电动机控制装置、电动机驱动系统和逆变器控制装置的制作方法

专利名称：电动机控制装置、电动机驱动系统和逆变器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制电动机的电动机控制装置以及包括电动机控制装置的电动机驱 动系统。此外，本发明涉及控制逆变器的逆变器控制装置。
背景技术：
为了向电动机提供三相交流电力来对电动机进行矢量控制，需要检测U相、V相以 及W相电流中的两个相的相电流(例如，U相电流和V相电流)。为了检测两个相的相电 流，通常使用两个电流传感器(变流器等)，但使用两个电流传感器会导致组装了电动机的 系统整体的成本上升。因此，以往，提出了由一个电流传感器检测逆变器和直流电源之间的母线电流 (直流电流)，并根据该检测出的母线电流检测两个相的相电流的方式。该方式还被称作1 分流(shunt)电流检测方式(单路电流检测方式)。图21表示采用了 1分流电流检测方式的以往的电动机驱动系统的整体框图。逆 变器(PWM逆变器)902包括具有上臂和下臂的3个相的半桥电路(half-bridge circuit), 根据从电动机控制装置903提供的三相电压指令值，对各个臂进行开关控制，从而将来自 直流电源904的直流电压转换为三相交流电压。将该三相交流电压提供给三相永磁铁同步 式的电动机901，驱动控制电动机901。将连接逆变器902内的各个下臂与直流电源904的线路称作母线913。电流传感 器905将表示流过母线913的母线电流的信号传递给电动机控制装置903。电动机控制装置 903通过在适当的时刻对电流传感器905的输出信号进行采样，从而检测最大电压相(电压 电平成为最大的相)的相电流和最小电压相(电压电平成为最小的相)的相电流，即两个 相的相电流。在各相的电压电平相互离得充分远的情况下，能够通过上述的处理检测两个相的 相电流，但是若最大电压相的电压电平和中间电压相的电压电平接近，则相对于最大电压 相的PWM信号的脉宽与相对于中间电压相的PWM信号的脉宽之差变小，因此很难检测最大 电压相的相电流。同样地，若中间电压相的电压电平和最小电压相的电压电平接近，则相对 于中间电压相的PWM信号的脉宽与相对于最小电压相的PWM信号的脉宽之差变小，因此很 难检测最小电压相的相电流。鉴于此，提出了在1分流电流检测方式中，在不能实际测量两个相的相电流的期 间内，基于三相的控制栅(gate)信号，校正相对于逆变器内的各个臂的PWM信号的脉宽 (即，相对于各相的电压指令值)的方法(例如，参照下述专利文献1)。图22表示也对应于该校正的、一般的电压指令值(脉宽)的校正例子。在图22的 曲线图中，横轴表示时间，曲线920u、920v以及920w分别表示U相、V相以及W相的电压波 形。如图22所示，将各相的电压指令值(脉宽)校正为“最大电压相的电压电平与中间电 压相的电压电平”和“中间电压相的电压电平与最小电压相的电压电平”不会接近规定间隔 以下。由此，能够稳定地检测两个相的相电流。但是，如图22所示，由于通过校正电压指令值(脉宽)，各相电压失真，所以组装了电动机驱动系统的设备的噪声和振动容易变大。此 外，通过上述校正，可利用的电压范围变窄。另一方面，逆变器902通过进行PWM控制，使电动机901驱动，但在PWM控制中，向 电动机901的各相的电枢绕组提供正弦波状的电压的控制被称作正弦波PWM控制。在想 要向电动机901施加超过由正弦波PWM控制可输出的最大电压的电压的情况下，利用矩形 波驱动来代替正弦波PWM控制。在矩形波驱动中，如图23所示，向电动机901的各电枢绕 组施加具有类似于矩形波的电压波形的电压。用于实现这样的矩形波驱动的调制方式或者 PWM —般被称作过调制或者过调制PWM。在图23的曲线图中，横轴表示时间，实线930u、虚 线930v以及单点划线930w分别表示执行过调制PWM时的U相、V相以及W相的电压波形。伴随如上所述的电压指令值的校正的方法在利用过调制PWM时，也会带来不利。 在采用了 1分流电流检测方式的电动机驱动系统中利用过调制PWM的情况下，若进行用于 相电流检测的校正，则如图对(幻和(b)所示，各相的电压波形成为矩形波的两肩下降的波 形，可利用的基波分量减少(在利用过调制PWM时，对于电动机的施加电压矢量成为在固定 坐标系上描绘圆的轨迹的基波电压矢量上相加高次谐波电压矢量的结果，该基波电压矢量 对应于基波分量)。即，可利用的电压范围与校正电压量相对应地变窄。因此，要求无需校正电压指令值(脉宽)，且对应于不能检测两个相的相电流的期 间的技术。鉴于此，在下述专利文献2中，提出了在难以检测两个相的相电流的情况下，使用 电流指令值来推测三相电流的方法。在该专利文献2的系统中，设有基于dq坐标轴上的电 流指令值I/和I:以及转子位置(检测相位)θ dc来推测三相电流值ΙΛ I；以及I/的模 块(参照专利文献2的图1中的坐标变换单元幻。可根据以下式进行该推测，但以下式的 运算量较大。此外，除了 1分流电流检测方式的算法之外，还需要利用三相电流的推测值的 算法、以及对由前者的算法得到的检测电流值和由后者的算法得到的推测电流值进行切换 来使用的处理(参照专利文献2的图1中的73u、73v以及73W)，结构或程序变得复杂。此 外，说明了有关电动机驱动系统中的以往的问题，但是在应用于系统连接系统等的逆变器 控制装置中也存在同样的问题。数学式1=彻COS(^dc)-I； Sin(^dc))
_51 =-彻cos(~) -1； Sin(^dc)) + ^(1； sind) +1； cos(0J)
_ 61 1W* = -^dd* Cos(^dc)-1； Sin(^dc)) -Sin(^dc) +1； cos(0dc))专利文献1JP特开2003-189670号公报专利文献2JP特开2009-055693号公报

