電動(dòng)機(jī)控制裝置以及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)置有噪聲濾波器的電動(dòng)機(jī)控制裝置以及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)控制裝置具有:轉(zhuǎn)換器，其將交流電源變換為直流電源；以及逆變器，其對(duì)該轉(zhuǎn)換器變換生成的直流電源進(jìn)行通斷而變換為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的交流電源，但是，在逆變器中，由于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的通斷動(dòng)作而產(chǎn)生噪聲。該噪聲是經(jīng)由電源線而向外部傳播，對(duì)外圍設(shè)備造成影響的傳導(dǎo)性噪聲。
[0003]因此，目前進(jìn)行下述處理，S卩，在電動(dòng)機(jī)控制裝置的電源線連接端設(shè)置噪聲濾波器，降低產(chǎn)生的傳導(dǎo)性噪聲向電源線的泄漏(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]在這里，對(duì)于與該電動(dòng)機(jī)控制裝置產(chǎn)生的傳導(dǎo)性噪聲相關(guān)的國(guó)際EMI標(biāo)準(zhǔn)，大多在150kHz至30MHz的頻帶對(duì)傳導(dǎo)性噪聲向電源線的泄漏量進(jìn)行限制，但是，該150kHz至30MHz的頻帶通常是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于載波頻率的頻帶的頻率區(qū)域，該載波頻率用于通過(guò)PWM信號(hào)使電動(dòng)機(jī)控制裝置的逆變器進(jìn)行通斷動(dòng)作。
[0005]對(duì)此，噪聲濾波器形成在低頻區(qū)域不進(jìn)行衰減而使噪聲通過(guò)的低通濾波器的構(gòu)造，其截止頻率(開(kāi)始衰減的頻率)通常比電動(dòng)機(jī)控制裝置的載波頻率低，但是，該噪聲濾波器的制造商不太關(guān)注噪聲濾波器的截止頻率，僅著眼于150kHz附近的衰減值而進(jìn)行設(shè)
i+o
[0006]S卩，噪聲濾波器的衰減率以及截止頻率隨著噪聲濾波器的制造商的不同而不同，因此，如果將這種噪聲濾波器與電動(dòng)機(jī)控制裝置的制造商、用戶進(jìn)行的設(shè)定組合，則會(huì)引起如下問(wèn)題。
[0007]S卩，在電動(dòng)機(jī)控制裝置產(chǎn)生的傳導(dǎo)性噪聲量較大的情況下，電動(dòng)機(jī)控制裝置的制造商、用戶選擇使用在大于或等于150kHz的頻帶中的噪聲衰減率較大的噪聲濾波器，但是，對(duì)于噪聲濾波器的制造商所設(shè)計(jì)的在大于或等于150kHz的頻帶中的噪聲衰減率較大的噪聲濾波器而言，其截止頻率有時(shí)會(huì)處于電動(dòng)機(jī)控制裝置的載波頻率附近。
[0008]如果將這種噪聲濾波器安裝于產(chǎn)生較大的傳導(dǎo)性噪聲的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，則在該電動(dòng)機(jī)控制裝置中，引起如下情況，即，作為構(gòu)成噪聲濾波器的電感器而起作用的共模線圈的鐵氧體鐵心會(huì)發(fā)生磁飽和，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所希望的噪聲衰減效果。
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平2 - 36762號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]對(duì)于該問(wèn)題，以往在噪聲濾波器的制造商側(cè)采用避免共模線圈的鐵心的磁飽和的對(duì)策。具體地說(shuō)，采用了下述等使噪聲濾波器的截止頻率變化的對(duì)策:(I)減少噪聲濾波器的共模線圈的鐵氧體鐵心的匝數(shù)，減小I個(gè)電感器的電感，并且，將電感器多級(jí)化，即，將鐵氧體鐵心多級(jí)化，(2)將共模線圈的鐵心的截面積變大，(3)將飽和磁通密度較小的鐵氧體鐵心替換為非晶鐵心。
