專利名稱：磁極位置檢測裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及采用永久磁鐵的同步電動機等中的轉子的磁極位置檢測。
背景技術：
在同步電動機和磁阻電動機中，由于需要根據轉子的磁極位置在各相線圈流過電流來產生所希望的力矩，所以用編碼器等傳感器檢測轉子的磁極位置，控制使其在適當的勵磁相位流過電流。因此，為了不使用具有用來檢測磁極位置的絕對值的傳感器，和在安裝傳感器時不進行磁極位置對準的作業，在電動機起動時等進行磁極位置檢測處理。
另外，作為取消傳感器來檢測磁極位置的方法，例如，有如特許第3312520號公報所公布的，與反相器的開關同步地檢測在PWM控制的各開關區間中的反相器輸出電流波紋的變化量和輸出電壓的積分值的變化量，根據由固定子坐標觀測到的電動機的電流·電壓方程來檢測磁極位置的方法。
另外，還有如特許第3312472號公報所公布的，給電動機施加交變電壓，將檢測出的電動機電流分離成針對施加的交變電壓的平行成分和正交成分，根據該平行成分或正交成分其中之一來檢測磁極位置的方法。
另外，還有一個公知的方法，如特開2002-171798號公報所公布的那樣，做成為將高頻電壓重疊在縱軸(d軸)基波電壓指令上，輸入縱軸(d軸)電壓指令，將電樞電流分解為縱軸(d軸)電流和橫軸(q軸)電流，從橫軸(q軸)電流抽出與上述高頻相同頻率的高頻電流，由這個電流計算出轉子的速度推測值和第1位置推測值，在進行該速度推測值和第1位置推測值的運算的同時，將具有正極性和負極性的脈沖電壓重疊在高頻電壓上，根據重疊了正極性的脈沖時和重疊了負極性的脈沖時的縱軸(d軸)電流的變化率，來得到第2位置推測值，即磁極位置。
再者，還有一個方法也廣為人知，如特開2000-312493號公報所公布的那樣，利用因磁飽和而電感減少的現象，按一定間隔改變角度并給電動機施加正負的一定電壓的電壓矢量來檢測d軸的電流值，將電流值的差成為最大的電壓矢量的位置推測為磁極位置。
在傳統的方法中，存在不能簡單且正確地檢測磁極位置的問題。
發明內容
本發明提供一種為了修正傳感器的安裝位置和磁極位置的偏離實施在電動機起動時進行的磁極位置檢測的裝置和方法，其目的是，獲得簡單且正確地檢測磁極位置(轉子位置)的磁極位置檢測裝置和方法。
為了實現上述目的，本發明是在具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測裝置中，其特征在于具有由通過一邊改變勵磁相位一邊給上述電動機施加高頻電壓并驅動上述電動機所得到的上述電動機的驅動電流反饋值、上述高頻電壓、上述勵磁相位，來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；和根據通過在由該磁極方向檢測單元所檢測的磁極方向固定勵磁相位的狀態下給上述電動機施加正和負的矩形波電壓來驅動上述電動機所得到的上述電動機的正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，來求取磁極極性的磁極極性取得單元。
第1形態涉及的發明是在具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測裝置中，其特征在于具有對于上述電動機施加高頻電壓的高頻電壓施加單元；將勵磁相位改變成任意的相位的勵磁相位變化單元；由上述高頻電壓施加單元對上述任意相位施加高頻電壓，來求取上述電動機的驅動電流反饋值的驅動電流檢測單元；由用上述高頻電壓施加單元施加的高頻電壓、上述任意的勵磁相位、由上述驅動電流檢測單元所求得的驅動電流反饋值，來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；在由上述磁極方向檢測單元所檢測的磁極方向固定了勵磁相位的狀態下、施加正和負的矩形波電壓的矩形波電壓施加單元；施加上述正和負的矩形波電壓并分別求取上述電動機的驅動電流反饋值的峰值的峰值電流檢測單元；和根據上述正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，來求取磁極極性的磁極極性取得單元。
在第2形態涉及的發明是在具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測裝置中，其特征在于具有對于上述電動機施加高頻電壓的高頻電壓施加單元；一邊改變勵磁相位一邊由上述高頻電壓施加單元施加高頻電壓來求取上述電動機的驅動電流反饋值的驅動電流檢測單元；求取用上述驅動電流檢測單元所求得的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的單元；從上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積除去高頻成分的濾波單元；由上述濾波單元的輸出求取上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；在由上述磁極方向檢測單元所檢測的磁極方向固定勵磁相位的狀態下，以產生磁飽和程度的大小，指令正和負的矩形波電壓來驅動電動機的矩形波電壓施加單元；指令上述正和負的矩形波電壓并分別求取驅動了電動機時的各驅動電流反饋值的峰值的峰值電流檢測單元；和根據正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，求取磁極極性的磁極極性取得單元。
