專(zhuān)利名稱(chēng)：功率變換器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)的功率變換器的電流檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
功率變換器(逆變器裝置)是用脈寬調(diào)制把直流電壓變換為交流電壓的裝置，為了驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)等交流電機(jī)而得到廣泛使用。
這些逆變器裝置的交流輸出電流變成在交流的基波成分上重疊有高頻的脈動(dòng)成分的波形(而且，該脈動(dòng)成分是為了脈寬調(diào)制逆變器裝置的輸出電壓而產(chǎn)生的成分)。所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的發(fā)生扭矩的大小由交流電流的基波成分的大小和相位決定，所以在精確控制電機(jī)的發(fā)生扭矩的情況下，需要只抽出交流電流的基波成分以不受上述脈動(dòng)成分的影響。
在用電流傳感器觀(guān)測(cè)功率變換器的交流輸出電流時(shí)，作為抽出電流的基波成分的技術(shù)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中展示了在載波信號(hào)的正以及負(fù)的各最大振幅時(shí)刻，只要檢測(cè)各相的相電流瞬時(shí)值即可的技術(shù)。
特開(kāi)平6-189578號(hào)公報(bào)如上所述，在使用了一般的交流電流傳感器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，在記載于上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方法中，能夠抽出交流電流的基波成分。
例如，圖8是用逆變器裝置驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)時(shí)的交流電流波形。知道在電機(jī)電流中重疊著脈動(dòng)成分。在此，對(duì)在圖8所示的期間放大了電流波形的結(jié)果是圖9的電流波形。在圖9中，除了交流電流波形外，示出了在直流母線(xiàn)電流、脈寬調(diào)制中使用的載波信號(hào)。在圖9中，在載波信號(hào)的正以及負(fù)的各最大振幅時(shí)刻，檢測(cè)相電流的瞬時(shí)值。用圓圈表示電流的采樣點(diǎn)，但知道電流的檢測(cè)值變成和用虛線(xiàn)表示的電流基波成分相等的值。
另一方面，在觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流以求出交流側(cè)的電流的方法中，在變換器輸出電壓矢量是零矢量以外的狀態(tài)下，必須進(jìn)行直流側(cè)電流的采樣。因此，受到脈動(dòng)成分的影響，難以檢測(cè)交流電流的基波成分。
圖10表示從直流母線(xiàn)電流中得到電機(jī)電流時(shí)的電流檢測(cè)值。在此，作為電機(jī)電流考慮從直流母線(xiàn)電流中檢測(cè)U相電流。在圖10的條件下，U相電壓指令VU是在3相電壓指令中最大的信號(hào)。因而，在U相的輸出電壓是正、V相和W相的輸出電壓是負(fù)的期間中，從直流母線(xiàn)電流中得到U相電流的信息。在圖10中，表示在得到U相電流的信息的期間的后半的時(shí)刻，取入直流母線(xiàn)電流的例子。這種情況下，知道電流的采樣點(diǎn)和用虛線(xiàn)表示的電流基波成分不一致，產(chǎn)生大致一定的誤差。
為了解決以上課題，有這樣補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?，推定?jì)算電流的脈動(dòng)成分的大小，消除包含在交流電流的檢測(cè)值中的脈動(dòng)成分。但是，因?yàn)槊}動(dòng)成分的推定計(jì)算是新的需要，所以在把計(jì)算處理性能低的通用的微計(jì)算機(jī)用于了控制中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，存在不能適用的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供一種在觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流求出交流輸出電流的方法中，不受包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響的電流檢測(cè)方法。
本發(fā)明的其他的目的在于提供一種從包含脈動(dòng)成分的電機(jī)電流中，通過(guò)檢測(cè)基波成分用于控制，可以提高電機(jī)輸出扭矩的精度的電流檢測(cè)方法。
而且，如果適宜地選擇直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)時(shí)刻，則從直流母線(xiàn)電流中檢測(cè)電流基波成分在原理上是可能的。原因在于如從圖10的U相電流檢測(cè)的例子也可知的那樣，通過(guò)使電流的檢測(cè)時(shí)刻與圖10所示的情況相比在時(shí)間上更向前挪，能夠檢測(cè)出接近用虛線(xiàn)表示的電流基波成分的電流值。但是，因?yàn)?相電壓指令信號(hào)的振幅和相位的組合是多樣的，所以預(yù)測(cè)檢測(cè)時(shí)刻的計(jì)算變得非常復(fù)雜。因此，認(rèn)為在把計(jì)算處理性能低的通用的微計(jì)算機(jī)用于控制的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中不能適用。
