[发明专利]电动机驱动控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动机驱动控制系统及其控制方法，更加特定地，涉及包括被构成为能够将直流电源的输出电压进行升压的转换器而构成的电动机驱动控制系统的控制技术。 

背景技术

一般使用的电动机驱动控制系统，将来自于直流电源的直流电力通过电力变换器(具有代表性的是变换器(逆变器，inverter))转换为交流电力而驱动控制交流电动机。在变换器等的电力变换器中，由于通过高频且大电力(功率)的开关进行电力变换，所以需要构成为避免进行这样的开关动作的开关元件(例如IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极晶体管)等的大电力用晶体管)的发热。 

特别地，在通过变换器等的电力变换器驱动永磁体励磁型同步电动机(PM电机)时，如果电动机的旋转由于外力而锁止，则电流仅集中于设置于电动机的多相的绕组中一相的绕组(winding)。其结果是，设置于电力变换器(变换器)中的多个开关元件中的与该相对应的开关元件急剧发热。如果产生这样的急剧发热，则有导致开关元件的热破坏的危险。因此，提出了用于在电机的锁止时抑制构成电力变换器(变换器)的开关元件的发热的构成。 

例如，日本特开平9-70195号公报(以下，称专利文献1)中，在电动机锁止时，通过将PWM(脉宽调制，Pulse Width Modulation)信号的载波频率从普通的频率(10kHz)切换至低频率(1.25kHz)，降低变换器的开关元件的开关频率而减少开关损失，来避免变换器的各开关元件产生急剧的发热。

此外，日本特开2005-117758号公报(以下，称专利文献2)中，公开了一种构成，该构成对变换器的各开关元件并联设置两个驱动电路，通常仅通过一个驱动电路接通断开开关元件，而在电动机的锁止状态时通过两个驱动电路接通断开开关元件。根据这样的构成，在锁止状态时使开关元件的接通断开比较急剧，比通常时更能够抑制开关损失而由此减少发热。 

此外，日本特开平9-215388号公报(以下称专利文献3)中公开了，基于各相的电机驱动电流的平方积分值，提前检测到一定电流持续流过的电动机的锁止状态，以进行变换器的保护。 

另一方面，作为电动机驱动控制系统的一个形式，使其成为能够通过转换器(converter)将来自于直流电源的直流电压进行升压的构成，通过变换器将由转换器进行可变控制的直流电压转换为交流电压而驱动控制交流电动机的构成，公开于例如日本特开2003-309997号公报(以下称专利文献4)。在这样的构成中，由于能够使施加于电动机的交流电压振幅可随着电动机的动作状态而变化，所以能够以高效率运行电动机且获得高输出。 

发明内容

然而，在专利文献1中公开的构成中，虽然在电动机的锁止时能够降低开关元件的发热，但是会出现这样的问题：由于载波频率下降而使控制响应性降低，而且由于开关频率下降至声频带域而使噪音增大。 

此外，在专利文献2中公开的构成中，有这样的问题：在通常使用的驱动电路之外，还需要并联设置仅在电动机的锁止时使用的驱动电路，所以导致驱动电路的大型化和成本上升。 

因而，在如专利文献4所公开的、包括转换器的电动机驱动控制系统中，在谋求在检测到电动机的锁止时防止开关元件的发热的情况下，优选不会发生上述专利文献1和2的问题的控制构成。关于这一点，专利文献3虽然对可靠的检测锁止状态有所公开，但对用于防止在锁止状态时的开关元件的发热的技术却没有提及。 

本发明，是为了解决这样的问题点而进行的，本发明的目的是，在包 括被构成为能够将直流电压的输出电压进行升压的转换器而构成的电动机驱动控制系统中，通过高效的控制构成，在电动机的锁止发生时抑制构成电力变换器(变换器)的各开关元件的发热所引起的温度上升。 

本发明的电动机驱动控制系统，具备直流电源、转换器、第1变换器、电压设定单元、锁止检测单元和电压限制单元。转换器构成为能够将直流电源的输出电压进行升压，被构成为将直流电源的输出电压按照电压指令值进行可变控制而输出至直流电源配线。第1变换器，通过多个开关元件在直流电源配线上的直流电力和驱动电动机的交流电力之间进行电力变换，使得电动机按照动作指令而工作。电压设定单元，根据电动机的动作状态，设定转换器的电压指令值。锁止检测单元，被构成为检测电动机的锁止状态。电压限制单元，在锁止检测单元检测到锁止状态时，将电压指令值设定为通过电压设定单元所设定的电压指令值和预定的限制电压中较低一方的电压。