发明名称 具有旋转位置检测器之永久磁铁型同步电动机的起动方法及电动机控制装置
摘要 在永久磁铁型同步电动机上,装配旋转位置检测器,用以产生相互成90 位相差之A、B2相脉冲列,及每1旋转1脉冲之C相脉冲,但使永久磁铁之磁极原点及C相脉冲之产生位置一致。电动机控制装置,系在电源电压外加后通常之电动机驱动前之原始时,以固定振幅使用低频数之交流电流指令使电流控制环驱动,而使低频数之交流电流供应到永久磁铁型同步电动机,将停止状态下之永久磁铁型同步电动机之旋转体,由停止状态之位置以低速度使其旋转,在检测C相脤冲时将到达磁极基准加以检测,而在检测C相脉冲后配合旋转体之旋转使用计算后之A、B2相脉冲之计算值用以检测旋转体之磁极旋转角度。
申请公布号 TW289879 申请公布日期 1996.11.01
申请号 TW085101257 申请日期 1996.02.01
申请人 安川电机股份有限公司 发明人 山本荣治;园田澄利;泽俊裕;藤井秋一
分类号 H02P1/00;H02P7/29 主分类号 H02P1/00
代理机构 代理人 赖经臣 台北巿南京东路三段三四六号白宫企业大楼一一一二室
主权项 1. 一种永久磁铁型同步电动机之起动方法,系由; 永久磁铁型同步电动机:系装备有旋转体,持有做 为旋转 体驱动用磁极之永久磁铁;及旋转位置检测器,装 配于永 久磁铁型同步电动机之旋转轴,而电角为相互90@bs3 之 位相差,并具有,AB2相脉冲列产生装置,用以产生 每1 旋转多数之AB2相之脉冲,和,C相脉冲列产生装置, 用 以产生每1旋转1脉冲之C相脉冲;及, 电动机控制装置:具有速度控制环和电流控制环, 为驱动 前述永久磁铁型同步电动机; 所构成,如此构成之永久磁铁型同步电动机系统之 永久磁 铁型同步电动机之起动方法,其中, 安装持有前述C相脉冲列产生装置之旋转位置检测 器,使 前述旋转体之永久磁铁之磁极基准及C相脉冲之产 生位置 一致。 在外加电源电压后通常之电动机驱动前之起始时, 以固定 振幅使用低频率数之交流电流指令驱动前述电流 控制环, 而使低频率数之交流电流供应到前述永久磁铁型 同步电动 机,将在停止状态之前述永久磁铁型同步电动机之 旋转体 ,由停止状态之位置以低速使旋转, 在当检测C相脉冲时加以检测其已到达磁极基准, 在检测C 相脉冲后以配合旋转体之旋转计算出之AB2相脉 转之计 算値用来检测旋转体之磁极旋转角度。2. 如申请 专利范围第1项永久磁铁型同步电动机之起动方 法,其中前述起始时之前述旋转体之旋转,系对应 于交流 电源之投入而开始者。3. 如申请专利范围第1项之 永久磁铁型同步电动机之起动 方法,其中前述起始时之前述旋转体之旋转,系对 应于由 外部之指示信号而开始者。4. 如申请专利范围第1 项之永久磁铁型同步电动机之起动 方法,其中前述原始时之旋转体之旋转,系为一方 向旋转 或正反两旋转,并将C相脉冲加以多数次检测者。5. 如申请专利范围第1项之永久磁铁型同步电动机 之起动 方法,其中在前述原点位置之检测后通常之前述旋 转体之 旋转中,为了磁极基准位置检测也进行C相脉冲检 测,并 将旋转体之磁极旋转角度加以修正者。6. 一种永 久磁铁型同步电动机之起动方法,系由: 永久磁铁型同步电动机:其装备有旋转位置检测器 ,系具 有旋转体,持有做为旋转体驱动用磁极之永久磁铁 ,和A B2相脉冲列产生装置,被装配于永久磁铁型同步 电动机 之旋转轴,其电角互为90@bs3之位相差,用以产生每1 旋转多数之AB2相之脉冲,和,C相脉冲列产生装置, 用 于产生每1旋转1脉冲之C相脉冲;及, 电动机控制装置,系驱动前述永久磁铁型同步电动 机,具 有速度控制环和电流控制环; 如此构成之永久磁铁型同步电动机系统之永久磁 铁型同步 电动机之起动方法,其中, 安装前述旋转位置检测器,能使前述旋转体永久磁 