電動(dòng)機(jī)控制裝置以及空氣調(diào)節(jié)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及對(duì)3相橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行PWM控制，從而經(jīng)由逆變器電路對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的控制裝置、以及具備該控制裝置的空氣調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0002]有如下技術(shù)，即，在為了控制電動(dòng)機(jī)而檢測(cè)U、V、W各相的電流的情況下，使用插入到逆變器電路的直流部的一個(gè)分流電阻進(jìn)行電流檢測(cè)的技術(shù)。為了在該方式下檢測(cè)3相的全部的電流，在PWM(Pulse Width Modulat1n:脈沖寬度調(diào)制)載波的I個(gè)周期內(nèi)，需要產(chǎn)生3相的PWM信號(hào)模式，以能夠檢測(cè)出2相以上的電流。為此，提出了通過(guò)使I個(gè)周期內(nèi)的PWM信號(hào)的相位偏移，從而不增大噪音就能夠始終檢測(cè)出2相以上的電流的電動(dòng)機(jī)控制裝置(日本國(guó):日本專(zhuān)利第5178799號(hào)公報(bào))。
[0003]然而，上述的公報(bào)所公開(kāi)的電流檢測(cè)方式有如下問(wèn)題，S卩，在調(diào)制度變高的區(qū)域中，在二次的電流檢測(cè)定時(shí)，僅能夠檢測(cè)出I相的電流的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，提供有關(guān)于基于一個(gè)電流檢測(cè)元件的電流檢測(cè)方式的、能夠更可靠地檢測(cè)出2相的電流的電動(dòng)機(jī)控制裝置、以及具備該控制裝置的空氣調(diào)節(jié)器。
[0005]根據(jù)實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置，電流檢測(cè)單元基于與逆變器電路的直流側(cè)連接的電流檢測(cè)元件對(duì)應(yīng)于電流值而產(chǎn)生的信號(hào)和PWM信號(hào)模式，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的相電流，轉(zhuǎn)子位置決定單元基于所述相電流而決定轉(zhuǎn)子位置，PWM信號(hào)生成單元以追蹤轉(zhuǎn)子位置的方式生成3相的PWM信號(hào)模式。
[0006]PWM信號(hào)生成單元，對(duì)于所述3相的PWM信號(hào)模式中的第I相，以載波周期的任意的相位為基準(zhǔn)向滯后側(cè)、超前側(cè)這兩方使占空比增減，對(duì)于第2相，以載波周期的任意的相位為基準(zhǔn)向滯后側(cè)、超前側(cè)的一個(gè)方向使占空比增減，對(duì)于第3相，向與所述方向相反的方向使占空比增減。并且，在電流檢測(cè)單元在載波周期內(nèi)在被固定的定時(shí)檢測(cè)2相的電流并在所述被固定的定時(shí)無(wú)法檢測(cè)出2相的電流時(shí)，定時(shí)調(diào)整單元對(duì)于至少I(mǎi)相調(diào)整檢測(cè)定時(shí)，以便能夠在與針對(duì)逆變器電路的輸出電壓的大小對(duì)應(yīng)的可變的定時(shí)檢測(cè)出電流。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是第I實(shí)施方式，是表示電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成的功能框圖。
[0008]圖2是表示熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
[0009]圖3是表示每隔載波的半周期而執(zhí)行的中斷處理的流程圖。
