[發明專利]程序模式分析裝置、模式出現狀況信息產生方法、模式信息生成裝置及程序

有效

• 申請號: 200880020986.1
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101675415A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 小河原隆史
• 申請（專利權）人: 株式會社智系統
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44;G06F9/45
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及一種以高速驅動電機的逆變器控制裝置，具 體地涉及偽電流型120度導通逆變器。

背景技術

本發明涉及“偽電流型120度導通逆變器”并且提出了 一種使用偽電流型120度導通逆變器以高速驅動電機的電機控制裝 置。

通常，使用電壓源PWM逆變器用于電機驅動裝置是主 要的趨勢。但是，在以等于或高于每分鐘10萬轉的高速驅動數千瓦 級的電機的情況下，基波頻率是非常高的數千赫茲或更高。所以，需 要比基波頻率更高的載波頻率以進行PWM控制，并因此使得控制較 難。另外，在電壓型120度導通逆變器中，在高速驅動期間電流波形 會惡化。

由于上述原因，作為以高速驅動電機的裝置，已經討論 了“偽電流型120度逆變器”，其執行輸出電流幅度的PAM控制(脈 沖幅度調制控制)和執行輸出相位的120度導通控制。已經報道了一 種系統，在其中利用偽電流型120度導通逆變器來控制PM(永磁)電 機(例如參見非專利文獻1)。

在該系統中，如圖15中的電路結構示例所示，主電路由 執行直流電壓控制的降壓斬波電路1和120度導通逆變器2構成，并 且控制電路4控制降壓斬波電路1和逆變器2，以使得能夠進行交流 電機3的高速驅動。

在控制電路4中，在其中輸入直流電壓的降壓斬波電路 1的電抗器L的檢測電流被反饋，并且控制半導體開關S1、S2的開 關導通以控制逆變器的直流電壓。當逆變器2的半導體開關在每個朝 向直流電壓源側的120度換向(commutate)時，二極管5返回電機 的繞組電感處生成的高壓。

另外，控制電路4基于電機的磁通相位檢測電機的三相 電壓，并通過具有大時間常數的積分電路對檢測到的三相電壓的電壓 波形進行積分，以將其轉化為磁通相位信息(內部感生電壓相位)，這 是利用過零比較器在過零檢測下進行的。然后，介入邏輯電路以生成 與電機的內部感生電壓相位同步的120度導通模式。

作為圖15的另一種形式，已經提出了另一種偽電流型 120度導通逆變器，其主電路結構如圖16或圖17中所示。在圖16 中，利用圖16中的升壓電路6獲得電壓上升的直流功率。這種結構 實現了使用低壓直流電源(例如車載電池)的逆變器。在圖17中， 整流電路9用于從三相交流電源中獲得高壓直流功率，并且該直流電 流由降壓斬波電路10控制。 非專利文獻1：Japanese?publication“pp.854-861，No.9，Electric Engineering?Society?of?Japan?titled?220000r/min，2-kW?PM?Motor Drive?for?Turbocharger”。

發明內容

如上所述，非專利文獻1介紹了偽電流型120度導通逆 變器，其中利用具有充分大的時間常數的積分電路對三相電壓波形進 行積分以獲得磁通相位信息，該磁通相位信息的過零點提供了磁通相 位信號。在該系統中，電機端電壓包括由于電機的漏電感和漏電阻的 影響而造成的相位誤差。為了避免該相位誤差的影響，非專利文獻1 中獲得的仿真結果能夠在以直流電流和轉速信息作為參數的計算結果 的基礎上，通過略微延遲逆變器輸出電流的相位而實現效率和功率因 數的提高以及電機輸出范圍的擴大。

應該注意的是，在PM(永磁)電機中，在以高速驅動電機 時，感生電壓被提高，從而發生電壓飽和并且驅動轉矩變得不足。因 此，如上所述，在這樣的高轉速區域內無法獲得足夠的轉矩。作為一 種消除了此類感生電壓飽和問題的系統，已知的是通過為輸出電流相 位提供相對于感生電壓的超前相位來實施弱磁控制，或者通過執行旋 轉坐標變換以控制電壓源逆變器內坐標軸(d軸)上的直流電流大小來 實現弱磁控制。

但是，由于在電流型120度導通逆變器中要瞬時地進行 換向，使電流從一個相位變化為后續相位，因此電流波形是具有陡峭 梯度的矩形。即使該電流完全處于相位控制下，也無法進行感生電壓 的調節。因此，感生電壓會在高轉速區域期間飽和并且驅動轉矩會變 得不足。也就是說，感生電壓被表示為磁通(電流)的微分。如果電流 梯度是理論上為0或無窮大的矩形，那么表示為微分值的感生電壓就 提供0直流電流或箝位的直流電流。如果電流處于相位控制下，那么 就只有感生電壓的相位會發生偏移并且無法消除感生電壓飽和的問 題。