专利名称：交流电动机的驱动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流电动机的驱动控制装置，特别涉及进行过调制PWM 控制的交流电动^L的驱动控制装置。
为了使用直流电源来驱动交流电动机，采用使用了逆变器的驱动方法。 逆变器由逆变器驱动电路进行开关控制，例如，根据电压指令与三角波载 波的比较结果来控制从逆变器输出并施加于交流电动机的脉冲宽度调制 (PWM)电压。
为了增大施加于交流电动机的脉沖宽度调制电压的基波成分的振幅， 提出了过调制PWM控制的方案(例如日本特开平7 - 194130号公报、日 本特开平7 - 79570号/>才艮)。在过调制PWM控制中，才艮据振幅超过三角 波载波的峰值的电压指令与三角波载波的比较结果，控制施加于交流电动 机的脉冲宽度调制电压。
在相电压指令振幅超过三角波栽波的峰值的过调制PWM控制中，相 对于相电压指令振幅的线性增加，从逆变器输出的脉冲宽度调制电压的基 波成分并没有线性增加，脉冲宽度调制电压的基波成分的振幅相比于相电 压指令振幅而变小。因此，在日本特开平7 - 194130号公报中，由以下的 数学式(1)算出电压指令E，从而进行电压指令E的线性补偿。在数学式 (1)中，A是调制率，Ed是输入到逆变器的直流电压。
必要电压振幅VR-电力P/ (电流振幅IIjx功率因数d) ) ... (2)在此，电流振幅绝对值|1|能够由数学式(3)算出，电力P及功率因数cb能够由数学式U) 、 (5)算出。[数学式3]
j I j -V id*2+iq*2....... . , (3)
T牵 "# = coa(0v — 0i) .......(5〕
其中，—tan-M^)
i q承
5 i = t an-1 ("^T)
在正弦波PWM控制器102中进行不含三次高频波成分的正弦波状调制的情况下，控制的阈值电压IVd被设定为三角波栽波电压Vc的峰值的绝对值IVcpl。在必要电压振幅VR的绝对值IVRl小于阈值电压IVll的情况下，处理移至步骤S20,交流电动机300由正弦波PWM控制器102继续控制。另一方面，交流电动机300的转速上升，如
图19的点X所示，必要电压振幅VR的绝对值IVRl变为阁值电压IVJ以上的情况下，处理移至步骤S22，交流电动机300的控制从正弦波PWM控制器102转变为过调制PWM控制器104。在图19中，横轴表示转速，纵轴表示电压振幅。
在处理移至步骤S14的情况下，以三角波载波电压Vc的峰值的绝对值IVcpl为基准，根据必要电压振幅VR的绝对值IVRl来判断控制模式的切换。在此，作为判断基准的阈值电压IV2l被设定为三角波载波电压Vc的峰值的绝对值IVcpl的1.27倍(4/7T倍)。
在必要电压振幅VR的绝对值IVRl小于阈值电压IV2l的情况下，处理移至步骤S18,在为阈值电压IV2l以上的情况下，处理移至步骤S24。在步骤S18中，在必要电压振幅VR的绝对值IVRl小于阔值电压IV广otd的情况下，处理移至步骤S20，在为阈值电压IV广0^l以上的情况下，处理移至步骤S22。在此，0^是具有正值的偏置电压值，被用来在从正弦波PWM控制模式向过调制PWM控制模式的转变时、和从过调制PWM控制模式向正弦波PWM控制模式的转变时使阈值电压不同，使得交流电动机300的控制不会以阈值电压i、AI为边界在正弦波PWM控制.模式与过调制PWM控制才莫式之间跳变(chattering)。例如，优选o^设定为阈值电压IVd的1 %以上、10%以下。
在处理移至步骤S22的情况下，交流电动机300由过调制PWM控制器104来继续控制。另一方面，如图19的点Y所示，在必要电压振幅VR的绝对值IVRl变为阈值电压IV2l以上、处理移至步骤S24的情况下，交流电动机300的控制从过调制PWM控制器104转变为矩形波电压控制器106.相反地，在必要电压振幅VR的绝对值IVRl降低到小于阈值电压IVi- oc小处理移至步骤S20的情况下，交流电动机300的控制从过调制PWM控制器104返回到正弦波PWM控制器102。