[0010]圖4是將圖3所示的處理的執(zhí)行時(shí)間示意圖(image)與PWM載波波形一起表示的圖。
[0011]圖5是表示3相PWM占空比脈沖的輸出相位的圖。
[0012]圖6是表示步驟Sll的處理內(nèi)容的流程圖(其一)。
[0013]圖7是表示步驟Sll的處理內(nèi)容的流程圖(其二)。
[0014]圖8是表示與通過(guò)圖6以及圖7的處理來(lái)分類(lèi)的模式(I?9)對(duì)應(yīng)的、2相PWM脈沖的波形例以及電流檢測(cè)定時(shí)的圖(其一)。
[0015]圖9是表示與通過(guò)圖6以及圖7的處理來(lái)分類(lèi)的模式(I?9)對(duì)應(yīng)的、2相PWM脈沖的波形例以及電流檢測(cè)定時(shí)的圖(其二)。
[0016]圖10是表示3相PWM信號(hào)波形和模式(O?9)的變化的圖。
[0017]圖11是表示步驟S12的處理內(nèi)容的流程圖(其一)。
[0018]圖12是表示步驟S12的處理內(nèi)容的流程圖(其二)。
[0019]圖13是表示U0、V0、W0與V0_ba1、W0_bai的定義的圖。
[0020]圖14是表示步驟S3的處理內(nèi)容的流程圖(其一)。
[0021]圖15是表示步驟S3的處理內(nèi)容的流程圖(其二)。
[0022]圖16是說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題的圖。
[0023]圖17是說(shuō)明本實(shí)施方式的作用效果的圖。
[0024]圖18是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)與本實(shí)施方式表示與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)的電流波形的變化的圖。
[0025]圖19是第2實(shí)施方式，是表示在模式(1、3、5)的情況下將3相調(diào)制的PWM信號(hào)變更為2相調(diào)制的PWM調(diào)制的狀態(tài)的圖。
[0026]圖20是模式(7、9)的情況下的圖19相當(dāng)圖。
[0027]圖21是表示每隔載波的半周期而執(zhí)行的中斷處理的流程圖。
[0028]圖22是表示步驟S15的處理內(nèi)容的流程圖(其一)。
[0029]圖23是表示步驟S15的處理內(nèi)容的流程圖(其二)。
[0030]圖24是表示步驟S12的處理內(nèi)容的流程圖(其一)。
[0031]圖25是表示步驟S12的處理內(nèi)容的流程圖(其二)。
[0032]圖26是表示步驟S12的處理內(nèi)容的流程圖(其三)。
[0033]圖27是表示步驟S3的處理內(nèi)容的流程圖。
[0034]圖28是表示步驟S16的處理內(nèi)容的流程圖。
[0035]圖29是表示將通過(guò)圖22以及圖23的處理來(lái)分類(lèi)的模式(7?9)分類(lèi)為通道模式(channel pattern) 7?9、0的情況下的PWM脈沖的波形例以及電流檢測(cè)定時(shí)的圖(其一 )O
[0036]圖30是圖29相當(dāng)圖(其二)。
[0037]圖31是表示將3相調(diào)制與2相調(diào)制混合而進(jìn)行的情況下的各種PWM信號(hào)波形的圖。
[0038]圖32是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)與本實(shí)施方式表示與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)的電流波形的變化的圖。
[0039]圖33是說(shuō)明第3實(shí)施方式的作用的圖(其一)。
[0040]圖34是說(shuō)明第3實(shí)施方式的作用的圖(其二)。
[0041]圖35是說(shuō)明第3實(shí)施方式的作用的圖(其三)。
[0042]圖36是圖22相當(dāng)圖。
[0043]圖37是圖24相當(dāng)圖。
[0044]圖38是圖25相當(dāng)圖。
[0045]圖39是圖28相當(dāng)圖(其一)。
[0046]圖40是圖28相當(dāng)圖(其二 )。
[0047]圖41是表示步驟S9的詳細(xì)處理的流程圖。