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可根据逆变器和直流电源之间的电流并以简单的运算来推测难以检测的相电流的电动机控制装置、电动机驱动系统以及逆变器控制装置。本发明的电动机控制装置包括相电流检测部，该相电流检测部与对流过驱动三相 式的电动机的逆变器和直流电源之间的电流进行检测的电流传感器相连，且根据该电流传 感器的检测结果，检测流过所述电动机的三相的电枢绕组的相电流，所述电动机控制装置 基于所述相电流检测部的检测结果，经由所述逆变器控制所述电动机，所述相电流检测部 包括将中间电压相的相电流或者与中间电压相的相电流对应的电流推测为第一推测电流 的推测模块，并且使用该第一推测电流来推测最大电压相的相电流或者最小电压相的相电 流，从而能够检测各相电流。有时通过逆变器和直流电源间的电流传感器难以检测最大电压相或者最小电压 相的相电流，但通过设置上述推测模块，即使是在这样的情况下，也能够容易推测难以检测 的相电流。此外，可以认为在由逆变器施加到所述三相的电枢绕组的三相的相电压内，施加 最大的相电压的电枢绕组的相电流是最大电压相的相电流，且施加最小的相电压的电枢绕 组的相电流是最小电压相的相电流，且剩下的一个电枢绕组的相电流是中间电压相的相电 流。具体地说，例如，该电动机控制装置基于成为对所述三相的电枢绕组的供给电流 的目标的电流指令值而控制所述电动机，所述相电流检测部基于所述电流指令值来推测所 述第一推测电流，或者，基于所述供给电流的检测电流值来推测在所述第一时刻之后的第 二时刻的所述第一推测电流，所述供给电流的检测电流值是使用第一时刻的所述相电流检 测部的检测结果而生成的。此外，例如，该电动机控制装置还包括电压指定矢量生成部，该电压指定矢量生成 部基于成为所述三相的相电压的合成矢量的目标的电压指令矢量来控制所述电动机，并基 于所述相电流检测部的检测结果来生成所述电压指令矢量，所述推测模块推测中间电压相 的相电流，作为所述第一推测电流，所述电流指令值包括ab坐标系上的电流指令值，该ab 坐标系根据所述三相的相电压或根据以规定的固定轴为基准的所述电压指令矢量的相位， 按60度电角步进式旋转，所述检测电流值包括所述ab坐标系上的检测电流值。此外，例如，所述相电流检测部可执行如下处理根据所述电流传感器的检测结果 检测最大电压相的相电流和最小电压相的相电流，从而检测各相电流的第一处理；以及根 据所述电流传感器的检测结果检测最大电压相的相电流和最小电压相的相电流中的一个， 并使用所述推测模块生成的第一推测电流推测另一个，从而检测各相电流的第二处理，基 于所述三相的相电压，切换执行所述第一或第二处理。更具体地说，例如，所述相电流检测部基于最大电压相的相电压与中间电压相的 相电压之间的电压差、以及最小电压相的相电压与中间电压相的相电压之间的电压差，切 换执行所述第一或者第二处理。本发明的电动机驱动系统包括三相式的电动机；驱动所述三相式的电动机的逆 变器；以及经由所述逆变器控制所述电动机的上述的电动机控制装置。本发明的逆变器控制装置，包括相电流检测部，该相电流检测部与对流过将直流 电压转换为交流三相电压的三相逆变器和所述直流电源之间的电流进行检测的电流传感 器相连，且根据该电流传感器的检测结果检测流过所述逆变器的各相的相电流，所述逆变
6器控制装置基于所述相电流检测部的检测结果控制所述逆变器，所述相电流检测部包括将 中间电压相的相电流或者与中间电压相的相电流对应的电流推测为第一推测电流的推测 模块，并且使用该第一推测电流来推测最大电压相的相电流或者最小电压相的相电流，从 而能够检测各相电流。有时很难通过逆变器和直流电源之间的电流传感器检测最大电压相或者最小电 压相的相电流，但通过设置上述推测模块，即使是在这样的情况下，也能够容易推测难以检 测的相电流。此外，可以认为在所述三相电压内，与最大的相电压对应的相电流是最大电压 相的相电流，且与最小的相电压对应的相电流是最小电压相的相电流，且剩余的一个相电 流是中间电压相的相电流。(发明效果)根据本发明，能够提供一种可根据逆变器和直流电源之间的电流，通过简单的运 算来推测难以检测的相电流的电动机控制装置、电动机驱动系统以及逆变器控制装置。本发明的意义和效果通过以下所示的实施方式的说明会更加清楚。其中，以下的 实施方式始终是本发明的一个实施方式，本发明和各个结构要件的用语的意义并不限于以 下的实施方式中的记载。


图1是本发明的第1实施方式的电动机驱动系统的模块结构图。图2是本发明的第1实施方式的电动机的分析模型图。图3涉及本发明的第1实施方式，是表示利用三相调制时的载波信号、各相的电压 电平、各相的PWM信号和母线电流的图。图4是表示施加到图1的电动机的三相交流电压的典型的波形例的图。图5是表示作为固定轴的U相轴、V相轴及W相轴、作为旋转轴的d轴和q轴、电 压指令矢量之间的关系的空间矢量图。图6是用于说明％轴的图(a)和表示％轴与bn轴之间的关系的图(b)。图7涉及本发明的第1实施方式，是包括电动机控制装置的内部模块部分的、图1 的电动机驱动系统的框图。图8是设置在电动机控制装置中的相电流检测部的内部框图。图9是表示三相电压指令值(VUW、V/)、电压状态值(η)、最大相、最小相及中间 相的电流(idcA、idcB、imid)之间的关系的图。图10是表示电压指令矢量的终点所处的区域与电压状态值之间的关系的图。图11是表示不能由电流传感器实际测量最大相的相电流时的各种电流值之间的 关系的图(a)、和表示不能由电流传感器实际测量最小相的相电流时的各种电流值之间的 关系的图(b)。图12涉及第1实施方式的第2实施例，是设置在电动机控制装置中的相电流检测 部的变形内部框图。图13涉及第1实施方式的第3实施例，是设置在电动机控制装置中的相电流检测 部的变形内部框图。图14涉及第1实施方式的第4实施例，是设置在电动机控制装置中的相电流检测部的变形内部框图。图15是表示由图8的电流检测模块获得的电流(i-和id。B)的波形、和由图8的 中间相电流推测模块获得的电流(imid)的波形的图。图16是表示由图8的相电流计算模块获得的相电流(iu、iv及iw)的波形的图。图17是本发明的第2实施方式的系统连接系统的整体结构图。图18涉及本发明的第2实施方式，是包括逆变器控制装置的内部框图的、系统连 接系统的整体结构图。图19涉及本发明的第2实施方式，是表示作为固定轴的U相轴、V相轴及W相轴 与作为旋转轴的P轴和Q轴之间的关系的空间矢量图。图20是设置在逆变器控制装置中的相电流检测部的内部框图。图21是采用了 1分流电流检测方式的现有电动机驱动系统的整体框图。图22涉及现有技术，是表示进行了电压指令值(脉宽)的校正时的U、V以及W相 的电压波形的图。图23涉及现有技术，是表示利用过调制PWM时的U、V以及W相的电压波形的图。图M涉及现有技术，是表示在对过调制PWM应用了电压指令值(脉宽)的校正的 情况下所获得的U、V以及W相的电压波形的图。图中1-电动机；2-逆变器；3-电动机控制装置；4-直流电源；5-电流传感器； 6-转子；7u.7v.7w-电枢绕组；20、20a、20b、20c-相电流检测部；41-控制模块；42-电流 检测模块；43、43a、43b、43c-中间相电流推测模块；44-相电流计算模块；102-逆变器； 103-逆变器控制装置；104-太阳能电池；105-电流传感器；106-电压检测器；140-电力系 统；150-相电流检测部；161-控制模块；162-电流检测模块；163-中间相电流推测模块； 164-相电流计算模块。
