电动机的驱动装置的制作方法

专利名称：电动机的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用了逆变器的电动机的驱动装置，所述逆变器通过开关元 件的切换动作而将直流电压变换为交流电压。
背景技术：
以往进行电动机的驱动控制时，使用电压变换电路和逆变器(例如，参 照专利文献1 )。图1表示例如驱动压缩机的永^磁铁同步电动机(压缩机电动
机)l的驱动电路。在该图中，2是电压变换电路，3是逆变器。电压变换电 路2由电感元件、开关元件以及二极管构成，例如输入将商用交流电源4用 整流电路6(由图2所示的用于全波整流的二极管组D、线圈L以及电容器C 构成)整流后的直流电压(或者，来自电池的直流电压)Vin，通过开关元件 的切换动作的脉宽调制，输出将输入电压Vin升压后的输出电压(直流电压) Vdc。
并且，通过控制该开关元件的导通/截止(ON/OFF)的占空比(时间比 导通率)，输出的输出电压Vdc被控制。此外，电压变换电路2还起到用于控 制图3所示的输入电流I的高次谐波分量的功能(图3中的V是电源4的交 流电压)。
逆变器3由图11所示的多个开关元件7构成，被输入从电压变换电路2 输出的输出电压Vdc，通过对该输出电压Vdc进行脉宽调制，从而变换为任 意频率的三相交流，并提供给电动机1。即，电动机1的各相的端子在逆变 器3中经由开关元件7分别连接到电压变换电路2的正极端和负极端，通过 各相的开关元件7的导通/截止动作，图5所示的三相交流的输出电压Vo被 施力o到电动才几l。
电动机1根据从逆变器3提供的交流电压Vo的频率，以任意的转速和转 矩进行旋转，驱动作为负载的压缩机。
专利文献1:(日本)专利第3308993号公报

发明内容
发明要解决的课题
这里，作为提高逆变器3的效率的方法，有将电动机1的规格高电压化
从而减少通电电流的方法，和降低从电压变换电路2输入到逆变器3的直流 电压(输出电压Vdc)而运行的方法。理由是因为逆变器3的主要功率损耗 是在开关元件7的切换时产生的损耗。即，在输入到逆变器3的直流电压(输 出电压Vdc)高时，如图11所示那样构成逆变器3的开关元件7的集电极-发射极间电压Vce也会变高。因此，在后者的情况下，该开关元件7从ON 切换到OFF,或者从OFF切换到ON的切换(switching )动作时(过渡期间) 的消耗功率Vcexlc (这成为损耗)会变大。此外，在前者的情况下Ic能够减 少，所以能够减小切换动作时的消耗功率。
但是，在将电动机1的规格高电压化，或者降低了直流电压(输出电压 Vdc)时，在高电压化中电压变换电路的容量不足的情况下，无法运行到高负 载为止。此外，在降低了 Vdc时会产生由于所输入的直流电压不足而无论如 何也无法运行到高负载为止的问题。
本发明为了解决以上的有关技术问题而完成，提供一种改善逆变器的效 率的同时在高负载下也能运行的电动机的驱动装置。
解决课题的方案
本发明技术方案1的电动机的驱动装置包括将直流电压的值变更后输 出的电压变换电路；将通过开关元件的切换动作而从电压变换电路输出的直 流电压变换为交流电压的逆变器；以及控制从电压变换电路输出的直流电压， 同时通过开关元件控制逆变器的输出电压从而驱动电动机的控制部件，所述 电动机的驱动装置的特征在于，控制部件进行直流电压调整控制，即基于逆 变器对直流电压的调制度，在该调制度接近1的方向对从电压变换电路输出 的直流电压进行控制。
本发明技术方案2的电动机的驱动装置，其特征在于，上述中控制部件 对从电压变换电路输出的直流电压进行控制，以使调制度相对于1具有规定 的余量。
本发明技术方案3的电动机的驱动装置，其特征在于，上述各发明中控 制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从电压变换电路 输出的直流电压值上升而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在从
电压变换电路输出的直流电压值下降而低于比第l值低的第2值时，执行第 1调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使
调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直
流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而 使调制度接近1。
本发明技术方案4的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式， 在从电压变换电路输出的直流电压值和被输入到该电压变换电路的直流电压 值的差扩大而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在从电压变换电 路输出的直流电压值和被输入到该电压变换电路的直流电压值的差缩小而小 于比第l值小的第2值时，执行第l调制度调整模式，所述第l调制度调整 模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式 是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的 磁通的方向的石兹场电流分量，从而使调制度接近l。
本发明技术方案5的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式， 在从电压变换电路输出的直流电压值与被输入到该电压变换电路的直流电压 值的比上升而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在从电压变换电 路输出的直流电压值与被输入到该电压变换电路的直流电压值的比下降而低 于比第1值小的第2值时，执行第1调制度调整模式，所述第1调制度调整 模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式 是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的 磁通的方向的-兹场电流分量，从而使调制度接近1。
本发明技术方案6的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中包括用于检测构成电压变换电路的电抗器中流过的电流的 电流一企测部件，控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式， 基于电流检测部件的输出，在电抗器中流过的电流值上升而超过了第1值时， 执行第2调制度调整模式，在电抗器中流过的电流值下降而低于比第l值低 的第2值时，执行第l调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直 流电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电 压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述电动机的永磁铁的磁通的方
向的石兹场电流分量，从而使调制度接近1 。
本发明技术方案7的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技
测部件，控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，基于温
度检测部件的输出，在电抗器的温度上升而超过了第1值时，执行第2调制 度调整模式，在电抗器的温度下降而低于比第l值低的第2值时，执行第1 调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调 制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流 电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使 调制度接近1。
本发明技术方案8的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式， 在构成电压变换电路的开关元件的导通占空比上升而超过了第l值时，执行 第2调制度调整模式，在开关元件的导通占空比下降而低于比第l值小的第 2值时，执行第l调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电 压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压变 换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场 电流分量，从而使调制度接近l。
本发明技术方案9的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，
大而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在需要对开关元件进行切 换以使调制度接近1的区域缩小而小于比第1值小的第2值时，执行第1调 制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制 度接近1，所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电 压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调 制度接近1。
本发明技术方案10的电动机的驱动装置，其特征在于，技术方案1或技 术方案2的发明中控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式， 在电压变换电路的效率下降而低于第1值时，执行第2调制度调整模式，在 电压变换电路的效率提高而高于比第1值大的第2值时，执行第1调制度调
整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近 1，所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过 用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度接近 1。
发明效果
