專利名稱：電動機驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有驅(qū)動電動機的驅(qū)動電路和控制驅(qū)動電路的控制部的電動機
驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
以往公知有一種如圖6所示的電動機驅(qū)動裝置500，其具備驅(qū)動電動機550的逆變器510和控制逆變器510的控制部520。該電動機550例如是三相無刷電動機。如圖7所示，逆變器510由與U相、V相、W相對應(yīng)地設(shè)置有3組上下一對的臂的三相電橋構(gòu)成。U相的上臂511a具有開關(guān)元件511b，U相的下臂51 具有開關(guān)元件51沘。V 相的上臂513a具有開關(guān)元件51北，V相的下臂51 具有開關(guān)元件514b。W相的上臂51 具有開關(guān)元件515b，W相的下臂516a具有開關(guān)元件516b。這些開關(guān)元件511b 516b例如是FET (Field Effect Transistor 場效應(yīng)晶體管)，基于從控制部520輸入的PWM信號 (PWMu, PWMv, PWMw)控制導(dǎo)通/截止狀態(tài)。如圖6所示，控制部520包括生成P麗信號(PWMu*、PWMv*, PWMw*)的P麗信號生成部521 ；和施加電流設(shè)定部522，該施加電流設(shè)定部522對由PWM信號生成部521生成的 PWM信號附加空載時間(dead time)，并且將已附加了空載時間的PWM信號(PWMu、PWMv、 PWMw)輸出至逆變器510。圖8中示出由PWM信號生成部521生成的附加空載時間之前的PWM信號的時間圖， 圖9中示出由施加電流設(shè)定部522附加了空載時間D的PWM信號的時間圖。由圖9可知，空載時間D是為了錯開各相的上臂開關(guān)元件和下臂開關(guān)元件的導(dǎo)通 /截止的切換定時而附加的時間。因此，例如，在開關(guān)元件511b處于導(dǎo)通狀態(tài)且開關(guān)元件 512b處于截止狀態(tài)的情況下，將開關(guān)元件511b切換為截止狀態(tài)并將開關(guān)元件512b切換為導(dǎo)通狀態(tài)的時候，不存在兩個開關(guān)元件511b、512b都為導(dǎo)通狀態(tài)的定時。因此，能夠防止由于上下臂511151 經(jīng)由開關(guān)元件511b和512b短路而引起的對逆變器510的破壞。然而，在如圖6所示的現(xiàn)有的電動機驅(qū)動裝置500中，由于對PWM信號附加空載時間使得電動機電流產(chǎn)生變形，因此存在產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動或異常噪聲的不良情況。因此，以往為了抑制轉(zhuǎn)矩波動或異常噪聲的發(fā)生，提出了一種具有基于電流指令值計算空載時間補償量的空載時間補償運算器的電動機驅(qū)動裝置(例如參照特許文獻1 3)。上述特許文獻1中公開了這樣的電動機驅(qū)動裝置在電流指令值接近于零的情況下，將電壓指令值修正成占空比為100%的電壓值。該電動機驅(qū)動裝置中，在電流指令值的極性變化時，不使修正電壓指令值變化，由此，即使在電流極性因電流指令和實際的輸出電流而變化的定時發(fā)生偏移的情況下，也不會在變化點附近進行逆向補償。上述特許文獻2中公開了一種基于電流指令值和操舵狀態(tài)進行空載時間補償?shù)碾妱訖C驅(qū)動裝置。上述特許文獻3中公開了一種生成階梯狀波形的空載時間補償波形信號的電動
3機驅(qū)動裝置。在該電動機驅(qū)動裝置中，即使進行空載時間補償?shù)亩〞r發(fā)生偏移的情況下，也因為空載時間補償波形信號是階梯狀波形而能抑制由定時偏移產(chǎn)生的影響。特許文獻1 日本特開平9461974號公報特許文獻2 日本特開2006-199140號公報特許文獻3 日本特開2008-2M633號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在電動機高速旋轉(zhuǎn)的情況下也能夠抑制發(fā)生轉(zhuǎn)矩波動或異常噪聲的電動機驅(qū)動裝置。本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置具備驅(qū)動電路，其包括多個開關(guān)元件，用于驅(qū)動電動機；和控制驅(qū)動電路的控制部。