在处理移至步骤S16的情况下，必要电压振幅VR的绝对值IVRl为阈值电压IV2- ct2l以上时，处理移至步骤S24,在变为小于阈值电压IV2- cx2|的情况下，处理移至步骤S22。在此，0C2是具有正值的偏置电压值，被用于在从过调制PWM控制模式向矩形波电压控制模式的转变时、和从矩形波电压控制模式向过调制PWM控制模式的转变时使阈值电压不同，使得交流电动机300的控制不会以阈值电压IV2I为边界在过调制PWM控制模式与矩形波电压控制模式之间跳变。例如，优选ot2设定为阔值电压IV2l的1%以上、10%以下。
在处理移至步骤S24的情况下，交流电动机300由矩形波电压控制器106来继续控制。另一方面，在必要电压振幅VR的绝对值IVRl降低到小于阈值电压IV2-0C2卜处理移至步骤S22的情况下，交流电动才几300的控制从矩形波电压控制器106返回到过调制PWM控制器104。
如此，使用必要电压振幅vr来进行交流电动机300的控制模式的切换处理，由此，如图20所示，不会产生从基于矩形波电压控制器106的控制状态(图19及图20的点Z)向基于过调制PWM控制器104的控制状态(图19及图20的点X与点Y之间)的控制的切换的延迟。于是，向交流电动机300供给的电流的电流相位从最佳电流相位偏离的幅度变小，能够抑制波动(hunting:蛇形运动，振动)。其结果，能够使交流电动机30的驱动控制稳定化。
在正弦波PWM控制器102中进行含有三次高频波成分的调制的情况下，优选控制的阈值电压IV!I被设定为三角波载波电压Vc的峰值的绝对值IVcpI的1.15倍。在该情况下，沿图18的流程图进行的交流电动机300的驱动控制模式的切换，变为如图21所示那样。在图21中，横轴表示转速，纵轴表示电压振幅。
在以上的实施方式的说明中，取为了将对施加于交流电动机300的电压进行的控制器选择性地切换为正弦波PWM控制器102、过调制PWM控制器104、矩形波电压控制器106。其中，在本实施方式中，也能够省略矩形波电压控制器106,将对施加于交流电动机300的电压进行控制的控制器选择性地切换为正弦波PWM控制器102 、过调制PWM控制器104 。
以上，对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明并不完全限定于这样的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，当然可以以各种方式来实施。
权利要求
1.一种交流电动机的驱动控制装置，该驱动控制装置具备交流电动机、逆变器、以及过调制PWM控制器，所述过调制PWM控制器基于振幅超过三角波载波的峰值的相电压指令与该三角波载波的比较结果，来控制从逆变器输出并施加于交流电动机的脉冲宽度调制电压，过调制PWM控制器包括电压指令运算部，其为了使检测出的d轴电流和q轴电流变为d轴电流指令和q轴电流指令，对d轴电压指令和q轴电压指令进行运算；电压振幅计算器，其根据由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令来对电压指令振幅进行运算；电压指令修正部，其为了使所述脉冲宽度调制电压的基波振幅变得与由电压振幅计算器运算出的电压指令振幅相同，对由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正；电压指令变换部，其将由电压指令修正部修正后的d轴电压指令和q轴电压指令变换为相电压指令来进行输出；以及同步PWM控制部，其控制来自电压指令变换部的相电压指令和所述三角波载波的相位，电压指令修正部，根据每个相电压指令周期的所述三角波载波的个数、即同步数，来对由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正。