根据技术方案l的发明，电动机的驱动装置包括将直流电压的值变更 后输出的电压变换电路；将通过开关元件的切换动作而从电压变换电路输出 的直流电压变换为交流电压的逆变器；以及控制从电压变换电路输出的直流 电压，同时通过开关元件控制逆变器的输出电压从而驱动电动机的控制部件， 控制部件进行直流电压调整控制，即基于逆变器对直流电压的调制度，在该 调制度接近1的方向对从电压变换电路输出的直流电压进行控制，因此，尽 可能降低从电压变换电路输入到逆变器的直流电压，从而能够减少构成逆变 器的开关元件在切换时产生的损耗。
由此，能够显著地改善逆变器的效率。特别是，从电压变换电路输出的 直流电压被确保为必要最低限度，因此能够将电动机无障碍地运行到高负载 为止。
此外，根据技术方案2的发明，除上述之外，控制部件对从电压变换电 路输出的直流电压进行控制，以使调制度相对于1具有规定的余量，因此即 使对于电源电压或电动机负载的急剧变动，也能够无障碍地将必要的直流电 压施加到逆变器中，实现电动机的稳定的驱动。
此外，根据技术方案3的发明，除上述各发明之外，控制部件具有第1 调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从电压变换电路输出的直流电压 值上升而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在从电压变换电路输 出的直流电压值下降而低于比第1值低的第2值时，执行第1调制度调整模 式，所述第1调制度调整模式是通过所述的直流电压调整控制而使调制度接 近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压， 流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度 接近1，因此，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电动机运行 到高负载为止，而不需要加大电压变换电路的容量。由此，能够使用高电压 规格的电动机，降低电动机中流过的电流从而能够改善逆变器效率。特别是， 即使在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行，在
这一点也能够改善电动机的运行效率以及逆变器效率。
并且，在从电压变换电路输出的直流电压值上升时执行第2调制度调整 模式，在直流电压下降时切换为第1调制度调整模式，因此，能够确定电压 变换电路的升压界限而从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模式，
涨、体积和重量增加。
此外，根据技术方案4的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外， 控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从电压变换电
路输出的直流电压值和被输入到该电压变换电路的直流电压值的差扩大而超
过了第l值时，执行第2调制度调整模式，在从电压变换电路输出的直流电 压值和被输入到该电压变换电路的直流电压值的差缩小而小于比第1值小的 第2值时，执行第1调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流 电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压 变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁 场电流分量，从而使调制度接近l，因此，除了技术方案3的发明效果之外， 在输入到电压变换电路的电压中有余量时，能够执行第1调制度调整模式直 到从电压变换电路输出的直流电压成为较高的值为止，能够尽可能抑制第2 调制度调整模式的弱磁通控制导致的效率恶化以及对电动机的不良影响。
特别是，在该情况下使用电压变换电路中的升压幅度本身来切换第l调 制度调整模式和第2调制度调整模式，因此输入电压变动的情况也包含在内， 能够更准确地判断电压变换电路的升压界限，从第1调制度调整模式切换到 第2调制度调整模式。
此外，根据技术方案5的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外， 控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从电压变换电 路输出的直流电压值与被输入到该电压变换电路的直流电压值的比上升而超 过了第1值时，执行第2调制度调整模式，在从电压变换电路输出的直流电 压值与被输入到该电压变换电路的直流电压值的比下降而低于比第1值小的 第2值时，执行第l调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流 电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从电压 变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁 场电流分量，从而使调制度接近1,因此，同样地除技术方案3的发明效果
之外，在输入到电压变换电路的电压中有余量时，能够执行第1调制度调整 模式直到从电压变换电路输出的直流电压成为较高的值为止，能够尽可能抑 制第2调制度调整模式的弱磁通控制导致的效率恶化以及对电动机的不良影响。
特别是，在该情况下也使用电压变换电路中的升压率来切换第1调制度
调整模式和第2调制度调整模式，因此输入电压变动的情况也包含在内，能 够同样更准确地判断电压变换电路的升压界限，从第1调制度调整模式切换 到第2调制度调整模式。
此外，根据技术方案6的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之夕卜， 包括用于检测构成电压变换电路的电抗器中流过的电流的电流检测部件，同 时控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，基于电流检测 部件的输出，在电抗器中流过的电流值上升而超过了第1值时，执行第2调 制度调整模式，在电抗器中流过的电流值下降而低于比第l值低的第2值时， 执行第1调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控 制而使调制度接近1，所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输 出的直流电压，流过用于削弱所述电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流 分量，从而使调制度接近1，因此，同样地，通过第2调制度调整模式，能 够使高电压规格的电动机运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路的 容量，能够使用高电压规格的电动机，降低电动机中流过的电流，能够改善 逆变器效率。特别是，即使在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低 限度的弱磁通运行，因此在这一点也能够改善电动机的运行效率以及逆变器 效率。
并且，在该情况下当构成电压变换电路的电抗器中流过的电流值上升时 执行第2调制度调整模式，在电抗器的电流值下降时切换为第l调制度调整 模式，因此，能够基于电抗器中流过的电流值饱和或者接近饱和而确定电压 变换电路的升压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模式， 抑制该电压变换电路的升压幅度从而可以避免电压变换电路的成本急剧上 涨、体积和重量增加。
根据技术方案7的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外，包括 用于检测构成电压变换电路的电抗器的温度的温度检测部件，同时控制部件 具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，基于温度检测部件的输出，
在电抗器的温度上升而超过了第1值时，执行第2调制度调整模式，在电抗 器的温度下降而低于比第l值低的第2值时，执行第l调制度调整模式，所 述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近1，所述第2 调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电 动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度接近1，因此，
同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电动机运行到高负
载为止，而不需要加大电压变换电路的容量，能够使用高电压规格的电动机，
降低电动机中流过的电流，能够改善逆变器效率。特别是，即使在该第2调
制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行，因此在这一点也能 够改善电动机的运行效率以及逆变器效率。 '
调制度调整模式，在电抗器的温度下降时切换为第l调制度调整模式，因此， 电抗器中流过的电流因升压而增大，能够根据由此上升的该电抗器的温度来 掌握电抗器的电流值饱和或者接近饱和，并基于此而确定电压变换电路的升
压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变 增力口。
根据技术方案8的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外，控制 部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在构成电压变换电路 的开关元件的导通占空比上升而超过了第l值时，执行第2调制度调整模式， 在开关元件的导通占空比下降而低于比第l值小的第2值时，执行第l调制 度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制度 接近1，所述第2调制度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压， 流过用于削弱电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度 接近1，因此，同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路的容量，能够使用高电 压规格的电动机，降低电动机中流过的电流，能够改善逆变器效率。特别是， 即使在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行，因 此在这一点也能够改善电动机的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当构成电压变换电路的开关元件的导通占空比上升时 执行第2调制度调整模式，在导通占空比下降时切换为第1调制度调整模式，
