专利名称：电机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机控制技术。
背景技术：
近年来，永久磁铁同步电机(以下称为“电机”)的无位置传感器的驱动装置要求高效的运转，基于施加给电机的电压和电流信息推定电机转子轴和控制系统轴的轴误差， 通过一面调整施加给电机的电压和电流以便将推定出的轴误差控制在规定值、一面根据速度指令即频率PWM(脉宽调制)控制构成逆变器(inverter)的开关元件，来进行最佳的控制。此外，在构成逆变器的开关元件中具有绝缘栅型双极的IGBT (绝缘栅双极晶体管， Insulated Gate Bipolar ^Transistor)和场效应晶体管的金属氧化膜型MOSFET(金属氧化物半导体，Metal Oxide Semiconductor)(以下简称为开关元件)，在开关元件的集电极及发射极间连接(并联连接)二极管是通常的结构。关于开关元件的工作温度特性，需要限制因元件自身的开关损耗所引起的发热， 输出时也因脉动电流大量残留，故存在运转效率下降和产生噪音等的问题。此外，关于二极管，由于在开关元件断开的期间被称为恢复电流(Irr)和逆恢复电流(Trr)的电流(以下简称为恢复电流)流过，所以存在产生由此引起的损耗、电流中含有的高次谐波电流(脉动电流)、起因于此的噪音这样的问题。关于开关元件的开关损耗，在专利文献1中公开有以“降低轻负载运转时的开关损耗”为目的而应用碳化硅(SiC)的方法，最近正在研发采用以高效率化、小型化为目的的超结(super junction)结构(SJ)的开关元件。关于流到二极管的恢复电流，在专利文献2中公开有以“抑制恢复电流、保护开关元件和二极管、降低成本”为目的而使2相以上的开关元件的导通定时同步的方法。专利文献1 JP特开2010-115110号公报专利文献2 JP特开2004-215357号公报在专利文献1的技术中，虽然记载了开关元件的损耗与普通的晶体管一样，由 “VceXIc”的大小决定，基于在Vce基本上以固定值推移的轻负载区域中的运转效率(逆变器效率)的改善有困难的问题点，在开关元件中应用碳化硅(SiC)可降低空调装置中的轻负载区域中的损耗，但关于噪音的改善内容却没有记载，再有元件本身是高价的。此外，没有考虑有关在开关元件断开的期间流到二极管的恢复电流中所含的高次谐波电流(脉动电流)和由其引起的噪音的降低的问题。在专利文献2的技术中，记载着通过使2相以上的开关元件的导通定时同步、同时产生流向二极管的恢复电流，而使得杂散电感增加、降低各相的恢复电流峰值。由此，虽然可抑制相对各相的开关元件和二极管的载流能力的增加，但由于返回直流电源装置侧的恢复电流的峰值电流成为1相时的倍数(2相的合计)，所以担心电源装置的载流能力的增加、 必须追加部件、成本增加。
发明内容
本发明的目的在于，降低恢复电流的峰值。通过下述的一种电机控制系统达成上述本发明的目的，从PWM控制器向逆变器输 mpwM控制信号，其中，上述？丽控制器包括？丽控制信号转换器，运算用于驱动上述逆变器的上述？丽控制信号；以及PWM控制信号修正器，从上述PWM控制信号转换器接收各相的控制信号，在该各相 的控制信号各自未空出规定时间的间隔的情况下，以空出规定时间的间隔的方式修正至少 一相的控制信号。此外，通过下述的另一种电机控制系统达成上述本发明的目的，具备通过逆变器 以永久磁铁同步电机的转速与速度指令值一致的方式进行控制的控制装置，其中，直流电源，通过将由商用电源提供的交流电力转换成直流电力的转换器(整流 器)或电池向逆变器的直流侧提供电力；逆变器，将6个开关元件设为2个串联连接的并列配置(3相)，且具备连接在各个 开关元件的集电极和发射极上的二极管；和控制装置，使用微机或DSP (数字信号处理器)等半导体运算元件输入直流电压检 测器和直流电流检测器的检测信号，基于速度指令《丨驱动构成上述逆变器的开关元件；上述控制装置不使上述逆变器内的开关元件进行2相以上同步的导通控制，始终 仅设为1相。(发明效果)根据本发明，能够降低恢复电流的峰值。
