专利名称：实施可变速驱动机电流控制的装置及其实施方法
技术领域：
本发明涉及一种实施可变速驱动机电流控制的装置及其实施方法，提高电压型PWM变换器电流控制系统的电压饱和附近的电流控制特性。
图1表示出使用电压型PWM变换器的可变速驱动装置(1990年1月17日申请的特愿平2-7983号)。在图1中，1是使用速度或转矩指令以及速度检测等的数据的矢量控制部件;2是根据矢量控制部件的电流指令进行电流控制运算的ACR(电流)控制部件;3是由ACR控制部件的电压空间矢量的电压振幅和相位指令运算出3相PWM特性曲线，根据PWM特性曲线来发生PWM指令的PWM特性曲线发生器;4是死区时间补偿电路;5是控制极信号电路;6是驱动电路;7是变换器主电路;8是感应电动机。图1中，9是电压检测器;10是电流控制器;11是速度检测器;12是取样保持电路;与从PWM特性曲线发生器的O矢量的中间取样保持信号同步并在到达A/D变换结束时保持此时的输出电流;13是A/D变换器;22是从来自速度检测器11的转子速度Wr和转差角速度Ws得出电源速度Wo的加法器。
图5表示PWM特性曲线发生器3的方框电路，31是PWM特性曲线运算部件，用近似圆法计算来自ACR控制部件1的矢量电压指令V、来自输出电压相位指令Qv的以60°的间隙所限定的输出电压相位φ和直流电源电压Vω来自PWM载波周期(PWM时间)Te的PWM特性曲线。输出相差60°相位的电压矢量时间Tx、Tμ和O矢量时间Tv。
32是用于3支电路调制的时刻数据制订部件，在如图6所示的半个PWM时间To/2中，制订把O矢量时间To等分电压矢量时间Tx、Tμ两部分的时间数据，输出时刻数据T1、T2、T3。
33是把时刻数据T1、T2、T3变换成各相电压时刻Tu、Tv、Tw的时刻切换开关。34是ON/OFF切换电路，开关时刻Tu、Tv、Tw并输出各相电压信号Vu、Vv、Vw(PWM特性曲线)。
而且，图5中还表示出35是来自ACR控制部件的输出相位θv的每60°的模式选择电路;36是基准相位输出表，输入每60°的模式选择电路的输出并且输出各基准相位φλ;37是减法器;从输出电压相位θv来减去每60°的基位相位θλ而把限定为60°间隔的输出电压相位输出到PWM特性曲线运算部件31中;38是开关选择表，由每60°的模式选择电路35的输入控制时刻切换开关33;39是开关ON/OFF控制电路，在以PWM时间控制ON/OFF切换电路的同时进行电流取样。
用近似圆法计算上述PWM特性曲线，把O矢量时间To等分线时间Tλ、Tμ两部分并输出，电流在PWM特性曲线的断点进行连接，这种方式(以下所谓的3支路调制方式)，使输出电压变高，从而O矢量的宽度变窄。
一但O矢量的宽度变窄，由死区时间补偿而发生O矢量缺口。此时的电流矢量轨迹向半径大的方向移动。
图7(亻)、(口)表示出O矢量缺口前后的矢量。在图7中，如(口)所示，通过死区时间补偿B点的O矢量期间移动到D点，在B点O矢量出现缺口，在D点早出现O矢量时，电流矢量的轨迹就成为图8那样的。
这种情况下，电流矢量的轨迹，虽然到达[1]、[2]是相同的，但[3]的期间变长了。因此，电流矢量进行大的移动。由于[4]，[5]，[6]是原来那样，则与O矢量不会出现缺口的图7[亻]时的电流矢量轨迹(图中省略)相比，就存在于只有[3]期间变长的状态而平行移动的位置上。[7]的矢量期间只有O矢量增加的状态而变短;[8]的O矢量期间，应该处于[3]期间中的O矢量的状态变长;其结果，[9]的结束与[1]的起始点相一致。
也就是，O矢量缺口一但产生，电流矢量最终轨迹点变成与没有O矢量的部分相等，则此期间中的轨迹向电流半径大的方向平行移动。由此，此期间中的电流积分值变得比O矢量中的缺口的没有电流大。由此，因为是相同电压成分的PWM特性曲线，则由于O矢量的插入地点而使电流成为不相同。
鉴于现有的这样的问题，本发明的目的是提供一种实施可变速驱动机的装置及其方法，通过ACR控制系统在作为原样的电压饱和附近把PWM特性曲线从3支路调制方式切换到2支路调制方式，提高电压饱和和附近的ACR控制特性。
