專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制裝置，尤其涉及采用單分流 電流檢測(cè)方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
為向電動(dòng)機(jī)供給三相交流電并對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制，需要在u相、
V相及W相三相之中檢測(cè)兩個(gè)相的電流(例如U相電流及V相電流)。 為檢測(cè)兩個(gè)相的電流，通常使用兩個(gè)電流傳感器(變流器(current transformer)等)，但使用兩個(gè)電流傳感器導(dǎo)致嵌入了電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)整體的 成本提高。
因此，以往提出了用一個(gè)電流傳感器檢測(cè)逆變器與直流電源間的母線 電流(直流電流)，并從該檢測(cè)到的母線電流中檢測(cè)兩個(gè)相的電流的方式。 該方式也稱(chēng)作單分流電流檢測(cè)方式(單分流電流檢測(cè)方式)，該方式的基 本原理記載于例如下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中。
圖19表示采用了單分流電流檢測(cè)方式的以往的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整 體框圖。逆變器(PWM逆變器)902具備三個(gè)相的具有上臂和下臂的半 橋電路，并通過(guò)按照從控制部903提供的三相電壓指令值使各臂開(kāi)關(guān)，由 此將來(lái)自直流電源904的直流電壓變換為三相交流電壓。該三相交流電壓 向三相永磁鐵同步式的電動(dòng)機(jī)901供給，驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)卯l。
將連接逆變器902內(nèi)的各下臂與直流電源904的線路稱(chēng)為母線ML。 電流傳感器905向控制部卯3傳遞表示流過(guò)母線M!^的母線電流的信號(hào)。 控制部903通過(guò)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻對(duì)電流傳感器卯5的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，檢 測(cè)出電壓電平變?yōu)樽畲蟮南?最大相)的相電流與變?yōu)樽钚〉南?最小相) 的相電流，即兩個(gè)相的電流。
在各相的電壓電平相互之間充分分開(kāi)的情況下，利用上述的處理能夠檢測(cè)兩個(gè)相的電流，但如果電壓的最大相與中間相接近或電壓的最小相與
中間相接近，則不能夠檢測(cè)兩個(gè)相的電流。而且，逐一參照?qǐng)D3 圖5(a)
(d)在后面對(duì)包括不能檢測(cè)該兩個(gè)相的電流的說(shuō)明的單分流電流檢測(cè)方 式進(jìn)行說(shuō)明。
鑒于此，在單分流電流檢測(cè)方式中，提出了在不可實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相電
流的期間，基于三相的門(mén)信號(hào)，對(duì)于逆變器內(nèi)的各臂的PWM信號(hào)的脈沖 寬度進(jìn)行修正的方法(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
圖20表示與該修正相對(duì)應(yīng)的通常的電壓指令值(脈沖寬度)的修正 例。圖20中，橫軸表示時(shí)間，920u、 920v及920w表示U相、V相及W 相的電壓電平。各相的電壓電平遵從相對(duì)于各相的電壓指令值(脈沖寬 度)，因此可以認(rèn)為兩者等價(jià)。如圖20所示，修正各相的電壓指令值(脈 沖寬度)以使電壓的"最大相和中間相"及"最小相和中間相"不接近到 規(guī)定間隔以下。由此，可穩(wěn)定地檢測(cè)兩個(gè)相的相電流。但是，通過(guò)修正各 相的電壓指令值(脈沖寬度)，如圖20所示的各相電壓變形，因此具有噪 音和振動(dòng)大的缺點(diǎn)。
因此，尋求不修正電壓指令值(脈沖寬度)地與不可實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相 電流的期間相對(duì)應(yīng)的技術(shù)。
例如，提出了在不可實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相電流的期間，通過(guò)dq變換過(guò)去 的三相電流得到的d軸q軸電流再次逆變換為三相，由此推定三相電流的 方法(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。但是，在該方法中，需要復(fù)雜的計(jì)算。此 外，為在不可實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相電流的期間執(zhí)行矢量控制，需要由過(guò)去的三 相電流計(jì)算電壓指令值的運(yùn)算處理。在該運(yùn)算處理中混入運(yùn)算誤差。
此外，設(shè)可變更PWM逆變器的載波頻率，為可實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相電流， 根據(jù)需要提出降低載波頻率的方案(例如參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)4 6)。但是， 為變更載波頻率需要利用高性能計(jì)算機(jī)的復(fù)雜的處理。進(jìn)而，如果降低載 波頻率，則產(chǎn)生控制周期變長(zhǎng)，噪音變大的問(wèn)題。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:特許第2712470號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2003-189670號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2004-64903號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4:特開(kāi)2005-45848號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5:特開(kāi)2003-224982號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:特開(kāi)2004-104977號(hào)公報(bào)
非專(zhuān)利文獻(xiàn)l:比田，另外兩名，"基于最大轉(zhuǎn)矩控制軸的永磁鐵同步
電動(dòng)機(jī)的無(wú)位置傳感器矢量控制"，平成18年電氣學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用部門(mén)大會(huì) 講演論文集，電氣學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用部門(mén)，平成18年8月，p.385-388 (1-385 1-388)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，在采用單分流電流檢測(cè)方式的情況下，提 供一種可由簡(jiǎn)單的處理與不可實(shí)測(cè)相電流的期間對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)控制裝置 及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè) 部，其由在驅(qū)動(dòng)三相式電動(dòng)機(jī)的逆變器與直流電源之間流動(dòng)的電流來(lái)檢測(cè) 在所述電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流；電壓指令值生成部，其基于所述電動(dòng)
機(jī)電流，生成作為向所述電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的目標(biāo)的電壓指令值并將
其輸出；電壓指令值保持部，其保持從所述電壓指令值生成部輸出的過(guò)去 的所述電壓指令值；以及特定期間設(shè)定部，其由所述電動(dòng)機(jī)的U相、V相 及W相電壓中的兩相間電壓差來(lái)設(shè)定特定期間，在所述特定期間外，基 于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值，經(jīng)由所述逆變器控制 所述電動(dòng)機(jī)，另一方面，在所述特定期間內(nèi)，基于由所述電壓指令值保持 部保持的所述電壓指令值，經(jīng)由所述逆變器控制所述電動(dòng)機(jī)。
由此，通過(guò)保持電壓指令值這一簡(jiǎn)單的處理，可對(duì)應(yīng)不可實(shí)測(cè)相電流 的期間。
具體地，例如，所述特定期間設(shè)定部將所述兩相間電壓差在規(guī)定的閾 值以下的期間包含在所述特定期間內(nèi)。
此外，更具體地例如，所述逆變器具備三相份串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元 件，基于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值或保持于所述電 壓指令值保持部的所述電壓指令值，對(duì)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，由此驅(qū) 動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)，在將流動(dòng)于所述逆變器和所述直流電源之間的所述電流稱(chēng) 為被測(cè)定電流的情況下，所述電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部通過(guò)將對(duì)應(yīng)所述被測(cè)定電流的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述被測(cè)定電流，并由該被測(cè)定電流 檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)電流，根據(jù)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的所述被測(cè)定電流 的振動(dòng)的衰減時(shí)間，預(yù)先設(shè)定所述閾值。
此外，具體地例如，在將流動(dòng)于所述逆變器和所述直流電源之間的所 述電流稱(chēng)為被測(cè)定電流的情況下，所述電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部通過(guò)將對(duì)應(yīng)所述 被測(cè)定電流的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述被測(cè)定電流，并由該被 測(cè)定電流檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)電流，根據(jù)將所述模擬信號(hào)變換為所述數(shù)字信號(hào) 時(shí)所需要的時(shí)間，預(yù)先設(shè)定所述閾值。
此外，具體地例如，所述逆變器具備三相份串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件， 基于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值或保持于所述電壓 指令值保持部的所述電壓指令值，對(duì)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，由此驅(qū)動(dòng) 所述電動(dòng)機(jī)，根據(jù)各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間，預(yù)先設(shè)定所述閾值。