具体实施例方式以下，参照附图具体进行说明本发明的实施方式。在所参照的各附图中，对相同的 部分附加相同的附图标记，原则上省略与相同的部分相关的重复的说明。(第1实施方式)说明本发明的第1实施方式。图1是本发明的第1实施方式的电动机驱动系统的 模块结构图。图1的电动机驱动系统包括三相永磁铁同步电动机1 (以下，简记为“电动机 l”)、PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)逆变器2 (以下，简记为“逆变器2”)、电动 机控制装置3、直流电源4以及电流传感器5。直流电源4将负输出端子4b作为低电压侧， 并在正输出端子如与负输出端子4b之间输出直流电压。用Vdc表示直流电源4输出的直 流电压和其电压值。电动机控制装置3通过控制逆变器2来控制电动机1。因此，也可以将电动机控制 装置3称作逆变器控制装置。电动机1包括设有永磁铁的转子6和设有U相、V相及W相的电枢绕组7u、7v及 的定子7。电枢绕组7u、7v及7w以中性点14为中心成为Y型连接线。在电枢绕组7u、
7v及7w中，中性点14的相反侧的非连接线端分别与端子12u、12v及12w相连。逆变器2包括U相用的半桥电路、V相用的半桥电路以及W相用的半桥电路。各半桥电路具有一对开关元件。在各半桥电路中，一对开关元件串联连接在直流电源4的正 输出端子如与负输出端子4b之间，向各半桥电路施加来自直流电源4的直流电压Vdc。U相用的半桥电路由高电压侧的开关元件8u (以下，也称作上臂8u)和低电压侧的 开关元件9u(以下，也称作下臂9u)构成。V相用的半桥电路由高电压侧的开关元件8v (以 下，也称作上臂8v)和低电压侧的开关元件9v(以下，也称作下臂9v)构成。W相用的半桥 电路由高电压侧的开关元件8w(以下，也称作上臂8w)和低电压侧的开关元件9w(以下，也 称作下臂9w)构成。此外，在开关元件8u、8v、8W、9u、9v及9w上，将从直流电源4的低电压 侧朝向高电压侧的方向作为正向，分别并联连接二极管10u、10v、10w、llu、llv及llw。各二 极管起到旁路二极管的作用。串联连接的上臂8u和下臂9u的连接点、串联连接的上臂8v和下臂9v的连接点、 串联连接的上臂8w和下臂9w的连接点分别与端子12u、12v、12w相连。此外，在图1中， 作为各开关元件而示出了场效应晶体管，但也可以将它们置换为IGBT(绝缘栅双极性晶体
管)等。逆变器2通过将基于由电动机控制装置3生成的三相电压指令值的PWM信号(脉 宽调制信号)提供给逆变器2内的各开关元件的控制端子(基极或者栅极)，从而使各开关 元件进行开关动作。三相电压指令值由U相电压指令值νΛ V相电压指令值N;及W相电 压指令值V/构成。若忽略用于防止同一个相的上臂和下臂同时导通的空载时间(dead time)，则在 各半桥电路中，上臂导通时下臂截止，上臂截止时下臂导通。只要没有特别表述，设为以下 的说明是忽略上述的空载时间而进行的。施加到逆变器2的来自直流电源4的直流电压通过逆变器2内的各开关元件的开 关动作而被进行PWM调制(脉宽调制)，转换为三相交流电压。通过将该三相交流电压施加 到电动机1，在各电枢绕组(7u、7v及7w)中流过对应于三相交流电压的电流，从而电动机1 被驱动。电流传感器5检测流过逆变器2的母线13的电流(以下，称作“母线电流”)。由 于母线电流具有直流分量，所以也可以将其解释为直流电流。在逆变器2中，下臂9u、9v及 9w的低电压侧被共同连接并与直流电源4的负输出端子4b相连。共同连接下臂9u、9v及 9w的低电压侧的布线是母线13，电流传感器5串联地介入到母线13中。电流传感器5将表 示检测出的母线电流的电流值的信号传递给电动机控制装置3。电动机控制装置3基于电 流传感器5的输出信号进行上述三相电压指令值的生成。电流传感器5例如是分流电阻或 者变流器等。此外，也可以将电流传感器5设置在连接上臂8u、8v及8w的高电压侧和正输 出端子如的布线中，而不是连接下臂9u、9v及9w的低电压侧和负输出端子4b的布线(母 线13)中。图1的电动机驱动系统采用根据母线电流检测三相电流的所谓的1分流电流检测 方式。图2 (a)和(b)表示电动机1的分析模型图。图2 (a)表示了 U相、V相、W相的电 枢绕组固定轴(以下，也称作U相轴、V相轴及W相轴)。6a是设置在电动机1的转子6中 的永磁铁。V相轴的相位以U相轴为基准超前了 120度电角，W相轴的相位以V相轴为基准 再超前了 120度电角。在与永磁铁6a所产生的磁通量的转速相同的速度旋转的旋转坐标
9系中，将永磁铁6a所产生的磁通量的方向取为d轴，在从d轴超前了 90度电角的相位上取 q轴。在图2(a)和(b)以及后述的空间矢量图(图5、图6(a)等)中，逆时针方向对应于 相位的前进方向。将d轴和q轴统称为dq轴，将d轴和q轴选在坐标轴上的旋转坐标系称 作dq坐标系。dq轴旋转，用ω表示其转速。此外，在dq坐标系中，用θ表示从U相轴观察到的 d轴的角度(相位)。由θ表示的角度是电角的角度，它们一般也被称作转子位置或者磁 极位置。由ω表示的转速是电角的角速度。以下，将由θ表现的状态量称作转子位置(或者相位)，将由ω表示的状态量称 作转速。此外，也可以将状态量改称为物理量。此外，在以下的说明中，只有没有特别表述， 角度和相位是表示电角的角度和相位，且它们的单位是弧度或度。此外，在图2(b)中表示了 U相轴、V相轴及W相轴与彼此正交的α轴及β轴的 关系。α轴与U相轴一致，β轴以α轴为基准超前了 90度电角。U相轴、V相轴、W相轴 以及α轴、β轴是与转子6的旋转无关地被固定的固定轴。将α轴和β轴统称为α β 轴，将α轴和β轴选在坐标轴上的固定坐标系称作α β坐标系。由逆变器2施加到电动机1的三相交流电压由表示对于U相电枢绕组7u的施加 电压的U相电压、表示对于V相电枢绕组7v的施加电压的V相电压、表示对于W相电枢绕 组7w的施加电压的W相电压构成。U相电压、V相电压及W相电压分别是从中性点14观察 到的端子12u、12v及12w的电压。分别用符号Vu、Vv及Vw表示U相电压、V相电压及W相 电压。也将U相电压、V相电压及W相电压总称或者将它们分别称作相电压。将U相、V相 及W相电压的合成电压即施加给电动机1的整体施加电压称作电动机电压(电动机端子电 压)，并用符号Va表示。按照U相、V相以及W相电压vu、vv以及Vw分别取对应于U相、V相 以及W相电压指令值<、ν；以及ν:的电压值的方式，电动机控制装置3控制逆变器。将通过施加电动机电压Va而从逆变器2提供给电动机1的电流的U相分量、V相 分量以及W相分量即流过U相、V相以及W相的电枢绕组7u、7v以及7w的电流分别称作U 相电流、V相电流以及W相电流。也将U相电流、V相电流以及W相电流分别或者将它们统 称为相电流。在相电流中，将从端子12u、12v或者12w流入中性点14的方向的电流的极性 设为正，将从中性点14流出的方向的电流的极性设为负。分别用符号iu、iv以及iw表示U 相电流、V相电流以及W相电流。将U相、V相以及W相电流的合成电流即提供给电动机1 的整体供给电流称作电动机电流(电枢电流)，并用符号Ia来表示。在U相、V相以及W相中，将对应的相电压的大小最大的相称作“最大相”或者“最 大电压相”，将对应的相电压的大小最小的相称作“最小相”或者“最小电压相”，将对应的相 电压的大小既不是最大也不是最小的相称作“中间相”或者“中间电压相”。例如，在Vu > Vv