为了实现上述目的，本发明的实施可变速驱动机的电流控制的装置，在(包括了根据电流控制部件的电压指令和输出电压相位运算3相PWM特性曲线的PWM特性曲线运算部件、根据包含有以该运算部件所运算的O矢量时间的电压矢量时间来制订用于3支路调制的数据的3支路调制用时刻数据制订部件、对该时刻数据进行各相时刻切换的时间切换开关的)PWM变换装置中，设置根据上述电压矢量时间来制订2支路调制方式的时刻数据的用于2支路调制的时刻数据制订部件、比较上述O矢量时间和死区时间补偿设定值而在O矢量时间变小时输出3支路/2支路调制切换信号的比较电路、根据该比较电路的切换信号来切换用于上述3支路调制的时刻数据和用于2支路调制的时刻数据并输出给上述时刻切换开关的调制切换开关。
在比较电路中最好具有滞后特性。比较电路最好是O矢量时间同与死区时间补偿设定值成比例的时间相比较。
输出电压变高，O矢量的宽度变窄，就在3支路调制方式的PWM特性曲线中发生O矢量缺口。比较电路把从PWM特性曲线运算部件的O矢量时间同死区时间补偿设定值相比较，在发生O矢量缺口前把切换信号输出给调制切换开关。调制切换装置把3支路调制方式的时刻数据切换成为2支路调制方式的时刻数据，输出给时刻切换开关，从而切换成为利用2支路调制方式的PWM特性曲线的电流控制。
2支路调制方式与3支路调制方式相比，就有电流脉动成为约2倍的缺点，但O矢量期间的宽度成为2倍，则尽管输出电压变高，也能进行无O矢量缺口的电流控制。
如果在比较电路中具有滞后特性，在电压饱和附近，就不会在3支路调制和2支路调制之间频繁地来回切换。
如果把比较电路中同O矢量时间相比较的时间作为死区时间补偿值乘以比率的值，则通过变更比率就能调整对应于电压指令的3支路调制和2支路调制的切换时间。
参照附图来说明本发明的实施例。图2表示PWM特性曲线发生器。与上述现有图5所示的相同的构成部分使用相同的标号以省略其重复的说明。
在图2中，32是用于3支路调制的时刻数据制订部件;41是由42、43组成的用于2支路调制的时刻数据制订部件;42是时刻数据制订部件;输入来自PWM特性曲线运算部件的电压矢量时间Tλ、Tμ和O矢量时间To，把O矢量时间To集中在时间Tλ、Tμ之后，输出时刻数据T1、T2、T3;43是时刻数据制订部件;输入相同的时间Tλ，Tμ，To，把O矢量时间To集中在时间Tλ、Tμ之前，输出时刻数据T1、T2、T3。
45是由滞后比较器组成的比较电路，输入PWM特性曲线运算部件31的O矢量期间To和死区时间补偿设定值Tdly乘以比率电路中的系数K的值K·Tdly，在To＜KTdly时输出3支路/2支路调制切换信号。
46是开关选择表，输入3支路/2支路调制切换信号电路45的输出和每60°的模式选择电路的输出以及开关ON/OFF控制电路39的输出，其输出3支路/2支路调制切换数据。
47是由开关选择表46的数据控制的调制切换开关，在3支路调制时，把时刻数据制订部件32的时刻数据T1、T2、T3作为其原样T1'，T2'、T3'输出，从ON/OFF切换电路34输出支路调制方式的PWM特性曲线。而在2支路调制时，时刻数据制订部件42、43的时刻数据T1，T2，T3变更成把图3所示的现有PWM半周期的O矢量时间To2等分而分成电压矢量时间Tλ，Tμ两部分。即(1)把半PWM期间的O矢量时间照原样设定在时间Tλ侧或Tμ侧的边缘;
(2)下一个半PWM期间的O矢量时间同半PWM期间接续，以决定在时间Tλ、Tμ的哪一侧;
(3)而且参照对象性的点，改变在每火力电压相位60°区间中集中O矢量时间的点;
根据开关选择表46的数据来进行切换，输出时刻数据T1'、T2'、T3'，从ON/OFF切换电路34输出2支路调制方式的PWM特性曲线(相当于电学论D，109卷11号，平成元年P809的2支路调制)。
