电动机控制装置以及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内置有噪声滤波器的电动机控制装置以及其控制方法。
【背景技术】
[0002]对交流电动机进行驱动控制的电动机控制装置具有:转换器，其将交流电源变换为直流电源；以及逆变器，其对该转换器变换生成的直流电源进行通断而变换为电动机驱动用的交流电源，但是，在逆变器中，由于半导体开关元件的通断动作而产生噪声。该噪声是经由电源线而向外部传播，对外围设备造成影响的传导性噪声。
[0003]因此，目前进行下述处理，S卩，在电动机控制装置的电源线连接端设置噪声滤波器，降低产生的传导性噪声向电源线的泄漏(例如专利文献I)。
[0004]在这里，对于与该电动机控制装置产生的传导性噪声相关的国际EMI标准，大多在150kHz至30MHz的频带对传导性噪声向电源线的泄漏量进行限制，但是，该150kHz至30MHz的频带通常是远远高于载波频率的频带的频率区域，该载波频率用于通过PWM信号使电动机控制装置的逆变器进行通断动作。
[0005]对此，噪声滤波器形成在低频区域不进行衰减而使噪声通过的低通滤波器的构造，其截止频率(开始衰减的频率)通常比电动机控制装置的载波频率低，但是，该噪声滤波器的制造商不太关注噪声滤波器的截止频率，仅着眼于150kHz附近的衰减值而进行设
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[0006]S卩，噪声滤波器的衰减率以及截止频率随着噪声滤波器的制造商的不同而不同，因此，如果将这种噪声滤波器与电动机控制装置的制造商、用户进行的设定组合，则会引起如下问题。
[0007]S卩，在电动机控制装置产生的传导性噪声量较大的情况下，电动机控制装置的制造商、用户选择使用在大于或等于150kHz的频带中的噪声衰减率较大的噪声滤波器，但是，对于噪声滤波器的制造商所设计的在大于或等于150kHz的频带中的噪声衰减率较大的噪声滤波器而言，其截止频率有时会处于电动机控制装置的载波频率附近。
[0008]如果将这种噪声滤波器安装于产生较大的传导性噪声的电动机控制装置中，则在该电动机控制装置中，引起如下情况，即，作为构成噪声滤波器的电感器而起作用的共模线圈的铁氧体铁心会发生磁饱和，无法实现所希望的噪声衰减效果。
[0009]专利文献1:日本特开平2 - 36762号公报
【发明内容】
[0010]对于该问题，以往在噪声滤波器的制造商侧采用避免共模线圈的铁心的磁饱和的对策。具体地说，采用了下述等使噪声滤波器的截止频率变化的对策:(I)减少噪声滤波器的共模线圈的铁氧体铁心的匝数，减小I个电感器的电感，并且，将电感器多级化，即，将铁氧体铁心多级化，(2)将共模线圈的铁心的截面积变大，(3)将饱和磁通密度较小的铁氧体铁心替换为非晶铁心。
[0011]但是，如果将共模线圈的铁氧体铁心多级化、将铁氧体铁心的截面积变大、或者使用由高饱和磁通密度的非晶材料构成的铁心，则电感器大型化，或者铁心的材料费变高，因此，存在下述问题，即，对于选择使用这种噪声滤波器的电动机控制装置的制造商、用户而言，导致装置的大型化、成本上升等。
[0012]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机控制装置以及其控制方法，无需对噪声滤波器的制造商侧要求特别的对策，即使将按照以往的规格而制造出的噪声滤波器内置，也能够以使共模线圈的铁氧体铁心不发生磁饱和的方式进行使用。
[0013]为了解决上述的课题并实现目的，本发明所涉及的电动机控制装置内置有噪声滤波器，该噪声滤波器用于防止在PWM控制方式逆变器中产生的噪声向交流电源侧泄漏，该电动机控制装置的特征在于，具有下述控制功能，即，当所述噪声滤波器的截止频率与用于产生PWM信号的三角波载波信号的频率即载波频率重叠、或者所述截止频率处于所述载波频率的附近时，将所述载波频率变更为其他频率。
[0014]发明的效果
[0015]根据本发明，无需对噪声滤波器的制造商侧要求特别的对策，即使将按照以往的规格而制造出的噪声滤波器内置，也能够以使共模线圈的铁氧体铁心不发生磁饱和的方式进行使用。由此，能够对内置的噪声滤波器的成本进行抑制，因此，实现能够大幅度降低装置成本的效果。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置的要部结构的框图。