第3形態涉及的發明是具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測方法，其特征在于對于上述電動機一邊改變勵磁相位一邊施加高頻電壓，并求取上述電動機的驅動電流反饋值，計算出所求得的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積，利用濾波器從該積除去高頻成分，由除去高頻成分所得到的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值來檢測磁極方向，在固定在了該所檢測出的磁極方向的勵磁相位的狀態下，以產生磁飽和程度的大小，指令正和負的矩形波電壓來驅動電動機，分別求取驅動電流反饋值的峰值，根據正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，求取磁極極性。
另外，上述矩形波電壓施加單元所施加的矩形波也可以作為d相電壓指令來施加。另外，上述驅動電流檢測單元也可以做成為一邊將勵磁相位改變規定電角度一邊對所求得的電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流，上述峰值電流檢測單元對電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流的峰值。另外，磁極方向檢測單元也可以通過求得多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。另外，上述磁極極性取得單元也可以做成為由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
再者，在各權利要求項所記載的用語并非被限定于在實施例中所記載的特定的含義。
通過參照以下的附圖，會更準確地理解本發明。
圖1是說明dq坐標系中的d軸和磁極位置的偏離的說明圖。
圖2是本發明的一實施方式的框圖。
圖3和圖4是同一實施方式中的求取勵磁位置的算法的處理流程。
圖5表示同一實施方式中的實驗結果的數據的圖。
具體實施例方式
作為永久磁鐵同步電動機的轉子結構，大體上可以分為將磁鐵貼附在轉子表面的表面貼附結構(SPM)、和埋入到了轉子內部的埋入磁鐵結構(IPM)。一般來說，SPM電動機是電樞線圈的d軸電感和q軸電感相等的非凸極型，IPM電動機是d、q軸電感不同的凸極型。
本發明是由這種IPM電動機的凸極性，利用其線圈電感成為電角度的函數這點，檢測磁極，利用已達磁飽和時的電流的應答性在流過電流的方向上不同這一現象來判斷其極性。
如果假設在具有2相線圈的凸極性的dq坐標系中的磁通(λd，λq)，假定如圖1所示轉子(磁極)與d軸的偏離量為Δθ，磁通(λd，λq)則如下式(1-1)，(1-2)所示，為偏離量Δθ的函數。
λd＝(L0+L2cos2Δθ)·id-L2sin2Δθ·iq+φcosΔθ…(1-1)λq＝-L2sin2Δθ·id+(L0-L2cos2Δθ)·iq-φsinΔθ…(1-2)另外，L0是與勵磁相位無關的平均電感，L2是與勵磁相位有關的變動電感，假定1相的d軸電感為Ld，1相的q軸電感為Lq，則Ld＝L0+L2，Lq＝L0-L2。另外，在IPM電動機的場合，由于是逆凸極性，所以，L2＜0，Lq＞Ld。另外，在(1-1)式、(1-2)式中，φ表示磁鐵的磁通。
在dq坐標上電壓vdq(d軸電壓成分和q軸電壓成分的合成電壓)用下面的(2)式表示。
vdq＝Rs·idq+d/dt(λdq)+ωπλdq…(2)
再者，Rs是電動機線圈電阻，λdq是dq軸合成磁通，idq是dq軸合成電流，ω是電動機角速度。
將(1-1)式、(1-2)式代入(2)式并整理則變成為下面的(3)式。
vdvq=Rs+pLdc+ωLdqc-pLdqc-ωLqc-pLdqc+ωLdcRs+pLqc-ωLdqcidiq+ωφsinΔθcosΔθ···(3)]]>其中Ldc＝L0+L2cos2ΔθLqc＝L0-L2cos2ΔθLdqc＝L2sin2Δθp＝d/dt若由(3)式求取電流idq，則變成為下面的(4)式。
pidiq=1Ld·LqLqcLdqcLdqcLdc{vdvq-Rs+ωLdqc-ωLqcωLdcRs-ωLdqcidiq-ωφsinΔθcosΔθ}···(4)]]>因此，為了檢測凸極性的電感的差，指令包含高次諧波的d軸電壓指令vd＝Vsinγt，q軸電壓指令＝0。于是，假定上述(4)式右邊的第2項對高次諧波沒有影響，另外，由于是以轉子處于靜止作為前提的，所以電動機角速度ω＝0，上述(4)式用下面的(5)式表示。