此外，具體地例如，所述電壓指令值保持部保持在所述特定期間之前 從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值。
此外，具體地例如，所述電壓指令值是伴隨所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的兩相的電壓指令值。
并且例如，該電動(dòng)機(jī)控制裝置在所述特定期間內(nèi)，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)子位置，使所述U相、V相及W相電壓分別變化。
由此，能夠?qū)⑾嚯妷旱碾妷翰ㄐ纹交匦纬伞?br> 具體地，例如，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置還具備推定部，其推定所述電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；和坐標(biāo)變換部，其基于推定的所述轉(zhuǎn)子位置，將從所述 電壓指令值生成部輸出或者保持于所述電壓指令值保持部的所述兩相的
電壓指令值變換為3相電壓指令值，該電動(dòng)機(jī)控制裝置按照所述三相電壓
指令值控制所述電動(dòng)機(jī)，所述推定部在所述特定期間外，基于所述電動(dòng)機(jī) 電流推定所述轉(zhuǎn)子位置，在所述特定期間內(nèi)，停止基于所述電動(dòng)機(jī)電流的 所述轉(zhuǎn)子位置的推定，并以在該特定期間前推定的所述轉(zhuǎn)子位置為基準(zhǔn)， 基于所述特定期間前的所述轉(zhuǎn)子位置的變化狀態(tài)，或者基于所述特定期間 前的所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度信息，推定所述特定期間內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子位置。
此外，例如，該電動(dòng)機(jī)控制裝置還具備位置檢測(cè)部，其使用位置傳 感器檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；和坐標(biāo)變換部，其基于檢測(cè)的所述轉(zhuǎn)子位置，將從所述電壓指令值生成部輸出或者保持于所述電壓指令值保持部 的所述兩相的電壓指令值變換為三相電壓指令值，該電動(dòng)機(jī)控制裝置按照 所述三相電壓指令值控制所述電動(dòng)機(jī)。
如上述地構(gòu)成，即使推定轉(zhuǎn)子位置，在檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的情況下，能夠 將相電壓的電壓波形平滑地形成。
本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備三相式的電動(dòng)機(jī)；驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng) 機(jī)的逆變器；通過(guò)控制所述逆變器來(lái)控制所述電動(dòng)機(jī)的所述的電動(dòng)機(jī)控制 裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在采用單分流電流檢測(cè)方式的情況下，提供一種可由簡(jiǎn) 單的處理可實(shí)測(cè)相電流的期間的電動(dòng)機(jī)控制裝置及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明的意義及效果由以下的實(shí)施方式更加清晰。但是，以下的實(shí)施 方式只是本發(fā)明的一實(shí)施方式，本發(fā)明及各構(gòu)成要件的用語(yǔ)的意義并不限 定于以下實(shí)施方式。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是表示施加在圖1的電動(dòng)機(jī)上的三相交流電壓的典型的例子的圖。
圖3是將對(duì)于圖1的電動(dòng)機(jī)的通電模式，及各通電模式與母線電流的 關(guān)系形成表進(jìn)行表示的圖。
圖4是表示圖1的電動(dòng)機(jī)中的各相電壓的電壓電平與載波信號(hào)的關(guān) 系，及與該關(guān)系對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)及母線電流的波形的圖。
圖5 (a) (d)是圖4的各時(shí)刻下的、圖1的電樞繞組周邊的等價(jià)電 路圖。
圖6是將圖1的電動(dòng)機(jī)中的各相電壓的高低關(guān)系的組合(模式)及各 組合中檢測(cè)到的電流的相形成表進(jìn)行表示的圖。
圖7對(duì)圖4追加了實(shí)際觀測(cè)的母線電流的波形的圖。 圖8是圖1的電動(dòng)機(jī)的解析模型圖。
圖9是本發(fā)明的第一實(shí)施例所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)框圖。 圖10是表示圖9的控制部的概略的工作程序的流程圖。圖11是表示在圖9的控制部?jī)?nèi)生成的各指令值及各狀態(tài)量的移動(dòng)變 化的圖。
圖12是表示在圖9的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中觀測(cè)的電壓波形的圖。
圖13是本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的、表示作為固定軸的U相軸、V
相軸及W相軸，與作為旋轉(zhuǎn)軸的d軸及q軸及電壓矢量的關(guān)系的空間矢量圖。
圖14是用于說(shuō)明在本發(fā)明的第二實(shí)施例中定義的a軸的圖。 圖15是表示考慮與圖14的a軸的關(guān)系，分解轉(zhuǎn)子的相位(e)的情 況的圖。
圖16是本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的保持期間設(shè)定部的內(nèi)部框圖。 圖17是將本發(fā)明的第二實(shí)施例所述的保持期間設(shè)定部參照的閾值 (△)在空間矢量圖上表示的圖。
圖18是本發(fā)明的第四實(shí)施例所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)框圖。 圖19是采用一分流電流檢測(cè)方式的、以往的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體 結(jié)構(gòu)框圖。
圖20是表示以往技術(shù)所述的、采用一分流電流檢測(cè)方式的情況下的 電壓指令值(脈沖寬度)的修正例的圖。
圖中，1 —電動(dòng)機(jī)；2 —逆變器；3 —控制部；4一直流電源；5 —電流 傳感器；6 —轉(zhuǎn)子；7 —定子；7u、 7v、 7w—電樞繞組；21 —電動(dòng)機(jī)電流再 現(xiàn)部；24—電流控制部；25 —保持期間設(shè)定部；26—電壓指令值保持部； 28 —位置*速度推定器；51 —位置傳感器；52 —位置檢測(cè)部。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體的說(shuō)明。參照的各圖中， 同一部分標(biāo)注同一標(biāo)記，對(duì)同一部分的重復(fù)說(shuō)明原則上省略。以后說(shuō)明第 一 第四實(shí)施例，首先對(duì)各實(shí)施例中共同的事項(xiàng)及各實(shí)施例中參照的事項(xiàng) 進(jìn)行說(shuō)明。
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明， 同時(shí)說(shuō)明在該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用的單分流電流檢測(cè)方式。圖1是該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體概略結(jié)構(gòu)圖。
圖1的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備三相永磁鐵同步電動(dòng)機(jī)1 (以下簡(jiǎn)單標(biāo)
記為"電動(dòng)機(jī)r，)、 PWM (脈沖寬度調(diào)制Pulse Width Modulation)逆變器 2 (以下簡(jiǎn)單標(biāo)記為"逆變器2")、作為電動(dòng)機(jī)控制裝置的控制部3、直流 電源4、和電流傳感器5。直流電源4將負(fù)輸出端子4b設(shè)為低電壓側(cè)，并 在正輸出端子4a與負(fù)輸出端子4b之間輸出直流電壓。
電動(dòng)機(jī)1具備設(shè)有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子6和設(shè)有U相、V相及W相的電 樞繞組(定子繞組)7u、 7v及7w的定子7。電樞繞組7u、 7v及7w以中 性點(diǎn)14為中心進(jìn)行Y結(jié)線。在電樞繞組7u、 7v及7w中，與中性點(diǎn)14 的相反側(cè)的非結(jié)線端分別與端子12u、 12v及12w連接。
逆變器2具備U相用的半橋電路、V相用的半橋電路及W相用的半 橋電路。利用該三個(gè)半橋電路形成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)l的開(kāi)關(guān)電路。各半橋 電路具有串聯(lián)連接的一對(duì)開(kāi)關(guān)元件。在各半橋電路中， 一對(duì)開(kāi)關(guān)元件串聯(lián) 連接在直流電源4的正輸出端子4a與負(fù)輸出端子4b之間，并在各半橋電 路施加來(lái)自直流電源4的直流電壓。
U相用的半橋電路由高電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件8u (以下稱(chēng)為上臂8u)及 低電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件9u (以下稱(chēng)為下臂9u)構(gòu)成。V相用的半橋電路由 高電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件8v (以下稱(chēng)為上臂8v)及低電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件9v (以 下稱(chēng)為下臂9v)構(gòu)成。W相用的半橋電路由高電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件8w (以 下稱(chēng)為上臂8w)及低電壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件9w (以下稱(chēng)為下臂9w)構(gòu)成。 此外，以從直流電源4的低電壓側(cè)朝向高電壓側(cè)的方向作為順向，在開(kāi)關(guān) 元件8u、 8v、 8w、 9u、 9v及9w上分別并列地連接二極管10u、 10v、 10w、 llu、 llv及l(fā)lw。各二極管具有作為續(xù)流二極管(free wheel diode)的功 能。
串聯(lián)連接的上臂8u與下臂9u的連接點(diǎn)、串聯(lián)連接的上臂8v與下臂 9v的連接點(diǎn)、串聯(lián)連接的上臂8w與下臂9w的連接點(diǎn)分別與端子12u、 12v及12w連接。而且，圖1中表示了作為各開(kāi)關(guān)元件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 但也能夠?qū)⑵渲脫Q為IGBT (絕緣雙柵極晶體管(gate bipolar transistor))等。
逆變器2基于從控制部3提供的三相電壓指令值生成相對(duì)于各相的PWM信號(hào)(脈沖寬度調(diào)制信號(hào))，并將該P(yáng)WM信號(hào)提供給逆變器2內(nèi)的 各開(kāi)關(guān)元件的控制端子(基極或者柵極)，從而使各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)
