[發明專利]交流電動機的控制裝置和控制方法

有效

• 申請號: 200980138377.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102171922A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 伊藤武志;小川崇
• 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;B60W10/08;B60W20/00;H02P27/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;常殿國

技術領域

本發明涉及交流電動機的控制裝置和控制方法，更特定地涉及適用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

為了使用直流電源驅動控制交流電動機，采用使用了變換器(インバ一タ)的驅動方法。變換器通過變換器驅動電路進行開關控制，例如將按照PWM控制進行開關的電壓施加于交流電動機。

此外，在日本特開2006-320039號公報(專利文獻1)中，作為基于電動機外加電壓的基波成分大于正弦波PWM控制的調制方式進行的交流電動機控制，記載有適用過調制PWM控制和矩形波電壓控制的電動機驅動系統。

特別是在專利文獻1中記載有以下控制：在適用矩形波電壓控制或者過調制PWM控制時在電動機轉速驟變的情況下，根據電動機轉速的變化比來改變轉換器的輸出電壓(即變換器的輸入電壓)的電壓指令值，以補償反饋控制的響應性降低。

專利文獻1：日本特開2006-320039號公報。

在過調制PWM控制中，在用于補償d軸和q軸的電流偏差的電流反饋控制中，由于電動機電流的波形變形因此需要適宜地應對電流的高次諧波成分以提高控制性。另外，在根據交流電動機的狀態來切換矩形波電壓控制和PWM控制的控制構成中，在從矩形波電壓控制向PWM控制切換時，通常使用過調制PWM控制。因此，對于過調制PWM控制，即使在這樣的控制模式切換時也需要考慮使控制動作穩定化。

發明內容

本發明是為了解決這樣的問題所做出的，本發明的目的在于提高電動機外加電壓(モ一タ印加電圧)的基波成分大于正弦波PWM控制的過調制PWM控制的控制穩定性。

本發明的交流電動機的控制裝置，是通過變換器控制外加電壓的交流電動機的控制裝置，其中，包括：電流檢測器，該電流檢測器用于檢測出在變換器與交流電動機之間流動的電流；和脈沖寬度調制控制部。脈沖寬度調制控制部構成為用于通過脈沖寬度調制控制，產生變換器的控制指令，所述脈沖寬度調制控制是基于用于使交流電動機按照動作指令動作的交流電壓指令與載波的比較的控制。而且，脈沖寬度調制控制部包括：第一控制部，該第一控制部用于按照正弦波脈沖寬度調制方式，根據基于電流檢測器的檢測值的電動機電流、和與動作指令對應的電流指令的偏差，產生控制指令；第二控制部，該第二控制部用于按照過調制脈沖寬度調制方式，根據電動機電流與電流指令的電流偏差產生控制指令，所述過調制脈沖寬度調制方式用于輸出基波成分比正弦波調制方式大的外加電壓。第二控制部包括：計算部、第一濾波處理部、振幅修正部、調制部。計算部構成為基于電動機電流和電流指令求出電流偏差，并且根據求出的電流偏差，計算表示交流電壓指令的控制值。第一濾波處理部構成為使計算(運算)出的控制值的時間軸方向的變化平滑化。振幅修正部構成為對由第一濾波處理部平滑化的控制值，進行用于放大交流電壓指令的振幅的修正計算。調制部構成為將修正計算后的控制值變換成交流電壓指令，并且基于交流電壓與載波的比較，產生控制指令。

本發明涉及的交流電動機的控制方法，是通過變換器控制外加電壓的交流電動機的控制方法，其中，包括通過按照過調制脈沖寬度調制方式的脈沖寬度調制控制，來控制交流電動機的步驟，所述過調制脈沖寬度調制方式用于輸出基波成分比正弦波脈沖調制方式大的外加電壓。控制的步驟包括以下步驟：基于與用于檢測出在變換器與交流電動機之間流動的電流的電流檢測器的檢測值相應的電動機電流、和與交流電動機的動作指令對應的電流指令，求出電流偏差，并且根據該電流偏差，計算表示用于使交流電動機按照動作指令動作的交流電壓指令的控制值的步驟；使計算出的控制值的時間軸方向的變化平滑化的步驟；對通過平滑化的步驟而平滑化的控制值進行用于放大交流電壓指令的振幅的修正計算的步驟；將修正計算后的控制值變換成交流電壓指令的步驟；和基于載波與變換得到的交流電壓指令的比較，產生變換器的控制指令的步驟。

根據上述交流電動機的控制裝置或控制方法，在適用基于電動機電流與電流指令值的偏差的電流反饋控制(PWM控制)中的過調制PWM控制時，由于在時間軸方向上對表示交流電壓指令的控制值的變化進行濾波處理，因此能夠避免交流電壓指令的振幅和相位兩者發生急劇的變化。其結果，典型性的是能夠在控制模式切換時防止電動機外加電壓驟變，并使基于過調制PWM控制的交流電動機控制穩定化。