[發明專利]交流電動機的控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 200980130175.1
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號: CN102113203A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 山田堅滋
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/04;H02P27/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;陳海紅

技術領域

本發明涉及交流電動機的控制裝置及控制方法，尤其涉及應用了具有正弦波調制模式和過調制模式的脈沖寬度調制(PWM)控制的交流電動機的控制。

背景技術

為了使用直流電源來驅動控制交流電動機，采用使用了變換器的驅動方法。對于變換器，利用變換器驅動電路進行開關控制，將例如按照PWM控制而開關的電壓施加到交流電動機。

進一步，在日本特開2008-11682號公報(專利文獻1)公開了如下的PWM控制構成：對于交流電動機的驅動控制，在用于補償d軸和q軸的電流偏差的電流反饋控制中，分別使用電壓指令為基準三角波的振幅以下的正弦波PWM控制(專利文獻1的圖2)、和電壓指令的振幅超過基準三角波峰值的過調制PWM控制(專利文獻1的圖3)。

尤其在專利文獻1的交流電動機的控制中記載了進一步應用矩形波控制、并用于使矩形波控制和過調制PWM控制之間的控制模式切換穩定化的技術，所述矩形波控制中將根據轉矩偏差來控制電壓相位的矩形波電壓施加于交流電動機。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2008-11682號公報

發明內容

專利文獻1中，對于PWM控制中的正弦波PWM控制和過調制PWM控制之間的切換判定，基于交流電動機的必要電壓振幅與閾值電壓的比較來執行。記載了該閾值代表性地相當于基準三角波電壓的峰值的絕對值，可理解為是固定值。

但是，如根據專利文獻1的圖3所理解的那樣，在過調制PWM控制中，通過減少變換器的開關次數，從而提高交流電動機的施加電壓的基波成分。另外，通常的正弦波PWM控制以將載波頻率固定為高頻的所謂非同步PWM的方式進行執行，與此相對，過調制PWM控制中，應用所謂的同步PWM方式，根據交流電動機的旋轉速度可變地控制載波頻率，以使得隨著開關次數的降低，對交流電動機施加的施加電壓的正負不會成為非對稱。

另外，在變換器的開關控制中，為了防止同一相的上下臂元件之間的短路電流，在開關元件的導通、斷開切換(開關)時，實際應用時必須設置使該相的上下臂雙方斷開的死區時間(dead?time)。由于存在該死區時間，若在控制模式切換時變換器的開關次數大幅度變化，則有可能會導致死區時間對變換器的輸出電壓、即對交流電動機的輸出電壓的影響會大幅度變化。

當發生這樣的現象時，即使電壓指令是同樣的，以控制模式的切換為觸發，交流電動機的施加電壓變化較大，根據其變化方向，有可能使暫時切換了的控制模式再次向相反方向切換。其結果，有可能產生在短時間內頻繁執行過調制PWM控制和正弦波PWM控制之間的控制模式切換、即所謂的跳動現象(chattering)，控制會變得不穩定。

本發明是為解決上述問題而做出的，其目的在于在選擇性地應用過調制PWM控制(過調制模式)和正弦波PWM控制(正弦波調制模式)的交流電動機的PWM控制中，防止產生頻繁反復切換控制模式的跳動現象，謀求控制穩定化。

本發明的交流電動機的控制裝置是由變換器控制施加電壓的交流電動機的控制裝置，包括：脈沖寬度調制控制部和模式切換判定部。脈沖寬度調制控制部通過基于電壓指令信號與載波信號的比較的脈沖寬度調制控制，產生變換器的控制指令，所述電壓指令信號是用于使交流電動機按照工作指令進行工作的正弦波狀的信號。模式切換判定部指示使用過調制模式和正弦波調制模式中的哪一模式來執行脈沖寬度調制控制部的脈沖寬度調制控制，所述過調制模式中電壓指令信號的振幅大于載波信號的振幅，所述正弦波調制模式中電壓指令信號的振幅為載波信號的振幅以下。判定值設定部在執行過調制模式下的脈沖寬度調制控制時，基于變換器的電力變換工作的狀態而可變地設定切換判定值，所述切換判定值是用于對從過調制模式向正弦波調制模式的切換進行判定的值。模式切換判定部基于切換判定值和與電壓指令信號相關聯的值的比較，判定是否需要從過調制模式向正弦波調制模式切換。