[0048]圖42是表示步驟SlO的詳細(xì)處理的流程圖。
[0049]圖43是表示將第3實(shí)施方式的處理實(shí)際地應(yīng)用的情況下的3相PWM模式的圖
【具體實(shí)施方式】
[0050](第I實(shí)施方式)
[0051]以下，作為熱泵系統(tǒng)的一例，參照?qǐng)D1至圖18說(shuō)明對(duì)空氣調(diào)節(jié)器的壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的第I實(shí)施方式。在圖2中，構(gòu)成熱泵系統(tǒng)I的壓縮機(jī)(負(fù)載)2構(gòu)成為，將壓縮部3和電動(dòng)機(jī)4收容在同一鐵制密閉容器5內(nèi)。電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)子軸與壓縮部3連結(jié)。并且，壓縮機(jī)2、四通閥6、室內(nèi)側(cè)熱交換器7、減壓裝置8、室外側(cè)熱交換器9通過(guò)作為熱傳遞介質(zhì)流路的管而連接以構(gòu)成閉環(huán)。另外，壓縮機(jī)2是例如回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。電動(dòng)機(jī)4是例如3相IPM(Inter1r Permanent Magnet:內(nèi)置式永磁)電動(dòng)機(jī)(無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī))?？諝庹{(diào)節(jié)器E構(gòu)成為具有上述的熱泵系統(tǒng)I。
[0052]在供暖時(shí)四通閥6處于以實(shí)線表示的狀態(tài)，通過(guò)壓縮機(jī)2的壓縮部3壓縮后的高溫冷媒從四通閥6向室內(nèi)側(cè)熱交換器7供給并凝結(jié)。然后，冷媒通過(guò)減壓裝置8被減壓，成為低溫后流到室外側(cè)熱交換器9，在此蒸發(fā)并返回到壓縮機(jī)2。另一方面，在制冷時(shí)四通閥6被切換為以虛線表示的狀態(tài)。為此，通過(guò)壓縮機(jī)2的壓縮部3壓縮后的高溫冷媒從四通閥6向室外側(cè)熱交換器9供給并凝結(jié)。然后，冷媒通過(guò)減壓裝置8被減壓，成為低溫后流到室內(nèi)側(cè)熱交換器7，在此蒸發(fā)并返回到壓縮機(jī)2。在室內(nèi)側(cè)、室外側(cè)的各熱交換器7、9中，分別通過(guò)風(fēng)扇10、11進(jìn)行送風(fēng)。通過(guò)該送風(fēng)，效率良好地進(jìn)行各熱交換器7、9與室內(nèi)空氣、室外空氣的熱交換。
[0053]圖1是表示電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成的功能框圖。直流電源部21以直流電源的符號(hào)(symbol)表示。但是，直流電源部21在從工業(yè)交流電源生成直流電源的情況下，包括整流電路及平滑電容器等。直流電源部21上經(jīng)由正側(cè)母線22a、負(fù)側(cè)母線22b而連接有逆變器電路(直流交流變換器)23。作為電流檢測(cè)元件的分流電阻24被插入到負(fù)側(cè)母線22b偵U。逆變器電路23構(gòu)成為將作為開(kāi)關(guān)元件的例如N溝道型的功率M0SFET25 (U+，V+，W+，U —，V —, W — ) 3相橋接。逆變器電路23的各相輸出端子分別與電動(dòng)機(jī)4的各相繞組連接。
[0054]分流電阻24的端子電壓(與電流值對(duì)應(yīng)的信號(hào))通過(guò)電流檢測(cè)部(電流檢測(cè)單元)27來(lái)檢測(cè)。電流檢測(cè)部27將所述端子電壓進(jìn)行A/D變換后讀入并基于對(duì)逆變器電路3輸出的2相或3相的PWM信號(hào)模式，檢測(cè)U、V、W各相的電流Iu、Iv、Iw。電流檢測(cè)部27檢測(cè)出的各相電流被輸入至向量運(yùn)算部(轉(zhuǎn)子位置決定單元、PWM信號(hào)生成單元)30。