pidiq=1Ld·LqLqcLdqcLdqcLdcVsinγtO···(5)]]>通過旋轉dq坐標系來改變偏離量Δθ，即通過改變勵磁相位，基于凸極性的電感變化，由此，針對高頻電壓指令的反饋電流if的振幅變化。求取該反饋電流if的d軸電流成分id的變化值(微分值)pid，將其乘以高頻指令電壓vd＝Vsinγt，而后，用低通濾波器去除高頻成分，由此，在電角度36θ度內得到峰值為2處的數據。即，做成為vdh＝Vsinγt。
pid·vdh＝(1/(Ld·Lq))(L0-L2cos2Δθ)·V2·(sinγt)2＝(V2/(2·Ld·Lq))·(L0-L2cos2Δθ)·(1-cos2γt) …(6)若通過低通濾波器來去除高頻成分cos2γt，則fd＝pid·vdh＝(V2/4·Ld·Lq)·(Ld+Lq-(Ld-Lq)·cos2Δθ)…(7)由上述(7)式得到當Δθ＝0或π時，fd＝V2/(2Ld)當Δθ＝π/2或3π/2時，fd＝V2/(2Lq)由于IPM電動機是逆凸極性，Lq＞Ld，所以，當Δθ＝0或Δθ＝π時fd＝pid·vdh就成為峰值。即，通過將d相的反饋電流微分值pid乘以高頻指令電壓并去除高頻成分，在電角度360度內得到2個峰值，并且，該峰值是表示當轉子位置(磁極位置)和dq坐標系的d軸一致時的Δθ＝0或Δθ＝π的值，所以，根據變成為該峰值時的勵磁相位，就可以求得磁通的方向。但是，即使求得了磁通的方向，也不能判別磁鐵的N極和S極的區別。因此，在Δθ＝0的位置，由電流產生的磁場與主磁通φ方向一致，所以發生磁飽和而磁通減少，d軸的電感Ld減少，反饋電流的d軸成分id增大，所以，利用這點來判別磁鐵的N極和S極。
于是，按下面的(8)式來定義d相電感Ld。此處k是電感的變化率為小于1的正值。
Ld＝Ld·(1-k·cosAθ)…(8)將上述(8)式代入(7)式，則有當Δθ＝0時 fd＝V2/2Ld·(1-k)當Δθ＝π/2時 fd＝V2/2Lq當Δθ＝π時 fd＝V2/2 Ld·(1+k)當Δθ＝3π/2時 fd＝V2/2Lq
由于Lq＞Ldfd在Δθ＝0為最大值，此處表示真正的磁極位置。
圖2是本發明的一實施方式的框圖。在通常的電動機驅動控制的場合，開關9被連接到a側，從針對d、q相的電流指令，分別減去由從3相變換為d、q相的變換器7從3相的反饋電流所變換的d、q相的反饋電流，并求取d、q相的電流偏差后由電流控制器1進行電流的反饋控制，輸出電壓指令，根據該d、q相的電壓指令和來自磁極位置檢測器8的勵磁相位ψ由從d、q相變換為3相的變換器3變換為3相的電壓指令后經由放大器4驅動控制電動機5。該電動機5的驅動控制與傳統的電動機驅動控制方法沒有任何改變。
在本發明中，在電動機驅動的起動時檢測磁極位置這點上是具有特征的，所以在該實施方式中，在追加電壓指令發生器2、磁極位置檢測器8的結構不同這點上是與傳統的例子不同的。
在電動機起動時，開關9被連接到b側，從通常的控制系統脫離。而后，由電壓指令發生器2作為d相電壓指令輸出振幅比較小的高頻(正弦波)電壓(q相電壓指令為0)來驅動電動機。由于d相電壓指令是高頻且小的電壓指令，所以流的電流小，因此，電動機5的轉子不旋轉。在這種狀態下，磁極位置檢測器8在每個規定周期，按規定的變化率在電角度36θ度內進行改變，檢測偏離量Δθ和勵磁相位ψ一致的點。即旋轉上述的dq坐標系進行與偏離量Δθ一致的電角度的檢測。為此，在規定周期，求取d相反饋電流id后求取其微分值和由電壓指令發生器2輸出的電壓指令的積，并進行振幅調制，除去高頻成分并求取變成最大值的勵磁相位ψ。對求得的多個最大值進行平均并對延遲進行修正，求取磁通方向的勵磁相位ψ。即，求取在由位置檢測器6所檢測的轉子位置中的Δθ＝0的勵磁相位ψ。
接著，在該磁通方向上固定勵磁相位ψ，由電壓指令發生器使之磁飽和的電流流向+、-，由電流反饋大小的差來決定極性。由此，來求取磁極位置。
圖3和圖4是控制電動機的控制單元作為磁極位置檢測器8工作的控制單元的處理的算法。
首先，在圖3中，將不使電動機的轉子移動的程度的振幅較小的高頻(正弦波)電壓作為d相電壓指令輸入，使q相電壓指令為0來驅動電動機(步驟S1)。由于是高頻且振幅小的電壓指令，所以轉子不移動。而后，在規定周期使勵磁相位ψ變化規定量(步驟S2)。與該勵磁相位ψ的規定量的變化同步來讀取d相的反饋電流(步驟S3)。根據讀取到的d相的反饋電流id與在前個周期讀取到的d相的反饋電流id之差，求取該d相反饋電流的微分值pid。求取該微分值pid與在步驟S1輸入的高頻電壓指令之積fd(參照(6)式)(步驟S4)。對該積fd進行低通濾波處理除去高頻成分(參照(7)式)(步驟S5)，求取除去了該高頻成分的積fd變成最大值的勵磁相位ψ(步驟S6)。即，設置存儲除去了高頻成分的上述積fd的峰值的寄存器，比較在該寄存器中所存儲的值和在步驟S4、S5求得的積fd的大小，若求得的積fd大，在將該求得的積fd的值存儲到該寄存器的同時，將產生該積fd的峰值時的勵磁相位ψ存儲到該寄存器。以下，在電角度180度每個規定周期執行從步驟S2到步驟S6的處理，如果電角度180度的處理結束，可求得該電角度180度1周期內的最大的上述積fd，并可求得對應該最大的積fd的勵磁相位ψ。