铁之磁 极基准及C相脉冲之产生位置一致,而在电源投入 时,在 通常系在电动机驱动前之起始时, 运转开始时,将指令前述电流控制环之电流指令之 旋转角 度信号,依所设定每时间以预定之角度加以指令, 而且将 其每单位时间角度变化量之速度信号做为速度控 制部之指 令使前述速度控制环作用而将前述电流指令之振 幅加以控 制,而前述电动机控制装置使低频率数之交流电流 供应到 前述同步电动机,并将停止状态之前述永久磁铁型 同步电 动机之旋转体由停止状态之位置以低速度使旋转, 而在C相脉冲被检测时检测其已到达于磁极基准, 并在检 测C相脉冲后将电流指令之旋转角度信号,使用将C 相脉冲 位置做为原点而对应旋转体之旋转所计算后之前 述AB2 相之脉冲计算値来转换为所产生之电流指令之旋 转角度信 号,速度控制部之指令也转换为所要之速度指令而 将前述 同步电动机加以运转。7. 如申请专利范围第6项之 永久磁铁型同步电动机之起动 方法,其中前述起始时之前述旋转体之旋转,系对 应于交 流电源之投入而开始者。8. 如申请专利范围第6项 之永久磁铁型同步电动机之起动 方法,其在前述起始时之前述旋转体之旋转,系对 应于由 外部之指示号而开始者。9. 如申请专利范围第6项 之永久磁铁型同步电动机之起动 方法,其中在磁极基准检测操作开始时以任意之角 度使直 流电流固定时间通电,而之后在前述同步电动机控 制装置 根据内藏之角度信号产生后之旋转角度信号将低 频率数之 交流电源供应到前述永久磁铁型同步电动机,将前 述旋转 位置检测器之C相脉冲加以检测为止使稳定旋转者 。10. 一种永久磁铁型同步电动机控制装置,系装 配有旋转 位置检测器,具有旋转体,持有做为旋转体驱动用 磁极之 永久磁铁,及,AB相脉冲列产生装置,被安装于永 久磁 铁型同步电动机之旋转轴而电角成相互90@bs3之位 相差 ,用以产生每1旋转多数之AB2相之脉冲,及,C相脉 冲 列产生装置,用以产生每1旋转1脉冲之C相脉冲;而 前述 旋转位置检测器,具有当设定之旋转体之磁极基准 到达定 子之所定角度时能输出前述C相脉冲为其组成之永 久磁铁 型同步电动机加以驱动之速度控制环及电流控制 环,如此 构成之永久磁铁型同步电动机装置,其中 系由主电路部及控制电路部所构成, 该主电路部,系包含有:变频器,将交流变换为直流 而用 以输出;及,平滑电容器,用以平滑该变频器之输出; 及 、变换器,用以驱动前述永久磁铁型同步电动机; 而前述控制电路部,系包含有:速度检测装置,将由 前述 旋转位置检测器来之信号变换为速度信号并输出; 及、速 度控制装置,藉由前述速度信号及速度指令用以控 制前述 永久磁铁型同步电动机之速度;及、角度信号检测 装置, 当前述旋转位置检测器之C相脉冲被输出时,将其 位置做 为旋转体之磁极基准,而配合旋转体之旋转使用计 算后之 前述AB2相脉冲之计算値用以产生电流指令之旋 转角度 信号;及、第1电流指令产生装置,将前述速度控制 装置 之输出信号及前述角度信号检测装置之输出信号 加以输入 而产生电流指令,此后在前述永久磁铁型同步电动 机之旋 转中检测前述C相脉冲,则配合旋转体之旋转使用 计算后 之前述AB2相脉冲之计算値将前述永久磁铁型同 步电动 机之旋转体之磁极旋转角度加以检测,而检测后用 以输出 磁极基准检测终了信号;及、第2电流指令产生装 置,用 以输出以固定振幅低频率数之交流电流指令;及、 电流指 令转换装置,将由第1电流指令产生装置所输出之 电流指 令及由第2电流指令产生装置所输出之电流指令转 换而用 以输入或输出;及、磁极检测指令产生装置,在前 述电动 机控制装置被外加电源电压之后,在给与前述永久 磁铁型 同步电动机之通常之运转指令前之起始时,将前述 第2电 流指令产生装置加以起动同时将前述电流指令转 换装置转 换为第2电流指令产生装置侧,而当前述磁极基准 检测终 了信号一旦被输出,则将前述电流指令转换装置转 换为第 1电流指令产生装置侧:及、电流检测装置,用以检 测由 前述变换器输出到前述永久磁铁型同步电动机之 电流;及 、电流控制装置,输入由前述电流指令转换装置所 输出之 电流指令及前述电流检测装置之检测信号而进行 控制前述 变换器之电流;如此构成之永久磁铁型同步电动机 控制装 置。