作。從控制部3向逆變器2供給的三相電壓指令值由U相電壓指令值v/、 V相電壓指令值v/及W相電壓指令值v^構(gòu)成，并利用vj 、 vv*及v/ 分別表示U相電壓vu、 V相電壓vv及W相電壓vw的電壓電平(電壓值)。 并且逆變器2基于v^ 、 vv*及v/控制各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟(導(dǎo)通)或者關(guān) 閉(非導(dǎo)通)。
如果忽略用于防止同一相的上臂與下臂同時(shí)開(kāi)啟的停頓時(shí)間(dead time),則在各半橋電路中，上臂是開(kāi)啟時(shí)，下臂關(guān)閉；上臂關(guān)閉時(shí)，下臂 開(kāi)啟。以下，只要沒(méi)有特別記述，忽略上述停頓時(shí)間。
施加于逆變器2的來(lái)自直流電源4的直流電壓，通過(guò)逆變器2內(nèi)的各 開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而被變換為例如被PWM調(diào)制(脈沖寬度調(diào)制)了的 三相交流電壓。通過(guò)將該三相交流電壓施加于電動(dòng)機(jī)1 ，在各電樞繞組(7u、 7v及7w)流通與三相交流電壓對(duì)應(yīng)的電流，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)l。
電流傳感器5檢測(cè)在逆變器2的母線Ml中流過(guò)的電流(以下稱(chēng)為"母 線電流")。因?yàn)槟妇€電流具有直流分量，所以也可將其解釋為直流電流。 在逆變器2中，下臂9u、 9v及9w的低電壓側(cè)被共同結(jié)線而與直流電源4 的負(fù)輸出端子4b連接。下臂9u、 9v及9w的低電壓側(cè)被共同結(jié)線的配線 為母線Ml，電流傳感器5串聯(lián)地介于母線13之間。電流傳感器5將表示 檢測(cè)的母線電流(檢測(cè)電流)的電流值的信號(hào)向控制部3傳遞?？刂撇? 參照電流傳感器5的輸出信號(hào)，同時(shí)生成及輸出上述三相電壓指令值。而 且電流傳感器5例如為分流電阻或變流器等。此外，電流傳感器5也可不 設(shè)在連接下臂9u、 9v及9w的低電壓側(cè)與負(fù)輸出端子4b的配線(母線 MJ上，而設(shè)在連接上臂8u、 8v及8w的高電壓側(cè)與正輸出端子4a的配 線上。
此處，使用圖2、圖3、圖4、圖5 (a) (d)及圖6對(duì)母線電流與 各相的在電樞繞組中流過(guò)的相電流之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。將在電樞繞組 7u、 7v及7w中流通的電流分別稱(chēng)為U相電流、V相電流及W相電流， 并將它們分別(或?qū)⑺鼈兛偡Q(chēng))稱(chēng)為相電流。此外，在相電流中，將從端 子12u、 12v或12w向中性點(diǎn)14流入的方向的電流的極性設(shè)為正，將從中性點(diǎn)M流出的方向的電流的極性設(shè)為負(fù)。
圖2表示施加在電動(dòng)機(jī)1上的三相交流電壓的典型的一例。圖2中，
100u、 100v及100w分別表示應(yīng)施加在電動(dòng)機(jī)1上的U相電壓、V相電壓 及W相電壓的波形。將U相電壓、V相電壓及W相電壓分別稱(chēng)(或?qū)⑺?們總稱(chēng))為相電壓。在電動(dòng)機(jī)l中流過(guò)正弦波狀的電流的情況下，逆變器 2的輸出電壓為正弦波狀。
如圖2所示，U相電壓、V相電壓及W相電壓間的電壓電平的高低 關(guān)系隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而變化。該高低關(guān)系由三相電壓指令值確定，逆變器2 根據(jù)三相電壓指令值決定對(duì)各相的通電模式。圖3中，將該通電模式用表 進(jìn)行表示。從圖3的左側(cè)開(kāi)始的第一列 第三列表示通電模式。第四列后 述。
通電模式中具有-
U、 V及W相的下臂全部開(kāi)啟的通電模式"LLL";
W相的上臂開(kāi)啟且U及V相的下臂開(kāi)啟的通電模式"LLH";
V相的上臂開(kāi)啟且U及W相的下臂開(kāi)啟的通電模式"LHL";
V及W相的上臂開(kāi)啟且U相的下臂開(kāi)啟的通電模式"LHH";
U相的上臂開(kāi)啟且V及W相的下臂開(kāi)啟的通電模式"HLL";
U及W相的上臂開(kāi)啟且V相的下臂開(kāi)啟的通電模式"HLH";
U及V相的上臂開(kāi)啟且W相的下臂開(kāi)啟的通電模式"HHL";
U、 V及W相的上臂全部開(kāi)啟的通電模式"HHH"(省略上臂及下臂的 符號(hào)(8u等)記述)。
圖4表示在進(jìn)行三相調(diào)制的情況下的各相電壓的電壓電平與載波 (career)信號(hào)的關(guān)系，及與該關(guān)系對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)及母線電流的波形。 各相電壓的電壓電平的高低關(guān)系各種各樣地變化，為說(shuō)明的具體化，圖4 關(guān)注于圖2所示的某一時(shí)刻101。 g卩，圖4表示U相電壓的電壓電平最大 且W相電壓的電壓電平最小的情況。電壓電平最大的相稱(chēng)為"最大相"，電 壓電平最小的相稱(chēng)為"最小相"，電壓電平既非最大也非最小的相稱(chēng)為"中 間相"。在圖4所示狀態(tài)中，最大相、中間相及最小相分別為U相、V相 及W相。圖4中，符號(hào)CS表示與各相電壓的電壓電平進(jìn)行比較的載波信 號(hào)。載波信號(hào)為周期性三角波信號(hào)，并將該信號(hào)周期稱(chēng)為載波周期。而且，因?yàn)檩d波周期遠(yuǎn)比圖2所示的三相交流電壓的周期短，所以假設(shè)如果將圖 4所示的載波信號(hào)的三角波在圖2上表示，則該三角波看起來(lái)為一根線。
進(jìn)一步參照?qǐng)D5 (a) (d)對(duì)相電流與母線電流的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。 圖5 (a) (d)是圖4的各時(shí)刻下的、電樞繞組周邊的等價(jià)電路。
將各載波周期的開(kāi)始時(shí)刻，即載波信號(hào)位于最低電平的時(shí)刻稱(chēng)為T(mén)O。 在時(shí)刻TO，各相的上臂(8u、 8v及8w)為開(kāi)啟。在此情況下，如圖5 (a) 所示，由于形成短路電路，從而形成電流沒(méi)有向直流電源4出入的狀態(tài)， 所以母線電流變?yōu)镺。
逆變器2參照v; 、vv*及v/對(duì)各相電壓的電壓電平與載波信號(hào)進(jìn)行 比較。并且，在載波信號(hào)的電平(電壓電平)的上升過(guò)程中，如果到達(dá)最 小相的電壓電平與載波信號(hào)交叉的時(shí)刻T1，則最小相的下臂開(kāi)啟，如圖5
(b) 所示，最小相的電流作為母線電流流過(guò)。在圖4所示例子的情況下， 從時(shí)刻T1至后述的時(shí)刻T2的期間，因?yàn)閃相的下臂9w開(kāi)啟，所以W 相電流(極性為負(fù))作為母線電流流過(guò)。
如果載波信號(hào)的電平進(jìn)一步上升，到達(dá)中間相的電壓電平與載波信號(hào) 交叉的時(shí)刻T2，則最大相的上臂開(kāi)啟且中間相及最小相的下臂開(kāi)啟，如 圖5 (c)所示，最大相的電流作為母線電流流過(guò)。在圖4所示例子的情況 下，從時(shí)刻T2至后述的時(shí)刻T3的期間，因?yàn)閁相的上臂8u開(kāi)啟且V相 及W相的下臂9v及9w開(kāi)啟，所以U相電流(極性為正)作為母線電流 流過(guò)。
如果載波信號(hào)的電平進(jìn)一步上升，到達(dá)最大相的電壓電平與載波信號(hào) 交叉的時(shí)刻T3，則所有相的下臂開(kāi)啟，如圖5 (d)所示，因?yàn)樾纬啥搪?電路，從而形成電流沒(méi)有向直流電源4出入的狀態(tài)，所以母線電流變?yōu)镺。
在時(shí)刻T3與后述的時(shí)刻T4的中間時(shí)刻，在載波信號(hào)到達(dá)最大電平后， 載波信號(hào)的電平下降。在載波信號(hào)的電平的下降過(guò)程中，順次到達(dá)圖5(d)、
(c) 、 (b)及(a)所示的狀態(tài)。g卩，在載波信號(hào)的電平的下降過(guò)程中， 如果將最大相的電壓電平與載波信號(hào)交叉的時(shí)刻設(shè)為T(mén)4，中間相的電壓 電平與載波信號(hào)交叉的時(shí)刻為T(mén)5，最小相的電壓電平與載波信號(hào)交叉的 時(shí)刻為T(mén)6，下一個(gè)載波周期的開(kāi)始時(shí)刻為T(mén)7，則時(shí)刻T4-T5間、時(shí)刻T5-T6 間、時(shí)亥U T6-T7間分另U為與時(shí)亥lJ T2-T3間、日寸亥U Tl-T2間、時(shí)亥U T0-T1間相同的通電模式。
從而，例如只要在時(shí)刻T1-T2間或T5-T6間檢測(cè)母線電流，就能夠從 母線電流中檢測(cè)最小相的電流，只要在時(shí)刻T2-T3間或T4-T5間檢測(cè)母線 電流，就能夠從母線電流中檢測(cè)最大相的電流。并且，中間相的電流能夠 利用三相電流的總和為O計(jì)算求得。圖3的表的第四列中，對(duì)在各通電模
式中作為母線電流流過(guò)的電流的相以標(biāo)注電流極性的方式進(jìn)行表示。例 如，在與圖3的表的第八行對(duì)應(yīng)的通電模式"HHL"中，W相電流(極性為 負(fù))作為母線電流流過(guò)。
而且，從載波周期去除時(shí)刻Tl至T6之間的期間后的期間表示與最小 相相對(duì)的PWM信號(hào)的脈沖寬度，從載波周期去除時(shí)刻T2至T5之間的期 間后的期間表示與中間相相對(duì)的PWM信號(hào)的脈沖寬度，從載波周期去除 時(shí)刻T3至T4之間的期間后的期間表示與最大相相對(duì)的PWM信號(hào)的脈沖 寬度。
以U相為最大相且W相為最小相的情況舉例，最大相、中間相及最 小相的組合有6種。圖6將該組合以表的形式表示。在將U相電壓、V相 電壓及W相電壓分別以Vu 、 Vv及Vw表示的情況下，
Vu〉Vv〉Vw成立的狀態(tài)稱(chēng)為第一模式， Vv〉Vu〉Vw成立的狀態(tài)稱(chēng)為第二模式， Vv〉Vw〉Vu成立的狀態(tài)稱(chēng)為第三模式， Vw〉Vv〉Vu成立的狀態(tài)稱(chēng)為第四模式， Vw〉Vu〉Vv成立的狀態(tài)稱(chēng)為第五模式， Vu〉Vw〉Vv成立的狀態(tài)稱(chēng)為第六模式。
圖4及圖5 (a) (d)所示的例與第一模式對(duì)應(yīng)。此外，圖6也表 示在各模式下檢測(cè)的電流的相。
U相電壓指令值vu* 、 V相電壓指令值vv*及W相電壓指令值v/具 體地分別表示為計(jì)數(shù)器的設(shè)定值CntU、 CntV及CntW。相電壓越高，賦 予越大的設(shè)定值。例如，在第一模式中，CntUX:ntV〉CntW成立。
在控制部3中設(shè)置的計(jì)數(shù)器(未圖示)按載波周期以時(shí)刻T0為基準(zhǔn)， 使計(jì)數(shù)值從0開(kāi)始向上計(jì)數(shù)。并且，在該計(jì)數(shù)值達(dá)到CntW的時(shí)刻，從W 相的上臂8w開(kāi)啟的狀態(tài)切換到下臂9w開(kāi)啟的狀態(tài)，在該計(jì)數(shù)值達(dá)到CntV的時(shí)刻，從V相的上臂8v開(kāi)啟的狀態(tài)切換到下臂9v開(kāi)啟的狀態(tài)，在該計(jì) 數(shù)值達(dá)到CntU的時(shí)刻，從U相的上臂8u開(kāi)啟的狀態(tài)切換到下臂9u開(kāi)啟 的狀態(tài)。在載波信號(hào)達(dá)到最大電平后，計(jì)數(shù)值向下計(jì)數(shù)，執(zhí)行相反的切換 動(dòng)作。