[0011]但是，如果將共模線圈的鐵氧體鐵心多級(jí)化、將鐵氧體鐵心的截面積變大、或者使用由高飽和磁通密度的非晶材料構(gòu)成的鐵心，則電感器大型化，或者鐵心的材料費(fèi)變高，因此，存在下述問(wèn)題，即，對(duì)于選擇使用這種噪聲濾波器的電動(dòng)機(jī)控制裝置的制造商、用戶而言，導(dǎo)致裝置的大型化、成本上升等。
[0012]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種電動(dòng)機(jī)控制裝置以及其控制方法，無(wú)需對(duì)噪聲濾波器的制造商側(cè)要求特別的對(duì)策，即使將按照以往的規(guī)格而制造出的噪聲濾波器內(nèi)置，也能夠以使共模線圈的鐵氧體鐵心不發(fā)生磁飽和的方式進(jìn)行使用。
[0013]為了解決上述的課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置內(nèi)置有噪聲濾波器，該噪聲濾波器用于防止在PWM控制方式逆變器中產(chǎn)生的噪聲向交流電源側(cè)泄漏，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，具有下述控制功能，即，當(dāng)所述噪聲濾波器的截止頻率與用于產(chǎn)生PWM信號(hào)的三角波載波信號(hào)的頻率即載波頻率重疊、或者所述截止頻率處于所述載波頻率的附近時(shí)，將所述載波頻率變更為其他頻率。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，無(wú)需對(duì)噪聲濾波器的制造商側(cè)要求特別的對(duì)策，即使將按照以往的規(guī)格而制造出的噪聲濾波器內(nèi)置，也能夠以使共模線圈的鐵氧體鐵心不發(fā)生磁飽和的方式進(jìn)行使用。由此，能夠?qū)?nèi)置的噪聲濾波器的成本進(jìn)行抑制，因此，實(shí)現(xiàn)能夠大幅度降低裝置成本的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的要部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖2是表示圖1所示的噪聲濾波器的阻抗特性例的特性圖。
[0018]圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的動(dòng)作的流程圖。
[0019]圖4是表示噪聲電流檢測(cè)值與電動(dòng)機(jī)控制裝置的載波頻率的關(guān)系的特性圖，(A)是表示fc = fr的情況的圖，(B)是表示fc # fr的情況的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面，基于附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置以及其控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，本發(fā)明不限定于本實(shí)施方式。
[0021]實(shí)施方式
[0022]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的要部結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，對(duì)于本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置1，在與電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制相關(guān)的結(jié)構(gòu)(在圖1中示出基本部分的『轉(zhuǎn)換器3、電容器4、逆變器5、柵極信號(hào)生成電路6以及PWM信號(hào)生成電路7』)的基礎(chǔ)上，內(nèi)置有噪聲濾波器8的情況下，追加有電流檢測(cè)器9、采樣?保持電路(S/H) 10、以及載波頻率是否變更判斷部11。如圖1所示，噪聲濾波器8設(shè)置于轉(zhuǎn)換器3的輸入端與電源電纜13的裝置側(cè)連接端之間，其中，電源電纜13與交流電源12連接。
[0023]首先，簡(jiǎn)單說(shuō)明與電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制相關(guān)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。轉(zhuǎn)換器3是由二極管電橋構(gòu)成的全波整流電路。在圖1所示的例子中，轉(zhuǎn)換器3對(duì)通過(guò)噪聲濾波器8而輸入的交流電源12的輸出(在圖示的例子中是3相交流電源)進(jìn)行全波整流，生成規(guī)定值的直流電壓。轉(zhuǎn)換器3輸出的直流電壓的脈動(dòng)部分被電容器4平滑化而形成固定電壓，作為逆變器5的母線電壓。