定电压变换电路的升压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整 模式，抑制该电压变换电路的升压幅度从而可以避免电压变换电路的成本急 剧上涨、体积和重量增加。
根据技术方案9的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外，控制 部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在需要对构成电压变 换电路的开关元件进行切换以使调制度接近l的区域扩大而超过了第l值时， 执行第2调制度调整模式，在需要对开关元件进行切换以使调制度接近1的 区域缩小而小于比第1值小的第2值时，执行第l调制度调整模式，所述第 1调制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近1，所述第2调制 度调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机 的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度接近1，因此，同样 地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电动机运行到高负载为 止，而不需要加大电压变换电路的容量，能够使用高电压规格的电动机，降 低电动机中流过的电 流,能 够改善逆变器效率。特别是，即使在该第2调制 度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行，因此在这一点也能够 改善电动4几的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下，在需要对构成电压变换电路的开关元件进行切换以 使调制度接近1的区域扩大时执行第2调制度调整模式，在需要对开关元件 进行切换的区域缩小时切换为第1调制度调整模式，因此，能够根据需要对
电压变换电路的升压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模 式，抑制该电压变换电路的升压幅度从而可以避免电压变换电路的成本急剧 上涨、体积和重量增加。
根据技术方案10的发明，除技术方案1或技术方案2的发明之外，控制 部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在电压变换电路的效 率下降而低于第l值时，执行第2调制度调整模式，在电压变换电路的效率 提高而高于比第1值大的第2值时，执行第1调制度调整模式，所述第1调 制度调整模式是通过直流电压调整控制而使调制度接近1,所述第2调制度 调整模式是不变更从电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱电动机的 永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使调制度接近l，因此，同样地， 通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电动机运行到高负载为止， 而不需要加大电压变换电路的容量，能够使用高电压规格的电动机，降低电 动机中流过的电流，能够改善逆变器效率。特别是，即使在该第2调制度调 整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行，因此在这一点也能够改善 电动机的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当电压变换电路的效率下降时执行第2调制度调整模 式，在电压变换电路的效率提高时切换为第1调制度调整模式，因此，能够
调制度调整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变换电路的升压幅
度从而可以避免电压变换电路的成本急剧上涨、体积和重量增加。


图1是本发明驱动装置的实施例的电路图。
图2是图1的整流电路的电路图。
图3是说明图1的电压变换电路的高次谐波电流抑制功能的图。 图4是表示图1的驱动装置的控制装置的第1调制度调整模式的控制方 式的图。
图5是表示图1的电压变换电路输出的直流电压和逆变器的输出电压的图。
图6是表示图1的驱动装置的控制装置的第2调制度调整模式的控制方 式的图。
图7是图1的电动机的q轴电流和d轴电流的矢量图。 图8是说明图1的驱动装置的控制装置的控制动作的流程图(实施例)。 图9是表示图8的控制动作的电动机的输出和Vdc的关系的图。 图IO是说明图1的驱动装置的控制装置的另一个控制动作的流程图(实 施例2 )。
图ll是表示构成图1的驱动装置的逆变器的开关元件的图。 图12是表示图1的电压变换电路的电路结构的图。
图13是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例3 )。
图14是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实
施例4 )。
图15是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实
施例5 )。
图16是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例6 )。
图17是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例7 )。
图18是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例8 )。
图19是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例9 )。
图20是说明图1的驱动装置的控制装置的再一个控制动作的流程图(实 施例10)。
具体实施例方式
下面，基于附图详细叙述本发明的实施方式。本发明实施例的驱动装置 11的电路结构基本上是图1、图2所示的结构。即，1例如是驱动压缩机的 永磁铁同步电动机(压缩机电动机)，2是电压变换电路，3是逆变器，具有 与前述相同的结构和功能。特别是，逆变器3同样地由图11的开关元件7构成。
接着，使用图12说明图1中的电压变换电路2的电路结构。电压变换电 路2的输入连接到前述的整流电路6 (图2)的输出，输出连接到前述的逆变 器3的输入。电压变换电路2由图12所示的电抗器(电感元件)21、电容器 22、 二极管23以及开关元件24等构成。这时，整流电路6的输出连接了电 抗器21，在该电抗器21的后级经由二极管23连接电容器22。此外，开关元 件24连接在电抗器21和二极管23的连接点与地之间。
电容器22对经过了二极管23的电流的脉动电流进行平滑化。开关元件 24由IGBT等构成，根据来自本发明的驱动装置11的控制装置(由微计算机 构成的控制部件)14的切换信号而被导通，从而电抗器21中流过短路电流。 开关元件24被导通时，电抗器32的输出端的电路被短路，从而电抗器21中 流过直流电流。由此，能量被储蓄在电抗器21中。电抗器21中所储蓄的能
量通过在此之后该开关元件24纟皮截止而相加到iir入直流电压中，并^皮充电到 电容器22中。由此，从整流电路6输出的直流电压被升压(PAM控制)。此 外，通过控制开关元件24的导通占空比(导通期间与由导通期间和截止期间 构成的一周期整体的比、导通率)，能够将输入电流控制为正弦波状。由此， 能够改善功率因数并抑制高频谐波。
26是连接在开关元件24和地之间的分流(shunt)电阻，该分流电阻26 的电压值所示的输入电流Iin的值(开关元件24导通时电抗器中流过的电抗 电流值)被输入到控制装置14。开关元件24的栅极被连接到控制装置14。 控制装置14中被输入在连接到电抗器21前级的分压电阻27、 28的连接点上 呈现的输入电压(被输入到电压变换电路2的直流电压)Vin的值，并被输入 在连接到电容器22后级的分压电阻31、 32的连接点上呈现的输出电压(从 电压变换电路2输出的直流电压)Vdc的值。进而，控制装置14中还被输入 连接到作为负载的逆变器3和地之间的分流电阻33的电压值所表示的直流电 流Idc的值(输出电流值)。此外，34是检测电抗器21的温度的温度传感器 (温度检测部件)，该温度传感器34检测的电抗器21的温度TL也被输入到 控制装置14中。
并且，在实施例中，控制装置14在输入电压(Vin)波形的整个区域， 生成例如以30kHz的高频来切换开关元件24的切换信号。由此，能够在宽范 围内对输出到逆变器3的输出电压Vdc进行升压，同时进行高度的功率因数 改善和高频谐波抑制。这是控制装置14具有的第1滤波功能(全PAM控制)。
此外，控制装置14还具有仅在输入电压(Vin)波形的零交叉点(zero cross)附近切换开关元件24的第2滤波功能。这时，在实施例中，控制装置 14以将至少15kHz以上的听觉区域外的频率(比所述第1滤波功能还低的频 率)作为周期的规定的导通占空比来切换开关元件24。此外，该切换在输入 电压(Vin)波形的相位角为例如0。 35。( 180°~215°)、 35°~70° ( 215。~250° )、 150。~180。 ( 330。~0°)的三个区域进行，在除此之外的区域中停止(OFF)。 即，在输入电压(Vin)的一周期中切换开关元件24的区域比第1滤波功能 (全PAM控制)的情况还要小。
此夕卜,在0。 35。 ( 180。~215。)以及150。 180。 ( 330。~0。)的区域中将导 通开关元件24的导通占空比例如设为30%,在35° 70° (215° 250°)的区域 中设为60%。由此，起到实施例中的第2滤波功能(简易PAM控制)。