2. 根据权利要求l所述的交流电动机的驱动控制装置，其中， 电压指令修正部使用如下的振幅特性来对由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正，所述振幅特性为电压指令振幅与 脉冲宽度调制电压的基波振幅的关系根据所述同步数而不同。
3. 根据权利要求l所述的交流电动机的驱动控制装置，其中， 同步PWM控制部基于交流电动机的转速来确定所述同步数。
4. 一种交流电动机的驱动控制装置，该驱动控制装置具备交流电动机、逆变器、以及过调制PWM控制器，所述过调制PWM控制器基于振幅超 过三角波载波的峰值的相电压指令与该三角波载波的比较结果，来控制从 逆变器输出并施加于交流电动机的脉沖宽度调制电压， 过调制PWM控制器包括电压指令运算部，其为了4吏检测出的d轴电流和q轴电流变为d轴电 流指令和q轴电流指令，对d轴电压指令和q轴电压指令进行运算；电压振幅计算器，其根据由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和 q轴电压指令来对电压指令振幅进行运算；电压指令修正部，其为了使所述脉冲宽度调制电压的基波振幅变得与 由电压振幅计算器运算出的电压指令振幅相同，对由电压指令运算部运算 出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正；电压指令变换部，其将由电压指令修正部修正后的d轴电压指令和q轴电压指令变换为相电压指令来进行输出；以及同步PWM控制部，其控制来自电压指令变换部的相电压指令和所述三角波载波的相位，与所述三角波载波进行比较的相电压指令，按每个设定周期而被更新， 电压指令修正部，根据所述相电压指令的更新定时，来对由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正。
5. 根据权利要求4所述的交流电动机的驱动控制装置，其中， 电压指令修正部使用如下的振幅特性来对由电压指令运算部运算出的d轴电压指令和q轴电压指令进行修正，所述振幅特性为电压指令振幅与 脉冲宽度调制电压的基波振幅的关系根据所述相电压指令的更新定时而不 同。
6. 根据权利要求1 ~5的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置， 其中，所述驱动控制装置还具备正弦波PWM控制器，其基于振幅不超过三角波载波的"^值的相电压 指令与该三角波载波的比较结果，来控制从逆变器输出并施加于交流电动 机的脉冲宽度调制电压；和控制切换器，其选择性地将控制施加于交流电动机的电压的控制器切换为正弦波PWM控制器和过调制PWM控制器。
7.根据权利要求1 ~ 5的任一项所述的交流电动机的驱动控制装置， 其中，所述驱动控制装置还具备正弦波PWM控制器，其基于振幅不超过三角波载波的峰值的相电压 指令与该三角波载波的比较结果，来控制从逆变器输出并施加于交流电动 机的脉冲宽度调制电压；矩形波电压控制器，其控制在一个相电压指令周期输出一个脉冲的矩 形波电压的相位，控制从逆变器输出并施加于交流电动机的矩形波电压； 以及控制切换器，其选择性地将控制施加于交流电动机的电压的控制器切 换为正弦波PWM控制器、过调制PWM控制器和矩形波电压控制器。
全文摘要
过调制PWM控制器包括电压指令运算部，其运算电压振幅超过三角波载波的峰值的d轴电压指令及q轴电压指令；电压指令修正部，其根据每个相电压指令周期的三角波载波的个数、即同步数K来修正d轴电压指令及q轴电压指令，使得施加于交流电动机的脉冲宽度调制电压的基本波振幅变为与电压指令振幅相同；电压指令变换部，其将修正后的d轴电压指令及q轴电压指令变换为相电压指令。通过调制PWM控制器根据相电压指令与三角波载波的比较结果来控制脉冲宽度调制电压。
文档编号H02P6/08GK101682279SQ20088002093
公开日2010年3月24日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者中村诚, 大谷裕树, 山田坚滋, 花田秀人 申请人:丰田自动车株式会社