[0017]图2是表示图1所示的噪声滤波器的阻抗特性例的特性图。
[0018]图3是说明本实施方式所涉及的动作的流程图。
[0019]图4是表示噪声电流检测值与电动机控制装置的载波频率的关系的特性图，(A)是表示fc = fr的情况的图，(B)是表示fc # fr的情况的图。
【具体实施方式】
[0020]下面，基于附图，对本发明所涉及的电动机控制装置以及其控制方法的实施方式进行详细说明。此外，本发明不限定于本实施方式。
[0021]实施方式
[0022]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置的要部结构的框图。在图1中，对于本实施方式所涉及的电动机控制装置1，在与电动机2的驱动控制相关的结构(在图1中示出基本部分的『转换器3、电容器4、逆变器5、栅极信号生成电路6以及PWM信号生成电路7』)的基础上，内置有噪声滤波器8的情况下，追加有电流检测器9、采样?保持电路(S/H) 10、以及载波频率是否变更判断部11。如图1所示，噪声滤波器8设置于转换器3的输入端与电源电缆13的装置侧连接端之间，其中，电源电缆13与交流电源12连接。
[0023]首先，简单说明与电动机2的驱动控制相关的结构和动作。转换器3是由二极管电桥构成的全波整流电路。在图1所示的例子中，转换器3对通过噪声滤波器8而输入的交流电源12的输出(在图示的例子中是3相交流电源)进行全波整流，生成规定值的直流电压。转换器3输出的直流电压的脉动部分被电容器4平滑化而形成固定电压，作为逆变器5的母线电压。
[0024]逆变器5由开关电路构成，该开关电路由多个逆并联连接有二极管5a的功率晶体管(在图示的例子中是IGBT) 5b构成。在本实施方式中，对于该开关电路，在与电容器4的正极端连接的正极母线、以及与负极端连接的负极母线之间并联地配置3个桥臂，该桥臂是串联连接2组二极管5a以及功率晶体管5b而构成的，一端与正极母线连接的3个上桥臂的各其他端、和一端与负极母线连接的3个下桥臂的各其他端之间的3个连接端形成输出立而，并与电动机2连接。
[0025]PWM信号生成电路7基于某个频率的三角波载波信号、与具有某个倾斜度而与三角波载波信号交叉的速度指令电压信号的比较，生成脉冲宽度发生变化的PWM信号(脉冲宽度调制信号)。
[0026]栅极信号生成电路6基于来自PWM信号生成电路7的PWM信号，分别生成栅极信号，该栅极信号施加于开关电路的3个上桥臂和3个下桥臂的各功率晶体管5b的栅极，其中，该开关电路构成逆变器5。
[0027]通过来自栅极信号生成电路6的栅极信号，逆变器5的开关电路的3个上桥臂和3个下桥臂的各功率晶体管5b分别进行接通.断开动作，从而，对电容器4所形成的母线电压进行通断而变成电动机2的交流驱动电压。
[0028]在这里，在逆变器5中，由于各功率晶体管5b的通断动作而产生传导性噪声。噪声滤波器8是为了防止在逆变器5产生的传导性噪声经由电源线而传播至外部并对外围设备造成影响而设置的。虽然省略了结构的图示，但该噪声滤波器8具有共模线圈、配置于线间的X电容器、以及配置于线-地之间的Y电容器。
[0029]通过将铜线同相地缠绕于铁氧体铁心，使得在各个线圈中流动的电流的磁通相互抵消而防止铁氧体铁心的饱和，从而，共模线圈能够得到较大的电感。X电容器的主要目的在于使常模噪声衰减，Y电容器的主要目的在于使共模噪声衰减。
[0030]下面，参照图1?图4，说明与本实施方式相关的部分。此外，图2是表示图1所示的噪声滤波器的阻抗特性例的特性图。图3是说明本实施方式所涉及的动作的流程图。图4是表示噪声电流检测值与电动机控制装置的载波频率的关系的特性图，(A)表示fc = fr的情况，⑶表示fc # fr的情况。
[0031]首先，在图2中，纵轴以对数方式显示噪声滤波器阻抗，表示越向下方噪声滤波器8的衰减率越小。在图2中，阻抗特性曲线15的波谷部分的最低点所示的频率fr是噪声滤波器8的截止频率(开始进行衰减的频率)。而且，阻抗特性曲线15的波谷部分中的向高频侧上升的位置所示的频率fc是在PWM信号生成电路7中用于生成PWM信号的三角波载波信号的频率(载波频率)。
[0032]通常，如图2所示，用于生成PWM信号的三角波载波信号的频率(载波频率)fc处于比噪声滤波器8的截止频率fr高的频率区域。但是，噪声滤波器8的制造商不太关注截止频率fr，仅着眼于国际EMI标准所规定的150kHz附近的衰减值而进行