從而，在第一模式中，上述的計(jì)數(shù)值到達(dá)CntW的時(shí)刻與時(shí)刻Tl對(duì) 應(yīng)，達(dá)到CntV的時(shí)刻與時(shí)刻T2對(duì)應(yīng)，達(dá)到CntU的時(shí)刻與時(shí)刻T3對(duì)應(yīng)。 因此，在第一模式中，在計(jì)數(shù)值向上計(jì)數(shù)的狀態(tài)下，在計(jì)數(shù)值大于CntW 且小于CntV的時(shí)刻，通過(guò)對(duì)電流傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，能夠檢 測(cè)作為母線電流流過(guò)的W相電流(極性為負(fù))，在計(jì)數(shù)值大于CntV且小 于CntU的時(shí)刻，通過(guò)對(duì)電流傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，能夠檢測(cè)作 為母線電流流過(guò)的U相電流(極性為正)。
同樣地考慮，如圖6所示，在第二模式中，上述的計(jì)數(shù)值達(dá)到CntW 的時(shí)刻與時(shí)刻T1對(duì)應(yīng)，達(dá)到CntU的時(shí)刻與時(shí)刻T2對(duì)應(yīng)，達(dá)到CntV的 時(shí)刻與時(shí)刻T3對(duì)應(yīng)。因此，在第二模式中，在計(jì)數(shù)值向上計(jì)數(shù)的狀態(tài)下， 能夠從計(jì)數(shù)值大于CntW且小于CntU的時(shí)刻的母線電流中檢測(cè)W相電流 (極性為負(fù))，能夠從計(jì)數(shù)值大于CntU且小于CntV的時(shí)刻的母線電流中 檢測(cè)V相電流(極性為正)。對(duì)于第三 第六模式也同樣。
此外，將時(shí)刻T1-T2間的、檢測(cè)最小相的相電流的采樣時(shí)刻(例如， 時(shí)刻Tl與T2的中間時(shí)刻)用ST1表示，將時(shí)刻T2-T3間的、檢測(cè)最大 相的相電流的采樣時(shí)刻(例如，時(shí)刻T2與T3的中間時(shí)刻)用ST2表示。
而且，利用作為三相電壓指令值(Vl; 、及 *)的計(jì)數(shù)器的設(shè)定
值CntU、 CnuV及CntW，確定對(duì)于各相的PWM信號(hào)的脈沖寬度(及占 空比)。
基于上述原理，能夠從母線電流檢測(cè)各相電流，但實(shí)際的母線電流的 電流波形包含如圖7的標(biāo)記102的振蕩(ringing)。此外，也存在對(duì)電流 傳感器5的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行A/D變換時(shí)的采樣時(shí)間延遲等。 如果考慮這些，當(dāng)三相的相電壓中任意兩相的相電壓間的電壓值在規(guī)定的 下限閾值VuM時(shí)，無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的相電流。
以下將三相的相電壓中，任意兩相的相電壓間的電壓差稱(chēng)為"兩相間 電壓差"，將無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的相電流的期間以下稱(chēng)為"不可實(shí)測(cè)期間"。兩相間電壓差有U相電壓與V相電壓的電壓差、V fe電壓與W相電壓的電 壓差和W相電壓與U相電壓的電壓差，但以下的說(shuō)明中的"相間電壓差" 指他們?nèi)齻€(gè)電壓差中最小的電壓差。
具體地，當(dāng)對(duì)于三相的相電壓中任意兩相的脈沖寬度差的一半在下式
(A)所表示的時(shí)間T^以下時(shí)，兩相關(guān)電壓差變?yōu)橄孪揲撝礦uM以下， 無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的相電流。在圖4 (或圖7)所示的例的情況下，當(dāng)時(shí)刻 Tl-T2間或T2-T3間的時(shí)間在Tmin以下時(shí)，兩相關(guān)電壓差變?yōu)閂UM以下。 因?yàn)槔萌嚯妷褐噶钪?vu* 、 vv*及v7)確定PWM信號(hào)的脈沖寬度， 因此從三相電壓指令值可判斷現(xiàn)時(shí)刻是否為不可實(shí)測(cè)期間。
Tmin—Td+Trig+TSmpl+ ( Tpower—onTp0wer_off) … (A )
此處，Td是預(yù)先設(shè)定的停頓時(shí)間，Tdg是母線電流的振蕩至收斂為止 的時(shí)間，Ts—是對(duì)電流傳感器5的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行A/D變換時(shí)的采樣時(shí) 間延遲，Tp,，是上臂和下臂的導(dǎo)通延遲時(shí)間，％。 是上臂和下臂的
截止延遲時(shí)間。時(shí)間Tmin是在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段預(yù)先設(shè)定。
對(duì)Trig等進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。逆變器2通過(guò)切換三個(gè)相的上臂及下臂的 導(dǎo)通/截止，向電動(dòng)機(jī)l供給電動(dòng)機(jī)電流，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)l,但在該切換時(shí)， 在母線電流的電流波形中出現(xiàn)高頻的振動(dòng)。該振動(dòng)通常稱(chēng)為振蕩。該電流 波形的振動(dòng)隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而衰減，振動(dòng)充分衰減至母線電流的電流波形穩(wěn) 定為止需要的時(shí)間(衰減時(shí)間)為時(shí)間Trig。時(shí)間Trig通過(guò)電流波形的實(shí)測(cè) 而在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段被預(yù)先設(shè)定。
此外，控制部3具備對(duì)電流傳感器5的模擬輸出信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào) 的A/D變換器(未圖示)，并利用該數(shù)字信號(hào)檢測(cè)母線電流的電流值。該 A/D變換器例如設(shè)置在后述的電動(dòng)機(jī)電流再現(xiàn)部21 (參照?qǐng)D9)內(nèi)。為使 A/D變換器對(duì)具有某一特定的電壓值的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將正確地表 示該特定的電壓值的數(shù)字信號(hào)輸出，需要在一定期間將給予A/D變換器的 模擬信號(hào)持續(xù)地保持在該特定的電壓值。該一定期間的長(zhǎng)度為T(mén)smp,。該一 定期間的長(zhǎng)度(即時(shí)間Tsmpl)是由A/D變換器的電特性確定的固有的時(shí)間 長(zhǎng)度，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段被預(yù)先設(shè)定。
對(duì)截止延遲時(shí)間和導(dǎo)通延遲時(shí)間進(jìn)行說(shuō)明。為說(shuō)明的具體化，考慮各 開(kāi)關(guān)元件(8u、 8v、 8w、 9u、 9v及9w)為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的情況。在FET導(dǎo)通的狀態(tài)下，對(duì)FET的柵極施加用于使該FET截止的截止信號(hào)。 從對(duì)柵極施加該截止信號(hào)的時(shí)刻起算，如果經(jīng)過(guò)截止延遲時(shí)間，則FET完 全變?yōu)榻刂?，在未?jīng)過(guò)截止延遲時(shí)間的時(shí)刻，F(xiàn)ET的狀態(tài)為導(dǎo)通的狀態(tài)或 從導(dǎo)通向截止轉(zhuǎn)移的狀態(tài)。同樣地，在FET截止的狀態(tài)下，對(duì)FET的柵 極施加用于使該FET導(dǎo)通的導(dǎo)通信號(hào)。從對(duì)柵極施加該導(dǎo)通信號(hào)的時(shí)刻起 算，如果經(jīng)過(guò)導(dǎo)通延遲時(shí)間，則FET完全變?yōu)閷?dǎo)通，在未經(jīng)過(guò)導(dǎo)通延遲時(shí) 間的時(shí)刻，F(xiàn)ET的狀態(tài)為截止的狀態(tài)或從截止向?qū)ㄞD(zhuǎn)移的狀態(tài)。截止時(shí) 間延遲Tp。體—。ff和導(dǎo)通延遲時(shí)間Tp,^由各開(kāi)關(guān)元件(8u等)的電特性 規(guī)定，且在時(shí)間Tmin的設(shè)定中考慮。將截止時(shí)間延遲及導(dǎo)通延遲時(shí)間總 稱(chēng)稱(chēng)為開(kāi)關(guān)時(shí)間延遲。
在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，通過(guò)確定Td、 Trig、 Tsmpl、 Tp。wer—。ff及 Tp。w"n，準(zhǔn)確地確定T^。從在T^和逆變器2中采用的載波頻率(載波 信號(hào)的頻率)，準(zhǔn)確地確定為實(shí)測(cè)兩個(gè)相的相電流而必須的兩個(gè)相間電壓 差的最小值。該最小值為下限閾值VUM。下限閾值VuM也在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)(控制部3)的設(shè)計(jì)階段被確定，用于判斷現(xiàn)時(shí)刻是否在不可實(shí)測(cè)期 間(或后述的保持期間)內(nèi)。
在本實(shí)施方式所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，在不可實(shí)測(cè)期間內(nèi)，具有將 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的電壓指令值保持于過(guò)去的電壓指令值的功能。
在詳細(xì)說(shuō)明關(guān)于該保持之前，進(jìn)行各種狀態(tài)量(狀態(tài)變量)的說(shuō)明及 定義。圖8是電動(dòng)機(jī)1的解析模型圖。圖8中表示了 U相、V相、W相 的電樞繞組固定軸(以下將其簡(jiǎn)單稱(chēng)為U相軸、V相軸及W相軸)。6a 是設(shè)置在電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)子6上的永久磁鐵。在以與永久磁鐵6a產(chǎn)生的磁 通相同的速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，將永久磁鐵6a產(chǎn)生的磁通方向取為d 軸，與d軸對(duì)應(yīng)的控制上的推定軸設(shè)為Y軸。此外，雖未圖示，但從d軸 起電角增加90度的相位上取為q軸，從y軸起電角增加90度的相位取為 5軸。將d軸和q軸總稱(chēng)稱(chēng)為dq軸，以dq軸為坐標(biāo)軸的坐標(biāo)稱(chēng)為dq坐標(biāo)。 將Y軸和S軸總稱(chēng)稱(chēng)為^軸，以yS軸為坐標(biāo)軸的坐標(biāo)稱(chēng)為^坐標(biāo)。
dq軸旋轉(zhuǎn)，并以co表示其旋轉(zhuǎn)速度。y5軸也旋轉(zhuǎn)，并以①e表示其旋 轉(zhuǎn)速度。此外，在某一瞬間的旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)中，由e表示從u相的電樞繞組固定軸觀察的d軸的相位(角度)。同樣地，在某一瞬間的旋轉(zhuǎn)的^
坐標(biāo)中，由ee表示從u相的電樞繞組固定軸觀察的Y軸的相位(角度)。 如此，d軸與Y軸的軸誤差A(yù)0以Ae^-0e表示。由e或9e表示的相位(角
度)是電角中的相位(角度)，通常稱(chēng)呼，將他們稱(chēng)為轉(zhuǎn)子位置。由CO或 COe表示旋轉(zhuǎn)速度是電角中的角速度。
此外，從逆變器2施加在電動(dòng)機(jī)1上的整體的電動(dòng)機(jī)電壓以Va表示， 從逆變器2向電動(dòng)機(jī)1供給的整體的電動(dòng)機(jī)電流以L表示。并且，以Y軸 電壓、、S軸電壓V5、 d軸電壓Vd及q軸電壓Vq分別表示電動(dòng)機(jī)電壓Va
的Y軸分量、S軸分量、d軸分量及q軸分量，以Y軸電流、及5軸電流is