>Vw时(换言之，在< > < > V1；时)，U相是最大相，V相是中间相，W是最小相，而在Vv
>Vw > Vu时(换言之，在< > < > V1时)，V相是最大相，W相是中间相，U是最小相。通过对值周期性地以三角波状变化的载波信号CS和由三相电压指令值规定的最 大相、中间相以及最小相的电压电平进行比较，从而生成相对于最大相、中间相以及最小相 的PWM信号。图3表示利用了三相调制时的PWM信号的例子。在关注的相的PWM信号为高 电平、低电平时，该关注相的上臂分别成为导通、截止。在图3的例子中，由于U相、V相以 及W相分别对应于最大相、中间相以及最小相，所以< > ν； > ν/。在各载波周期中，对载波信号CS的值CSval和νΛ ν/、ν/进行比较。载波周期是载波信号CS的周期。在一个载 波周期中，CSval以零为起点增加而取规定的峰值之后向零减少。在vu* > ν； > vw* > CSval 的状态下，上臂 8u、8v 以及 8w 导通，在 vu* > ν； > CSval > ν；的状态下，上臂8u及8v以及下臂9w导通，在vu* > CSval > ν； > ν；的状态下，上臂 8u以及下臂9v和9w导通，在CSVAl > ν； > ν； > ν；的状态下，下臂9u、9v以及9w导通。在< > ν； > CSval > ν；的状态下，通过检测母线电流，能够检测最小相的相电流， 而在ν/ > CSval > ν； > ν；的状态下，通过检测母线电流，能够检测最大相的相电流。在一 个载波周期中，将最小相、中间相以及最大相的上臂成为导通的期间分别称作相对于最小 相、中间相以及最大相的PWM信号的脉宽。将电动机电压Va的d轴分量、q轴分量、α轴分量、β轴分量分别称作d轴电压、 q轴电压、α轴电压以及β轴电压，且用符号WVa以及V0来表示。将电动机电流Ia的d轴分量、q轴分量、α轴分量、β轴分量分别称作d轴电流、 q轴电流、α轴电流以及β轴电流，且用符号id、、、i α以及i β来表示。此外，Vd还用作表示d轴电压值的符号。对于表示&以外的状态量(包括有关电 压、电流的状态量)的符号也是如此。此外，在本说明书中，为了简化表述，也存在仅用符号 (id等)表述来表现对应于该符号的状态量或者指令值等的情况。即，在本说明书中，有时 例如将“d轴电流id”仅表述为“电流id”或者“id”，或者将“d轴电流值id”表述为“电流值 id”或者“id”。同样地，在本说明书中，为了简化表述，有时通过标注符号来省略或者略记对 应于该符号的部位的名称。例如，有时将后述的图8所示的电流检测模块42称作模块42。图4表示施加到电动机1的三相交流电压的典型的波形例。图4所示的三相交 流电压是在逆变器2中进行三相调制时施加到电动机1的三相交流电压。在图4中，实线 300u、虚线300v以及单点划线300w分别表示进行三相调制时的U相、V相以及W相电压的 波形，图4的曲线图的横轴是相位θ。电压波形300u、300v以及300w分别以正输出端子 4a以及负输出端子4b之间的中间电位为中心描绘了正弦波，该正弦波的振幅在(1/2) -Vdc 以下。即，正弦波状的电压的振幅的最大值是(1/2) -Vdc0电压指令矢量和ab轴图5是表示作为固定轴的U相轴、V相轴及W相轴与作为旋转轴的d轴和q轴、电 压指令矢量之间的关系的空间矢量图。附加了符号320的矢量是电压指令矢量。用ε表 示从q轴向逆时针方向观察到的电压指令矢量320的相位(S卩，以q轴为基准的电压指令 矢量320的超前角)。这样，用(θ + ε+π/2)表示以U相轴为基准的电压指令矢量320的 相位。在电动机控制装置3中，生成指定应施加到电动机1的电压的值。电压指令矢量320 是以矢量表现了该值的量。将在后面进行叙述的叙述，例如在电动机控制装置3中，算出d 轴电压指令值ν/和q轴电压指令值 <，并根据ν/和 < 来表示电压指令矢量320。或者， 例如在电动机控制装置3中，算出α轴电压指令值ν/和β轴电压指令值ν β *，并根据ν/ 和νβ*来表示电压指令矢量320。电压指令矢量320的d轴分量、q轴分量、α轴分量和 β轴分量分别是ν/、<、ν/以及ν β*。如图1所示，在作为电动机电流的检测方式而采用了 1分流电流检测方式的情况 下，通过在适当的时刻对电流传感器5的输出信号(即，母线电流值)进行采样，从而能够 检测U、V相以及W相的相电流中的最大相和最小相的相电流。由于U、V以及W相的相电流的总和为零，所以通过运算能够算出中间相的相电流。但是，根据1分流电流检测方式的原 理，若最大相和中间相的电压电平接近，则相对于最大相和中间相的PWM信号的脉宽之差 减小，从而不能确保所需的A/D转换时间和阻尼振荡(ringing)(由开关控制引起的电流脉 动)的收敛时间，其结果，不能根据母线电流检测最大相的相电流。同样地，若最小相和中 间相的电压电平接近，则不能根据母线电流检测最小相的相电流。在不能实际测量两个相 的相电流时，不能通过实际测量来掌握在该时刻的电动机电流Va的瞬时值。在图5和后述的图6 (a)中，在U相轴附近、V相轴附近以及W相轴附近添加了阴影 的星状区域321表示不能检测两个相的相电流的区域。例如，在V相电压和W相电压接近 而不能检测两个相的相电流的状态下，电压指令矢量320位于U相轴附近，在U相电压和W 相电压接近而不能检测两个相的相电流的状态下，电压指令矢量320位于V相轴附近。由 此，不能检测两个相的相电流的区域321以U相轴为基准每隔60度电角而存在。在本实施方式中，进一步定义如图6(a)和(b)所示的％轴和bn轴。η是整数，在 后述的说明中，也将η称作电压状态值。％轴是使a轴向相位超前方向旋转η · π/3(即， 60度的η倍)的轴，bn轴是使β轴向相位超前方向旋转η · π /3(即，60度的η倍)的轴。 在图6(a)中，表示了作为ειη轴的E^a1Wpa3、 以及ει5轴。轴和 轴是相同的轴。bQ、 bi、b2、b3、b4以及b5轴分别是相位从 、 、 、 、 以及a5轴开始超前了 90度的轴。b0和 、轴是相同的轴。电动机控制装置3在n = 0时，将彻轴设定为a轴且将k轴设定为b轴；