因而，用另一思路推進(jìn)研究。此次發(fā)現(xiàn)的特征是，如果根據(jù)后述的方法決定對(duì)直流母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣的時(shí)刻，則在載波信號(hào)的增加期間的情況下和在載波信號(hào)的減少期間的情況下，包含在電流檢測(cè)值中的脈動(dòng)成分的方向(符號(hào))改變。如果利用該特征，則交替使用在載波信號(hào)的增加期間的電流檢測(cè)值和在載波信號(hào)的減少期間的電流檢測(cè)值，通過(guò)用移動(dòng)平均處理和低通濾波處理進(jìn)行平均化，能夠抵消脈動(dòng)成分的影響。
進(jìn)而還發(fā)現(xiàn)，對(duì)直流母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣的時(shí)刻，在對(duì)3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的選通信號(hào)變化為通或者斷的時(shí)刻，盡可能接近的一方抵消上述的脈動(dòng)成分的影響的效果高。
本發(fā)明的特征在于在配備有利用載波信號(hào)脈寬調(diào)制對(duì)3相電壓指令信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制的PWM控制部；由經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制的選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)的功率變換器；和檢測(cè)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流的電流檢測(cè)單元的功率變換器系統(tǒng)中，在使用驅(qū)動(dòng)上述3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)變化為通或者斷的時(shí)刻作為直流母線(xiàn)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)時(shí)刻的情況下，使用在上述基準(zhǔn)時(shí)刻前后、即上述基準(zhǔn)時(shí)刻附近所采樣的直流母線(xiàn)電流值來(lái)控制功率變換器。
由此，即使是觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流以求出交流輸出電流的方式，也能夠高精度地求出交流電流的基波成分。
依據(jù)本發(fā)明，即使是觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流以求出交流輸出電流的方式，也能夠高精度地求出交流電流的基波成分。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的永久磁鐵同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要的全體控制方框圖。
圖2是說(shuō)明本實(shí)施例中的直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)時(shí)刻的圖。
圖3是表示本實(shí)施例中的最大電壓相的相電流、直流母線(xiàn)電流采樣的時(shí)刻，以及采樣值的關(guān)系的圖。
圖4是與載波信號(hào)的高頻化對(duì)應(yīng)的直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)方法的例子。
圖5是與載波信號(hào)的高頻化對(duì)應(yīng)的直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)方法的另一例子。
圖6是表示用圖4的方法檢測(cè)直流母線(xiàn)電流時(shí)的，實(shí)際電機(jī)電流和電流檢測(cè)值的關(guān)系。
圖7是電機(jī)的速度控制系統(tǒng)的控制構(gòu)成。
圖8是電機(jī)電流波形。
圖9是采用以往技術(shù)，在載波信號(hào)的正以及負(fù)的各最大振幅時(shí)刻，檢測(cè)相電流的瞬時(shí)值時(shí)的采樣時(shí)刻以及采樣值的關(guān)系的圖。