分別表示電動(dòng)機(jī)電流Ia的Y軸分量、5軸分量。
以y軸電壓指令值v/及S軸電壓指令值v/分別表示對(duì)于y軸電壓vY 及5軸電壓vs的指令值。v/及v/分別表示vY及vs需追隨的電壓(電壓值)。
以y軸電流指令值i/及S軸電流指令值i/分別表示對(duì)于y軸電流iY 及5軸電流i5的指令值。i/及C分別表示iy及is需追隨的電流(電流值)。
<<第一實(shí)施例>>
對(duì)圖1所示的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖9是第一實(shí) 施例所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)框圖。如圖9所示，控制部3具備以標(biāo) 記21~28參照的各部位。構(gòu)成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各部位根據(jù)需要可自由地 利用全部在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)生成的值。
電動(dòng)機(jī)電流再現(xiàn)部21基于從坐標(biāo)變換器27輸出的三相電壓指令值 (v/、 v^及v^)確定檢測(cè)最小相的相電流的采樣時(shí)刻ST1及檢測(cè)最大相 的相電流的采樣時(shí)刻ST2 (參照?qǐng)D6)，并在采樣時(shí)刻ST1及ST2對(duì)來(lái)自 電流傳感器5的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行釆樣，并通過(guò)A/D變換，再現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電 流13。具體地，再現(xiàn)U相電流iu及V相電流iv，并將他們送至坐標(biāo)變換器 22。此時(shí)，如果需要，利用U相電流iu、 V相電流iv及W相電流iw的總 和為0。而且，關(guān)于電流，"再現(xiàn)"與"檢測(cè)"同義。從而，電動(dòng)機(jī)電流再 現(xiàn)部也可以稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部。
坐標(biāo)變換器22基于由位置，速度推定器28 (以下，簡(jiǎn)單稱(chēng)為推定器 28)給予的轉(zhuǎn)子位置(推定轉(zhuǎn)子位置)ee，將U相電流iu及V相電流iv 坐標(biāo)變換為^軸上，由此計(jì)算并輸出Y軸電流"及S軸電流is。速度控制部23參照由設(shè)置在控制部3的內(nèi)部或外部的旋轉(zhuǎn)速度指令
值產(chǎn)生部(未圖示)給予的旋轉(zhuǎn)速度指令值o/和由推定器28給予的旋轉(zhuǎn)
速度(推定旋轉(zhuǎn)速度)COe，通過(guò)使用比例積分控制等，以速度誤差(0/-Q)e)
收斂于0的方式，計(jì)算并輸出y軸電流指令值i/及5軸電流指令值i厶 電流控制部24參照由速度控制部23算出的i/及i^和來(lái)自坐標(biāo)變換器
22的iy及is，通過(guò)使用比例積分控制等，以電流誤差(i/-")及(is*-is)
收斂于0的方式，計(jì)算并輸出y軸電壓指令值v/及S軸電壓指令值vY*。 形成控制部3的各部位以規(guī)定的更新周期對(duì)本身算出并輸出的指令值 (包括i/、 is*、 vY*、 v5*、 v二 v》vw*)或狀態(tài)量(包括iu、 iv、 ir i5、 9e
及叫)進(jìn)行更新。
保持期間設(shè)定部25基于從坐標(biāo)變換器27輸出的三相電壓指令值(v/、
v/及v^)，判斷兩相間電壓差是否在上述的下限閾值VuM以下，并基于
該判斷結(jié)果來(lái)設(shè)定保持期間。保持期間設(shè)定部25將兩相間電壓差在下限 閾值VuM以下的期間(即，不可實(shí)測(cè)期間)的全部包含在保持期間內(nèi)。例
如，使保持期間與兩相間電壓差在下限閾值VuM以下的期間一致。
電壓指令值保持部26在保持期間設(shè)定部25的控制下，保持從電流控 制部24輸出的規(guī)定時(shí)刻的v/及v厶并在保持期間外，原樣將電流控制部 24現(xiàn)在輸出的v/及《輸出到坐標(biāo)變換器27，在保持期間內(nèi)，將自身保持 的v/及v^輸出到坐標(biāo)變換器27。而且，即使在保持期間外，電壓指令值 保持部26保持規(guī)定時(shí)刻的v/及v5* (其保持值不被給予坐標(biāo)變換部27)。 從而，保持期間與電壓指令值保持部26保持規(guī)定時(shí)刻的v/及《期間相關(guān) 聯(lián)，但并不限于與該期間完全一致(其中也有一致的情況)。為明確地排 除"保持期間"與"電壓指令值保持部26保持規(guī)定時(shí)刻的v/及v/的期間" 的混同，也可將本實(shí)施方式的記載中的"保持期間"稱(chēng)為"特定期間"。
坐標(biāo)變換器27基于從推定器28輸出的轉(zhuǎn)子位置ee，通過(guò)將由電壓指 令值保持部26給予的v/及v/坐標(biāo)變換為三相的固定坐標(biāo)軸上，計(jì)算并輸 出三相電壓指令值(vu*、 v^及C)。
推定器28使用來(lái)自坐標(biāo)變換器22的"及is以及來(lái)自電流控制部24 的v/及《中的全部或一部分，通過(guò)比例積分控制，以使d軸與Y軸之間 的軸誤差A(yù)e(參照?qǐng)D8)收斂于0的方式，推定轉(zhuǎn)子位置0e及旋轉(zhuǎn)速度C0e。作為轉(zhuǎn)子位置ee及旋轉(zhuǎn)速度COe的推定方法，提出各種方法，推定器28可
采用公知的任一種方法。例如，可以使用特許第3411878號(hào)公報(bào)中記載的 方法。利用推定器28推定的轉(zhuǎn)子位置ee輸出到坐標(biāo)變換器22及27，利 用推定器28推定的旋轉(zhuǎn)速度coe輸出到速度控制部23。
逆變器2根據(jù)來(lái)自坐標(biāo)變換器27的三相電壓指令值，控制逆變器2 內(nèi)的各臂的開(kāi)關(guān)，由此將與由控制部3生成的指令值(i/及i^等)對(duì)應(yīng) 的電動(dòng)機(jī)電流Ia供給電動(dòng)機(jī)l，并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)l。
圖IO表示關(guān)注于兩相間電壓差的、控制部3的概略的動(dòng)作順序。控 制部3將兩相間電壓差變小的期間確定作為保持期間，例如，在保持期間 中，使用保持期間的前面的v/及v5*，實(shí)施無(wú)位置傳感器矢量控制。另一 方面，在保持期間外，基于檢測(cè)的iu及iv，計(jì)算v/及v厶并基于計(jì)算出 的v/及，實(shí)施無(wú)位置傳感器矢量控制。
參照?qǐng)D11，關(guān)注于一個(gè)保持期間，對(duì)在該保持期間前后的控制部3的
動(dòng)作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。圖11將橫軸取為時(shí)間，表示V/、 V/、 0e、 COe、
iu、 iv、 iy及k的移動(dòng)變化，與從U相電壓為最大相且V相電壓為中間相 的狀態(tài)遷移到U相電壓為中間相切V相電壓為最大相的狀態(tài)的區(qū)間相對(duì)
應(yīng)。將V/、 VS*、 0e、 (Oe、 iu、 iv、、及is作為以規(guī)定的更新周期來(lái)更新值的 離散值，并將更新時(shí)刻t下的v/、 VS*、 0e、 C0e、 iu、 iv、 iY及iS分別以V/[t]、 V5*[t]、 0e[t]、 C0e[t]、 iu[t]、 iv[t]、 ijt]及i5[t]表示。同樣地，將更新時(shí)刻t下
的oA i/、 i5*、 v二 v/及v/分別以w*[t]、 i/[t]、 is*[t〗、vu*[t]、 v/[t]及vw*[t]
表示。而且，更新時(shí)刻并不表示一瞬時(shí)的時(shí)刻，而是考慮了運(yùn)算時(shí)間等具 有某一程度的寬度的時(shí)間概念。更新時(shí)刻t與下一更新時(shí)刻(t+l)之間的 期間長(zhǎng)與上述的更新周期相當(dāng)。
基于iu[t]及iv[t]以及0e[t-l]，計(jì)算"[t]及is[t]，并基于、[t]及is[t]以及 v/[t-l]及《[t-l]，計(jì)算9e[t]及①e[t]，并基于C0*[t]、 C0e[t]，計(jì)算i/[t]及iS*[t]。
電流控制部24基于i/[t]及C[t]以及^t]及is[t]，計(jì)算出v/[t]及《[t]。坐 標(biāo)變換器27基于0e[t]和被給予v/[t]及vs*[t]，計(jì)算《[t]、 v/[t]及vw*[t]。 現(xiàn)在，更新時(shí)刻t以前不包含于保持期間，基于v"t]、 v/[t]及v"t]， 保持期間設(shè)定部25判斷將更新時(shí)刻(t+l)以后包含于保持期間。并且，
考慮至更新時(shí)刻(t+k)時(shí)刻關(guān)注的保持期間完成的情況下。即，更新時(shí)刻(t+l) (t+k)包含于一個(gè)保持期間，更新時(shí)刻(t+k+l)以后不包含于
該保持期間。此處，k為2以上整數(shù)。
在該情況下，在更新時(shí)刻t下，利用使用了電流傳感器5的實(shí)測(cè)，計(jì) 算出iu[t]及iv[t]，也計(jì)算出ijt]及i5[t]，然后計(jì)算出0e[t]及ODe[t]。并且，利
用速度控制部23計(jì)算出i/[t]及i/[t]后，由電流控制部24計(jì)算出的v/[t] 及v/[t]原樣經(jīng)由電壓指令值保持部26被給予坐標(biāo)變換器27，坐標(biāo)變換器 27根據(jù)該v/[t]及《[t]，計(jì)算出《[t]、 vAt]及v^[t]。
在保持期間內(nèi)，電流傳感器5的輸出信號(hào)被采樣，不計(jì)算iu、 iv、 iY 及is。但是，即使在保持期間中，也可進(jìn)行電流傳感器5的輸出信號(hào)的采
樣(只是不根據(jù)該采樣值進(jìn)行iu等的計(jì)算)。
在保持期間內(nèi)，推定器28暫時(shí)停止基于"及^來(lái)推定&及^。并且，
根據(jù)更新時(shí)刻t以前的ee的變化狀態(tài)或者根據(jù)更新時(shí)刻t以前的旋轉(zhuǎn)速度
信息，推定保持期間內(nèi)的9e以使保持期間內(nèi)的ee變化。更新時(shí)刻t以前的 旋轉(zhuǎn)速度信息是指ODe[t]或者0^[t]。在定常狀態(tài)下，C0e[t]與0/[t]幾乎一致。 而且，因?yàn)镃Oe[t]由更新時(shí)刻t以前的ee的每單位時(shí)間變化量計(jì)算，因此可以說(shuō)，"根據(jù)coe[t]推定保持期間內(nèi)的ee"與"根據(jù)更新時(shí)刻t以前的0e的 變化狀態(tài)來(lái)推定保持期間內(nèi)的ee"等價(jià)，前者和后者導(dǎo)出相同的結(jié)果。
具體地，例如，以ee[t]為基準(zhǔn)，假定在保持期間內(nèi)轉(zhuǎn)子6以C0e[t]或者
c/[t]的旋轉(zhuǎn)速度持續(xù)旋轉(zhuǎn)，推定保持期間內(nèi)的ee (即，ee[t+i]~ee[t+k])。
從而，保持期間內(nèi)的COe (即，COe [t+l] (Oe [t+k])與COe[t]相同。保持期間 內(nèi)推定的轉(zhuǎn)子位置及旋轉(zhuǎn)速度(0e[t+l]及COe [t+l]等)輸出到坐標(biāo)變換器 27及速度控制部23。在定常狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子以恒定的比例持續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此， 即使如上所述地推定保持期間內(nèi)的9e及(Oe，也沒(méi)有實(shí)際損害。
電壓指令值保持部26對(duì)在保持期間之前從電流控制部24輸出的vY* 及《進(jìn)行保持。即，保持v/[t]及《[t]，并在該保持期間內(nèi)繼續(xù)輸出。從 而，在更新時(shí)刻(t+l) ~ (t+k)中，給予坐標(biāo)變換器27的v/及vs* (即， v/[t+l]~ v/[t+k]及v/[t+l]~ v^[t+k])與在保持期間前從電流控制部24輸 出的v;[t]及v,[t]相同。
