[发明专利]AC电动机的控制系统

说明书

相关申请的交叉引用

该非临时申请基于2012年12月12日提交给日本专利局的编号为2012-271237的日本专利申请，该申请的全部内容通过引用的方式并入于此。

技术领域

本发明涉及AC电动机的控制系统，更具体地说，涉及使用转换器可变地控制驱动AC电动机的逆变器的DC链（DC link）电压的控制系统。

背景技术

为了控制使用DC电源的AC电动机，一般采用包括逆变器的控制系统。例如，另如公开号为2006-311768的日本专利（下文称为“PTD1”）中所述，使用升压转换器可变地控制逆变器的DC链电压的配置是众所周知的。因此，由于升压转换器的输出电压（即，逆变器的DC链电压）是从DC电源（典型地为电池）的输出电压进行升压，因此可以有利地以更高的转矩及更高的旋转驱动AC电动机。

上面的PTD1描述了可变地控制逆变器DC链侧上的电压（即，升压转换器的输出电压），从而在选择性地应用脉宽调制（PWM）控制和矩形波电压控制的AC电动机控制期间，将特定控制方式中的调制系数保持在目标值上。借此，可通过将调制系数（调制度）保持在目标值上而降低整个系统的损耗。

发明内容

如上面的PTD1所述，在包括升压转换器、逆变器和AC电动机的控制系统中，借助施加单脉冲矩形波电压的所谓矩形波电压控制、通过降低的升压转换器的输出电压操作AC电动机，有利于降低升压转换器和逆变器中的开关损耗。但是，矩形波电压控制是在磁场弱化控制下的电压相位控制。因此，如果增大电压相位以增加输出转矩，便会因为磁场弱化电流增加而导致电动机损耗增加。

另一方面，当升压转换器的输出电压升高并且AC电动机在PWM控制下操作时，可以降低电动机损耗，而由于开关次数增加导致开关损耗，转换器和逆变器的损耗也增加。

因此，如何设定升压转换器的输出电压成为降低整个系统损耗的问题。在PTD1中，可通过设定升压转换器的输出电压（系统电压）以保持为预先求出的目标调制系数来最小化损耗。

但是，在应用矩形波电压控制时，调制系数固定为恒定值（0.78），因此无法如在PTD1中那样通过控制设定升压转换器的输出电压（系统电压），以使调制系数保持为目标值。

本发明就是为了解决此问题而作出的，并且本发明的目标是设定逆变器的DC链电压（升压转换器的输出电压），以便在被配置为使用升压转换器可变地控制逆变器的DC链电压的控制系统通过矩形波电压控制来控制AC电动机的情况下，抑制整个控制系统的损耗。

根据本发明的一方面，一种AC电动机的控制系统包括升压转换器、逆变器和电压指令值设定部。所述升压转换器被配置为在DC电源与电力线之间执行DC电力转换，以使所述电力线的DC电压根据电压指令值而被控制。所述逆变器被配置为将所述电力线上的DC电压转换为要被施加到所述AC电动机的AC电压。所述电压指令值设定部被配置为根据电动机电流的d-q轴平面上的电流相位修正所述电压指令值，所述电动机电流在应用矩形波电压控制期间流过所述AC电动机，在所述矩形波电压控制中，矩形波电压被从所述逆变器施加到所述AC电动机，并且所述AC电动机的输出转矩由所述矩形波电压的电压相位控制。所述电压指令值设定部修正所述电压指令值，以使所述电流相位更接近目标电流相位线。所述目标电流相位线在所述d-q轴平面上被设定在相对于最佳电流相位线的提前侧，该最佳电流相位线是对于所述电动机电流的相同振幅而言输出转矩被最大化的电流相位的集合。

优选地，所述电压指令值设定部被配置为根据所述AC电动机的负荷状态改变所述目标电流相位线。进一步优选地，所述电压指令值设定部被配置为当所述AC电动机的负荷较低时，使所述目标电流相位线朝着相对于所述最佳电流相位线的提前侧变化，同时所述电压指令值设定部被配置为当所述AC电动机的负荷较高时，使所述目标电流相位线更接近所述最佳电流相位线。

此外，优选地，所述控制系统被配置为使多个AC电动机通过多个逆变器分别电连接到公共的电力线。所述电压指令值设定部包括计算部和修正部。所述计算部针对所述多个AC电动机中的每个AC电动机，根据所述目标电流相位线与当前电流相位之差计算电压修正量，所述目标电流相位线是针对每个所述AC电动机根据该AC电动机的负荷状态而被设定的。修正部基于针对所述多个AC电动机中各个AC电动机的所述电压修正量的最大值修正所述电压指令值。