[发明专利]对回转机械实施改进控制的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动功率转换器的装置，所述功率转换器具有开关元件以及在 回转机械端和DC(直流)供电单元之间可操作性地建立电性连接以将回转机械的 实际转矩调整到要求的转矩。

背景技术

上述控制装置的类型被配置为执行电流反馈控制以将回转机械的实际转矩调整 到要求的转矩。这种类型的典型控制装置对于以功率逆变器为例的转换器的开关元 件来说以PWM(脉冲宽度调制)控制模式操作。

三相电机的控制装置以PWM控制模式操作来计算三相电机每个相绕组的基本 上为正弦波的指令电压；上述指令电压要求同流过每个相绕组的实际电流相匹配以 及以期望的周期指令电流反馈。

控制装置以PWM控制模式操作将每个相绕组的正弦波指令电压同三角波(或 锯齿波)载波相比较。基于上述比较结果，控制装置以PWM模式操作来分别地导 通和关断逆变器的桥式开关元件中的每一个。这将逆变器的输入DC电压调制为应 用于回转机械的每个相绕组的AC(交流)电压。

导通和关断时间的调整，即为，由控制装置控制的桥式开关元件中的每一个的 占空(占空比)将应用于每个相绕组的AC电压同指令电压相匹配。这使得流过每 个相绕组的实际电流匹配于期望周期指令电流。流过每个相绕组的实际电流工作以 产生同每个单相绕组的期望指令电流相对应的转矩。

三相电机的PWM控制模式需要在三相电机较高的速度范围内来增加指令电 压。桥式逆变器将指令电压的幅值的上限值限定为基本上为逆变器的输入DC电压 的一半。这是因为基本上为逆变器的输入DC电压的一半应用于每个相绕组。

因此，当指令电压的幅值增加到大于逆变器输入DC电压的一半时，逆变器的 实际输出电压同指令电压不相匹配。

因此，在三相电机的较高速度范围内，采用单脉冲控制模式代替PWM控制模 式已经被执行。

控制装置在三相电机的较高速度范围内以单脉冲控制模式操作来分别导通和断 开逆变器的开关元件的每一个使得开关元件的每一个的导通和断开时间基本上同周 期指令电流的周期相匹配；这个周期同2π弧度的电角度相对应。

控制装置在三相电机的较高速度范围内以单脉冲控制模式来操作所提供的电压 利用因数比在较高速度范围内采用PWM控制模式时获得的电压利用因数更大。电 压利用因数含义是逆变器输出电压的幅值同逆变器输入DC电压的比值。

可是，单脉冲控制模式突然地，即间断地增加了电压利用因数从PWM控制模 式的指令电压的幅值达到逆变器输入DC电压的一半的时刻所获得的电压利用因数 的数值。

不间断地将逆变器控制模式从PWM控制模式改变为单脉冲控制模式的另一控 制方法在日本专利申请公开号H09-047100中公开。

上述专利公开中的方法被设计为，当PWM控制模式时的指令电压的幅值达到 逆变器输入DC电压的一半时，使用存储在ROM中的周期性的重复脉冲模型和在 d-q坐标系中的指令电压矢量的相位。d-q坐标系中的d轴与三相电机的转子N极中 心在一条直线上，以及其中q轴具有超前三相电机旋转期间相应d轴π/2弧度电角 度的相位。

上述方法也被设计为依照周期性的重复脉冲的模型来导通和关断桥式开关元件 中的每一个。

这使得在PWM控制模式中的指令电压的幅值基本上达到逆变器输入DC电压 的一半的时刻所获得的电压利用因数不间断地转换为采用单脉冲控制模式所获得的 电压利用因数成为可能。

发明内容

本申请的发明者已经发现指令电压的增加超过逆变器输入DC电压的一半时， 可能因为高次谐振而造成流过每个相绕组的实际电流的波形畸变，从而导致了电流 反馈控制性能的降低。

这意味着为了保持电流反馈控制的高性能，d-q坐标系中的指令电压矢量可能 没有被适当的确定。

为了这个原因，上述专利公开中使用d-q坐标系中的指令电压矢量的相位的方 法可能使得当逆变器的控制从PWM控制模式移到单脉冲控制模式时的电流反馈控 制性能保持在高水平是困难的。

考虑到背景技术，本发明的至少一个方面的目标是为了提供一种驱动功率转换 器的装置，所述功率转换器具有开关元件以及在回转机械终端和DC供电单元之间 可操作性地建立电性连接以控制回转机械，使得将回转机械的实际转矩调整到要求 的转矩。这些装置具有改进的结构，即使需要较高的电压利用因数，回转机械的控 制性能仍保持在高水平。