控制部包括計算電流指令值的電流指令值計算單元；計算電動機的旋轉(zhuǎn)角度和角速度的旋轉(zhuǎn)運算單元；基于電流指令值生成驅(qū)動信號的驅(qū)動信號生成單元；修正信號生成單元，其為了補償驅(qū)動電路的空載時間而生成用于修正驅(qū)動信號的修正信號；和空載時間附加單元，該空載時間附加單元對通過修正信號修正了的驅(qū)動信號附加空載時間，從而輸出給驅(qū)動電路。修正信號生成單元基于電流指令值、和由旋轉(zhuǎn)計算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，生成修正信號。通過如上地構(gòu)成，修正信號生成單元基于電流指令值、和由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，生成修正信號，從而即使在電動機高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也能夠修正由反饋產(chǎn)生的延遲，因此，能夠與電動機電流的極性切換的定時對應(yīng)地來進行空載時間補償。 其結(jié)果，在電動機高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也能夠抑制轉(zhuǎn)矩波動或異常噪聲的產(chǎn)生。上述電動機驅(qū)動裝置中，電流指令值也可以包括d軸電流指令值和q軸電流指令值，修正信號生成單元可以基于d軸電流指令值、q軸電流指令值、由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，生成修正信號。在上述電流指令值包括d軸電流指令值和q軸電流指令值的電動機驅(qū)動裝置中， 修正信號生成單元也可以包括修正值運算部，其基于由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的角速度，計算用于修正由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度的修正值；第1加法器，其將由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和由修正值運算部計算出的修正值相加；和轉(zhuǎn)換部，其使用第1加法器的相加結(jié)果，將d軸電流指令值和q軸電流指令值轉(zhuǎn)換成三相的修正信號。在上述電流指令值包括d軸電流指令值和q軸電流指令值的電動機驅(qū)動裝置中， 也可以還具備用于檢測從驅(qū)動電路向電動機提供的電流的電流檢測部，控制部也可以還包括電流實測值計算單元，該電流實測值計算單元基于電流檢測部的檢測結(jié)果和由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度，計算d軸電流實測值和q軸電流實測值，驅(qū)動信號生成單元也可以基于d軸電流指令值、d軸電流實測值、q軸電流指令值、q軸電流實測值、由旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度，生成驅(qū)動信號。上述電動機驅(qū)動裝置中，控制部也可以還包括第2加法器，該第2加法器將由驅(qū)動信號生成單元生成的驅(qū)動信號和由修正信號生成單元生成的修正信號相加，空載時間附加單元對從第2加法器輸出的修正后的驅(qū)動信號附加空載時間，并輸出至驅(qū)動電路。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在電動機高速旋轉(zhuǎn)的情況下也能抑制轉(zhuǎn)矩波動或異常噪聲的產(chǎn)生的電動機驅(qū)動裝置。


圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出圖1的電動機驅(qū)動裝置的逆變器的電路圖。圖3是示出比較例的電動機驅(qū)動裝置中PWM信號的占空比與電動機電流之間的關(guān)系的圖表。圖4是示出實施例的電動機驅(qū)動裝置中PWM信號的占空比與電動機電流之間的關(guān)系的圖表。圖5是示出比較例的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是示出現(xiàn)有的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是示出圖6的電動機驅(qū)動裝置的逆變器的電路圖。圖8是由圖6的電動機驅(qū)動裝置的P麗信號生成部生成的PWM信號的時間圖。圖9是由圖6的電動機驅(qū)動裝置的施加電流設(shè)定部附加了空載時間的PWM信號的時間圖。符號說明1逆變器(驅(qū)動電路)2控制部lib開關(guān)元件12b開關(guān)元件13b開關(guān)元件14b開關(guān)元件15b開關(guān)元件16b開關(guān)元件18電阻(電流檢測部)21電流指令值計算部(電流指令值計算單元)22旋轉(zhuǎn)運算部(旋轉(zhuǎn)運算單元)23電流實測值計算部(電流實測值計算單元)24驅(qū)動信號生成部(驅(qū)動信號生成單元)25修正信號生成部(修正信號生成單元)25a修正值運算部25b加法器(第1加法器)25c dq-三相轉(zhuǎn)換部(轉(zhuǎn)換部)2俶加法器(第2加法器)26b加法器(第2加法器)26c加法器(第2加法器)27施加電流設(shè)定部(空載時間附加單元)100電動機驅(qū)動裝置150電動機