11. 一种永久磁铁型同步电动机控制装置,系 装配有旋转 位置检测器,具有旋转体,持有做为旋转体驱动用 磁极之 永久磁铁,及A、B相脉冲列产生装置,被安装于永久 磁铁 型同步电动机之旋转轴,而电角为相互90@bs3之位 相差 用以产生每1旋转多数之A、B2相之脉冲,及,C相脉冲 列 产生装置,用以产生每1旋转1脉冲之C相脉冲;而前 述旋 转位置检测器,系具有当设定之旋转体之磁极基准 到达定 子之所定角度时能输出前述C相脉冲为其组成之永 久磁铁 型同步电动机加以驱动之速度控制环及电流控制 环,如此 构成之永久磁铁型同步电动机装置,其中 系由主电路部及控制电路部所构成, 该主电路部,系包含有:变频器,将交流变换为直流 而用 以输出;及、平滑电容器,用以平滑该变频器之输 出;及 、变换器,用以驱动前述永久磁铁型同步电动机; 而前述控制电路部,系包含有:速度检测装置,将由 前述 旋转位置检测器来之信号变换为速度信号并输出; 及、速 度控制装置,藉由前述速度信号及速度指令用以控 制前述 永久磁铁型同步电动机之速度;及、角度信号检测 装置, 当前述旋转位置检测器之C相脉冲被输出时,将其 位置做 为旋转体之磁极基准,而配合旋转体之旋转使用计 算后之 前述A、B2相脉冲之计算値用以产生电流指令之旋 转角度 信号;及、角度指令产生装置,用以产生以低频率 数之旋 转角度信号及其单位时间角度变化量之速度信号; 及、角 度指令转换装置,转换由前述角度信号检测装置所 输出之 旋转角度信号及由前述角度指令产生装置所输出 之旋转角 度信号用以输入或输出;及、速度指令转换装置, 转换该 电动机控制装置所输入之速度指令及由前述角度 指令产生 装置所输出之速度指令用以输入或输出;及、磁极 基准检 测装置,当检测前述旋转位置检测器之C相脉冲,则 用以 输出磁极基准检测终了信号,同时将旋转角度信号 设定为 零而输出再设定信号于前述角度信号检测装置;及 、磁极 检测指令产生装置,当外加电源电压于前述电动机 控制装 置之后,在给与前述永久磁铁型同步电动机之通常 运转指 令前之起始时,将前述角度指令转换装置及前述速 度指令 转换装置皆转换为前述角度指令产生装置侧,而当 前述磁 极基准检测终了信号一旦被输出,则将前述角度指 令转换 装置及前述速度指令转换装置分别转换为输入于 前述角度 信号检测装置侧,前述电动机控制装置之速度指令 ;及、 电流指令产生装置,输入由前述速度控制装置所输 出之电 流振幅信号及由前述角度指令转换装置所输出之 角应信号 用以产生电流指令;及、电流检测装置,用以检测 由前述 变换器输出于前述永久磁铁型同步电动机之电流; 及、电 流控制装置,输入由前述电流指令产生装置所输出 之电流 指令及前述电流检测装置之检测信号用以进行前 述变换器 之电流控制,如此构成之永久磁铁型同步电动机控 制装置 。图示简单说明: 第1图为装配编码器及磁极检测器之具有永久磁铁 同步电 动机之外观图。 第2图为具有永久磁铁同步电动机之电动机控制装 置先前 例之构成图。 第3图为表示本发明第1实施例之具有永久磁铁同 步电动机 系统之构成图。 第4图为表示第1实施例之操作时间图。 第5图为表示本发明第2实施例具有永久磁铁同步 电动机系 统之构成图。
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