图1是电机控制系统的结构图。图2是第一实施方式的控制装置的功能框结构图。图3是用于说明第一实施方式的电机控制系统的控制系统推定轴及转子轴的图。图4是第一实施方式的电机控制装置的电压指令控制器的结构图。图5是用于说明现有的电机控制系统的？丽控制器的图。图6是用于说明第一实施方式的电机控制系统的？丽控制信号修正器的图。图7是用于说明PWM控制信号修正器的处理流程的图。图8是PWM控制信号转换方式的调制率和各相电压的图。图9是不需要？丽控制信号修正时的图。图10是需要PWM控制信号修正时的图。图IlA是表示开关元件的驱动和二极管的电流的图(1相)。图IlB是表示开关元件的驱动和二极管的电流的图O相)。图12是表示恢复电流的抑制结果的实际工作波形图。图13是表示恢复电流的抑制结果的实际工作波形图。图14是第二实施方式的控制装置的功能框结构图。图15是第三实施方式的电机控制系统的结构图。
图16是在第四实施方式的电机控制装置中使用的模块的外观图。符号说明1-电机(永久磁铁同步电机、压缩机用电机)，2_直流电源，3-逆变器，4、4b_开关元件，5- 二极管，6-直流电压检测器，7-直流电流检测器，8、8a、8b-控制装置，9-PWM控制信号，10-相位运算器，Il-PLL控制器，12-电压指令控制器，13-速度控制器，14、24、25、51_加法器，15-d轴电流指令发生器，16-轴误差运算器，17-2轴3相转换器，18-PWM控制器，19-3 相2轴转换器，20-电流再生运算器，21、22_电流控制器，23-向量运算器，26-电压调制率运算器，27-PWM控制信号转换器，28-PWM控制信号修正器，50-速度误差运算器，52-低通滤波器，60-向量控制部，IOOUOOb-电机控制系统，200-模块，201-控制部基板，202-半导体元件(功率模块)。
具体实施例方式下面，使用附图进行说明。(实施方式1)图1是本发明的第一实施方式所涉及的电机控制系统的结构图。电机控制系统100包括永久磁铁同步电机1、直流电源2、将直流电力转换为交流电力的逆变器3、检测直流电源2的电压的直流电压检测器6、检测逆变器3的直流侧的电流的直流电流检测器7、和控制装置8。电机1是永久磁铁同步电机。直流电源2是将从商用电源提供的交流电力转换成直流电力的转换器(整流器)或电池，向逆变器3的直流侧提供电力。逆变器3包括作为开关元件4的6个开关元件、和连接在各个开关元件的集电极及发射极上的二极管5。再有，控制装置8由微机或DSP (数字信号处理器)等半导体运算元件构成。向控制装置8中输入直流电压检测器6和直流电流检测器7的检测信号，还输入速度指令ω i， 控制装置8根据这些来运算PWM控制信号9，并向逆变器3输出。PWM控制信号9是用于开 /关控制构成逆变器3的半导体功率元件即开关元件的信号。图2是本发明的第一实施方式即图1的控制装置8(8a)的功能框结构图，各功能通过计算机即CPU(中央处理器，Central Processing Unit)及程序来实现。控制装置8a是通过dq坐标系向量控制，根据速度指令Wi产生PWM控制信号，控制逆变器的装置。控制装置8a包括dq向量控制部60、相位运算器10、PLL控制器11、速度控制器13、加法器14、d轴电流指令发生器15和轴误差运算器16。dq向量控制部60包括电压指令控制器12、2轴3相转换器17、PWM控制器18、3 相2轴转换器19、和电流再生运算器20，使用电流指令值(dc轴电流指令值Idc*、qc轴电流指令值Iqc*)及控制轴的相位θ dc来运算PWM控制信号。电流再生运算器20使用直流电流检测器7(图1)输出的母线电流Ish和三相电压指令值Vu*、V/、Vw*，再生三相电机电流Iu、Iv、Iw。3相2轴转换器19基于再生出的三相电机电流Iu、Iv、Iw和推定出的控制轴的相位θ dc，根据下式(1)运算dc轴电流检测值Idc及qc轴电流检测值Iqc。再有，dc-qc轴被定义为控制系统轴，d_q轴被定义为电机1的转子轴，dc-qc轴和d_q轴的轴误差被定义为Δ 0C(参照图3)。
