本发明专利技术提供一种逆变器的控制装置，实现可变速范围宽并且低损失的电动机驱动系统。逆变器的控制装置（100）具有：具有非同步PWM模式和同步PWM模式的栅极信号生成部（101）；和非同步/同步切换部（102）。非同步/同步切换部（102），在栅极信号生成部（101）以同步PWM模式生成对逆变器（10）施加的栅极信号时，判定从逆变器（10）对电动机（20）供给的电流中d轴电流是否为正，在判定结果为肯定的情况下将栅极信号生成部的栅极信号的生成模式切换为非同步PWM模式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对电动机进行变速驱动的逆变器的控制装置，特别涉及具有非同步PWM (Pulse Width Modulation ;脉宽调制)模式和同步PWM模式作为驱动逆变器的栅极信号的生成模式、切换两个模式生成栅极信号的控制装置。
技术介绍
众所周知，永磁铁同步电动机是通过对三相定子绕组施加三相交流电压而产生旋转磁场、并且利用该旋转磁场使设置有永磁铁的转子旋转的电动机。作为用于产生对该永磁铁同步电动机的三相定子绕组施加的三相交流电压的单元，一般使用逆变器。该逆变器是将输入直流电压通过利用开关元件进行开关而转换生成交流电压的装置。该逆变器的控制装置，对于该逆变器的开关元件施加PWM脉冲作为通/断(0N/0FF)控制用的栅极信号，通过控制该栅极信号的脉冲宽度来控制使逆变器输出的交流电压的频率和振幅。作为逆变器的控制装置中的栅极信号的生成模式，具有非同步PWM模式。该非同步PWM模式是通过使用指示应从逆变器对电动机供给的交流电压波形的电压指令和相对于该电压指令非同步的规定频率的载波进行脉宽调制来生成PWM脉冲即栅极信号的模式。在该非同步PWM模式中，逆变器的控制装置通过控制流过电动机的定子绕组的电流来控制电动机的转矩。在用逆变器驱动永磁铁同步电动机的情况下，电动机高速旋转时，在电动机的定子绕组中产生的感应电压变高，逆变器的输出电压对于感应电压的余量减少。该结果是，不能够从逆变器对电动机供给产生转矩的电流，电动机的转矩降低。作为用于解决该问题的一个方法，有以下说明的弱磁控制。首先，流过电动机的定子绕组的电流，能够分解为沿着朝向转子的永磁铁的N极方向的d轴的成分即d轴电流id和沿着与该d轴正交的q轴的成分即q轴电流i<j。此处，q轴电流i,是在电动机中参与产生电磁转矩的电流，d轴电流^是参与产生磁阻转矩的电流。弱磁控制通过使负的d轴电流id流过电动机的定子绕组而减少因转子的旋转在定子绕组中产生的感应电压，由此增加q轴电流iq，增加电动机的转矩。通过进行该弱磁控制，能够一定程度上解决电动机的转速较高的区域中的转矩不足的问题。但是，弱磁控制也存在极限，电动机的转速超过一定限度时，即使在非同步PWM模式中进行弱磁控制，也会发生在高速旋转区域中不能得到期望的电动机的问题。于是，有进行将控制装置中的栅极信号的生成模式从非同步PWM模式切换为例如单脉冲同步PWM模式的控制的情况。此处，同步PWM模式是通过使用指示应从逆变器对电动机供给的交流电压波形的电压指令和相对于该电压指令同步的载波进行脉宽调制来生成PWM脉冲即栅极信号的模式。此外，单脉冲同步PWM模式是在电压指令的一个周期中生成一个PWM脉冲的模式。在切换为该单脉冲等同步PWM模式时，能够从逆变器对电动机供给较高的基波电压，因此能够解决高速旋转区域中的转矩不足的问题。作为公开涉及这样从非同步PWM模式切换到同步PWM模式的技术的文献，有专利文献I。在该专利文献I中，公开了在切换非同步PWM模式(专利文献I中称为正弦波控制)和单脉冲同步PWM模式(专利文献I中称为矩形波控制)中减少转矩变动的专利技术。概要如下所述。(I)求出用于产生电动机所需的转矩的正弦波的电压指令的相位和振幅以及矩形波的电压指令的相位。(2)使电压指令的相位和振幅从正弦波向矩形波同时且连续地变化。此时，电压指令是梯形波状(参照专利文献I的图4)。 (3)将上述(2)的梯形波状的电压指令与载波进行比较，生成对于逆变器的栅极信号(PWM脉冲)。此外，如图13 (对应于专利文献I的图6)所示，在高转速、高转矩区域将栅极信号的生成模式切换为单脉冲同步PWM模式(专利文献I中为矩形波控制模式)。此处，在高转速区域(图13的(a))中电动机的反电动势较高，超过逆变器的直流中间电压，容易发生转矩降低。于是，在切换线以上的范围适用单脉冲同步PWM模式。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平11-285288号公报非专利文献非专利文献I 交流电动机可变速驱动的基础与应用”日本电气学会编，日本CORONA出版社
