[发明专利]用于电动机驱动系统的控制设备和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于电动机驱动系统的控制设备和方法。具体地说，本发明涉及用于下述电动机驱动系统的控制设备和方法：该电动机驱动系统用逆变器将直流电压转换成交流电压来驱动和控制交流电动机。

背景技术

常常使用一种电动机驱动系统，该系统用逆变器将直流电压转换成交流电压来驱动三相交流电动机。还提出了用于在这样的电动机驱动系统中把从交流电动机输出的转矩适当地控制到目标转矩(转矩命令值)的各种控制模式。

例如，日本专利申请公开JP-A-2005-124359描述了一种方法，其中，在对同步电动机进行电流控制的电流反馈中，使用由具有校正项的观测器评估的电流信号对实际速度与评估速度之间的误差进行校正。在这种电流控制中，根据转矩电流命令值(用于d轴电流Id的命令值)和电流反馈信号来准备转矩电压信号。根据日本专利申请公开JP-A-2005-124359，根据上述电流反馈，由根据脉宽调制(PWM)控制的逆变器中执行的开关操作来产生施加到同步电动机(交流电动机)各个相的电压。为了有效地驱动电动机，通常通过执行矢量控制来执行PWM控制。

但是，通过PWM控制只能获得有限的基波线路电压。因此，日本专利申请公开JP-A-11-299297描述了使电动机控制模式根据情况在正常PWM控制模式与下述控制模式(方波电压控制模式)之间切换：在方波电压控制模式中，PWM占空比固定在最大值的方波电压被施加到电动机，并通过控制方波电压的相来控制从电动机输出的转矩。

根据日本专利申请公开JP-A-205-124359中描述的电动机控制模式可以更加有效地执行控制，因为电流得到的精确评估，并且感生电压得到了补偿。但是，电动机控制模式被固定在PWM控制模式。因此难以不管电动机工作状态而一直获得高输出。

为了解决这种不便，日本专利申请公开JP-A-11-299297描述了使电动机控制模式在PWM控制模式与方波电压控制模式之间切换。通过这样的构造，需要采取一些措施来使从电动机输出的转矩在切换控制模式时不发生起伏。但是，日本专利申请公开JP-A-11-299297中没有与这些措施有关的描述。

发明内容

本发明是考虑到上述情况作出的。因此，本发明提供了一种用于电动机驱动系统的控制设备和方法，其具有这样的控制结构：控制模式在脉宽调制(PWM)控制模式与方波电压控制模式之间切换，这种控制设备和方法使得能够在切换控制模式时恰当地控制输出转矩。

本发明的第一方面涉及一种用于电动机驱动系统的控制设备，该电动机驱动系统包括对交流电动机进行驱动的逆变器。这种控制设备包括电流检测器、位置检测器、控制模式选择装置、第一电动机控制装置和第二电动机控制装置。电流检测器检测流到交流电动机的电动机电流。位置检测器检测交流电动机的旋转位置。控制模式选择装置基于交流电动机的操作状态，选择用于逆变器中执行的电压转换的控制模式。在控制模式选择装置选择了第一控制模式时，第一电动机控制装置通过执行反馈控制来执行转矩控制，在第一控制模式中，方波电压被施加到交流电动机，在所述反馈控制中，根据从交流电动机输出的转矩相对于转矩命令值的偏差来调节方波电压的相。在控制模式选择装置选择了第二控制模式时，第二电动机控制装置通过根据与转矩命令值对应的电流命令值对电动机电流执行反馈控制来执行转矩控制，在第二控制模式中，以脉宽调制方式对施加到交流电动机的电压进行控制。第二电动机控制装置根据来自电流检测器和位置检测器的输出对电动机电流执行反馈控制。第一电动机控制装置包括第一转矩评估装置、电压相控制装置和第一电压控制装置。第一转矩评估装置根据来自电流检测器和位置检测器的输出，对从交流电动机输出的转矩进行评估。电压相控制装置根据由第一转矩评估装置评估的转矩相对于转矩命令值的偏差，来确定方波电压的相。第一电压控制装置用于控制逆变器中执行的电压转换，使得具有由电压相控制装置确定的相的方波电压被施加到交流电动机。