通过这样的控制，虽然不是上述的第l滤波功能那样的宽范围，但进行 一定程度的升压，并使零交叉点附近的电流波形平滑，减少相当于包含在高 次谐波电流规定值内的高次谐波并改善功率因数。特别是，这时的开关元件 24中的损耗比由上述的第1滤波功能进行的切换显著减少。
这时，控制装置14基于输入电流Iin的值来切换上述的简易PAM控制和 全PAM控制。即，在输入电流Iin的值低于全PAM控制开始电流值Ifstart 时，控制装置14对开关元件24施加切换信号，从而进行在前述的零点附近 的切换，起到第2滤波功能。由此，逆变器3中被施加通过开关元件24而部 分切换的功率。
另夕卜，全PAM控制开始电流值Ifstart是指作为电压变换电路2的升压界 限的点而预先设定的输入电流值，在该电压变换电路2根据事先掌握的用于 进行逆变器3的全运行状态所需的升压和高次谐波抑制的波形改善程度来切 换简易PAM控制和全PAM控制。
电动机1的负载增大而需要高输出，输入电流Iin的值成为全PAM控制 开始电流值Ifstart以上时，控制装置14转移到上述的全PAM控制。即，控 制装置14对开关元件24施加在整个区域生成的切换信号。由此，通过开关 元件24而被充分升压并且高度地进行了波形成形后的功率^皮施加到逆变器3 (第1滤波功能)。
另外，若电动机1的负载下降而输入电流Iin的值降低到规定的全PAM 控制结束电流值Ifstop (比Ifstart低的值)，则控制装置14返回到前述的简易 PAM控制(第2滤波功能)。
这样，实施例的控制装置14选择性地切换第1滤波功能(全PAM控制) 和第2滤波功能(简易PAM控制)。这时，在输入电流Iin的值高时使第1 滤波功能动作，低时则使第2滤波功能动作，因此在第2滤波功能所能处理 的范围内使第2滤波功能动作，以高效的切换来进行高次谐波的抑制和一定 程度的升压，而在成为以第2滤波无法对应的升压界限时，使第l滤波功能 动作，从而能够进行必要的升压和可靠的高次谐波抑制。由此，能够在保证 升压和高次谐波抑制功能的同时，抑制开关元件24中的切换损耗，实现有效 的电源供给。
接着，图4以及图5是表示本发明驱动装置11的控制装置14的控制方 式的图。首先图4表示控制装置14执行直流电压调整控制的第1调制度调整模式的控制方式。在该图4中，12是运算单元，其被输入逆变器3中的调制 度和该调制度的目标值，并基于它们的偏差e进行PID (比例积分微分)运 算等运算，13是用于设定由该运算单元12运算的控制量的上限值和下限值 的上限下限设定单元。这时，逆变器3的调制度是图5的a与d的比率a/d， 所述d是从电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc的1/2,所述a 是逆变器3的输出电压Vo的1/2。此外，该调制度的目标值设为1以下的值 而相对于1具有规定的余量，并且为接近1的值，在实施例中设定为0.9。
运算单元12对所设定的该调制度的目标值(0.9)和从逆变器3输入的 当前的调制度进行比较，进行与该偏差e的大小成比例地缩小该值的方向的 运算(比例控制P)、缩小对偏差e进行了积分的值的方向的运算(积分控制 1)、缩小偏差e的变化的方向的运算(微分控制D)，通过对这些进行合计， 从而计算作为目标的Vdc的控制量(目标值)。
上限下限设定单元13设定由运算单元12计算出的控制量的上限值和下 限值。该上限值意味着电压变换电路2的能力上限，下限值意味着将输出电 压Vdc进一步降低时，电动机1的电流增大而效率降低的界限。因此，控制 量被调整为这些上限值和下限值之间。
经过了该上限下P艮设定单元13的Vdc的目标值被输入到电压变换电路 2。控制装置14基于计算出的Vdc的目标值，如前所述执行电压变换电路2 中的简易PAM控制或者全PAM控制，从而升高直流电压(或者，在车载电 动机压缩机的情况下为来自车的电池的直流电压)的输入电压Vin，输出作为 目标值的输出电压(直流电压)Vdc。
逆变器3与前述同样地由多个开关元件7构成，被输入从电压变换电路 2输出的输出电压(直流电压)Vdc,通过对该输出电压Vdc进行脉宽调制， 从而变换为任意频率的三相交流，并提供给电动机1。电动机1根据从逆变 器3提供的交流电压Vo的频率，以任意的转速以及转矩旋转，并驱动作为负 载的压缩机。因此，逆变器3掌握图5的a与d的比率即调制度a/d，并将该 调制度a/d反馈给控制装置14的运算单元12,所述d是输出电压Vdc的1/2, 所述a是逆变器3的输出电压Vo的1/2。
以上是控制装置14执行直流电压调整控制的第1调制度调整模式。在该 第l调制度调整模式中，逆变器3中的调制度(a/d)较小时，即逆变器3的 输出电压Vo相对于从电压变换电路2输出的输出电压Vdc比较小时，从电
压变换电路2输出的输出电压Vdc被降低，以使该调制度接近目标值0.9。相 反，在逆变器3中的调制度(a/d)较大时，即逆变器3的输出电压Vo接近 从电压变换电路2输出的输出电压Vdc时(Vo不能比Vdc大，但有时会相同)， 从电压变换电路2输出的输出电压V dc被升高，以使该调制度接近目标值0.9 。
这样，在第1调制度调制模式下特别是调制度较小时，尽量降低从电压 变换电路2输入到逆变器3的直流电压即输出电压Vdc，从而可以减少构成 逆变器3的开关元件7在切换时产生的损失，可以显著改善逆变器3的效率。 此外，在调制度较大时，从电压变换电路2输出的输出电压Vdc也被确保为 必要最低限度，所以能够无障碍地将电动机1 i^^到高负载为止。
这时，在实施例中，相对于调制度1 (Vdc=Vo的状态)保持O.l的余量 (规定的余量)而进行控制。该余量不限于实施例的0.1,可以更小也可以反 而更大，但是通过控制装置14这样控制从电压变换电路2输出的输出电压 Vdc,以使调制度相对于1具有规定的余量，从而即使对于电源4的电压或电 动机l的负载的急剧变动，也能够无障碍地将必要的输出电压Vdc施加到逆 变器3中，所以能够实现电动机1的稳定的驱动。
下面，图6表示控制装置14执行弱磁通控制的第2调制度模式的控制方 式。在该图6中，12A是运算单元，其被输入逆变器3中的调制度和该调制 度的目标值，并基于它们的偏差e进行PID运算等运算，13A是用于设定在 该运算单元12A中运算出的控制量的上限值的上限值设定单元。该情况也与 前述同样地，逆变器3的调制度是图5的a与d的比率a/d,所述d是从电压 变换电路2输出的输出电压Vdc的1/2，所述a是逆变器3的输出电压Vo的 1/2。此外，该调制度的目标值在该情况下也同样地设为1以下的值而相对于 1具有规定的余量，并且为接近1的值，在实施例中设定为0.9。
运算单元12A对所设定的该调制度的目标值(0.9 )和从逆变器3输入的 当前的调制度进行比较，进行与该偏差e的大小成比例地缩小该值的方向的 运算(比例控制P)、缩小对偏差e进行了积分的值的方向的运算(积分控制 1)、缩小偏差e的变化的方向的运算(微分控制D)，通过对这些进行合计， 从而计算作为目标的负的磁场电流分量，即负的d轴电流的控制量(目标值)。
这里，图7表示电动机1的q轴电流(转矩电流分量)和d轴电流(磁 场电流分量)的矢量图。在使用压缩机的例如空气调和机或冷冻机的下拉(pull down)时，电动机1成为高负载且高速运行。电动机l高速运行时，感应电
压超过端子电压(即，从逆变器3输出的交流电压VO)，不流过电流，转矩 变小而无法维持输出。这时，可以在定子线圈产生与转子的磁通(永磁铁的 磁通)相反方向的石兹通势来抑制感应电压，从而确保转矩。这叫做弱f兹通控制。
在该弱磁通控制中，为了产生与转子的磁通相反方向的磁通势，在定子
线圈中流过负的d轴电流，确保对转矩做贡献的q轴电流，但Vo被抑制，所 以在电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc —定的条件下，可以控 制调制度(a/d)。因此，运算单元12A在调制度接近目标值0.9的方向上计算 电动机1的定子线圈中流过的负的q轴电流的控制量。
接着，上限设定单元13A设定由运算单元12A计算出的控制量的上限值。 这里，在进行了弱磁通控制时，电动机1的转子的磁通会减少，因此为了得 到相同转矩，需要更大的q轴电流。此外，由于还流过d轴电流，所以电动 机1的转子线圈中流过的整个电流会增加，线圈因该电流增加而出现烧毁的 危险性。此外，由于流过d轴电流，因此还会产生引起转子的永磁铁的去磁 的问题。因此，上限设定单元13A为了避免因流过相应的负的d轴电流而产 生的不妥，设定控制量的上限值。从而，控制量(负的d轴电流)被调整为 该上限值以下的值。
另外，这时，从电压变换电路2输出的输出电压Vdc被控制为一定。并 且，经过了上P艮设定单元13A的负的d轴电流的目标值-陂输入到逆变器3, 通过构成逆变器3的开关元件7的切换动作，电动机1中流过目标值的负的 d轴电流。电动机l同样地根据从逆变器3提供的交流电压Vo的频率，以任 意的转速以及转矩旋转，并驱动作为负栽的压缩机。同样地，逆变器3掌握 调制度a/d，并将该调制度a/d反馈给运算单元12。
以上是控制装置14执行弱磁通控制的第2调制度调整模式。在该第2调 制度调整模式中，逆变器3中的调制度(a/d)较小时，即逆变器3的输出电 压Vo相对于从电压变换电路2输出的输出电压Vdc比较小时，减少负的d 轴电流并削弱弱^磁通，以使该调制度接近目标值的0.9。相反，在逆变器3中 的调制度(a/d)较大时，即逆变器3的输出电压Vo超出从电压变换电路2 输出的输出电压Vdc时，或者相同时，再或没有超出但接近时，将负的d轴 电流在前述的上限值的范围内增加并增强弱磁通，以使该调制度接近目标值 的0.9。
这样，在第2调制度调制模式下特別是电动机1为高速运行的高负载时，
不需要增加从电压变换电路2输入到逆变器3的输出电压Vdc就能够运行电 动机1。这意味着不必增加电压变换电路2的容量就能够将高电压规格的电 动机运行到高负载。若是用相应的高电压规格的电动机，则电动机中流过的 电流会减少，所以能够改善逆变器效率。
特别是，在该第2调制度调整模式中，为了将调制度维持在实施例的目 标值的0.9，流过接近必要最低限度的负的d轴电流，从而进行弱磁通控制， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。在该情况下， 实施例中也相对于调制度1 ( Vdc=Vo的状态)具有0.1的余量来进行控制， 因此即使对于电源4的电压或电动机1的负载的急剧变动，也能够无障碍地 实现电动机1的稳定的驱动。
实施例1