技术实现思路
专利技术要解决的课题仅考虑逆变器的损失的情况下，同步PWM模式比非同步PWM模式有利。这是因为，在同步PWM模式中逆变器的开关次数较少，例如在单脉冲同步PWM模式的情况下，在电压指令的一个周期中，PWM脉冲的电压极性仅从正到负和从负到正各开关一次。因而，能够将逆变器的开关损失限为最小限度。但是，在同步PWM模式中，即使在电动机无负载的状态下电流也会从逆变器流到电动机，发生电动机的损失。另一方面，在非同步PWM模式中，在电动机为无负载状态的情况下，几乎没有电流从逆变器流向电动机。因而，为了实现变速范围宽并且整体低损失的电动机驱动系统，如专利文献I中公开的那样，在转速低于阈值的区域中，用非同步PWM模式生成对于逆变器的栅极信号，在转速高于阈值的区域中，用同步PWM模式生成对于逆变器的栅极信号，这是较好的方法。但是，即使转速高于阈值，鉴于逆变器和电动机整体的损失，切换为同步PWM有时也并不是较好方法。进一步详细叙述，则如下所述。首先，在从非同步PWM模式切换到同步PWM的情况下，负的d轴电流流动，在弱磁控制工作的情况(逆变器的输出电压比感应电压低的情况)下，转矩不足的问题解决。但是，在正的d轴电流流动的状况下，电动机内的磁通密度变高，电动机的损失(即不参与产生转矩的逆变器的输出)增加。这样，在电动机高速旋转的区域中，进行向同步PWM模式的切换时，逆变器和电动机整体的损失可能增加。本专利技术是鉴于以上说明的情况而完成的，目的在于提供一种能够实现变速范围宽并且低损失的电动机驱动系统的逆变器的控制装置。用于解决课题的方法本专利技术提供一种逆变器的控制装置，其特征在于，具备栅极信号生成单元，其是生成栅极信号的单元，上述栅极信号用于进行构成驱动电动机的逆变器的开关元件的通/断切换，作为上述栅极信号的生成模式，具有非同步PWM模式和同步PWM模式，其中，上述非同步PWM模式，通过使用指示应从上述逆变器供给到上述电动机的交流电压波形的电压指令和相对于该电压指令非同步的规定频率的载波进行脉宽调制来生成上述栅极信号，上述同步PWM模式，通过使用上述电压指令和与上述电压指令同步的载波进行脉宽调制来生成上述栅极信号；非同步/同步切换单元，其在上述栅极信号生成单元以上述同步PWM模式生成对上述逆变器施加的栅极信号时，判定从上述逆变器对上述电动机供给的电流中与在上述电动机的转子设置的永磁铁的N极的方向对应的成分即d轴电流是否为正，在判定结果为肯定的情况下使上述栅极信号生成单元的栅极信号的生成模式切换为上述非同步PWM模式。根据本专利技术，在栅极信号生成单元以同步PWM模式生成对逆变器施加的栅极信号时，从逆变器对电动机供给的电流中d轴电流为正时，将栅极信号生成单元的栅极信号的生成模式切换为非同步PWM模式。因而，在弱磁不生效的状况下能够避免同步PWM模式持续,并且能够避免电动机的损失增大。在优选的方式中，上述非同步/同步切换单元，在上述栅极信号生成单元以上述非同步PWM模式生成对上述逆变器施加的栅极信号时，判定在将上述栅极信号生成单元中的栅极信号的生成模式切换为上述同步PWM模式的情况下从上述逆变器对上述电动机供给的d轴电流是否为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种逆变器的控制装置，其特征在于，包括：栅极信号生成单元，其生成用于进行构成驱动电动机的逆变器的开关元件的通/断切换的栅极信号，作为所述栅极信号的生成模式，具有非同步PWM模式和同步PWM模式，其中，所述非同步PWM模式，通过使用指示应从所述逆变器供给到所述电动机的交流电压波形的电压指令和相对于该电压指令非同步的规定频率的载波进行脉宽调制，来生成所述栅极信号，所述同步PWM模式，通过使用所述电压指令和与所述电压指令同步的载波进行脉宽调制，来生成所述栅极信号；非同步/同步切换单元，其在所述栅极信号生成单元以所述同步PWM模式生成对所述逆变器施加的栅极信号时，判定从所述逆变器对所述电动机供给的电流中与在所述电动机的转子设置的永磁铁的N极的方向对应的成分即d轴电流是否为正，在判定结果为肯定的情况下将所述栅极信号生成单元的栅极信号的生成模式切换为所述非同步PWM模式。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大口英树，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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