圖10是表示在得到最大電壓相的相電流的期間的后半進(jìn)行了直流母線(xiàn)電流的采樣時(shí)的，采樣時(shí)刻以及采樣值的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示本實(shí)施例的構(gòu)成圖。在圖1中，在直流電源1的正極端子和負(fù)極電子之間連接直流電壓平滑用的電容器2。電容器2的正端子連接逆變器3的直流正端子P。電容器2的負(fù)端子經(jīng)由直流分流電阻4連接逆變器3的直流負(fù)極端子N。逆變器3的交流輸出端子U、V、W連接作為控制對(duì)象的交流電機(jī)5的交流端子。交流電機(jī)5由逆變器3提供的功率驅(qū)動(dòng)。用流過(guò)直流母線(xiàn)的電流IDC，在直流分流電阻4的兩端產(chǎn)生電壓。放大器6放大直流分流電阻4的兩端電壓。而且，在圖1中直流分流電阻4雖然安裝在負(fù)側(cè)的直流母線(xiàn)上，但即使安裝在正側(cè)的直流母線(xiàn)上，也能夠同樣適用以下的發(fā)明。放大器6的輸出信號(hào)由采樣電路7采樣。而且，采樣的時(shí)刻設(shè)置成后述的觸發(fā)信號(hào)TRG變成H電平的時(shí)刻。采樣結(jié)果作為IDC1或者IDC2輸出。電流計(jì)算器8以上述IDC1、IDC2和后述的載波信號(hào)的增減信息為基礎(chǔ)，輸出電流檢查值IU、IV、IW。電壓指令計(jì)算器9根據(jù)從外部提供的扭矩指令值Tref、上述的電流檢測(cè)值IU、IV、IW輸出3相電壓指令信號(hào)VU、VV、VW。載波信號(hào)生成器10生成在脈寬調(diào)制控制中使用的載波信號(hào)。脈寬調(diào)制控制部11根據(jù)3相電壓指令信號(hào)VU、VV、VW和載波信號(hào)，輸出經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制的信號(hào)。輸出的選通信號(hào)的使用是為了控制上述逆變器3的開(kāi)關(guān)元件UP、UN、VP、VN、WP以及WN的通/斷。進(jìn)而，脈寬調(diào)制控制部11為了決定對(duì)直流母線(xiàn)電流采樣的時(shí)刻，把驅(qū)動(dòng)3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相(以下，只表示為中間電壓相)的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)作為信號(hào)GMID輸出。時(shí)刻信號(hào)生成器12輸出觸發(fā)信號(hào)TRG。觸發(fā)信號(hào)TRG以信號(hào)GMID變化為通、斷的時(shí)刻作為基準(zhǔn)，決定對(duì)直流母線(xiàn)電流進(jìn)行采樣的時(shí)刻，使觸發(fā)信號(hào)的電平發(fā)生變化。
以下說(shuō)明本實(shí)施例的動(dòng)作原理。
圖2是在本實(shí)施例的采樣電路7中說(shuō)明檢測(cè)直流母線(xiàn)電流的時(shí)刻的圖。在圖2中，3相電壓指令信號(hào)把V相作為中間電壓相。這種情況下，把用以驅(qū)動(dòng)V相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)VP變化的時(shí)刻，即，從通變化為斷的時(shí)刻，或者從斷變化為通的時(shí)刻作為直流母線(xiàn)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)時(shí)刻。把在自基準(zhǔn)時(shí)刻起規(guī)定時(shí)間T1前的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為第1直流電流值IDC1，把在自同一基準(zhǔn)時(shí)刻起規(guī)定時(shí)間T2后的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為第2直流電流值IDC2。
在本發(fā)明中，使上述的規(guī)定時(shí)間T1、規(guī)定時(shí)間T2盡可能短，在驅(qū)動(dòng)中間電壓相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)的通和斷變化的時(shí)刻的附近，進(jìn)行直流電流IDC1和直流電流值IDC2的采樣。
但是，規(guī)定時(shí)間T1和規(guī)定時(shí)間T2不能無(wú)限制地縮短。首先，在中間電壓相的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行切換且逆變器電路的電流路徑發(fā)生變化之后，立即在直流母線(xiàn)的電流上疊加高頻振動(dòng)量。因而，上述規(guī)定時(shí)間T2需要考慮直流母線(xiàn)電流的高頻振動(dòng)衰減，在振動(dòng)的振幅變得非常小之前的等待時(shí)間來(lái)設(shè)定。此外，雖然在圖2中未圖示，但為了避免逆變器裝置的串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件對(duì)同時(shí)導(dǎo)通，在選通信號(hào)中設(shè)置有停頓時(shí)間期間。例如，在圖2中圖示了中間電壓相的選通信號(hào)VP通、斷變化的時(shí)刻，但與其成對(duì)的選通信號(hào)VN(圖2中未圖示)的通、斷變化的時(shí)刻和VP不一樣，只錯(cuò)開(kāi)停頓時(shí)間期間。其結(jié)果，逆變器裝置內(nèi)的電流路徑變化是在選通信號(hào)VP的變化的時(shí)刻，還是在VN變化的時(shí)刻根據(jù)電機(jī)電流的極性而改變。因而，當(dāng)不能得到電流極性信息的情況下，不能預(yù)測(cè)電流路徑的變化。因而，T1和T2之和至少需要比停頓時(shí)間期間與上述直流電流的高頻振動(dòng)衰減直至振動(dòng)振幅變成規(guī)定值以下之前的期間之和還長(zhǎng)。