n = 1时，将 轴设定为a轴且将Id1轴设定为b轴；η = 2时，将 轴设定为a轴且将Id2轴设定为b轴；n = 3时，将 轴设定为a轴且将b3轴设定为b轴；n = 4时，将 轴设定为a轴且将b4轴设定为b轴；n = 5时，将 轴设定为a轴且将b5轴设定为b轴。将知轴和bn轴统称为anbn轴，将知轴和bn轴选在坐标轴上的坐标系称作anbn坐 标系。此外，将a轴和b轴统称为ab轴，将a轴和b轴选在坐标轴上的坐标系称作ab坐标 系。在与α轴和β轴对应地考虑a轴和b轴的情况下，ab坐标系是使α β坐标系向相 位超前方向旋转了 60度的η倍的坐标系。在关注某一组anbn轴时，与％轴正交的比轴方向的区域321的厚度的一半为 Δ (参照图幻。△是严格区分是否能够通过1分流电流检测方式检测两个相的相电流的边 界阈值。电动机驱动系统的结构框图图7是包括电动机控制装置3的内部模块部的、图1的电动机驱动系统的框图。 电动机控制装置3包括相电流检测部20、坐标变换部21、速度控制部22、电流控制部23、坐 标变换部Μ、位置检测部31以及微分部32。也可以将速度控制部22称作电流指令值生成 部。也可以将电流控制部23称作电压指令值生成部或者电压指令矢量生成部。位置传感 器30是电动机驱动系统的结构要素。可以认为位置传感器30包含在电动机控制装置3的 结构要素中，也可以认为位置传感器30不包含在电动机控制装置3的结构要素中。此外， 也可以认为在电动机控制装置3中还包含电流传感器5。
形成图7的电动机驱动系统的各部位以规定的控制周期更新自身计算(或者检 测)而输出的指令值(V/、V(；等)、状态量(id、iq、θ、ω等)，并使用在该时刻能够获得的 最新的值来进行必要的运算。位置传感器30是旋转式编码器等，向位置检测部31发送与电动机1的转子6的转 子位置θ对应的信号。位置检测部31基于位置传感器30的输出信号，检测转子位置Θ。 微分部32通过对该转子位置θ进行微分，计算出转速ω并加以输出。如上所述，电流传感器5检测母线电流并输出表示该母线电流的电流值的信号。 用id。表示母线电流。向相电流检测部21发送电流传感器5的输出信号。向相电流检测部 21输入母线电流id。、来自坐标变换部M的三相电压指令值νΛ ν；以及ν/、来自速度控制 部22的d轴电流指令值i/以及q轴电流指令值i/、来自位置检测部31的转子位置θ。 相电流检测部21基于这些值，计算各相电流的电流值iu、iv以及iw并加以输出(将在后面 叙述详细的计算方法)。坐标变换部21基于来自位置检测部31的转子位置θ，通过将来自相电流检测部 20的电流值iu、iv以及iw变换为dq轴上的电流值，从而计算d轴电流值id以及q轴电流 值if从外部向速度控制部22提供转速指令值ω*，并且从微分部32向其提供转速ω。 转速指令值ω*是用于使电动机1(转子6)以期望的速度旋转的指令值，起到转速ω的目 标值的作用。速度控制部22基于速度误差(《*- )，计算9轴电流指令值1(；并加以输出。 例如，通过比例积分控制计算G，使得(ω*-ω)收敛为零。进而，速度控制部22根据需要 而参照来计算d轴电流指令值i/并加以输出。例如，计算用于实现最大转矩控制的i/ 或用于实现弱磁通控制的i/。i/起到d轴电流值id应追随的d轴电流id的目标值的作 用，i<；作为q轴电流值、应追随的q轴电流、的目标值起作用。从速度控制部22向电流控制部23提供指令值i/和i/，并且从坐标变换部21向 电流控制部23提供电流值id和i,。电流控制部23按照电流误差(i/-id)和(i^-i,)收敛 为零的方式进行比例积分控制，从而计算d轴电压指令值ν/和q轴电压指令值ν:并加以 输出。ν/起到d轴电压值Vd应追随的d轴电压Vd的目标值的作用，< 起到q轴电压值ν, 应追随的q轴电压、的目标值的作用。坐标变换部M基于来自位置检测部31的转子位置θ，将来自电流控制部23的 指令值V/和< 变换为U、v以及W相轴上的指令值。S卩，基于转子位置Θ，将指令值V/和 V；变换为三相电压指令值νΛ V；以及νΛ设置在逆变器2内的PWM信号生成部(未图示)或者设置在坐标变换部M和逆 变器2之间的PWM信号生成部(未图示)基于来自坐标变换部M的三相电压指令值νΛ <以及νΛ生成相对于逆变器2内的各开关元件(臂)的PWM信号，使得U相、V相以及W 相电压值vu、vv以及Vw分别成为跟随νΛ ν；以及ν:的电压值。逆变器2根据该PWM信号 控制逆变器2内的各开关元件的开关动作，从而将对应于三相电压指令值νΛ ν；以及ν/ 的U相、V相以及W相电压施加到电动机1。由此，向电动机1提供对应于三相电压指令值 ν；, ν；以及ν:的电动机电流Ia，使电动机1产生转矩。关于相电流检测部详细说明相电流检测部20的结构和动作。图8是相电流检测部20的内部框图。
13相电流检测部20包括控制模块41、电流检测模块42、中间相电流推测模块43以及相电流 计算模块44。控制模块41基于三相电压指令值νΛ ν/以及νΛ决定采样定时STl和ST2，该采 样定时STl和ST2用于根据母线电流而检测最大相和最小相的相电流。例如，若[ν: > ν； > ν；]成立，则定时 STl 是[CSm = (νν*+ν；) /2]成立的定时，定时 ST2 是[CSm = (vu*+v；) /2] 成立的定时(如上所述，CSval是载波信号CS的值)。此外，控制模块41基于三相电压指令值νΛ ν/以及 < 而设定电压状态值η，并将 设定的电压状态值η输出到模块42 44。在图9的表的左侧表示三相电压指令值<、< 以及、与η值之间的关系(将在后面叙述图9的表的右侧)。控制模块41在[v； > vu* > ν；]成立时，对 η 设定 0[ν； > ν； > vu*]成立时，对 η 设定 1[ν； > ν； > vu*]成立时，对 η 设定 2[v； > vu* > ν；]成立时，对 η 设定 3[ν； > ν； > ν；]成立时，对 η 设定 4[ν； > ν； > ν；]成立时，对 η 设定 5。或者，控制模块41也可以基于来自位置检测部31的转子位置θ以及来自电流控 制部23的ν/和 <，求出(θ + ε+π/6)除以π/3的商，并将该商设定为η。此时，也能够 获得与基于νΛν/以及ν/设定电压状态值η的情况相同的结果。如参照图5叙述的那样， ε是电压指令矢量320的相位(超前角)。电压指令矢量320的d轴分量和q轴分量分别 是 < 和νΛ电压指令矢量320的U相、V相以及W相轴分量分别是νΛ ν；以及ν/。作为 U相、V相以及W相电压的合成电压的电动机电压Va是矢量，电压指令矢量320是作为矢量 的电动机电压Va的目标。图10表示电压指令矢量320的终点所在的区域与电压状态值η之间的关系。从 U相轴向逆时针方向观察到的电压指令矢量320的相位是(θ + π /2+ ε )(参照图5)。如图 10所示，在[IXJI/3 ^ ( θ -卜JI/2+ ε)< 2XJI/3]成立时，对η设定0