下面，图8以流程图表示控制装置14的实际的控制动作的一例。控制装 置14在图8的步骤Sl中首先执行图4的控制方式即第1调制度调整模式， 根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)来控制从电压变换电路2输出的输出电 压Vdc,从而控制使得调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
接着，在步骤S2判断当前从电压变换电路2输出的输出电压Vdc是否 大于在前述的例如上限下限设定单元中的上限值a。并且，在为上限值a以下 时，控制装置14进至步骤S3而继续执行当前正在执行的第1调制度调整模 式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而Vdc通过直流电压调整控制 被提高，并且超过了前述的上限值a时，控制装置14进至步骤S4而转移到第 2调制度调整模式，维持当前的Vdc而不改变，通过上述图6的弱磁通控制 而控制调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，Vdc下降到上限值a以下 时，控制装置14从步骤S2进至步骤S3，从第2调制度调整模式返回到第1 调制度调整模式。这时，控制装置14在如上所述地控制使得从第l调制度调 整模式切换到了第2调制度调整模式后，在基于作为自身功能而具有的定时 器的累计的规定期间，禁止从步骤S2进至步骤S3，而进至步骤S4。此外， 相反控制使得从第2调制度调整模式切换到了第l调制度调整模式后，也在 基于作为自身功能而具有的定时器的累计的规定期间，禁止从步骤S2进至步
骤S4，而进至步骤S3。由此，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模 式在Vdc在上限值a附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
这样，根据从电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc来切换第 1调制度调整模式和第2调制度调整模式，从而能够确定电压变换电路2的 升压界限，抑制电压变换电路2的升压幅度，可以避免电压变换电路2的成 本急剧上涨、体积和重量增加。
图9表示基于相关控制动作的电动机1的输出和Vdc的关系。图中的虚 线是运行电动机1所需的Vdc，表示假设调制度为1的情况。实线表示的是 在图8的流程图中实际由控制装置4所控制的Vdc,沿着虚线的上侧(该差 为前述的余量O.l )而倾斜的范围成为通常的运行区域。在该运行区域中，从 电压变换电路2输出调制度具有余量0.1的、与运行所需的Vdc对应的必要 最低限度的大小的Vdc。
从该通常的运行区域的左端水平向左的范围是Vdc成为前述的下限值的 轻负载的范围。在输出变高的高负载的范围内，Vdc以前述的上限值ot为界而 被固定，所以Vdc从通常的运行区域的右端开始水平向右。在该高负载区域， 通过前述的弱磁通控制，调制度被控制为0.9。
实施例2
下面，图10以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的其他例 子。在图10的步骤S5中，同样地，控制装置14首先执行图4的控制方式的 第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)，控制从电压变 换电路2输出的输出电压Vdc，从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近l)。
接着，在步骤S6，判断当前从电压变换电路2输出的直流电压即输出电 压Vdc和电压变换电路2的输入电压Vin的差(Vdc-Vin。即，升压幅度)是
a。然后，在上限值a以下时，控制装置14进至步骤S7，从而继续执行当前 正在执行的第1调制度调整模式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而Vdc通过直流电压调整控制 被提高，升压幅度超过了前述的上限值a时，控制装置14进至步骤S8而转移 到第2调制度调整模式，维持当前的Vdc而不改变，通过前述的图6的弱磁 通控制而控制调制度成为目标值的0.9 (接近1 )。
另夕卜，在执行该第2调制度调整模式的状态下，升压幅度下降到上限值a
以下时，控制装置14从步骤S6进至步骤S7,从第2调制度调整模式返回到 第l调制度调整模式。这时，控制装置14在如上所述地控制使得从第l调制 度调整模式切换到了第2调制度调整模式后，在基于作为自身功能而具有的 定时器的累计的规定期间，禁止从步骤S6进至步骤S7，而进至步骤S8。此 外，相反控制使得从第2调制度调整模式切换到了第l调制度调整模式后， 也在基于作为自身功能而具有的定时器的累计的规定期间，禁止从步骤S6进 至步骤S8，而进至步骤S7。由此，防止第1调制度调整模式和第2调制度调 整模式在升压幅度在上限值a附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
这样，在该情况的控制中，根据从电压变换电路2输出的直流电压即输 出电压Vdc和输入电压Vin的差(升压幅度)来切换第1调制度调整模式和 第2调制度调整模式，从而也能够抑制电压变换电路2的升压幅度，可以避 免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量增加。除此之外，在该情况 的控制中，在对电压变换电路2的输入电压Vin中有余量时，能够执行第1 调制度调整模式直到从电压变换电路2输出的输出电压Vdc成为较高的值为 止，所以能够尽可能抑制第2调制度调整模式的弱磁通控制导致的效率恶化 以及对电动才几1的不良影响。
特别是，使用电压变换电路2中的升压幅度本身来切换第1调制度调整 模式和第2调制度调整模式，因此能够准确地判断电压变换电路2的升压界 限，从第l调制度调整模式切换到第2调制度调整模式。
实施例3
图13以流程图方式表示图8所示的控制装置14的控制动作的其他例子。 这时，控制装置14除图8的控制之外还具有规定的迟滞(hysteresis )幅度2(3， 从而来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图13的步骤 S9中，首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S10执行图4的控制方式的第 l调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)，控制从电压变换电 路2输出的输出电压Vdc，从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
接着，在步骤Sll判断标志X是否被复位，这里被复位，所以进至步骤 S12,判断当前从电压变换电路2输出的输出电压Vdc是否高于前述的例如 上限下限设定单元中的上限值a即A+p (第l值)。然后，在上限值A+P以下 时，控制装置14进至步骤S17,从而继续执行当前正在执行的第1调制度调 整模式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而Vdc通过直流电压调整控制 被提高，超过了前述的上限值A+f3时，控制装置14从步骤S12进至步骤S13 而置位(1)标志X,接着进至步骤S14而转移到第2调制度调整模式，维持 当前的Vdc而不改变，通过前述的图6的弱磁通控制而控制调制度成为目标 值的0.9 (接近1 )。然后从步骤Sll进至步骤S15，判断Vdc是否变得低于 A-卩(第2值)，若否则进至步骤S14而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当Vdc下降到A-P以下 时，控制装置14从步骤S15进至步骤S16而复位标志X,进至步骤S17,从 第2调制度调整模式返回到第l调制度调整模式。通过这样的具有迟滞的控 制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在Vdc在上限值A+p附 近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下，也根据从电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc来 切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，从而能够确定电压变换电 路2的升压界限，抑制电压变换电路2的升压幅度，可以避免电压变换电路 2的成本急剧上涨、体积和重量增加。
实施例4
下面，图14以流程图方式表示图IO所示的控制装置14的控制动作的其 他例子。这时，控制装置14除图10的控制之外还具有规定的迟滞幅度2p， 从而来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图14的步骤 S19中，首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S20执行图4的控制方式的 第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)，控制从电压变 换电路2输出的输出电压Vdc，从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近l)。
接着，在步骤S21判断标志X是否被复位，这里被复位，所以进至步骤 S22,判断当前从电压变换电路2输出的输出电压Vdc和电压变换电路2的 输入电压Vin的差(Vdc-Vin。即，升压幅度)是否大于这时的规定的上限值 (上限值是电压变换电路2的升压幅度的界限值)a即C+P。然后，在上限值 C+(3以下时，控制装置14进至步骤S27，从而继续执行当前正在执行的第1 调制度调整模式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而Vdc通过直流电压调整控制 被提高，升压幅度超过了前述的上限值C+P时，控制装置14从步骤S22进至 步骤S23而置位(1 )标志X,接着进至步骤S24而转移到第2调制度调整模
式，维持当前的Vdc而不改变，通过前述的图6的弱磁通控制而控制调制度