判定是否實施了設定偶數次數(例如將180度設定為8次，將電角度360設定為4次)的將電角度360度按每電角度180度進行分割以180度作為1個周期的處理(步驟S7)，如果沒有達到設定次數，再次執行從上述的步驟S1的處理。這樣如果在各電角度180度每個周期可求得在上述設定次數的電角度180度中的上述積fd變成為最大的勵磁相位ψ，求取在電角度360度內所求得的2個積fd變成為最大的勵磁相位ψ中的某一個電角度(例如，選擇勵磁相位ψ小的一方)的平均，將其平均值作為積fd變成為峰值的勵磁相位ψ(步驟S8)。而后，由這個平均值來修正反饋和濾波器的延遲，求取磁通方向(步驟S9)。即，可求得d軸和磁極的偏離量Δθ為0或π的積勵磁相位ψ(磁通的方向)。
圖5是上述處理中的勵磁相位ψ、反饋電流fb(d相的反饋電流)、以及求得反饋電流和指令電壓之積fd的實驗結果的曲線。在圖5中，作為第1過程示出的部分表示在從步驟S1到步驟S9的求取磁通方向的處理中的各數據。在圖5中橫軸為時間。勵磁相位ψ的變化是執行了4次電角度360度。在該勵磁相位ψ的曲線中縱軸是電角度。另外，反饋電流fb的振幅小，驅動電流小。再者，曲線顯示出反饋電流和指令電壓之積fd，在勵磁相位ψ的電角度360度內出現2次(180度一次)峰值。
接下來，進入圖4的處理流程，對于由從步驟S1到步驟S9的處理所求得的勵磁相位(磁通的方向)ψ按下述步驟來求取磁極的方向。
首先，固定在圖3的步驟9求得的勵磁相位ψ(步驟S10)，為了在電動機中流過產生磁飽和程度的電流，作為d相電壓指令用比較大的電壓以規定寬的正矩形波電壓作為d相電壓指令來驅動電機(步驟S11)。這種場合，由于勵磁相位是d軸方向，即使流過大的電流，電動機的轉子也不運轉。求取這時的d相的反饋電流的峰值(最大值)并存儲(步驟S12)。接著，在經過規定時間后(規定時間，電壓指令為0)，將電壓大小相同而反符號(負)的矩形波電壓作為d相電壓指令驅動電動機(步驟S13)。這種場合電動機的轉子也不旋轉。而后，求取d相的反饋電流的峰值(最小值)并存儲(步驟S14)。
對于在步驟S12、S14所求得的d相的反饋電流的峰值的最大值和最小值進行相加并對其相加值進行累加(步驟S15)。而后，判斷是否執行了所設定的次數，如果未達到設定次數，則返回到步驟S11重復執行步驟S11以后的上述處理(步驟S16)。求取設定次數的d相反饋電流值的峰值(最大值，最小值)，在求得其相加值的累加值后，判斷該累加值是否為正(步驟S17)。若為正，勵磁相位ψ的方向和磁極的方向一致，當前固定的勵磁相位ψ是Δθ＝0，作為與主磁通的方向一致的來確定勵磁位置(步驟S19)。另一方面，若累加值為負，當前固定的勵磁相位ψ是Δθ＝π，與主磁通的方向反向，所以在固定的勵磁相位ψ上加上180度(步驟S18)，將該位置作為勵磁位置來確定(步驟S19)。
在圖5所示的例子中，在圖5中記述為第2過程的部分是該步驟S10以后的處理中的檢測數據。固定勵磁相位ψ，d相的反饋電流fb與第1過程相比，成為大的振幅。而且，在該圖5所示的例子中，負的反饋電流這方，其絕對值大。因此，在這個例子表示出了累加值為負，勵磁位置成為在固定的勵磁相位ψ上加上180度的位置。
再者，在上述的實施方式中，做成了在從步驟S2到步驟S7的處理中使其變化電角度360度，但也可以做成使其從0變化到180度、來求取各個fd變成為最大的勵磁相位。
作為本發明的效果，由于是一邊改變勵磁相位一邊給電動機施加高頻電壓來檢測磁通方向，固定在與該磁通方向一致的勵磁相位并將矩形波電壓作為電壓指令輸入來驅動電動機，檢測磁極極性(磁通方向的指向)來求取磁極位置，所以可以依據簡單的動作和結構，能正確地檢測磁極位置。
權利要求
1.一種具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測裝置，其特征在于具有由通過一邊改變勵磁相位一邊給上述電動機施加高頻電壓來驅動上述電動機所得到的上述電動機的驅動電流反饋值、上述高頻電壓、上述勵磁相位，來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；和根據由該磁極方向檢測單元所檢測出的在磁極方向固定勵磁相位的狀態下給上述電動機施加正和負的矩形波電壓來驅動上述電動機所得到的上述電動機的正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，求取磁極極性的磁極極性取得單元。