保持期間結(jié)束后，返回到與保持期間開(kāi)始前相同的動(dòng)作。即，在保持 期間結(jié)束后訪問(wèn)的更新時(shí)刻(t+k+l)中，利用電流傳感器5的實(shí)際測(cè)量，計(jì)算出ijt+k+l]及iv [t+k+l]，并計(jì)算出iy[t+k+l]及i5[t+k+l]，然后考慮
9e[t+k]及COe[t+k]的連續(xù)性，計(jì)算出ee[t+k+l]及COe[t+k+l]。并且，利用速度 控制部23算出i/[t+k+l]及C[t+k+l]后，使用i,[t+k+l]及is[t+k+l]以及
i/[t+k+l]及C[t+k+l]并由電流控制部24算出的v/[t+k+l]及v/[t+k+l]原 樣經(jīng)由電壓指令值保持部26被賦予坐標(biāo)變換器27，坐標(biāo)變換器27根據(jù)該 v/[t+k+l]及v^[t+k+l]，計(jì)算出vu*[t+k+l]、 vAt+k+l]及v丫[t+k+l]。對(duì)更 新時(shí)刻(t+k+2)以后也同樣。
圖12表示實(shí)施了上述的保持的情況下的電壓波形。圖12中，橫軸是 時(shí)間，標(biāo)記103表示U相電壓Vu的電壓波形，標(biāo)記104表示v^的波形， 標(biāo)記105表示v/的波形?？芍刹罹€106及107包圍的各區(qū)域內(nèi)存 在保持期間，但U相電壓Vu變?yōu)闆](méi)有變形的平滑的電壓。g卩，如修正脈 沖寬度的方法(參照?qǐng)D20)，因?yàn)椴划a(chǎn)生電壓的變形(電壓指令的不連續(xù))， 因此電動(dòng)機(jī)l可平滑地驅(qū)動(dòng)。在定常狀態(tài)下，因?yàn)檗D(zhuǎn)子以恒定的比例持續(xù) 旋轉(zhuǎn)，因此，如果如上所述地推定保持期間內(nèi)的9e，則各相電壓的電壓波 形構(gòu)成大致理想的電壓波形。因此，能夠抑制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及具備其的 冷藏庫(kù)用壓縮機(jī)和空氣調(diào)和機(jī)(特別例如，車(chē)載用空氣調(diào)和機(jī))中的振動(dòng) 和噪音。
此外，如在特開(kāi)2004-64903號(hào)公報(bào)記載的現(xiàn)有方法中，在不可實(shí)測(cè)期 間，需要將通過(guò)dq變換過(guò)去的三相電流得到的d軸q軸電流再次逆變換 為三相的這樣復(fù)雜的計(jì)算，但在本實(shí)施例中，不需要此種復(fù)雜的計(jì)算。此 外，在使用本實(shí)施方式中的標(biāo)記考慮的情況下，在該現(xiàn)有方法中，在不可 實(shí)測(cè)期間，基于過(guò)去的；及is，速度控制部及電流控制部需要計(jì)算i/、 i5*、 v/及v^這樣的運(yùn)算處理。在該運(yùn)算處理的過(guò)程中，無(wú)意識(shí)地混入運(yùn)算誤 差。另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)椴换烊氪朔N運(yùn)算誤差，因此可更高精 度地矢量控制電動(dòng)機(jī)l。此外，在保持期間中，因?yàn)槟軌蛑兄顾俣瓤刂撇?23及電流控制部24的運(yùn)算處理，因此也可期待控制處理時(shí)間的縮短。
此外，在本實(shí)施例中，不需要如特開(kāi)2005-45848號(hào)公報(bào)、特開(kāi) 2003-224982號(hào)公報(bào)及特開(kāi)2004-104977號(hào)公報(bào)中記載的方法來(lái)變更載波 頻率(載波信號(hào)的頻率)。為可變更載波頻率，需要利用高性能計(jì)算機(jī)的 復(fù)雜的處理。此外，如果使載波頻率降低，則產(chǎn)生控制周期變慢、噪音變大的缺點(diǎn)，但在本實(shí)施例中沒(méi)有此種缺點(diǎn)。
此外，在保持期間內(nèi)，既不需要對(duì)電流傳感器5的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣 也不需要對(duì)采樣時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算，因此也可實(shí)現(xiàn)處理的高速化。
而且，在上述的實(shí)施例中，電壓指令值保持部26保持在保持期間之
前從電流控制部24輸出的v/及v5*，即v/[t]及《[t]，并在保持它們的期 間內(nèi)繼續(xù)地輸出。但是，電壓指令值保持部26保持并在保持期間內(nèi)輸出 的電壓指令值并不一定需要是v/[t]及v/[t]。例如，電壓指令值保持部26 保持在保持期間前從電流控制部24輸出的v/[t-j]及v5*[t-j]，并在該保持期 間內(nèi)繼續(xù)地將其輸出。此處，j為1以上的整數(shù)，但本來(lái)基于電流傳感器5 的實(shí)測(cè)值，計(jì)算出v/及v/更好，因此j盡可能小的值較好，極致地，如 上述的實(shí)施例，期望』=0。
總而言之，電壓指令值保持部26對(duì)從所關(guān)注的保持期間來(lái)看過(guò)去由 電流控制部24輸出的v/及vs*，即v/[t-j]及v/[t-j]進(jìn)行保持，并在該保持 期間內(nèi)繼續(xù)地將其輸出(此處，j為0以上的整數(shù)，例如預(yù)先作為固定值 設(shè)定)。更具體地，對(duì)以從保持期間外遷移到保持期間內(nèi)的邊界時(shí)刻為基 準(zhǔn)的、該保持期間前的規(guī)定時(shí)刻中的電流控制部24的輸出值v/[t-j]及 v^t-j]進(jìn)行保持，并在該保持期間內(nèi)繼續(xù)地將其輸出。在此情況下，在更 新時(shí)刻(t+l ) (t+k)下，給予坐標(biāo)變換器27的v/及《(即vY*[t+l] v/[t+k] 及v^[t+l卜v/[t+k])與從電流控制部24輸出的v/[t-j]及vZ[t-j]相同。
對(duì)于由保持期間設(shè)定部25進(jìn)行的保持期間的設(shè)定方法進(jìn)行說(shuō)明。作 為設(shè)定方法，例示第一及第二設(shè)定方法。保持期間設(shè)定部25可采用第一 或第二設(shè)定方法。
對(duì)第一設(shè)定方法進(jìn)行說(shuō)明。在第一設(shè)定方法中，保持期間設(shè)定部25 不局限于現(xiàn)時(shí)刻是在保持期間外還是保持期間內(nèi)，總是基于三相電壓指令 值(vu*、 、*及 *)判斷兩相間電壓差是否在下限閾值VuM以下。并且， 將兩相間電壓差在下限閾值VUM以下的期間包含在保持期間內(nèi)。
對(duì)第二設(shè)定方法進(jìn)行說(shuō)明。在第二設(shè)定方法中，保持期間設(shè)定部25 在保持期間外基于三相電壓指令值(vu*、 v/及v/)判斷兩相間電壓差是 否在下限閾值VuM以下。并且，將從兩相間電壓差大于下限閾值Vum的狀態(tài)向下限閾值VUM以下的狀態(tài)遷移的時(shí)刻(或者該時(shí)刻的稍前時(shí)刻)作 為保持期間的開(kāi)始時(shí)刻。
并且，基于保持期間的開(kāi)始時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)速度信息(COe或CO"來(lái)設(shè)定保 持期間的長(zhǎng)度。在定常狀態(tài)下，因?yàn)檗D(zhuǎn)子以恒定的比例持續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此， 基于旋轉(zhuǎn)速度信息可以推定在經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的時(shí)刻，兩相間電壓差再次 大于下限閾值VuM。如果保持期間的開(kāi)始時(shí)刻與保持期間的長(zhǎng)度確定，則 保持期間的完成時(shí)刻也自動(dòng)地確定。
而且，兩相間電壓差大于下限閾值VUM的期間即使若干包含于保持期 間，因?yàn)榈玫饺鐖D12的電壓波形，因此問(wèn)題少。此應(yīng)用第一及第二設(shè)定 方法兩者，此外，也應(yīng)用后述的第二實(shí)施例中的第三設(shè)定方法。
<<第二實(shí)施例>>
在第一實(shí)施例中，作為保持期間的設(shè)定方法例示了第一及第二設(shè)定方 法，但除此以外，也可利用第三設(shè)定方法。作為利用第三設(shè)定方法實(shí)施例， 例示第二實(shí)施例。第二實(shí)施例僅保持期間的設(shè)定方法與第一實(shí)施例不同， 對(duì)于其他方面，第一及第二實(shí)施例相同。從而，僅關(guān)注于保持期間的設(shè)定 方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，進(jìn)行與第三設(shè)定方法相關(guān)的軸的定義和數(shù)學(xué)式的導(dǎo)出。
圖13示出表示作為固定軸的U相軸、V相軸及W相軸，作為旋轉(zhuǎn)軸 的d軸及q軸與電壓矢量的關(guān)系的空間矢量圖。標(biāo)有符號(hào)110的矢量是電 壓矢量。從q軸所見(jiàn)的電壓矢量110的相位以s表示。以U相軸為基準(zhǔn)的 電壓矢量110的相位以(e+s+兀/2)表示。
電壓矢量110是將施加在電動(dòng)機(jī)1上的電壓作為矢量對(duì)待，例如，在 關(guān)注于W坐標(biāo)的情況下，電壓矢量110的Y軸分量及S軸分量分別為vY 及W。實(shí)際上，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，計(jì)算Y軸電壓指令值v;及5軸電壓 指令值v/，并利用v/及v^表示電壓矢量110。因此，電壓矢量也可稱(chēng)為 電壓指令矢量。
U相軸附近、V相軸附近及W相軸附近的帶有陰影的星號(hào)狀的區(qū)域 111表示無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的電流的區(qū)域。例如，在V相電壓與W相電壓接 近而無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的電流的情況下，電壓矢量110位于U相軸附近，在 U相電壓與W相電壓接近而無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的電流的情況下，電壓矢量110位于V相軸附近。
如此，無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的電流的區(qū)域111以U相軸為基準(zhǔn)，每電角 60度地存在，如果電壓矢量110位于該區(qū)域111，則無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的相 電流。因而，如果判斷關(guān)注的時(shí)刻下的電壓矢量(電壓指令矢量)是否位 于區(qū)域lll內(nèi)，則可判斷是否應(yīng)當(dāng)將該時(shí)刻包含于保持期間。
為執(zhí)行該判斷，現(xiàn)在關(guān)注無(wú)法檢測(cè)兩個(gè)相的相電流的區(qū)域111的特性，
考慮每60度的電角步進(jìn)地旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)。將該坐標(biāo)稱(chēng)為ab坐標(biāo)(而且，dq 坐標(biāo)或丫S坐標(biāo)為連續(xù)旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo))。ab坐標(biāo)以相互正交的a軸和b軸為坐 標(biāo)軸。圖14表示a軸取得的六個(gè)軸。a軸對(duì)應(yīng)于電壓矢量110的相位 (e+s+兀/2),為a,軸 E6軸的任一個(gè)。a,軸、a3軸及as軸分別與U相軸、 V相軸及W相軸一致，a2軸、a4軸及ae軸分別為a,軸與a3軸的中間軸， *軸與a5軸的中間軸及as軸與a,軸的中間軸。而且，對(duì)于標(biāo)有符號(hào)131 的圓后述。
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)121的范圍內(nèi)的情況下，即在11兀/6^ (e+s+兀/2) <0，或OS (e+s+兀/2) <兀/6成立的情況下，a軸為a,軸，