成为目标值的0.9 (接近1 )。然后从步骤S21进至步骤S25,判断升压幅度是 否变得低于C-(K第2值)，若否则进至步骤S24而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当升压幅度缩小到C-(3 以下时，控制装置14从步骤S25进至步骤S26而复位标志X,进至步骤S27, 从第2调制度调整模式返回到第1调制度调整模式。通过这样的具有迟滞的 控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在升压幅度在上限值 C+(3附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
在该情况下，根据从电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc和 输入电压Vin的差(升压幅度)来切换第1调制度调整模式和第2调制度调 整模式，从而也能够抑制电压变换电路2的升压幅度，可以避免电压变换电 路2的成本急剧上涨、体积和重量增加。除此之外，在该情况的控制中，在 对电压变换电路2的输入电压Vin中有余量时，也能够执行第1调制度调整 模式直到从电压变换电路2输出的输出电压Vdc成为较高的值为止，所以能 够尽可能抑制第2调制度调整模式的弱磁通控制导致的效率恶化以及对电动 机1的不良影响。
此外，同样地，使用电压变换电路2中的升压幅度本身来切换第1调制 度调整模式和第2调制度调整模式，因此能够更准确地判断电压变换电路2 的升压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模式。
实施例5
下面，图15以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于输出电压Vdc与电压变换电路2的输入电压 Vin的比即Vdc/Vin来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即， 在图15的步骤S29，首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S30执行图4的 控制方式的第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d),控 制从电压变换电路2输出的输出电压Vdc,从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
接着，在步骤S31判断标志X是否被复位，这里被复位，所以进至步骤 S32，判断当前从电压变换电路2输出的输出电压Vdc与当前输入到电压变 换电路2的输入电压Vin的比(Vdc/Vin。即，升压率)是否高于这时的规定 的上限值(上限值是电压变换电路2的升压率的界限值)即B+p (第l值)。
然后，在上限值B+P以下时，控制装置14进至步骤S37,从而继续执行当前 正在执行的第1调制度调整模式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而Vdc通过直流电压调整控制 被提高，升压率超过了前述的上限值B+P时，控制装置14从步骤S32进至步 骤S33而置位(1 )标志X,接着进至步骤S34而转移到第2调制度调整模式， 维持当前的Vdc而不改变，通过前迷的图6的弱磁通控制而控制调制度成为 目标值0.9(接近1)。然后从步骤S31进至步骤S35,判断升压率是否变得低 于B-p (第2值)，若否则进至步骤S34而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当升压率下降到B-p以 下时，控制装置14从步骤S35进至步骤S36而复位标志X,进至步骤S37, 从第2调制度调整模式返回到第1调制度调整模式。通过这样的具有迟滞的 控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在升压率在上限值B+P 附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下，也根据从电压变换电路2输出的直流电压即输出电压Vdc与 输入到电压变换电路2的直流电压即Vin的比(升压率)来切换第l调制度 调整模式和第2调制度调整模式，从而能够抑制电压变换电路2的升压程度 (相当于升压幅度)，可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量 增加。除此之外，在该情况的控制中，在对电压变换电路2的输入电压Vin 中有余量时，也能够执行第1调制度调整模式直到从电压变换电路2输出的 输出电压Vdc成为较高的值为止，所以能够尽可能抑制第2调制度调整模式 的弱磁通控制导致的效率恶化以及对电动机1的不良影响。
此外，该情况下也使用电压变换电路2中的升压率来切换第l调制度调 整模式和第2调制度调整模式，因此能够准确地判断电压变换电路2的升压 界限，从第l调制度调整模式切换到第2调制度调整模式。
实施例6
下面，图16以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于输入电流Iin、即电抗器21中流过的电流IL 来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图16的步骤SW， 首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S40判断标志X是否被复位，这里被 复位，所以进至步骤S41,判断电流IL (是输入电流Iin)的值是否高于这时 的规定的上限值(上限值电抗器21中流过的电流IL为饱和的值或者接近饱
和的值的界限值)即H+B(3(第l值)。然后，在上限值H+B以下时，控制装置
14进至步骤S46，执行图4的控制方式的第1调制度调整模式，根据从逆变 器3反馈的调制度(a/d),控制从电压变换电路2输出的输出电压Vdc,从而 控制使调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而输入电流Iin即电流IL的值 上升，超过了上限值H+B时，控制装置14从步骤S41进至步骤S42而置位(1 ) 标志X，接着进至步骤S43而转移到第2调制度调整模式，维持当前的Vdc 而不改变，通过前述的图6的弱磁通控制而控制调制度成为目标值0.9 (接近 1)。然后从步骤S40进至步骤S44,判断电流IL的值是否变得低于H-B (第2值)，若否则进至步骤S43而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当电流IL的值下降到 H-B以下时，控制装置14从步骤S44进至步骤S45而复位标志X,进至步骤 S46,从第2调制度调整模式返回到第l调制度调整模式。通过这样的具有迟 滞的控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在电流IL在上限 值H+B附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下也同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机l运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路2的容量，能够使用 高电压规格的电动机，降低电动机1中流过的电流，能够改善逆变器效率。 特别是，在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当构成电压变换电路2的电抗器21中流过的电流值IL (输入电流Iin)的值上升时执行第2调制度调整模式，在电抗器21的电流 值下降时切换为第l调制度调整模式，因此，能够基于电抗器21中流过的电 流IL的值饱和或者接近饱和而确定电压变换电路2的升压界限，从第1调制 度调整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变换电路2的升压幅度 从而可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量增加。
实施例7
下面，图17以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于温度传感器34检测的电抗器21的温度TL来 切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图17的步骤S49， 首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S50判断标志X是否被复位，这里被
复位，所以进至步骤S51，判断电抗器21的温度TL是否高于这时的规定的 上限值(上限值电抗器21中流过的电流IL为饱和的值或者接近饱和的值的 界限值)即J+P (第1值)。然后，在上限值J+p以下时，控制装置14进至步 骤S56,执行图4的控制方式的第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈 的调制度(a/d)，控制从电压变换电路2输出的输出电压Vdc，从而控制使调 制度成为目标值0.9 (接近1 )。