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。首先，參照圖1說明本發(fā)明的一個實施方式涉及的電動機驅(qū)動裝置100的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本實施方式的電動機驅(qū)動裝置100具有驅(qū)動電動機150的逆變器1 和控制逆變器1的控制部2。該電動機150例如是車輛的電動電源轉(zhuǎn)向裝置中使用的三相無刷電動機。再有，逆變器1是本發(fā)明“驅(qū)動電路”的一個例子。如圖2所示，逆變器1由與U相、V相、W相對應(yīng)地設(shè)置有3組上下一對的臂的三相電橋構(gòu)成。U相的上臂Ila具有開關(guān)元件llb，U相的下臂1 具有開關(guān)元件12b，V相的上臂13a具有開關(guān)元件13b，V相的下臂1 具有開關(guān)元件14b，W相的上臂1 具有開關(guān)元件 15b，W相的下臂16a具有開關(guān)元件16b。上臂11a、13a和15a上連接有用于向電動機150提供電壓的電源17，在下臂12a、 1 和16a上連接有用于檢測流過電動機150的電流的電阻18。再有，電阻18是本發(fā)明的 “電流檢測部”的一個例子。這些開關(guān)元件lib 16b例如是FET(Field EffectTransistor 場效應(yīng)晶體管)，基于從控制部2輸入的PWM信號(PWMu、PWMv、PWMw)控制導(dǎo)通/截止狀態(tài)。由此，逆變器1基于從控制部2輸入的PWM信號生成三相驅(qū)動電壓。然后，逆變器 1通過向電動機150輸出三相驅(qū)動電壓來驅(qū)動電動機150?？刂撇?由CPU、ROM和RAM等構(gòu)成。如圖1所示，該控制部2包括電流指令值計算部21、旋轉(zhuǎn)運算部22、電流實測值計算部23、驅(qū)動信號生成部M、修正信號生成部25、加法器^a 26c和施加電流設(shè)定部27。向電流指令值計算部21輸入電流指令值Iref，電流指令值計算部21基于電流指令值Iref計算d軸電流指令值Iref_d和q軸電流指令值Iref_q。然后，電流指令值計算部21將d軸電流指令值Iref_d和q軸電流指令值Iref_q輸出給驅(qū)動信號生成部M和修正信號生成部25。再有，電流指令值計算部21是本發(fā)明的“電流指令值計算單元”的一個例子。旋轉(zhuǎn)運算部22基于檢測電動機150的旋轉(zhuǎn)角度的分解器151的檢測信號，計算電動機150的旋轉(zhuǎn)角度θ和角速度ω。然后，旋轉(zhuǎn)運算部22將旋轉(zhuǎn)角度θ輸出給電流實測值計算部23、驅(qū)動信號生成部M和修正信號生成部25，并且將角速度ω輸出給修正信號生成部25。再有，角速度ω是基于旋轉(zhuǎn)角度θ的單位時間內(nèi)的變化量計算出的。并且，旋轉(zhuǎn)運算部22是本發(fā)明的“旋轉(zhuǎn)運算單元”的一個例子。電流實測值計算部23具有電流計算電路23a、電流修正部2 和三相_dq轉(zhuǎn)換部 23c。再有，電流實測值計算部23是本發(fā)明的“電流實測值計算單元”的一個例子。電流計算電路23a基于電阻18兩端所產(chǎn)生的電壓，計算流過電動機150的各相電流實測值Iu、Iv、Iw。在此，在各相電流實測值Iu、Iv、Iw間，以下式(1)的關(guān)系成立。Iu+Iv+Iw = 0... (1)因此，實際上計算出三相中的二相的電流實測值，根據(jù)這些電流實測值計算出剩余一相的電流實測值。例如，計算出U相的電流實測值Iu和W相的電流實測值Iw，V相的電流實測值Iv就能夠通過下面的式(2)求得。Iv = -(Iu+Iw)...(2)
電流修正部2 對由電流計算電路23a計算出的電流實測值Iu、Iv, Iw實施預(yù)定的修正處理。三相-dq轉(zhuǎn)換部23c使用由旋轉(zhuǎn)運算部22計算出的電動機150的旋轉(zhuǎn)角度 θ，將由電流修正部2 修正后的電流實測值Iu、Iv、Iw轉(zhuǎn)換成d軸電流實測值Ifb— d和 q軸電流實測值Ifb_q。然后，三相-dq轉(zhuǎn)換部23c將d軸電流實測值Ifb_d和q軸電流實測值Ifb q輸出給驅(qū)動信號生成部對。此外，按照下面的式C3)來進行三相-dq的轉(zhuǎn)換。(數(shù)學式1)
