[发明专利]电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动控制电动机的电动机控制装置，尤其涉及采用单分流电流检测方式的电动机控制装置。

背景技术

为向电动机供给三相交流电并对电动机进行矢量控制，需要在U相、V相及W相三相之中检测两个相的电流(例如U相电流及V相电流)。为检测两个相的电流，通常使用两个电流传感器(变流器(currenttransformer)等)，但使用两个电流传感器导致嵌入了电动机的系统整体的成本提高。

因此，以往提出了用一个电流传感器检测逆变器与直流电源间的母线电流(直流电流)，并从该检测到的母线电流中检测两个相的电流的方式。该方式也称作单分流电流检测方式(单分流电流检测方式)，该方式的基本原理记载于例如下述专利文献1中。

图19表示采用了单分流电流检测方式的以往的电动机驱动系统的整体框图。逆变器(PWM逆变器)902具备三个相的具有上臂和下臂的半桥电路，并通过按照从控制部903提供的三相电压指令值使各臂开关，由此将来自直流电源904的直流电压变换为三相交流电压。该三相交流电压向三相永磁铁同步式的电动机901供给，驱动控制电动机901。

将连接逆变器902内的各下臂与直流电源904的线路称为母线M_L。电流传感器905向控制部903传递表示流过母线M_L的母线电流的信号。控制部903通过在适当的时刻对电流传感器905的输出信号进行采样，检测出电压电平变为最大的相(最大相)的相电流与变为最小的相(最小相)的相电流，即两个相的电流。

在各相的电压电平相互之间充分分开的情况下，利用上述的处理能够检测两个相的电流，但如果电压的最大相与中间相接近或电压的最小相与中间相接近，则不能够检测两个相的电流。而且，逐一参照图3～图5(a)～(d)在后面对包括不能检测该两个相的电流的说明的单分流电流检测方式进行说明。

鉴于此，在单分流电流检测方式中，提出了在不可实测两个相的相电流的期间，基于三相的门信号，对于逆变器内的各臂的PWM信号的脉冲宽度进行修正的方法(例如，参照下述专利文献2)。

图20表示与该修正相对应的通常的电压指令值(脉冲宽度)的修正例。图20中，横轴表示时间，920u、920v及920w表示U相、V相及W相的电压电平。各相的电压电平遵从相对于各相的电压指令值(脉冲宽度)，因此可以认为两者等价。如图20所示，修正各相的电压指令值(脉冲宽度)以使电压的“最大相和中间相”及“最小相和中间相”不接近到规定间隔以下。由此，可稳定地检测两个相的相电流。但是，通过修正各相的电压指令值(脉冲宽度)，如图20所示的各相电压变形，因此具有噪音和振动大的缺点。

因此，寻求不修正电压指令值(脉冲宽度)地与不可实测两个相的相电流的期间相对应的技术。

例如，提出了在不可实测两个相的相电流的期间，通过dq变换过去的三相电流得到的d轴q轴电流再次逆变换为三相，由此推定三相电流的方法(例如，参照专利文献3)。但是，在该方法中，需要复杂的计算。此外，为在不可实测两个相的相电流的期间执行矢量控制，需要由过去的三相电流计算电压指令值的运算处理。在该运算处理中混入运算误差。

此外，设可变更PWM逆变器的载波频率，为可实测两个相的相电流，根据需要提出降低载波频率的方案(例如参照下述专利文献4～6)。但是，为变更载波频率需要利用高性能计算机的复杂的处理。进而，如果降低载波频率，则产生控制周期变长，噪音变大的问题。

专利文献1：特许第2712470号公报

专利文献2：特开2003-189670号公报

专利文献3：特开2004-64903号公报

专利文献4：特开2005-45848号公报

专利文献5：特开2003-224982号公报

专利文献6：特开2004-104977号公报

非专利文献1：比田，另外两名，“基于最大转矩控制轴的永磁铁同步电动机的无位置传感器矢量控制”，平成18年电气学会产业应用部门大会讲演论文集，电气学会产业应用部门，平成18年8月，p.385-388(I-385～I-388)

发明内容

因此，本发明的目的在于，在采用单分流电流检测方式的情况下，提供一种可由简单的处理与不可实测相电流的期间对应的电动机控制装置及电动机驱动系统。