圖3是表示在本實(shí)施例中的最大電壓相的相電流、直流母線(xiàn)電流的采樣時(shí)刻及采樣值的關(guān)系的圖。而且，圖3的電機(jī)電流是對(duì)圖8的電機(jī)電流模擬波形進(jìn)行放大后的電流。
如上所述，在本發(fā)明中，在驅(qū)動(dòng)中間電壓相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)的通/斷變化的時(shí)刻附近，進(jìn)行直流電流值IDC1和直流電流值IDC2的采樣。其結(jié)果，知道圖3中的直流電流值IDC1和IDC2不是U相電流的電流基波成分，檢測(cè)受到了脈動(dòng)成分的影響的電流。但是，在受到影響的一方有規(guī)律性。具體地說(shuō)，在圖3的情況下，在載波信號(hào)的增加期間的IDC2中，檢測(cè)比基波成分小的電流，而在載波信號(hào)的減少期間的IDC1中檢測(cè)比基波成分大的電流。
在本實(shí)施例中的電流計(jì)算器8中，利用該特性在檢測(cè)最大電壓相的相電流時(shí)，交替檢測(cè)載波信號(hào)的增加期間的IDC2和載波信號(hào)的減少期間的IDC1，通過(guò)計(jì)算IDC2和IDC1的平均值，抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響。而且，除了平均值計(jì)算外，交替檢測(cè)載波信號(hào)的增加期間的IDC2和載波信號(hào)的減少期間的IDC1，對(duì)檢測(cè)值實(shí)施移動(dòng)平均計(jì)算，可以使其通過(guò)低通濾波器。由于包含在檢測(cè)值中的脈動(dòng)成分的影響變成高頻成分，所以能夠通過(guò)使其通過(guò)低通濾波器而衰減。此外，也可以交替檢測(cè)載波信號(hào)的增加期間的IDC2和載波信號(hào)的減少期間的IDC1，把該檢測(cè)值作為電機(jī)電流控制系統(tǒng)的反饋值直接使用。一般，在電流控制系統(tǒng)中，由于從電流反饋值到實(shí)際電流的傳輸特性具有接近低通濾波器的特性，所以能夠使包含在檢測(cè)值中的脈動(dòng)成分的振幅衰減。
雖然省略了說(shuō)明，但同樣在本實(shí)施例中，在檢測(cè)到最小電壓相的相電流時(shí)，交替檢測(cè)載波信號(hào)的增加期間的IDC1和載波信號(hào)的減少期間的IDC2，通過(guò)IDC1和IDC2的平均值計(jì)算和使用低通濾波器等，能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響。
在由采樣電路7執(zhí)行的對(duì)直流母線(xiàn)電流的采樣中，使用模擬·數(shù)字變換器(以下，表示為A/D變換器)。一般，在A(yíng)/D變換器中，輸入信號(hào)的采樣和數(shù)字變換需要規(guī)定的時(shí)間。因此，當(dāng)脈寬調(diào)制的載波信號(hào)變成高頻時(shí)，不可能每次都對(duì)出現(xiàn)在直流母線(xiàn)中的電流脈沖進(jìn)行采樣。因而，有必要每幾次檢測(cè)1次直流母線(xiàn)的電流脈沖以減少檢測(cè)次數(shù)。即使在這種情況下，通過(guò)交替使用載波信號(hào)的增加期間的電流檢測(cè)值和載波信號(hào)的減少期間的電流檢測(cè)值后進(jìn)行平均化也能夠抵消脈動(dòng)成分的影響。
圖4是與載波信號(hào)的高頻化對(duì)應(yīng)的直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)方法的例子。在圖4中為了檢測(cè)最大電壓相U和最小電壓相W的相電流，在載波信號(hào)的增加期間(圖4(1))中，在IDC1中檢測(cè)W相電流信息、從IDC2中檢測(cè)U相電流信息。如果(1)的期間結(jié)束，則在只空開(kāi)載波信號(hào)的1個(gè)周期Tc后，在載波信號(hào)的減少期間(圖4(2))中，從IDC1中檢測(cè)U相電流信息、從IDC2中檢測(cè)W相電流信息。交替重復(fù)該(1)和(2)，通過(guò)平均值計(jì)算和使用低通濾波器，能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響。
此外，圖5是與載波信號(hào)的高頻化對(duì)應(yīng)的直流母線(xiàn)電流的檢測(cè)方法的另一例子。在本方式下，在圖5(1)的載波周期中，從載波信號(hào)的增加期間中的IDC1得到W相電流信息，從載波信號(hào)的減少期間中的IDC1中得到U相電流信息。如果(1)的期間結(jié)束，則在只空開(kāi)載波信號(hào)的1個(gè)周期Tc的時(shí)間后，在圖5(2)的載波周期中，從載波信號(hào)的增加期間中的IDC2中得到U相電流信息，從載波信號(hào)的減少期間中的IDC2中得到W相電流信息。交替重復(fù)該(1)和(2)，通過(guò)平均化計(jì)算和使用低通濾波器，能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響。