[2 XJI/3 ^ ( θ -卜JI/2+ ε)< 3XJI/3]成立时，对η设定1
[3 XJI/3 ^ ( θ -卜JI/2+ ε)< 4XJI/3]成立时，对η设定2
[4 XJI/3 ^ ( θ -卜JI/2+ ε)< 5XJI/3]成立时，对η设定3
[5 XJI/3 ^ ( θ -卜JI/2+ ε)< 6XJI/3]成立时，对η设定4
成立时，对η设定5。
在将a轴和b轴与a轴和β轴对应地考虑的情况下，ab坐
系向相位超前方向旋转了 60度(=π/3)的η倍的坐标系，每次相位(θ+π/2+O增减 60度时，η变化1。因此，ab坐标系被称为根据以U相轴为基准的电压指令矢量320的相位 (θ + π /2+ ε )，按60度步进式旋转的坐标系。此外，鉴于可根据U、V以及W相电压应追随 的指令值νΛ ν；以及 < 决定η的值，也可以将ab坐标系称为根据三相相电压(U、V以及 W相电压)按60度步进式旋转的坐标系。 控制模块41还基于三相电压指令值νΛ ν；以及v/，生成可否检测信号Sa和SB。 控制模块41基于νΛ ν/以及v/，分别判断是否能够根据电流传感器5的输出信号检测最小相和最大相的相电流。表示关于最大相的相电流的该判断的结果的信号是\，表示关于最 小相的相电流的该判断的结果的信号是&。作为判断是否能够根据电流传感器5的输出信 号检测最小相和最大相的相电流的方法，可利用公知的方法(例如，在JP特开2008-283848 公报中记载的方法)。例如，可基于最大相的相电压和中间相的相电压之间的电压差Vdifa及中间相的相 电压和最小相的相电压之间的电压差Vdifb与规定的阈值Vth之间的比较，进行该判断。其 中，Vdifa > 0、Vdifb > 0、Vth > 0。可以考虑相对于电流传感器5的输出信号的A/D转换时 间和母线电流的阻尼振荡(由开关控制引起的电流脉动)的收敛时间等，来预先设定阈 值VTH。例如，在[vu* > ν； > ν；]成立的情况下，Vdifa = vu*-v；, Vdifb = 并且，在 [Vdifa彡Vth]成立的情况下，判断为可检测最大相的相电流，从而对信号\设定“1”的值，在 [Vdifa < Vth]成立的情况下，判断为不能或者难以检测最大相的相电流，从而对信号\设定 “0”的值。同样地，在[Vdifb彡Vth]成立的情况下，判断为可检测最小相的相电流，从而对信 号&设定“1”的值，在[Vdifb < Vth]成立的情况下，判断为不能或者难以检测最小相的相电 流，从而对信号&设定“0”的值。在本实施方式中，假设电压指令矢量的大小具有某种程度的大小，不考虑信号Sa 和&同时具有“0”值的状态。电流检测模块42由将来自电流传感器5的模拟输出信号转换为数字信号的A/D 转换器(未图示)构成，根据由控制模块41决定的采样定时STl和ST2，在该A/D转换器 中对电流传感器5的输出信号(即，母线电流id。的电流值)进行采样，从而求出电流值id。A 和id。B。电流值i-和id。B分别对应于最大相的相电流的检测值和最小相的相电流的检测 值。其中，在\ = 1时，电流值id。A正确地表示最大相的相电流的值(忽略检测误差)，但 在\ = 0时，电流值id。A不能正确地表示最大相的相电流的值。同样地，在& = 1时，电流 值id。B正确地表示最小相的相电流的值(忽略检测误差)，但在& = 0时，电流值id。B不能 正确地表示最小相的相电流的值。中间相电流推测模块43基于转子位置θ，将dq轴上的电流指令值i/和；变换 为ab轴上的电流指令值，从而推测作为电压指令矢量320的a轴分量的a轴电流指令值 ia*。a轴电流指令值是ab轴上的电流指令值(换言之，ab坐标系上的电流指令值)之 一。具体地说，根据下述式(Al)和m求出ia*。而且，推测模块43根据下述式(A3)，根 据i/推测中间相的相电流imid。S卩，在电压状态值η为奇数的情况下，将i/的丨(2/3)倍 代入imid中，而在电压状态值η为偶数的情况下，将的(rf (2/3))倍代入imid中。此
外，在将i取任意的正数的情况下，在本说明书中，表示i的正的平方根。数学式2
η· πθ'= θ-
3
i；= (id*cos(0 ‘ )-iq*sin(e ‘))
λ/2/3 -ia* if η is odd otherwise
1Hiid =
(Al)
...(A2)
(A3)
若知道η的值，则由于知道哪个相是中间相(参照图9)，所以也可以使用i/、i；
15与i: C及C之间的关系式(A^)、(A4v)以及来代替式(Al) (Α!3)，通过在式 (A4u), (A4v)以及中代入id*、i<；以及θ来推测imid。此时，在η为0、1、2、3、4、5时， 作为imid而分别推测式(A4u)的式的i/、式(A4v)的i/、式(A4u)的式 的 C、式(A4v)的 i/。
数学式3
COS(没)-ia*sin(6>))
C =-J了 (i/Cos(WsinW)) +
幻 *
Q- 1
I
⑷
S
0 C
傘
d
(Cl、
1 I 6 Vv
1 -
*
W 1
d sin(^) + iq cos(6>)) sin(0) + iq* cos(^))
■ (A4u) "(A4v) .(A4w) 将推测出的相电流值imid提供给相电流计算模块44。此外，也可以在推测模块43 中进行到指令值G的推测为止，并将i/从推测模块43提供给模块44，而不是imid。此时， 在模块44中进行基于的imid的计算。
、η、\和SB，计算U相、V相以及W相电流值
-dcA、
LdcB、
Lmid 相电流计算模块44基于 iu、iv以及iw。在图9的表的右侧，表示了、^、吣乜^与‘^^“之间的关系。在η为0、 1、2、3、4、5时，最大相分别为V、V、W、W、U、U相，且最小相分别为W、U、U、V、V、W相。因此， 相电流计算模块44在\ = & = 1成立的情况下，
若η =0，则根据(id。A
若η =1，则根据(id。A
若η =2，则根据(id。A
若η =3，则根据(idcA
若η =4，则根据(idcA
若η =5，则根据(i
dcA、
dcB)— dcB)— dcB)— dcB)— dcB)—