[0055]從設(shè)定控制條件的微計(jì)算機(jī)等的功能部分對(duì)向量控制部30賦予電動(dòng)機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度指令《ref。然后，向量控制部30基于旋轉(zhuǎn)速度指令oref與所推定的電動(dòng)機(jī)4的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度的差分，生成轉(zhuǎn)矩電流指令I(lǐng)qref。電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)子位置Θ根據(jù)電動(dòng)機(jī)4的各相電流Iu、Iv、Iw來(lái)決定。轉(zhuǎn)矩電流Iq、勵(lì)磁電流Id通過(guò)使用轉(zhuǎn)子位置Θ的向量控制運(yùn)算來(lái)計(jì)算。電壓指令Vq是對(duì)于轉(zhuǎn)矩電流指令I(lǐng)qref與轉(zhuǎn)矩電流Iq的差分進(jìn)行例如PI控制運(yùn)算而生成的。電壓指令Vd是對(duì)勵(lì)磁電流Id側(cè)進(jìn)行同樣地處理而生成的。并且，使用上述轉(zhuǎn)子位置Θ將電壓指令￥9、￥(1變換為三相電壓￥11、￥1^。三相電壓Vu、Vv、Vw被輸入至DUTY生成部(PWM信號(hào)生成單元)31，決定用于生成各相的PWM信號(hào)的占空比(duty)U_DUTY、V_DUTY、ff_DUTY0
[0056]各相占空比U_DUTY、V_DUTY、ff_DUTY被賦予至PWM信號(hào)生成部(PWM信號(hào)生成單元)32，與載波的電平進(jìn)行比較而生成3相PWM信號(hào)。另外，也生成使3相PWM信號(hào)反轉(zhuǎn)的下臂側(cè)的信號(hào)，根據(jù)需要附加了空載時(shí)間(deadtime)后，它們都被輸出至驅(qū)動(dòng)電路33。驅(qū)動(dòng)電路33根據(jù)被賦予的PWM信號(hào)，對(duì)構(gòu)成逆變器電路23的六個(gè)功率M0SFET25(U+，V+，W+，U—，V—，W—)的各柵極輸出柵極信號(hào)。另外，關(guān)于上臂側(cè)，以升壓了必要的電平后的電位進(jìn)行輸出。關(guān)于PWM信號(hào)生成部31生成3相PWM信號(hào)的方式，使用例如日本國(guó):專(zhuān)利第5178799號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的第4實(shí)施方式的方式。
[0057]電流檢測(cè)定時(shí)調(diào)整部34配置在PWM信號(hào)生成部32與電流檢測(cè)部27之間。電流檢測(cè)定時(shí)調(diào)整部34，基于從PWM信號(hào)生成部32輸入的載波及從向量運(yùn)算部30輸入的信息，決定由電流檢測(cè)部27在載波周期內(nèi)檢測(cè)2相的電流的定時(shí)，并輸出至電流檢測(cè)部27。電流檢測(cè)部27在從電流檢測(cè)定時(shí)調(diào)整部34輸入的定時(shí)對(duì)分流電阻24的端子電壓進(jìn)行A/D變換。另外，在以上，結(jié)構(gòu)27?32、34的功能是通過(guò)包括CPU的微計(jì)算機(jī)的硬件以及軟件實(shí)現(xiàn)的功能。
[0058]接下來(lái)，參照?qǐng)D3至圖25對(duì)本實(shí)施方式的作用進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示每隔載波的半周期而執(zhí)行的中斷處理的流程圖。即，PWM中斷在作為載波的三角波振幅的峰值和底部發(fā)生。首先，判斷標(biāo)志M_Int_flg是否是“O”(重置)(SI)，如果是“0”，則提取在電流檢測(cè)部27中進(jìn)行A/D變換后的數(shù)據(jù)(S2)。然后，電流檢測(cè)部27基于提取到的數(shù)據(jù)，檢測(cè)3相電流(S3)。另外，在步驟S3中，執(zhí)行后述的“StartC”的處理。
[0059]在此，電流檢測(cè)部27中的分流電阻24的端子電壓的A/D變換處