[發明專利]交流電動機的控制裝置以及控制方法

有效

• 申請號: 200980141973.4
• 申請日: 2009-10-06
• 公開（公告）號: CN102197581A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 洲濱將圭;田中昭吾
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;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;楊光軍

技術領域

本發明涉及交流電動機的控制裝置以及控制方法，更特定的是，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

為了使用直流電源控制交流電動機，采用了使用了變換器(inverter，逆變器)的驅動方法。變換器由變換器驅動電路進行開關控制，例如對交流電動機施加按照PWM控制進行了開關的電壓。

進而，在日本特開2008-11682號公報(專利文獻1)中，關于交流電動機的驅動控制，公開了如下的PWM控制構成：在用于補償d軸和q軸的電流偏差的電流反饋控制中，將電壓指令的振幅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的峰值的過調制PWM控制(專利文獻的圖3)分開使用。

特別地，在專利文獻1的交流電動機的控制中，記載了如下技術：進一步應用將根據轉矩偏差控制電壓相位的矩形波電壓施加于交流電動機的矩形波控制，并且用于使矩形波控制與過調制PWM控制之間的控制模式切換穩定化。

專利文獻1：日本特開2008-11682號公報

專利文獻2：日本特開2006-136184號公報

發明內容

發明所要解決的課題

在專利文獻1中，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PWM控制中的正弦波PWM控制與過調制PWM控制之間的切換判定。該閾值代表性地記為與基準三角波電壓的峰值的絕對值相當的值，可以理解為固定值。

然而，也如從專利文獻1的圖3所理解的那樣，在過調制PWM控制中，通過減少變換器中的開關次數，從而提高交流電動機的施加電壓的基本波成分。另外，相對于通過將載波頻率固定為高頻率的所謂的非同步PWM來執行通常的正弦波PWM控制，在過調制PWM控制中，有時應用所謂的同步PWM方式，使得伴隨開關次數的降低而不會使對交流電動機的施加電壓的正負變得非對稱，根據交流電動機的轉速對載波頻率進行可變控制。

另外，在變換器中的開關控制中，為了防止同一相的上下臂元件之間的短路電流，在開關元件的接通/斷開切換(開關)時，設置使該相的上下臂雙方斷開的死區時間(dead?time)在實用上是不可或缺的。由于該死區時間的存在，當在控制模式切換時變換器中的開關次數大幅變化時，變換器輸出電壓、即死區時間對交流電動機的施加電壓的影響恐怕會大幅變化。

當這樣的現象發生時，即使電壓指令是同等的，以控制模式的切換為觸發，交流電動機的施加電壓也會發生較大變化，因此在控制模式剛剛切換后，電機電流相應于該施加電壓的變化量而發生變動，存在過大的電機電流在交流電動機中流動的可能性。其結果，在從控制模式切換時到通過電流反饋控制使電機電流的變動收縮的期間內，在交流電動機中恐怕會發生轉矩變動。

于是，本發明是為了解決相關課題而完成的，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，防止發生控制模式切換時的轉矩變動，并實現控制的穩定化。

用于解決課題的手段

根據本發明的一種方式，是一種交流電動機的控制裝置，所述交流電動機通過變換器控制施加電壓。交流電動機的控制裝置具備：脈沖寬度調制控制部，其通過脈沖寬度調制控制來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進行動作的正弦波狀的電壓指令信號與載波信號的比較而進行的控制；和模式切換判定部，其指示通過過調制模式和正弦波調制模式的哪一控制模式來執行由脈沖寬度調制控制部進行的脈沖寬度調制控制，所述過調制模式為電壓指令信號的振幅比載波信號的振幅大的模式，所述正弦波調制模式為電壓指令信號的振幅處于載波信號的振幅以下的模式。變換器包括按照來自脈沖寬度調制控制部的控制指令進行接通斷開的電力半導體開關元件。脈沖寬度調制控制部，在從模式切換判定部指示了過調制模式與正弦波調制模式之間的控制模式的切換時，基于由變換器進行的電力變換動作的狀態，對電壓指令信號的振幅進行修正，使得抑制控制模式切換時的死區時間對交流電動機的施加電壓的影響的變化。