、I(Icb)— 流。此外，若将如图8所示的电压状态值η也提供给模块42，则也可以在模块42中特 定i-和id。B分别是i u、iv以及、中的哪个，但在本实施方式中，设为在模块44中进行该 特定(因此，可省略相对于模块42的电压状态值η的输入)。另一方面，在\ = 0且& = 1成立的情况下，或者在\ = 1且& = 0成立的情况 下，相电流计算模块44使用imid来推测最大相或最小相的相电流，并使用推测出的最大相
求出相电流iu、iv以及iw中的两个，并根据[iu+iv+iw = 0]求出剩下的一个相电
或最小相的相电流来计算iu、iv以及i, 表示推测出的最小相的电流值。
用id。/表示推测出的最大相的电流值，用i
dcB 后，
具体地说，在\ = 0且& = 1成立的情况下，根据式(A5a)求出电流值i
dcA
之若η=0，则根据(idcA'、工她、imid)—(iv、-iw『、U
若η=1，则根据(idcA'、工她、imid)—(iv、-、i、iw)
若η=2，则根据(idcA'、工她、imid)—(iw^-i,〖、iv)
若η=3，则根据(idcA'、工械、imid)—(H-U
若η = 4，则根据Ci ‘ 、丄 dcA、idcB^ imid)—(iu、iv、 iw)
若η = 5，则根据Ci ‘ 、丄 dcA、idcB^ imid)—(iu、_iw、iv)，
求出相电流iu、iv以及1W0
在\ = 1且& =0成立的情况下，根据式(A5b)求出电流值id。B'之后，
若η = 0，则根据(土 dcA、idcB、imid)—(iv、-i i ) · 丄W、丄u/ ，
若η = 1，则根据(i dcA、idcB、imid)—(iv、-i i ). 丄U、丄W/ ，
若η = 2，则根据(土 dcA、idcB、imid)—(iw>_iu、iv)‘
若η = 3，则根据(土 dcA、idcB、imid)—(iw>_iv、iu)‘
若η = 4，则根据(土 dcA、idcB、imid)—(iu、-i i ) · 丄V、丄，
若η = 5，则根据(土 dcA、idcB、imid)—(iu、_iw、iv)，
求出相电流iu、iv以及1W0
数学式4
/ _ · I · 1CioA 一 —imid 1CiCB..(A5a)
/ _ · I · 1CioB — 1Iiiid 1CiCA..(A5a)
图11 (a)表示不能利用电流传感器5实际测量最大相的相电流时(即，在\ = 0且& =1成立时)的(iu、iv、iw)、(idcB> imid)以及 η的关系，图11(b)表示不能由电流传感
器5实际测量最小相的相电流的情况下(g卩，在Sa= 1且& = 0成立的情况下)的(iu、 iv、iw)禾口(idcA、imid)以及 η 的关系。由此，相电流检测部20形成为可执行如下的第一运算处理和第二运算处理，该第 一运算处理是不使用推测模块43的推测结果而是根据电流传感器5的电流检测结果检测 最大相和最小电压相的相电流，从而导出相电流iu、iv以及iw的处理，该第二运算处理是根 据电流传感器5的电流检测结果检测最大相和最小相的相电流中的一个，并使用推测模块 43的推测电流(imid或者i/)来推测最大相和最小相的相电流中的另一个，从而导出相电流 iu、iv以及iw的处理，并且相电流检测部20基于三相相电压(实际上是基于三相相电压应 追随的i；以及i/)，切换执行第1和第二运算处理。在根据i/、i；以及i/求出的电 压差Vdifa和Vdifb都成为阈值Vth以上，从而可否检测信号Sa和&的值都成为1的情况下， 通过第一运算处理导出相电流iu、iv以及iw，而在电压差Vdifa或Vdifb小于阈值Vth，从而可 否检测信号Sa或&的值成为0的情况下，通过第二运算处理导出相电流iu、iv以及iw。将上述的电动机驱动系统的结构称作基本结构。以下，将相对于基本结构的几个 变形技术等作为第1 第7实施例来进行说明。在各实施例中，对于没有特别叙述的事项 而言，上述的基本结构的说明适用于各实施例。《第1实施例》在基本结构中，基于三相电压指令值νΛ ν；以及ν/进行了定时STl与ST2的决 定和n、SA、&值的决定，但代替 <、< 以及 <，可以基于 <和< 以及θ进行这些决定， 或者也可以基于ν α *和ν β *进行这些决定。在使用ν/和 < 或者ν α *和ν β *来决定η值 的情况下，也可以求出(θ + ε+π/6)除以π/3的商，并将该商设定为η。να*起到α轴电压值να应追随的α轴电压να的目标值的作用，ν β*起到β 轴电压值νβ应追随的β轴电压νβ的目标值的作用。基于转子位置Θ，将dq轴上的电 压指令值ν/和ν:变换为α β轴上的电压指令值，从而能够导出να*和νβ*。
《第2实施例》说明第2实施例。在基本结构中，在中间相的相电流imid的推测中使用了 dq轴上 的电流指令值i/和i:，但代替i/和i<；，也可以使用也应称作dq轴上的检测电流值(或 者dq坐标系上的检测电流值)的id和i,来推测imid。此时，图8的相电流检测部20变形 为图12的相电流检测部20a。可以将相电流检测部20a用作图7的相电流检测部20。从 坐标变换部21向相电流检测部20a提供、和i,，从而代替i/和i:。相电流检测部20a包 括模块41、42以及44、中间相电流推测模块43a。向推测模块43a提供电流值id和i,、转子位置θ、电压状态值η。在推测模块43a 中，使用最新的转子位置θ和基于第一时刻的相电流检测部20a的检测结果(iu、iv以及 iw)的id、、，根据下述式(Bi) (B3)求出第一时刻之后的第二时刻的a轴电流ia和相电 流imid。将由推测模块43a推测出的imid或、输出到相电流计算模块44。a轴电流ia是检 测出的电动机电流Ia的a轴分量。此外，虽在这里并没有推测，但将电动机电流Ia的b轴 分量称作b轴电流ib。可以将ia和ib称作ab轴上的检测电流值(或者ab坐标系上的检 测电流值)。使用式(Β； )时，在电压状态值η为奇数的情况下，将、的^ (2/3)倍代入imid 中，在电压状态值η为偶数的情况下，将、的(-λΓ (2/3))倍代入imid中。相电流计算模 块44在\或&的值为0时，可以代替基于i/和(的imid或i/而使用基于id和i,的imid 或ia来求出iu、iv以及iw。

数学式5
3
ia = (id cos( θ
-V^TI.i
1Diid
)-iq sin(6 ‘))
if η is odd otherwise
i 笛
1Iiiid'
在第二时刻的a轴电流ia和相电流
(Bi)
…(B2)
"(B3)
是指应在第j个控制周期中算出的、和
