung durchgeführt wird,und einer tatsächlichenDrehposition des Synchronmotors (1) bewirkt wird, wobeidas Verfahren umfasst: Eingeben einer Phasenkorrekturinstruktionzum Anweisen einer Korrektur der Abweichung einer Drehposition,wenn die Abweichung der Drehposition korrigiert wird; Aussetzeneiner Drehmomentanweisung, um eine d-Achsenstrominstruktion und eine q-Achsenstrominstruktionzu Null zu setzen; Umwandeln von Drei-Phasenstromwerten desSynchronmotors (1) in einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom; Bestimmeneiner Differenz zwischen der d-Achsenstrominstruktionund dem d-Achsenstrom, und einer Differenz zwischen der q-Achsenstrominstruktion unddem q-Achsenstrom; Bestimmen einer d-Achsenspannungsinstruktionund einer q-Achsenspannungsinstruktion basierend auf den Unterschieden; Beurteilen,ob oder ob nicht die bestimmte d-AchsenspannungsinstruktionNull ist, Bestimmen der Versatzgröße, bei der die d-Achsenspannungsinstruktionzu Null wird, wenn die d-Achsenspannungsinstruktion nicht Null ist,und Ausschalten der Phasenkorrekturinstruktion, wenn die d-AchsenspannungsinstruktionNull ist; Addieren eines durch Integrieren der Ausgabe des Drehpositionsdetektors(3) bestimmten Rotorpositionswinkels und mit der Versatzgröße, um einenzusätzlichenWert zu bestimmen; und Bestimmen von Drei-Phasen-Spannungsinstruktionen,die an einen Inverter (11) zu liefern sind, basierend aufdem zusätzlichenWert, der Achsenspannungsinstruktion und der q-Achsenspannungsinstruktion.
    [8] Ein Drehpositionsabweichungskorrekturverfahren nachAnspruch 7, wobei ein Bestimmen der Versatzgröße ein Bestimmen durch aufeinanderfolgendesErhöhenoder Vermindern der Versatzgröße der Versatzgröße umfasst,zu der die d-Achsenspannungsinstruktion zu Null wird.
    [9] Ein Drehpositionsabweichungskorrekturverfahren nachAnspruch 7, wobei ein Bestimmen der Versatzgröße ein Bestimmen der Versatzgröße aus derd-Achsenspannungsinstruktionder q-Achsenspannungsinstruktionumfasst.
    [10] Ein Drehpositionsabweichungskorrekturverfahren nacheinem der Ansprüche7 bis 9, wobei ein Bestimmen der Versatzgröße ein Speichern der bestimmtenVersatzgröße umfasstund ein Ausgeben der gespeicherten Versatzgröße bei einer Reaktivierungdes Synchronmotors (1).
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    同族专利:
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    JP2004266935A|2004-09-24|
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    FR2851858B1|2006-11-17|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-10-07| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2013-10-28| R016| Response to examination communication|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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