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)122的范圍內(nèi)的情況下，即在tt/6^ (e+s+兀/2) <兀/2成立的情況下，a軸為a2軸，
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)123的范圍內(nèi)的情況下，即在tt/2^ (e+s+兀/2) <5兀/6成立的情況下，a軸為a3軸，
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)124的范圍內(nèi)的情況下，即在5兀/6^ (9+s+兀/2) <7兀/6成立的情況下，a軸為a4軸，
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)125的范圍內(nèi)的情況下，即在7兀/6S (e+s+7c/2) <3兀/2成立的情況下，a軸為as軸，
電壓矢量110在位于標(biāo)有符號(hào)126的范圍內(nèi)的情況下，即在3兀/2^ (e+s+兀/2) <11兀/6成立的情況下，a軸為a6軸。例如在電壓矢量110位 于圖14所示的位置時(shí)，a軸為a4軸。
如此，a軸伴隨電壓矢量的旋轉(zhuǎn)，每60度歩進(jìn)地旋轉(zhuǎn)，b軸也與a 軸正交，同時(shí)與a軸一起每60度歩進(jìn)地旋轉(zhuǎn)。a軸及b軸也可表現(xiàn)為是每 60度地被量子化并每60度地旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸。因此，a軸通常位于無(wú)法檢 測(cè)兩個(gè)相的電流的區(qū)域的中心。對(duì)與ab坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的式子進(jìn)行說(shuō)明。a,軸 a6軸內(nèi)，電壓矢量110最靠 近的軸的相位以U相軸作為基準(zhǔn)，以"(n+2)兀/3"表示。此處，n是(e+s) 除以兀/3后得到的商。為方便起見(jiàn)，如圖15所示，將e分解為上述的相位 (n+2)兀/3、和該相位(n+2)兀/3與0的差分相位0D。這些相位的關(guān)系由 式(1-1)及式(1-2)表示。
通過(guò)對(duì)dq坐標(biāo)以差分相位eo進(jìn)行坐標(biāo)變換，可將電壓矢量110作為 ab坐標(biāo)上的電壓矢量對(duì)待。在ab坐標(biāo)上考慮，如果將電壓矢量110的a 軸分量及b軸分量設(shè)為a軸電壓 及b軸電壓vb，則d軸電壓w及q軸 電壓Vq與a軸電壓Va及b軸電壓Vb滿足下式(1-3)的坐標(biāo)變換式。
差分相位eD能夠如下計(jì)算出。參照e求出與使用下式(1-4)計(jì)算出 的s符合的n (即，(0+s)除以7u/3后得到的商)。將該求得的n與e代入
上述式(1-2)，得到差分相位eD。
因?yàn)閍軸總是位于不可檢測(cè)兩個(gè)相的相電流的區(qū)域的中心，因此將dq 軸上的電壓矢量變換到ab坐標(biāo)上，并參照該變換到ab坐標(biāo)上的電壓矢量 的a軸分量及b軸分量，可判斷電壓矢量(電壓指令矢量)是否在區(qū)域111 內(nèi)。此外，電壓矢量110包含在圓131內(nèi)部的狀態(tài)與三相的相電壓相互接 近的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，在該狀態(tài)下，也不能檢測(cè)兩個(gè)相的相電流。
圖16表示第二實(shí)施例所述的保持期間設(shè)定部25a的內(nèi)部框圖。在第 二實(shí)施例中，代替圖9的保持期間設(shè)定部25，使用保持期間設(shè)定部25a。 在保持期間設(shè)定部25a中，作為上述式O-l) ~ (1-4)等中的Vd及Vq以 及e，分別使用從電壓指令值保持部26輸出的v/及v^以及從推定器28輸出的0e。
坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)部41使用從推定器28輸出的ee，對(duì)于從電壓指令值保持部 26輸出的v/及v/，按照式(1-3)進(jìn)行坐標(biāo)變換，并求得a軸電壓Va及b 軸電壓Vb。式(1-3)的差分相位eo的計(jì)算時(shí)，使用利用式(1-4)的上述
的方法。
判定部42基于由坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)部41求得的a軸電壓 及b軸電壓vb，進(jìn) 行關(guān)于兩相間電壓差的判定處理。具體地，判斷b軸電壓Vb的大小(絕對(duì) 值)是否小于規(guī)定的闞值A(chǔ) (其中，A〉0)。即，判斷下述式(1-5)是否 成立(關(guān)于閾值A(chǔ)的意義參照?qǐng)D17)。進(jìn)而，判斷a軸電壓^是否滿足下 述式(1-6)。
<formula>formula see original document page 28</formula>
b軸電壓Vb是a軸(a, as軸；參照?qǐng)D14)的正交電壓分量，因此在 式(1-5)成立的情況下，由v/及v 表示的電壓指令矢量的終點(diǎn)位于不可 檢測(cè)兩個(gè)相的相電流的區(qū)域lll內(nèi)(參照?qǐng)D17)。在式(1-6)成立的情況 下，由v/及v^表示的電壓指令矢量的終點(diǎn)位于圖14 (或圖17)的圓131 內(nèi)。從而，判定部42在式(1-5)及(1-6)中至少一方成立的情況下，判 斷為兩相間電壓差在上述的下限閾值VuM以下，在式(1-5)及(1-6)都 不成立的情況下，判斷為兩相間電壓差大于下限閾值VUM。
并且，保持期間設(shè)定部25a以?xún)上嚅g電壓差為下限閾值VUM以下的期 間包含在保持期間內(nèi)的方式來(lái)設(shè)定保持期間。在第二實(shí)施例中，按照由保 持期間設(shè)定部25a設(shè)定的保持期間，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的各部位(電壓指 令值保持部26或推定器28等)工作。
如第二實(shí)施例地設(shè)定保持期間，當(dāng)然也可得到與第一實(shí)施例同樣的效果。
<<第三實(shí)施例>>
在第一或第二實(shí)施例所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)施使d軸與y軸之 間的軸誤差A(yù)9收斂于0的矢量控制，即實(shí)施使Y軸追隨d軸的矢量控制， 但也可實(shí)施使y軸追隨與d軸不同的軸的矢量控制。將相對(duì)于該第一或第二實(shí)施例的該變形例作為第三實(shí)施例。例如，對(duì)上述非專(zhuān)利文獻(xiàn)l及特開(kāi)
2007-259686號(hào)公報(bào)中記載的dm軸進(jìn)行定義，并實(shí)施使y軸追隨dm的矢 量控制也可。
dm軸是從qm軸電角慢90度的軸。qm軸是指朝向與實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩控 制時(shí)應(yīng)供給電動(dòng)機(jī)1的電流矢量的朝向一致的旋轉(zhuǎn)軸。應(yīng)供給電動(dòng)機(jī)1的 電流矢量是指以矢量表示應(yīng)供給電動(dòng)機(jī)l的電流。此外，也可將相位比實(shí) 現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩控制時(shí)朝向與應(yīng)供給電動(dòng)機(jī)1的電流矢量的朝向一致的旋轉(zhuǎn)更 快的旋轉(zhuǎn)軸作為qm軸。
在實(shí)施使y軸追隨dm軸的矢量控制的情況下，例如，可以如下地處 理。在保持期間外，圖9的推定器28使用來(lái)自坐標(biāo)變換器22的、及15以 及來(lái)自電流控制部24的v/及v^中的全部或一部分來(lái)推定dm軸與Y軸之 間的軸誤差A(yù)em，并使用比例積分控制，以使軸誤差A(yù)0m收斂于O的方式
來(lái)推定轉(zhuǎn)子位置0e及旋轉(zhuǎn)速度(Oe。在保持期間內(nèi)的動(dòng)作與第一或第二實(shí) 施例中的動(dòng)作相同。
<<第四實(shí)施例>>
第一 第三實(shí)施例所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行不使用用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位 置的位置傳感器的無(wú)位置傳感器矢量控制。但是，第一 第三實(shí)施例中所 述的技術(shù)在設(shè)有位置傳感器的情況下也有用。將設(shè)有位置傳感器的電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為本發(fā)明的第四實(shí)施例。第一 第三實(shí)施例中所述的事項(xiàng)只要 沒(méi)有矛盾，也可適用于第四實(shí)施例。
為說(shuō)明的具體化，對(duì)在第一實(shí)施例所述的圖9的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中追 加位置傳感器及位置檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖18表示具有該結(jié)構(gòu)的電
動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的框圖。該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除了 和COe基于位置傳感器的
輸出信號(hào)檢測(cè)此點(diǎn)及伴隨于此不需要推定器28這點(diǎn)外與圖9的電動(dòng)機(jī)驅(qū)
動(dòng)系統(tǒng)相同。
位置傳感器51例如由霍爾元件或解析器構(gòu)成，輸出用于確定轉(zhuǎn)子6 的永久磁鐵6a的磁極位置的信號(hào)(即，用于確定角度e的信號(hào))。位置檢 測(cè)部52由位置傳感器51的輸出信號(hào)，檢測(cè)從U相的電樞繞組固定軸觀察 的d軸的相位。檢測(cè)的相位(轉(zhuǎn)子位置)作為0e處理。利用位置檢測(cè)部 52檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置ee理想情況下與圖8的0完全一致，且其被賦予坐標(biāo)變換器22及27。此外，通過(guò)用微分器53對(duì)9e進(jìn)行微分，得到coe，且coe 被賦予速度控制部23。
并且，與第一實(shí)施例相同，電壓指令值保持部26保持從電流控制部 24輸出的規(guī)定時(shí)刻的v/及v/，并在保持期間外，將電流控制部24現(xiàn)在 輸出的v/及v^原樣輸出到坐標(biāo)變換器27，在保持期間內(nèi)，將本身保持的 v/及v/輸出到坐標(biāo)變換器27。因?yàn)槭褂梦恢脗鞲衅?1，并不局限于現(xiàn)時(shí) 刻是否屬于保持期間內(nèi)，總是檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置ee。從而，坐標(biāo)變換器27總 是基于轉(zhuǎn)子位置ee，將由電壓指令值保持部26給予的 <及v/向三相的固 定坐標(biāo)軸上進(jìn)行坐標(biāo)變換，其中，轉(zhuǎn)子位置6e基于位置傳感器51的輸出 信號(hào)，由此，計(jì)算并輸出三相電壓指令值(vu*、 v/及C)。
如第四實(shí)施例地構(gòu)成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)然也可得到與第一實(shí)施例同 樣的效果(相電壓的電壓波形平滑等)。
<<變形等>>
以下，作為上述實(shí)施方式的變形例或注釋事項(xiàng)，記述注釋1 注釋4。 在各注釋中記載的內(nèi)容只要沒(méi)有矛盾，則可任意地進(jìn)行組合。 [注釋1]