mid
时刻的相电流检测部20a的检测结果是指在第(j_l)个控制周期中算出的iu、iv 以及iw(j是整数)。因此，基于第一时刻的相电流检测部20a的检测结果的id和i,是指在 第(j_l)个控制周期中算出的id和、。此外，也可以在推测模块43a中进行至电流值ia的推测为止，并从推测模块43向 模块44提供ia，而不是提供imid。此时，在模块44中进行基于ia的imid的计算。《第3实施例》说明第3实施例。在基本结构中，在中间相的相电流imid的推测中使用了 dq轴上 的电流指令值i/和i:，但也可以代替i/和O使用作为α β轴上的电流指令值的α电 流指令值i ^和β电流指令值iiT来推测imid。ia*起到α轴电流值i α应追随的α 轴电流ia的目标值的作用，if起到β轴电流值i β应追随的β轴电流的目标值 的作用。在第3实施例中，图8的相电流检测部20变形为如图12的相电流检测部20b。在 相电流检测部20b中，代替i/和；，提供i a *和i β *。相电流检测部20b包括模块41、42 以及44、中间相电流推测模块43b。基于转子位置Θ，将dq轴上的电流指令值i/和变换为α β轴上的电流指 令值，从而能够导出α轴电流指令值ia*和β轴电流指令值iiT。可以将相电流检测部20b用作图7的相电流检测部20。其中，不再是如图7的电动机驱动系统那样在dq轴上构 成电流控制环路，而是在α β轴上构成电流控制环路的情况下，第3实施例特别有益(在 后述的第4实施例中也相同)。因此，在图13的相电流检测部20b中，向控制模块41输入 ν α *和ν β*，基于ν α *和ν β*，进行定时STl和ST2的决定和以及&的值的决定。其 中，在相电流检测部20b中，也可以根据νΛν/以及 < 进行这些决定(在后述的第4实施 例中也相同)。 推测模块4 基于i α *和i β*以及来自控制模块41的电压状态值η，根据下述 式(Cl)和(C2)，求出a轴电流指令值和相电流值imid。式(C2)和上述式(A3)是相同 的式，除了 的导出方法不同以外，推测模块4 是与基本结构中的推测模块43相同的模 块。因此，将根据式(Cl)和式(以)推测出的相电流值imid从推测模块4 提供给模块44。 此外，也可以在推测模块4 中进行至指令值i/的推测为止，并从推测模块4 向模块44
提供ia‘，而不是提供imid。此时，在模块44中进行基于的imid的计算t 数学式6
权利要求
1.一种电动机控制装置，其包括相电流检测部，该相电流检测部与对流过驱动三相式 的电动机的逆变器和直流电源之间的电流进行检测的电流传感器相连，且根据该电流传感 器的检测结果，检测流过所述电动机的三相的电枢绕组的相电流，所述电动机控制装置基 于所述相电流检测部的检测结果，经由所述逆变器控制所述电动机，该电动机控制装置的 特征在于，所述相电流检测部包括将中间电压相的相电流或者与中间电压相的相电流对应的电 流推测为第一推测电流的推测模块，并且使用该第一推测电流来推测最大电压相的相电流 或者最小电压相的相电流，从而能够检测各相电流。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，该电动机控制装置基于成为对所述三相的电枢绕组的供给电流的目标的电流指令值， 控制所述电动机，所述相电流检测部基于所述电流指令值，推测所述第一推测电流，或者，基于使用第一 时刻的所述相电流检测部的检测结果而生成的所述供给电流的检测电流值，推测所述第一 时刻之后的第二时刻的所述第一推测电流。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，该电动机控制装置还包括电压指定矢量生成部，该电压指定矢量生成部基于成为所述 三相的相电压的合成矢量的目标的电压指令矢量来控制所述电动机，并基于所述相电流检 测部的检测结果来生成所述电压指令矢量，所述推测模块推测中间电压相的相电流，作为所述第一推测电流，所述电流指令值包括ab坐标系上的电流指令值，该ab坐标系根据所述三相的相电压 或根据以规定的固定轴为基准的所述电压指令矢量的相位，按60度电角步进式旋转，所述 检测电流值包括所述ab坐标系上的检测电流值。
4.根据权利要求1 3的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，所述相电流检测部能够执行如下处理根据所述电流传感器的检测结果检测最大电压相的相电流和最小电压相的相电流，从 而检测各相电流的第一处理；以及根据所述电流传感器的检测结果检测最大电压相的相电流和最小电压相的相电流中 的一个，并使用所述推测模块生成的第一推测电流推测另一个，从而检测各相电流的第二 处理，基于所述三相的相电压，切换执行所述第一或第二处理。
5.一种电动机驱动系统，其包括三相式的电动机；驱动所述三相式的电动机的逆变 器；以及经由所述逆变器控制所述电动机的电动机控制装置，该电动机驱动系统的特征在 于，作为所述电动机控制装置而使用了权利要求1 4的任一项所述的电动机控制装置。
6.一种逆变器控制装置，包括相电流检测部，该相电流检测部与对流过将直流电压转 换为交流三相电压的三相逆变器和所述直流电源之间的电流进行检测的电流传感器相连， 且根据该电流传感器的检测结果检测流过所述逆变器的各相的相电流，所述逆变器控制装 置基于所述相电流检测部的检测结果控制所述逆变器，该逆变器控制装置的特征在于，所述相电流检测部包括将中间电压相的相电流或者与中间电压相的相电流对应的电流推测为第一推测电流的推测模块，并且使用该第一推测电流来推测最大电压相的相电流 或者最小电压相的相电流，从而能够检测各相电流。
全文摘要
本发明提供电动机控制装置、电动机驱动系统和逆变器控制装置。电流检测模块对流过向电动机提供电流的逆变器和直流电源之间的母线电流进行采样，来检测最大电压相和最小电压相的电流值idcA和idcB。中间相电流推测模块根据dq轴上的电流指令值id*和iq*及转子位置θ，推测中间电压相的电流值imid。相电流计算模块在能够由检测模块正确地检测最大电压相和最小电压相的电流值的期间，根据检测模块的输出值(idcA和idcB)计算三相电流值(iu、iv、iw)。在不能由检测模块正确地检测最大电压相和最小电压相的电流值的期间，根据检测模块的检测值(idcA和idcB)和推测模块的推测值(imid)计算三相电流值。
文档编号H02P21/00GK102097999SQ201010583679
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月7日 优先权日2009年12月9日
发明者富樫仁夫 申请人:三洋电机株式会社