圖6是在對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行高頻化的情況下，當(dāng)用圖4的方法檢測(cè)到直流母線(xiàn)電流時(shí)的實(shí)際電機(jī)電流與電流檢測(cè)值的關(guān)系。從直流母線(xiàn)電流中得到U相電流的信息的期間是在U相電壓指令是最大電壓相的期間和U相電壓指令是最小電壓相的期間。因此，在不能得到U相電流信息的期間中，描繪為電流檢測(cè)值是零的波形。
在圖6中，用粗實(shí)線(xiàn)表示的電流檢測(cè)值在用虛線(xiàn)圓表示的部分中，檢測(cè)值的高差顯著變大。這是因?yàn)樵谑褂弥绷髂妇€(xiàn)電流在載波信號(hào)的增加期間中的檢測(cè)值的情況下和使用直流母線(xiàn)電流在載波信號(hào)的減少期間的的檢測(cè)值的情況下，包含在檢測(cè)值中的脈動(dòng)成分的振幅變化，檢測(cè)值的差變大的緣故。但是，如果進(jìn)行平均化計(jì)算和使用低通濾波器，則能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響，可以得到接近實(shí)際電機(jī)電流的基波成分的值。
依據(jù)以上說(shuō)明的本發(fā)明所希望的實(shí)施方式，即使在觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流以求出交流輸出電流的方式下，也能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響，能夠高精度地求出交流電流的基波成分。
此外，由于通過(guò)檢測(cè)得到的交流電流的信息接近于交流基波成分的值，所以當(dāng)根據(jù)檢測(cè)電流推定電機(jī)的發(fā)生扭矩時(shí)，推定值能夠變得更正確。特別是在構(gòu)成從外部提供扭矩指令、控制電機(jī)的發(fā)生扭矩“扭矩控制系統(tǒng)”的情況下，發(fā)生的扭矩的精度變高。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，在扭矩控制以外控制功率變換器的情況下也有效。
例如，圖7是電機(jī)的速度控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。在計(jì)算器13中計(jì)算從外部提供的速度指令ωref和電機(jī)速度的速度反饋值ωFB的誤差。PI控制補(bǔ)償器14把上述誤差作為輸入信號(hào)，輸出扭矩指令Tref。扭矩指令Tref之后的部分的構(gòu)成和圖1所示的控制結(jié)構(gòu)相同。
在速度控制系統(tǒng)的情況下，在內(nèi)側(cè)的控制回路中包含扭矩控制。即使扭矩控制的精度差，由于外側(cè)的速度補(bǔ)償回路的作用，也不會(huì)產(chǎn)生速度誤差。但是，在扭矩控制的精度差的情況下，存在速度控制系統(tǒng)的指令值跟蹤應(yīng)答和干擾抑制應(yīng)答不能成為事前設(shè)計(jì)的速度的問(wèn)題。如果采用本發(fā)明所希望的實(shí)施方式，則能夠提高扭矩控制的精度，所以能夠使速度控制系統(tǒng)的指令跟蹤應(yīng)答、干擾抑制應(yīng)答符合設(shè)計(jì)要求。
而且，在本說(shuō)明書(shū)的附圖中，描繪了以3相電壓指令信號(hào)VU、VV、VW為直流量的圖面。但是，在起動(dòng)交流電機(jī)時(shí)，由于3相電壓指令信號(hào)變成交流量，所以由于交流電壓的相位的推移，最大電壓相、中間電壓相、最小電壓相發(fā)生變化。
在本發(fā)明中，交替使用載波信號(hào)的增加期間的電流檢測(cè)值、載波信號(hào)的減少期間的電流檢測(cè)值，通過(guò)進(jìn)行平均化來(lái)抵消脈動(dòng)成分的影響，但是，在交流電壓的最大電壓相、中間電壓相、最小電壓相替換前后，上述抵消的效果變小。但是，交流電壓的最大、中間、最小的替換為每1交流周期6次，所以認(rèn)為效果減少是暫時(shí)的。因而，在提供了交流電壓指令的情況下，本發(fā)明的效果也一樣。
依據(jù)上述本發(fā)明所希望的實(shí)施方式，即使在觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流以求出交流輸出電流的方式下，也能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響，所以能夠高精度地求出交流電流的基波成分。
此外，依據(jù)本發(fā)明希望的實(shí)施方式，因?yàn)橥ㄟ^(guò)檢測(cè)得到的交流電流的信息接近于交流基波成分的值，所以在根據(jù)檢測(cè)電流推定電機(jī)的發(fā)生扭矩的情況下，推定值變得更正確。特別是在構(gòu)成從外部提供扭矩指令并控制電機(jī)的發(fā)生扭矩的“扭矩控制系統(tǒng)”的情況下，具有發(fā)生的扭矩的精度變高的效果。
本發(fā)明的功率變換器系統(tǒng)例如還能夠適用到驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)用的電機(jī)上。
所謂洗衣機(jī)是公知的具有大致圓筒形的洗衣槽兼脫水槽、用電機(jī)驅(qū)動(dòng)洗衣槽兼脫水槽或安裝在槽內(nèi)的攪拌翼的裝置。近年，要求降低洗衣機(jī)在驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪音。因此，必須使利用了功率變換器的脈寬調(diào)制的載波信號(hào)高頻化，并抑制從電機(jī)產(chǎn)生的電磁噪音。