这里，例如在电动机1成为高负载状态从而输入电流Iin即电抗器21的 电流IL的值上升，与此伴随而发热的电抗器21的温度TL超过了上限值J+f3 时，控制装置14从步骤S51进至步骤S52而置位(1 )标志X,接着进至步 骤S53而转移到第2调制度调整模式，维持当前的Vdc而不改变，通过前述 的图6的弱^磁通控制而控制调制度成为目标值0.9 (接近1 )。然后从步骤S50 进至步骤S54，判断温度TL的值是否变得低于J-(3 (第2值)，若否则进至步 骤S53而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当温度TL的值下降到 J-P以下时，控制装置14从步骤S54进至步骤S55而复位标志X，进至步骤 S56,从第2调制度调整模式返回到第I调制度调整模式。通过这样的具有迟 滞的控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在温度TL在上 限值J+p附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下也同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机l运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路2的容量，能够使用 高电压规格的电动机，降低电动机1中流过的电流，能够改善逆变器效率。 特别是，在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当构成电压变换电路2的电抗器21的温度TL上升时 执行第2调制度调整模式，在电抗器21的温度TL下降时切换为第1调制度 调整模式，因此，电抗器21中流过的电流IL因升压而增大，能够根据由此 上升的该电抗器21的温度TL来掌握电抗器21的电流IL的值饱和或者接近 饱和的情况，并基于此而确定电压变换电路2的升压界限，从第l调制度调 整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变换电路2的升压幅度从而 可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量增加。
实施例8下面，图18以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于构成电压变换电路2的开关元件24的导通占 空比DU来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图18的 步骤S59,首先将标志X复位(O)。接着，在步骤S60执行图4的控制方式 的第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d),控制从电压 变换电路2输出的输出电压Vdc,从而控制使调制度成为目标值0.9(接近1 )。
接着，在步骤S61中计算为了输出Vdc而切换电压变换电路2的开关元 件24的导通占空比DU (是在前述的简易PAM控制或者全PAM控制中计算 出的值)，在步骤S62判断标志X是否被复位。这里被复位，所以进至步骤 S63，判断当前的开关元件24的导通占空比DU是否高于这时的规定的上限 值(上限值是用于得到电压变换电路2的上限的升压幅度的导通占空比的界 限值)即E+卩(第1值)。然后，在上限值E+卩以下时，控制装置14进至步 骤S68,从而继续执行当前正在执行的第1调制度调整才莫式的直流电压调整 控制。
这里，例如在电动才几1成为高负载状态从而开关元件24的导通占空比 DU通过直流电压调整控制被提高，超过了前述的上限值E+卩时，控制装置 14从步骤S63进至步骤S64而置位(1 )标志X,接着进至步骤S65而转移 到第2调制度调整模式，维持当前的Vdc而不改变，通过前述的图6的弱磁 通控制而控制调制度成为目标值的0.9 (接近1 )。然后从步骤S62进至步骤 S66,判断导通占空比DU是否变得低于E-P(第2值)，若否则进至步骤S65 而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当导通占空比DU下降 到E-(3以下时，控制装置14从步骤S66进至步骤S67而复位标志X,进至步 骤S68,从第2调制度调整模式返回到第1调制度调整模式。通过这样的具 有迟滞的控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在导通占空 比DU在上限值E+P附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下也同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机l运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路2的容量，能够使用 高电压规格的电动机，降低电动机1中流过的电流，能够改善逆变器效率。 特别是，在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当构成电压变换电路2的开关元件24的导通占空比 DU上升时执行第2调制度调整模式，在导通占空比DU下降时切换为第1 调制度调整模式，因此，能够根据因升压而上升的电压变换电路2的开关元 件M的导通占空比DU而确定电压变换电路2的升压界限，从第l调制度调 整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变换电路2的升压幅度从而 可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量增加。
实施例9
下面，图19以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于切换构成电压变换电路2的开关元件24的区 域SP来切换第1调制度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图19的步 骤S69,首先将标志X复位(0 )。接着，在步骤S70执行图4的控制方式的 第1调制度调整模式，根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)，控制从电压变 换电路2输出的输出电压Vdc，从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近l)。
接着，在步骤S71中计算为了输出Vdc而对电压变换电路2的开关元件 24进行前述的简易PAM控制(第2滤波功能)或者全PAM控制(第1滤波 功能)的切换信号。这里，如前所述，在全PAM控制中在输入电压Vin波形 的整个区域进行切换，在简易PAM控制中仅在Vin的零点附近的区域进行切 换。即，可以说简易PAM控制是为了使调制度接近1而需要切换开关元件 24的区域变窄的状态，全PAM控制是同样为了使调制度接近1而需要切换 开关元件24的区域被扩展的状态。
接着，在步骤S72判断标志X是否被复位。这里被复位，所以进至步骤 S73，判断需要切换开关元件24的区域SP是否比这时的规定的上限值(上限 值是比简易PAM控制的切换区域大，比全PAM控制的切换区域(整个区域) 小的值)即F+P (第l值)宽。然后，在上限值F+P以下时，控制装置14进 至步骤S78,从而继续执行当前正在执行的第1调制度调整模式的直流电压 调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态，输入电流Iin升高到全PAM控 制开始电流值Ifstart以上而切换到全PAM控制，区域SP超过了前述的上限 值F+P时，控制装置14从步'骤S73进至步骤S74而置位(1 )标志X，接着 进至步骤S75而转移到第2调制度调整模式，維持当前的Vdc而不改变，通 过前述的图6的弱磁通控制而控制调制度成为目标值0.9 (接近1 )。然后从
步骤S72进至步骤S76，判断区域SP是否变得比F-(3 (简易PAM控制的切 换区域以下的值的第2值)窄，若否则进至步骤S75而继续第2调制度调整 模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，当电流Iin的值降低到全 PAM控制结束电流值Ifstop以下时而切换到简易PAM控制，区域SP缩小为 F-P以下时，控制装置14从步骤S76进至步骤S77而复位标志X,进至步骤 S78,从第2调制度调整模式返回到第l调制度调整模式。
另外，在实施例中说明了将开关元件24的切换以全PAM控制和简易 PAM控制的切换来执行的情况，即切换区域以两个阶段切换的情况，但不限 于此，根据输入电流Iin,切换区域SP也可以是通过三个阶段以上的更多的 阶段变化，或者线性变化的控制方式。这时，如果能够进行实施例那样的具 有迟滞的控制，则能够防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模式在切 换区域SP在上限值F+P附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下也同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机l运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路2的容量，能够使用 高电压规格的电动机，降低电动机1中流过的电流，能够改善逆变器效率。 特别是，在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下为了使调制度接近1，当需要切换构成电压变换电路2 的开关元件24的区域SP扩大时执行第2调制度调整模式，在需要切换开关 元件24的区域SP縮小时切换为第1调制度调整模式，因此，能够根据为了 使调制度接近1而需要切换电压变换电路2的开关元件24的区域SP扩大的 情况来确定电压变换电路2的升压界限(实施例中为切换到全PAM控制的情 况)，从第l调制度调整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压变换电 路2的升压幅度从而可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积和重量 增力口。
实施例10
下面，图20以流程图方式表示控制装置14的实际的控制动作的再一个 例子。这时，控制装置14基于电压变换电路2的效率PCE来切换第1调制 度调整模式和第2调制度调整模式。即，在图20的步骤S79，首先将标志X 复位(0)。接着，在步骤S80执行图4的控制方式的第l调制度调整模式，
根据从逆变器3反馈的调制度(a/d)，控制从电压变换电路2输出的输出电 压Vdc，从而控制使调制度成为目标值0.9 (接近1 )。
接着，在步骤S81中为了输出Vdc而对电压变换电路2的效率PCE进行 计算或计测。该电压变换电路2的效率PCE是所输出的功率Pdc (根据Vdc 和Idc计算)/所输入的功率Pin (根据Vin和Iin计算)(PCE=Pdc/Pin )。升压 幅度越扩大，则电压变换电路2的效率PCE越下降。
接着，在步骤S82判断标志X是否被复位。这里被复位，所以进至步骤 S83，判断当前的电压变换电路2的效率PCE是否低于这时的规定的下限值 (下限值是电压变换电路2的上限升压幅度的效率的界限值)即G-j3 (第1 值)。然后，在下限值G-(3以上时，控制装置14进至步骤S88,从而继续执行 当前正在执行的第1调制度调整模式的直流电压调整控制。