2.一種具有凸極性的電動機起動時的磁極位置檢測單元，其特征在于具有對于上述電動機施加高頻電壓的高頻電壓施加單元；將勵磁相位改變成任意的相位的勵磁相位變化單元；由上述高頻電壓施加單元對上述任意相位施加高頻電壓，來求取上述電動機的驅動電流反饋值的驅動電流檢測單元；由用上述高頻電壓施加單元施加的高頻電壓、上述任意的勵磁相位和用上述驅動電流檢測單元所求得的電流的反饋值，來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；由上述磁極方向檢測單元所檢測出的在磁極方向固定勵磁相位的狀態下，施加正和負的矩形波電壓的矩形波電壓施加單元；施加上述正和負的矩形波電壓并分別求取上述電動機的驅動電流反饋值的峰值的峰值電流檢測單元；和根據上述正和負的驅動電流反饋值的大小，求取磁極極性的磁極極性取得裝置。
3.根據權利要求2所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述矩形波電壓施加單元是將矩形波作為d相電壓指令來施加的。
4.根據權利要求3所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述驅動電流檢測單元一邊將勵磁相位改變規定電角度一邊對所求得的電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流，上述峰值電流檢測單元對電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流的峰值。
5.根據權利要求4所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
6.根據權利要求5所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
7.根據權利要求3所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
8.根據權利要求7所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
9.根據權利要求3所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
10.根據權利要求4所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
11.根據權利要求2所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述驅動電流檢測單元一邊將勵磁相位改變規定電角度一邊對所求得的電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流，上述峰值電流檢測單元對電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流的峰值。
12.根據權利要求11所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
13.根據權利要求12所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
14.根據權利要求11所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
15.根據權利要求2所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
16.根據權利要求15所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
17.根據權利要求2所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
18.一種具有凸極性的電動機的磁極位置檢測裝置，其特征在于具有對于上述電動機施加高頻電壓的高頻電壓施加單元；一邊改變勵磁相位一邊由上述高頻電壓施加單元施加高頻電壓來求取上述電動機的驅動電流反饋值的驅動電流檢測單元；求取用上述驅動電流檢測單元所求得的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的單元；從上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積除去高頻成分的濾波單元；由上述濾波單元的輸出求取上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值來檢測磁極方向的磁極方向檢測單元；由上述磁極方向檢測單元所檢測的在磁極方向固定勵磁相位的狀態下，以產生磁飽和程度的大小，指令正和負的矩形波電壓來驅動電動機的矩形波電壓施加單元；指令上述正和負的矩形波電壓并分別求取驅動上述電動機時的各驅動電流反饋值的峰值的峰值電流檢測單元；和根據上述正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，求取磁極極性的磁極極性取得單元。