[方程1]
「は)-2〔cos(0) cos(27T/3) cos(4 r/3))
权利要求
1.一种电机控制系统，从脉宽调制控制器向逆变器输出脉宽调制控制信号，其特征在于，上述脉宽调制控制器包括脉宽调制控制信号转换器，运算用于驱动上述逆变器的上述脉宽调制控制信号；以及脉宽调制控制信号修正器，从上述脉宽调制控制信号转换器接收各相的控制信号，在该各相的控制信号各自未空出规定时间的间隔的情况下，以空出规定时间的间隔的方式修正至少一相的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，在最大相和中间相之间未空出规定的间隔的情况下，以空出规定时间的间隔的方式来修正最大相的控制信号。
3.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，在最小相和中间相之间未空出规定的间隔的情况下，以空出规定时间的间隔的方式来修正最小相的控制信号。
4.一种电机控制系统，具备通过逆变器以永久磁铁同步电机的转速与速度指令值一致的方式进行控制的控制装置，其特征在于，该电机控制系统包括直流电源，通过将由商用电源提供的交流电力转换成直流电力的转换器即整流器或电池向逆变器的直流侧提供电力；逆变器，将6个开关元件设为2个串联连接的并列配置的3相，且具备连接在各个开关元件的集电极和发射极上的二极管；和控制装置，使用微机或数字信号处理器(DSP)等半导体运算元件输入直流电压检测器和直流电流检测器的检测信号，基于速度指令(《i)驱动构成上述逆变器的开关元件，上述控制装置不使上述逆变器内的开关元件进行2相以上同步的导通控制，始终仅设为1相。
5.根据权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于，上述控制装置产生基于三角波驱动开关元件的脉宽调制控制信号。
6.根据权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于， 当仅为上述1相时，能任意地调整处于1相的时间。
7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，能通过搭载在控制装置内的微机或数字信号处理器(DSP)等半导体运算元件的外部端子或外部存储装置来调整任意的时间。
8.根据权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于， 在上述开关元件的集电极和发射极上连接二极管。
全文摘要
本发明提供一种电机控制系统。PWM控制器包括运算用于驱动逆变器的PWM控制信号的PWM控制信号转换器，和从PWM控制信号转换器接收各相的控制信号，在该各相的控制信号各自未空出规定时间的间隔的情况下，以空出规定时间的间隔的方式来修正至少一相的控制信号的PWM控制信号修正器。从而可提供通过不使2相以上的开关元件的导通同步、始终设为1相而将其流到二极管的恢复电流的峰值电流抑制为1相份，可以较低价的结构就能实现元件和搭载的构成部件的可靠性、低损耗、低噪音、低噪声的电机控制装置、电机控制系统以及电机控制模块。
文档编号H02P6/18GK102447434SQ201110039970
公开日2012年5月9日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年10月7日
发明者右之子知惠, 奥山敦, 岩城聪明, 田村建司, 田村正博, 船山裕治, 黑川勉 申请人:日立空调·家用电器株式会社