这里，例如在电动机1成为高负载状态而直流电压调整控制中的升压幅 度增大，电压变换电路2的效率PCE下降进行而低于前述的下限值G-P时， 控制装置14从步骤S83进至步骤S84而置位(1 )标志X，接着进至步骤S85 而转移到第2调制度调整模式，维持当前的Vdc而不改变，通过前述的图6 的弱磁通控制而控制调制度成为目标值0.9 (接近1 )。然后从步骤S82进至 步骤S86，判断效率PCE是否变得比G+P(第2值)高，若否则进至步骤S85 而继续第2调制度调整模式。
另外，在执行该第2调制度调整模式的状态下，升压幅度趋进缩小，效 率PCE提高到G+卩之上时，控制装置14从步骤S86进至步骤S87而复位标 志X,进至步骤S88，从第2调制度调整模式返回到第1调制度调整模式。 通过这样的具有迟滞的控制，防止第1调制度调整模式和第2调制度调整模 式在效率PCE在下限值G-P附近变化的情况下也频繁切换的不妥。
该情况下也同样地，通过第2调制度调整模式，能够使高电压规格的电 动机l运行到高负载为止，而不需要加大电压变换电路2的容量，能够使用 高电压规格的电动机，降低电动机1中流过的电流，能够改善逆变器效率。 特别是，在该第2调制度调整模式下，也以接近必要最低限度的弱磁通运行， 因此在这一点也能够改善电动机1的运行效率以及逆变器效率。
并且，在该情况下当电压变换电路2的效率PCE降低时执行第2调制度 调整模式，在电压变换电路2的效率PCE提高时切换为第1调制度调整模式， 因此，能够基于因升压幅度扩大而降低的效率PCE来确定电压变换电路2的
升压界限，从第1调制度调整模式切换到第2调制度调整模式，抑制该电压 变换电路2的升压幅度从而可以避免电压变换电路2的成本急剧上涨、体积 和重量增加。
权利要求
1、一种电动机的驱动装置，包括:将直流电压的值变更后输出的电压变换电路；将通过开关元件的切换动作而从所述电压变换电路输出的直流电压变换为交流电压的逆变器；以及控制从所述电压变换电路输出的直流电压，同时通过所述开关元件控制所述逆变器的输出电压从而驱动电动机的控制部件，所述驱动装置的特征在于，所述控制部件进行直流电压调整控制，即基于所述逆变器对所述直流电压的调制度，在该调制度接近1的方向对从所述电压变换电路输出的直流电压进行控制。
2、 如权利要求1所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件对从所述电压变换电路输出的直流电压进行控制，以使所述调制度相对于1具有规定的余量。
3、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从所述电压变换电路输出的直流电压值上升而超过了第l值时，执行所述第2调 制度调整模式，在从所述电压变换电路输出的直流电压值下降而低于比所述 第1值低的第2值时，执行所述第1调制度调整模式，所述第1调制度调整 模式是通过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1，所述第2调制度 调整模式是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述 电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述调制度接近1。
4、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从所述电压变换电路输出的直流电压值和被输入到该电压变换电路的直流电压值 的差扩大而超过了第l值时，执行所述第2调制度调整模式，在从所述电压 变换电路输出的直流电压值和被输入到该电压变换电路的直流电压值的差缩 小而小于比所述第l值小的第2值时，执行所述第l调制度调整模式，所述 第1调制度调整模式是通过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1, 所述第2调制度调整模式是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流 过用于削弱所述电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述 调制度接近1。
5、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在从所述电压变换电路输出的直流电压值与被输入到该电压变换电路的直流电压值 的比上升而超过了第l值时，执行所述第2调制度调整模式，在从所述电压 变换电路输出的直流电压值与被输入到该电压变换电路的直流电压值的比下 降而低于比所述第1值小的第2值时，执行所述第1调制度调整模式，所述 第1调制度调整模式是通过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1， 所述第2调制度调整模式是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流 过用于削弱所述电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述 调制度接近I。
6、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于，包括用于检测构成所述电压变换电路的电抗器中流过的电流的电流检测 部件，.所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，基于所 述电流检测部件的输出，在所述电抗器中流过的电流值上升而超过了第l值 时，执行所述第2调制度调整模式，在所述电抗器中流过的电流值下降而低 于比所述第1值低的第2值时，执行所述第1调制度调整模式，所述第1调 制度调整模式是通过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1，所述第2 调制度调整模式是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流过用于削 弱所述电动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述调制度接 近1。
7、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 包括用于检测构成所述电压变换电路的电抗器的温度的温度检测部件， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，基于所述温度检测部件的输出，在所述电抗器的温度上升而超过了第l值时，执行 所述第2调制度调整模式，在所述电抗器的温度下降而低于比所述第l值低 的第2值时，执行所述第1调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通 过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1,所述第2调制度调整模式 是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述电动机的 永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述调制度接近1。
8、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于，所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在构成 所述电压变换电路的开关元件的导通占空比上升而超过了第l值时，执行所 述第2调制度调整模式，在所述开关元件的导通占空比下降而低于比所述第1值小的第2值时，执行所述第1调制度调整模式，所述第1调制度调整模 式是通过所述直流电压调整控制而使所述调制度接近1，所述第2调制度调 整模式是不变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述电 动机的永磁铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述调制度接近1。
9、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在需要扩大而超过了第l值时，执行所述第2调制度调整模式，在需要对所述开关 元件进行切换以使所述调制度接近1的区域缩小而小于比所述第1值小的第 2值时，执行所述第l调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过所 述直流电压调整控制而使所述调制度接近1，所述第2调制度调整模式是不 变更从所述电压变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述电动机的永磁 铁的磁通的方向的磁场电流分量，从而使所述调制度接近l。
10、 如权利要求1或2所述的电动机的驱动装置，其特征在于， 所述控制部件具有第1调制度调整模式和第2调制度调整模式，在所述电压变换电路的效率下降而低于第l值时，执行所述第2调制度调整模式， 在所述电压变换电路的效率提高而高于比所述第l值大的第2值时，执行所 述第1调制度调整模式，所述第1调制度调整模式是通过所述直流电压调整 控制而使所述调制度接近1,所述第2调制度调整模式是不变更从所述电压 变换电路输出的直流电压，流过用于削弱所述电动机的永磁铁的磁通的方向 的磁场电流分量，从而使所述调制度接近l。
全文摘要
提供一种改善逆变器的效率的同时在高负载下也能运行的电动机的驱动装置。包括将直流电压的值变更后输出的电压变换电路(2)；将通过开关元件的切换动作而从电压变换电路输出的直流电压变换为交流电压的逆变器(3)；以及控制从电压变换电路输出的直流电压，同时通过开关元件控制逆变器的输出电压从而驱动电动机(1)的控制部件。控制部件进行直流电压调整控制，即基于逆变器对直流电压的调制度，在该调制度接近1的方向对从电压变换电路输出的直流电压进行控制。
文档编号H02M7/48GK101390281SQ20078000608
公开日2009年3月18日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年6月26日
发明者久保守, 太田垣和久, 野岛健二 申请人:三洋电机株式会社