依據(jù)本發(fā)明的功率變換器系統(tǒng)，即使使載波信號(hào)高頻化，如果采用上述圖4或者圖5所示的方法觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流母線(xiàn)電流，則能夠抵消包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響。因此，能夠一邊抑制從電機(jī)產(chǎn)生的電磁噪音，一邊高精度地控制交流電流的基波成分。其結(jié)果，能夠提高洗衣槽兼脫水槽或安裝在槽內(nèi)的攪拌翼的驅(qū)動(dòng)控制品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種功率變換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括利用載波信號(hào)脈寬調(diào)制對(duì)3相電壓指令信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制的PWM控制部；由經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制的選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)的功率變換器；和檢測(cè)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流的電流檢測(cè)單元，其特征在于在使用驅(qū)動(dòng)上述3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)變化為通或者斷的時(shí)刻作為直流母線(xiàn)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)時(shí)刻的情況下，使用在上述基準(zhǔn)時(shí)刻前后、即上述基準(zhǔn)時(shí)刻附近所采樣的直流母線(xiàn)電流值來(lái)控制功率變換器。
2.一種洗衣機(jī)，其特征在于利用如權(quán)利要求1所述的功率變換器系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并通過(guò)其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)攪拌翼。
3.一種功率變換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括利用載波信號(hào)對(duì)3相電壓指令信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制的PWM控制部；由經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制的選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)的功率變換器；和檢測(cè)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流的電流檢測(cè)單元，其特征在于在使用驅(qū)動(dòng)上述3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)變化為通或者斷的時(shí)刻作為直流母線(xiàn)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)時(shí)刻的情況下，將在自上述基準(zhǔn)時(shí)刻起的規(guī)定時(shí)間T1前的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為第1直流電流值IDC1，將在自上述基準(zhǔn)時(shí)刻起的規(guī)定時(shí)間T2后的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為第2直流電流值IDC2，交替使用上述載波信號(hào)的增加期間的IDC2、上述載波信號(hào)的減少期間的IDC1來(lái)計(jì)算上述3相電壓指令信號(hào)中大小是最大的相的電流檢測(cè)值，交替使用上述載波信號(hào)的增加期間的IDC1、上述載波信號(hào)的減少期間的IDC2來(lái)計(jì)算上述3相電壓指令信號(hào)中大小是最小的相的電流檢測(cè)值。
4.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于規(guī)定時(shí)間T1和規(guī)定時(shí)間T2之和至少被設(shè)定成長(zhǎng)于為了避免上述功率變換器的串聯(lián)連接開(kāi)關(guān)元件對(duì)同時(shí)導(dǎo)通而設(shè)置的停頓時(shí)間期間與在上述3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行切換時(shí)所產(chǎn)生的直流電流的高頻振動(dòng)衰減、且振動(dòng)振幅變成小于等于規(guī)定值為止的期間之和。
5.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于上述直流電流IDC1和上述直流電流IDC2的采樣時(shí)刻在上述基準(zhǔn)時(shí)刻的附近。