處理了由逆變器2使用三相調(diào)制的情況，但本發(fā)明并不依賴(lài)于調(diào)制方 式。例如，在由逆變器2進(jìn)行兩相調(diào)制的情況下，通電模式與圖3所示的 三相調(diào)制的通電模式不同。在兩相調(diào)制中，因?yàn)樽钚∠嗟南卤劭偸情_(kāi)啟， 所以不存在與圖4中的時(shí)刻T0-T1間及T6-T7間對(duì)應(yīng)的通電模式。但是， 結(jié)果，如果想在與時(shí)刻T1-T2間及T2-T3間對(duì)應(yīng)的通電模式下對(duì)母線電流 進(jìn)行檢測(cè)，則對(duì)于能夠檢測(cè)最大相及最小相的電流這點(diǎn)沒(méi)有變化。
包括上述的各種指令值(iY*、 is*、 v/及《等)或狀態(tài)量(i7、 is等) 的應(yīng)導(dǎo)出的所有的值的導(dǎo)出方法任意。即，例如，可以由控制3內(nèi)的運(yùn)算 到處他們，也可由預(yù)先設(shè)定的表數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
圖1所示的控制部3的功能的一部分或全部例如通過(guò)使用嵌入在通用 微型計(jì)算機(jī)等中的軟件(程序)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在使用軟件實(shí)現(xiàn)控制部3的情況 下，表示控制部3的各部的結(jié)構(gòu)的框圖表示功能框圖。當(dāng)然，也可不用軟件(程序)，僅由硬件，或者由軟件與硬件的組合來(lái)構(gòu)成控制部3。 [注釋4]
在本說(shuō)明書(shū)中，為了簡(jiǎn)化敘述，也存在僅由記號(hào)(iy等)的標(biāo)記表現(xiàn) 與該記號(hào)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)量等的情況。艮卩，在本說(shuō)明書(shū)中，例如、"與"y軸電 流""所指相同。
此外，在本說(shuō)明書(shū)及附圖中需要留意以下幾點(diǎn)。附圖中，作為所謂下
標(biāo)文字表現(xiàn)的y及s等，在說(shuō)明書(shū)中可作為不是下標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)文字標(biāo)記。應(yīng) 忽略該y及s等下標(biāo)文字與標(biāo)準(zhǔn)文字的不同。 [數(shù)5]
艮P，例如，iy表示與iy相同，i5表示與i5相同。 工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明適于使用電動(dòng)機(jī)的所有的電子設(shè)備。例如，利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)的電力汽車(chē)、冰箱用壓縮機(jī)、空氣調(diào)和機(jī)(特別是例如車(chē)載用空氣調(diào) 和機(jī))。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，具備電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部，其由在驅(qū)動(dòng)三相式電動(dòng)機(jī)的逆變器與直流電源之間流動(dòng)的電流來(lái)檢測(cè)在所述電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流；電壓指令值生成部，其基于所述電動(dòng)機(jī)電流，生成作為向所述電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的目標(biāo)的電壓指令值并將其輸出；電壓指令值保持部，其保持從所述電壓指令值生成部輸出的過(guò)去的所述電壓指令值；以及特定期間設(shè)定部，其由所述電動(dòng)機(jī)的U相、V相及W相電壓中的兩相間電壓差來(lái)設(shè)定特定期間，在所述特定期間外，基于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值，經(jīng)由所述逆變器控制所述電動(dòng)機(jī)，另一方面，在所述特定期間內(nèi)，基于由所述電壓指令值保持部保持的所述電壓指令值，經(jīng)由所述逆變器控制所述電動(dòng)機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述特定期間設(shè)定部將所述兩相間電壓差在規(guī)定的閾值以下的期間包含在所述特定期間內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述逆變器具備三相份串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，基于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值或保持于所述電壓指令值保持部的所 述電壓指令值，對(duì)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，由此驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)，在將流動(dòng)于所述逆變器和所述直流電源之間的所述電流稱(chēng)為被測(cè)定 電流的情況下，所述電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部通過(guò)將對(duì)應(yīng)所述被測(cè)定電流的模擬信號(hào)變換 為數(shù)字信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述被測(cè)定電流，并由該被測(cè)定電流檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)電 流，根據(jù)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的所述被測(cè)定電流的振動(dòng)的衰減時(shí) 間，預(yù)先設(shè)定所述閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 在將流動(dòng)于所述逆變器和所述直流電源之間的所述電流稱(chēng)為被測(cè)定電流的情況下，所述電動(dòng)機(jī)電流檢測(cè)部通過(guò)將對(duì)應(yīng)所述被測(cè)定電流的模擬信號(hào)變換 為數(shù)字信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述被測(cè)定電流，并由該被測(cè)定電流檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)電 流，根據(jù)將所述模擬信號(hào)變換為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)所需要的時(shí)間，預(yù)先設(shè)定 所述閾值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述逆變器具備三相份串聯(lián)連接的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，基于從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值或保持于所述電壓指令值保持部的所 述電壓指令值，對(duì)各開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，由此驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)， 根據(jù)各開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間，預(yù)先設(shè)定所述閾值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電壓指令值保持部保持在所述特定期間之前從所述電壓指令值生成部輸出的所述電壓指令值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電壓指令值是伴隨所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的兩相的電壓指令值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 該電動(dòng)機(jī)控制裝置在所述特定期間內(nèi)，根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，使所述U相、V相及W相電壓分別變化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)控制裝置還具備推定部，其推定所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；和坐標(biāo)變換部，其基于推定的所述轉(zhuǎn)子位置，將從所述電壓指令值生成 部輸出或者保持于所述電壓指令值保持部的所述兩相的電壓指令值變換 為3相電壓指令值，該電動(dòng)機(jī)控制裝置按照所述三相電壓指令值控制所述電動(dòng)機(jī)， 所述推定部在所述特定期間外，基于所述電動(dòng)機(jī)電流推定所述轉(zhuǎn)子位置，在所述特定期間內(nèi)，停止基于所述電動(dòng)機(jī)電流的所述轉(zhuǎn)子位置的推定， 并以在該特定期間前推定的所述轉(zhuǎn)子位置為基準(zhǔn)，基于所述特定期間前的 所述轉(zhuǎn)子位置的變化狀態(tài)，或者基于所述特定期間前的所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn) 速度信息，推定所述特定期間內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 該電動(dòng)機(jī)控制裝置還具備位置檢測(cè)部，其使用位置傳感器檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置；和 坐標(biāo)變換部，其基于檢測(cè)的所述轉(zhuǎn)子位置，將從所述電壓指令值生成部輸出或者保持于所述電壓指令值保持部的所述兩相的電壓指令值變換為三相電壓指令值，該電動(dòng)機(jī)控制裝置按照所述三相電壓指令值控制所述電動(dòng)機(jī)。
11. 一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，具備-三相式的電動(dòng)機(jī)； 驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的逆變器；通過(guò)控制所述逆變器來(lái)控制所述電動(dòng)機(jī)的權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控 制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，其從逆變器的直流輸入電流檢測(cè)相電流，可由簡(jiǎn)單的處理應(yīng)對(duì)不可實(shí)測(cè)相電流的期間。從在逆變器(2)和直流電源(4)之間流動(dòng)的電流檢測(cè)相電流即i_u、i_v，基于檢測(cè)的相電流計(jì)算旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的電壓指令值即v_γ^*、v_δ^*。并將電動(dòng)機(jī)(1)的U相、V相及W相電壓中的兩相間電壓差變小的期間作為保持期間。電壓指令值保持部(26)保持保持期間前的電壓指令值即v_γ^*、v_δ^*。在保持期間外，根據(jù)基于實(shí)測(cè)的相電流i_u、i_v的電壓指令值進(jìn)行矢量控制，在保持期間內(nèi)，根據(jù)電壓指令值保持部(26)中保持的電壓指令值進(jìn)行矢量控制。
文檔編號(hào)H02P21/14GK101286727SQ20081009179
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者坂本俊哉, 比田一 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社