[0024]逆變器5由開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成，該開(kāi)關(guān)電路由多個(gè)逆并聯(lián)連接有二極管5a的功率晶體管(在圖示的例子中是IGBT) 5b構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，對(duì)于該開(kāi)關(guān)電路，在與電容器4的正極端連接的正極母線、以及與負(fù)極端連接的負(fù)極母線之間并聯(lián)地配置3個(gè)橋臂，該橋臂是串聯(lián)連接2組二極管5a以及功率晶體管5b而構(gòu)成的，一端與正極母線連接的3個(gè)上橋臂的各其他端、和一端與負(fù)極母線連接的3個(gè)下橋臂的各其他端之間的3個(gè)連接端形成輸出立而，并與電動(dòng)機(jī)2連接。
[0025]PWM信號(hào)生成電路7基于某個(gè)頻率的三角波載波信號(hào)、與具有某個(gè)傾斜度而與三角波載波信號(hào)交叉的速度指令電壓信號(hào)的比較，生成脈沖寬度發(fā)生變化的PWM信號(hào)(脈沖寬度調(diào)制信號(hào))。
[0026]柵極信號(hào)生成電路6基于來(lái)自PWM信號(hào)生成電路7的PWM信號(hào)，分別生成柵極信號(hào)，該柵極信號(hào)施加于開(kāi)關(guān)電路的3個(gè)上橋臂和3個(gè)下橋臂的各功率晶體管5b的柵極，其中，該開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成逆變器5。
[0027]通過(guò)來(lái)自柵極信號(hào)生成電路6的柵極信號(hào)，逆變器5的開(kāi)關(guān)電路的3個(gè)上橋臂和3個(gè)下橋臂的各功率晶體管5b分別進(jìn)行接通.斷開(kāi)動(dòng)作，從而，對(duì)電容器4所形成的母線電壓進(jìn)行通斷而變成電動(dòng)機(jī)2的交流驅(qū)動(dòng)電壓。
[0028]在這里，在逆變器5中，由于各功率晶體管5b的通斷動(dòng)作而產(chǎn)生傳導(dǎo)性噪聲。噪聲濾波器8是為了防止在逆變器5產(chǎn)生的傳導(dǎo)性噪聲經(jīng)由電源線而傳播至外部并對(duì)外圍設(shè)備造成影響而設(shè)置的。雖然省略了結(jié)構(gòu)的圖示，但該噪聲濾波器8具有共模線圈、配置于線間的X電容器、以及配置于線-地之間的Y電容器。
[0029]通過(guò)將銅線同相地纏繞于鐵氧體鐵心，使得在各個(gè)線圈中流動(dòng)的電流的磁通相互抵消而防止鐵氧體鐵心的飽和，從而，共模線圈能夠得到較大的電感。X電容器的主要目的在于使常模噪聲衰減，Y電容器的主要目的在于使共模噪聲衰減。
[0030]下面，參照?qǐng)D1?圖4，說(shuō)明與本實(shí)施方式相關(guān)的部分。此外，圖2是表示圖1所示的噪聲濾波器的阻抗特性例的特性圖。圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的動(dòng)作的流程圖。圖4是表示噪聲電流檢測(cè)值與電動(dòng)機(jī)控制裝置的載波頻率的關(guān)系的特性圖，(A)表示fc = fr的情況，⑶表示fc # fr的情況。
[0031]首先，在圖2中，縱軸以對(duì)數(shù)方式顯示噪聲濾波器阻抗，表示越向下方噪聲濾波器8的衰減率越小。在圖2中，阻抗特性曲線15的波谷部分的最低點(diǎn)所示的頻率fr是噪聲濾波器8的截止頻率(開(kāi)始進(jìn)行衰減的頻率)。而且，阻抗特性曲線15的波谷部分中的向高頻側(cè)上升的位置所示的頻率fc是在PWM信號(hào)生成電路7中用于生成PWM信號(hào)的三角波載波信號(hào)的頻率(載波頻率)。
[0032]通常，如圖2所示，用于生成PWM信號(hào)的三角波載波信號(hào)的頻率(載波頻率)fc處于比噪聲濾波器8的截止頻率fr高的頻率區(qū)域。但是，噪聲濾波器8的制造商不太關(guān)注截止頻率fr，僅著眼于國(guó)際EMI標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的150kHz附近的衰減值而進(jìn)行