19.根據權利要求18所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述矩形波電壓施加單元是將矩形波作為d相電壓指令來施加的。
20.根據權利要求19所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述驅動電流檢測單元一邊將勵磁相位改變規定電角度一邊對所求得的電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流，上述峰值電流檢測單元對電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流的峰值。
21.根據權利要求20所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
22.根據權利要求21所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
23.根據權利要求19所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
24.根據權利要求23所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
25.根據權利要求19所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
26.根據權利要求20所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
27.根據權利要求18所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述驅動電流檢測單元一邊將勵磁相位改變規定電角度一邊對所求得的電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流，上述峰值電流檢測單元對電流反饋值進行dq變換，檢測該dq變換過的電流反饋值的d相電流的峰值。
28.根據權利要求27所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
29.根據權利要求28所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
30.根據權利要求27所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
31.根據權利要求18所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極方向檢測單元通過求取多個上述驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值，進行平均，來特定上述磁極位置。
32.根據權利要求31所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
33.根據權利要求18所述的磁極位置檢測裝置，其特征在于上述磁極極性取得單元由上述峰值電流檢測單元分別求取多個正、負的各峰值，分別進行累加并根據其累加值的大小來求取磁極極性。
34.一種具有凸極性的電動機的磁極位置檢測方法，其特征在于對于上述電動機一邊改變勵磁相位一邊施加高頻電壓，并求取上述電動機的驅動電流反饋值，計算出所求得的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積，用濾波器從該積除去高頻成分，由除去高頻成分所得到的驅動電流反饋值的微分值和上述高頻電壓之積的峰值來檢測磁極方向，在該檢測出的磁極方向固定了勵磁相位的狀態下，以產生磁飽和程度的大小，指令正和負的矩形波電壓來驅動電動機，分別求取驅動電流反饋值的峰值，根據上述正和負的驅動電流反饋值的峰值大小，來求取磁極極性。
全文摘要
將振幅小的高頻電壓作為d相指令電壓輸入，在每個規定周期，以規定量改變勵磁相位來驅動電動機。由于電壓小且是高頻，所以轉子不旋轉。檢測d相的反饋電流，求取其微分值和高頻電壓指令之積，從該積中除去高頻成分。求取除去該高頻成分的積取得取峰值的磁通位置和勵磁相位的偏離量在0或π的勵磁相位(磁通方向)。求取多個并進行平均來確定磁通方向。固定到2個峰值中的其一峰值的勵磁相位，將具有產生磁飽和的大小的電壓的正和負的矩形波作為d相電壓指令。根據d相反饋電流的正負大小求取磁極極性。由于分別地檢測磁通方向、極性，所以可以確實地檢測磁極位置。
文檔編號H02P21/00GK1610243SQ200410086520
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月21日 優先權日2003年10月22日
發明者豐澤雪雄, 園田直人 申請人:發那科株式會社