權(quán)利要求
1.一種電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 該電動機驅(qū)動裝置具備驅(qū)動電路，其包括多個開關(guān)元件，用于驅(qū)動電動機；和控制所述驅(qū)動電路的控制部， 所述控制部包括計算電流指令值的電流指令值計算單元；計算所述電動機的旋轉(zhuǎn)角度和角速度的旋轉(zhuǎn)運算單元；基于所述電流指令值生成驅(qū)動信號的驅(qū)動信號生成單元；修正信號生成單元，其為了補償所述驅(qū)動電路的空載時間，生成用于修正所述驅(qū)動信號的修正信號；和空載時間附加單元，其對通過所述修正信號修正了的驅(qū)動信號附加空載時間，并輸出給所述驅(qū)動電路，所述修正信號生成單元基于所述電流指令值、和由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度及角速度，生成所述修正信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述電流指令值包括d軸電流指令值和q軸電流指令值，所述修正信號生成單元基于所述d軸電流指令值、所述q軸電流指令值、由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和角速度，生成修正信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述修正信號生成單元包括修正值運算部，其基于由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的角速度，計算用于修正由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度的修正值；第1加法器，其將由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度和由所述修正值運算部計算出的修正值相加；和轉(zhuǎn)換部，其使用所述第1加法器的相加結(jié)果，將所述d軸電流指令值和所述q軸電流指令值轉(zhuǎn)換成三相修正信號。
4.如權(quán)利要求2或3所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電動機驅(qū)動裝置還具有用于檢測從所述驅(qū)動電路提供給所述電動機的電流的電流檢測部，所述控制部還包括電流實測值計算單元，該電流實測值計算單元基于所述電流檢測部的檢測結(jié)果和由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度，計算d軸電流實測值和q軸電流實測值，所述驅(qū)動信號生成單元基于所述d軸電流指令值、所述d軸電流實測值、所述q軸電流指令值、所述q軸電流實測值、以及由所述旋轉(zhuǎn)運算單元計算出的旋轉(zhuǎn)角度，生成驅(qū)動信號。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于，所述控制部還包括第2加法器，該第2加法器將由所述驅(qū)動信號生成單元生成的驅(qū)動信號和由所述修正信號生成單元生成的修正信號相加，所述空載時間附加單元對從所述第2加法器輸出的修正后的驅(qū)動信號附加空載時間， 并輸出給所述驅(qū)動電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在電動機高速旋轉(zhuǎn)的情況下也能抑制轉(zhuǎn)矩波動和異常噪聲的產(chǎn)生的電動機驅(qū)動裝置。電動機驅(qū)動裝置(100)具備逆變器(1)和控制逆變器的控制部(2)。控制部(2)包括計算電流指令值的電流指令值計算部(21)；計算電動機(150)的旋轉(zhuǎn)角度(θ)和角速度(ω)的旋轉(zhuǎn)運算部(22)；產(chǎn)生PWM信號的驅(qū)動信號生成部(24)；為了補償逆變器的空載時間而生成用于修正PWM信號的修正信號的修正信號生成部(25)；和將通過修正信號修正后的PWM信號附加空載時間而輸出給逆變器的施加電流設(shè)定部(27)。修正信號生成部基于電流指令值和由旋轉(zhuǎn)運算部(22)計算出的旋轉(zhuǎn)角度(θ)和角速度(ω)生成修正信號。
文檔編號H02P6/10GK102201778SQ20111010536
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者藪口教定 申請人:歐姆龍汽車電子株式會社