此时，如果电流取样按现有那样以每PWM半周期进行最好，对图4那样的电流轨迹的1个PWM周期间的重心进行取样。由此，就能原封不动地使用现有图1(特愿平2-7983号)的ACR控制系统。
本发明由上述构成而具有下面记载的效果。(1)PWM特性曲线把3支路调制方式的变换器装置在电压饱和附近切换成为2支路调制方式而使O矢量期间的宽度扩大成2倍，从而在电压饱和附近不会发生O矢量缺口，提高电流控制特性。
图1是表示可变速驱动机的方框电路图;
图2是表示本发明实施例涉及的PWM特性曲线发生器的功能的方框电路图;
图3是说明实施例的O矢量配置图;
图4是说明实施例的电流矢量的轨迹图;
图5是表示现有PWM特性曲线发生器的功能的方框电路图;
图6是说明在3支路调制中时间数据和时刻数据的图;
图7是表明O矢量移动的图;
图8是表明O矢量移动的电流矢量轨迹的图。
附图中的标号所代表的是1、矢量控制部件;2、电流控制部件;3、PWM特性曲线发生器;4、死区时间补偿电路;5、控制极信号电路;6、驱动电路;7、变换器主电路;8、感应电动机;11、速度检测器;12、取样保持电路;31、PWM特性曲线运算部件;32、用于3支路调制的时刻数据制订部件;33、时刻切换开关;34、ON/OFF切换电路;35、每60°模式选择电路;36、每60°基准相位输出表;38、开关选择表;39、开关ON/OFF控制电路;41、用于2支路调制的时刻数据制订部件;44、比率电路;45、比较电路;46、开关选择表;47、调制切换开关。
权利要求
1.一种实施可变速驱动机的电流控制的装置，具有PWM变换器装置，其中包括根据电流控制部件的电压指令和输出电压指令来运算3相PWM特性曲线的PWM特性曲线运算部件；根据包含了由该运算部件所运算出的O矢量时间的电压矢量时间来制订用于3支路调制的时刻数据的用于3支路调制的时刻数据制订部件；对该时刻数据进行各相时刻切换的时刻切换开关，其特征在于，还设置有根据上述电压矢量时间来制订2支路调制方式的时刻数据的用于2支路调制的时刻数据制订部件；对上述O矢量时间和死区时间补偿设定值进行比较并在O矢量时间变小时输出3支路/2支路调制切换信号的比较电路；根据该比较电路的切换信号切换上述用于3支路调制的时刻数据和用于2支路调制的时刻数据并输出给上述时刻切换开关的调制切换开关，根据上述电压指令的大小来切换3支路、2支路调制方式。
2.根据权利要求1所述的可变速驱动装置的电流控制方式，其特征在于，比较电路具有滞后特性。
3.根据权利要求1或2所述的可变速驱动装置的电流控制方式，其特征在于，把比较电路中同O矢量时间相比较的时间作为死区时间补偿设定值乘以比率的值。
4.一种实施可变速驱动机的电流控制的方法，其特征在于，具有PWM变换器装置，其包括设置有根据电流控制部件的电压指令和输出电压相位运算3相PWM特性曲线，根据包含了以该运算所运算出的零矢量时间的电压矢量时间来制订用于3支路调制的时刻数据，对该时刻数据进行各相时刻切换的时刻切换开关;在实施PWM变换器装置中的电流控制的方法中，还包括根据上述电压矢量时间制订用于2支路调制的时刻数据，对上述零矢量时间和死区时间补偿设定值进行比较并在其结果变小时输出3支路/2支路调制切换信号，根据由该比较而输出的上述调制切换信号来切换上述用于3支路调制的时刻数据和用于2支路调制的时刻数据，输出给上述所具备的切换开关的调制切换开关;根据上述电压指令的大小来切换3支路、2支路调制方式。
全文摘要
3支路调制方式PWM变换器装置在电压饱和区附近切换为2支路调制方式进行无O矢量缺口的电流控制。该装置包括PWM特性曲线运算部件31；时刻数据制订部件32，根据电压矢量时间制订3支路调帛时刻数据；时刻切换开关33；时刻数据制订部件41，根据电压矢量时间制订2支路调帛时刻数据；比较电路45，比较O矢量时刻T
文档编号H02M7/5387GK1097529SQ9311676
公开日1995年1月18日 申请日期1993年7月16日 优先权日1992年1月17日
发明者山本康弘 申请人:株式会社明电舍