6.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于不是交替使用，而是使用上述直流電流IDC1和上述直流電流IDC2的平均值、即移動(dòng)平均值。
7.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于使上述直流電流IDC1、上述直流電流IDC2分別通過(guò)低通濾波器，交替利用其結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
8.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于對(duì)上述載波信號(hào)的增加期間的IDC1進(jìn)行檢測(cè)與對(duì)上述載波信號(hào)的減少期間的IDC2進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)間隔、以及對(duì)上述載波信號(hào)的增加期間的IDC2進(jìn)行檢測(cè)與對(duì)上述載波信號(hào)的減少期間的IDC1進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)間隔至少隔開(kāi)上述載波信號(hào)的1個(gè)周期時(shí)間以上。
9.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于上述功率變換器具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、并根據(jù)從外部提供的電機(jī)的扭矩指令值來(lái)輸出上述3相電壓指令信號(hào)的電壓指令計(jì)算部。
10.如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)，其特征在于上述功率變換器具有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、并根據(jù)從外部提供的速度指令值和速度反饋值，以使指令值和反饋值之差變小的方式生成扭矩指令的單元，還具有根據(jù)該扭矩指令值輸出上述3相電壓指令信號(hào)的電壓指令計(jì)算部。
11.一種洗衣機(jī)，其特征在于利用如權(quán)利要求3所述的功率變換器系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)攪拌翼。
12.一種功率變換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括利用載波信號(hào)對(duì)3相電壓指令信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制的PWM控制部；由經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制的選通信號(hào)驅(qū)動(dòng)的功率變換器；和檢測(cè)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流的電流檢測(cè)單元，其特征在于在上述載波信號(hào)的增加期間對(duì)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流進(jìn)行檢測(cè)與在上述載波信號(hào)的減少期間對(duì)上述功率變換器的直流母線(xiàn)電流進(jìn)行檢測(cè)的間隔至少為上述載波信號(hào)的1個(gè)周期時(shí)間以上。
13.一種洗衣機(jī)，其特征在于利用如權(quán)利要求12所述的功率變換器系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)攪拌翼。
全文摘要
提供一種在觀(guān)測(cè)逆變器裝置的直流側(cè)電流，以求出交流側(cè)電流的方法中不受包含在交流電流中的脈動(dòng)成分的影響的電流檢測(cè)方法。在逆變器裝置3中，3相電壓指令信號(hào)中大小處于中間的相的開(kāi)關(guān)元件的選通信號(hào)以變化為通或斷的時(shí)刻作為直流母線(xiàn)電流檢測(cè)的基準(zhǔn)時(shí)刻，以在自基準(zhǔn)時(shí)刻起規(guī)定時(shí)間T1前的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為IDC1，以在自上述基準(zhǔn)時(shí)刻起規(guī)定時(shí)間T2后的時(shí)刻所采樣的直流母線(xiàn)電流作為IDC2。3相電壓指令信號(hào)中最大電壓相的電流檢測(cè)值交替使用載波信號(hào)的增加期間的IDC2和載波信號(hào)的減少期間的IDC1進(jìn)行計(jì)算。同樣，最小電壓相的電流檢測(cè)值交替使用載波信號(hào)的增加期間的IDC1和在載波信號(hào)的減少期間的IDC2進(jìn)行計(jì)算。
文檔編號(hào)H02P27/08GK101047343SQ200710078928
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者坂本潔, 青柳滋久, 鈴木尚禮 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所