[发明专利]用于交流电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于AC（交流）电动机的控制装置，该用于AC电动机的控制装置使用电流传感器检测三相中的一相中的相电流以控制AC电动机的通电。

背景技术

近年来，鉴于改进燃油经济性和减少废气排放的社会需求，安装有AC电动机作为车辆的驱动电源的电动车辆和混合动力车辆受到关注。例如，一些混合动力车辆被配置成使得：DC（直流）电源如二次电池和AC电动机通过电力转换设备如逆变器彼此连接。DC电源的DC电压通过逆变器转换成AC电压以驱动AC电动机。AC电动机由控制装置以例如下列专利文献中公开的方式来控制。

专利文献1：JP-A-2004-159391

专利文献2：JP-A-2010-124544

专利文献3：JP-A-2008-86139

专利文献4：JP-A-2004-64903

专利文献5：JP-A-H10-225199

专利文献6：JP-A-2001-145398

在专利文献1中，由电流传感器检测流经AC电动机的三相中的一相（例如，U相）的电流。然后，基于电流传感器检测的电流检测值、d轴电流命令值、q轴电流命令值和AC电动机的电角计算其他相（例如，V相和W相）的电流估计值。

具体地，通过将由q轴以及d轴电流命令值Id*和q轴电流命令值Iq*的组合向量形成的命令电流相角α加上由AC电动机的定子和转子的U相轴形成的角θ来计算U相电流相角θ1（=α+θ）。然后，根据下面的公式使用U相电流相角θ1和电流传感器检测的电流检测值Iu计算电流幅度Ia。然后，根据下面的公式使用电流幅度Ia和U相电流相角θ1计算其他相的电流估计值Iv和Iw。

基于电流检测值Iu以及电流估计值Iv和Iw计算d轴电流Id和q轴电流Iq。然后，通过计算AC电动机的电压命令值对流经AC电动机的电流进行反馈控制，使得d轴电流Id和q轴电流Iq可以分别等于d轴电流命令值Id*和q轴电流命令值Iq*。

注意，AC电动机的电流向量随命令电流向量（对应于电流命令值的电流向量）变化。然而，由于控制误差和反馈控制的影响，电流向量与命令电流向量之间有偏差（即差异）。因此，命令电流相位不同于实际电流相位并且不能真实地反映实际电流相位。

然而，根据专利文献1，通过使用根据命令电流相角计算的U相电流相角，在不考虑实际电流相位的情况下计算其他相的电流估计值。因此，电流估计值可能不具有足够高以控制AC电动机的精度。

在专利文献2中，通过矩形波控制（在一个电流供应周期内切换一个脉冲）来控制AC电动机。矩形波控制为转矩反馈控制，包括：在没有用于d轴和q轴的电流命令的情况下，根据电流传感器感测的d轴电流和q轴电流计算估计转矩；以及控制电压向量相使得估计转矩跟随命令转矩。在弱场电流需要流动的操作范围内采用矩形波控制。该控制在提高燃油消耗率（降低转换器损失）方面很有效，因为该控制使得可以使弱场电流和逆变器切换的次数最小化。

在专利文献4中，DC电源线中设置有一个电流传感器以感测总线中流动的电流。如果用于安装在车辆中的大功率AC电动机的控制系统中的DC电源线中设置有电流传感器，那么不仅DC电源线附近的组装工作会很复杂，而且DC电源线的扩展会引起电流传导噪声。因此，逆变器将变得大而且昂贵。

在专利文献5中，通过使用根据电动机常量确定的状态方程、根据三相中的一相的感测电流计算d轴电流Id和q轴电流Iq。根据该技术，由于电动机常量随温度变化，因此当通过解状态方程计算d轴电流Id和q轴电流Iq时，估计误差很可能会变大。因此不能使电动机控制稳定。另外，需要复杂的计算处理，因此在控制ECU（微型计算机）中不太可能实现这样的技术。

在专利文献6中，通过对三相中的一相的感测电流和其他两相的估计相电流进行d-q转换来计算AC电动机的d轴电流Id和q轴电流Iq。d轴电流Id和q轴电流Iq由一阶时滞滤波器进行平均并且进行逆d-q转换以估计其他两相的相电流。根据该技术，当车辆中需要转矩变化或旋转速度变化时，受为求平均而设置的一阶时滞滤波器的影响，估计电流中会产生时延，并且不能使电动机控制稳定。

发明内容

因此，目的是提供一种用于AC电动机的控制装置，该用于AC电动机的控制装置稳定地驱动三相AC电动机的三相中的仅一相（逆变器的三相输出中的一相）中具有电流传感器的AC电动机。