电流指令型脉宽调制变换器制造技术

本发明专利技术提供根本解决涉及电流误差放大器的增益调整的已有课题，完全不必调整，且廉价的电流指令型脉宽调制（ＰＷＭ）变换器。它具备电动机电流检测装置、电流指令发生装置、电流控制装置和主电路功率控制部，电流控制装置由判断各线电流测定结果和各线电流指令的大小的比较装置、时标发生装置和根据时标信号和比较装置的输出，以减少各线电流测定结果与各线电流指令之差为目标，输出使主电路开关功率元件通或断的信号的逻辑电路构成。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对三相电动机进行驱动控制的电流指令型脉宽调制(PWM)变换器。近年来，在对感应电动机、同步电动机和磁阻电动机等三相电动机进行驱动控制时大量使用电流指令型脉宽调制(PWM)变换器。与向电动机发电压指令，按该指令将电压加在电动机上的电压指令型PWM变换器相比，向电动机发电流指令，按该指令将电流强制输入电动机的电流指令型PWM变换器在敏感度和可控性上更胜一筹，特别是在AC伺服电动机等的控制中，几乎都使用这种电流指令型PWM变换器。这里用附图说明图11对一般的电流指令型PWM变换器的系统结构加以说明。在图11中，首先，对电流指令发生装置7设定供给三相电动机1的三相交流电流波形的基波频率f和有效电流值ip，电流指令发生装置7再以这些信息为基础，将对内部应该流入三相电动机1的各线电流的指令作为第一线电流指令iTU，第二线电流指令iTV，和第三线电流指令iTW输出。其次，电动机电流检测装置9检测三相电动机1的两个线电流，又取检测出的两个线电流之和并改变符号，求出剩下的一个线电流后，分别作为第一线电流测定结果iFU、第二线电流测定结果iFV和第三线电流测定结果iFW输出。该电动机电流检测装置9也可以测出三相电动机1的三个线电流，作为第一线电流测定结果iFU、第二线电流测定结果iFV和第三线电流测定结果iFW输出。接着，电流控制装置106输入第一线电流控制指令iTU、第二线电流控制指令iTV、第三线电流控制指令iTW、第一线电流测定结果iFU、第二线电流测定结果iFV和第三线电流测定结果iFW，产生第一开关指令信号PU、第二开关指令信号PV和第三开关指令信号PW，分别使第一线电流指令iTU和第一线电流测定结果iFU与第二线电流指令iTV和第二线电流测定结果iFV以及第三线电流指令iTW和第三线电流测定结果iFW尽量一致。主电路功率控制部8具有主电路直流电源3和取三相桥式结构的主电路功率元件组2(由连接在主电路直流电源3的正端子上，向三相电动机供给第一线电流IU的第一主电路开关功率元件Q1、连接在主电路直流电源3的正端子上，供给三相电动机1第二线电流IV的第二主电路开关功率元件Q2、连接在主电路3的正端子上，供给三相电动机1第三线电流IW的第三主电路开关功率元件Q3、连接在主电路直流电源3的负端子上，供给三相电动机1第一线电流IU的第四主电路开关功率元件Q4、连接在主电路直流电源3的负端子上，供给三相电动机1第二线电流IV的第五主电路开关功率元件Q5、连接于主电路直流电源3的负端子上，供给三相电动机1第三线电流IW的第六主电路开关功率元件Q6，以及并联于各主电路开关功率元件的回流二极管构成)，并做成按照第一开关指令信号PU的指令，使第一主电路开关功率元件Q1和第四主电路开关功率元件Q4中的任一个导通；按照第二开关指令信号PV的指令，使第二主电路开关功率元件Q2和第五主电路开关功率元件Q5中的任一个导通；按照第三开关指令信号PW的指令，使第三主电路开关功率元件Q3和第六主电路开关功率元件Q6中的任一个导通。这里，所说明的结构具有如下功能第一开关指令信号PU一达到H电平，就使第一主电路开关功率元件Q1导通，而第一开关指令信号PU一达到L电平，就使第四主电路开关功率元件Q4导通；第二开关指令信号PV一达到H电平，第二主电路开关功率元件Q2就导通，而第二开关指令信号PV一达到L电平，就使第五主电路开关功率元件Q5导通；第三开关指令信号PW一达到H电平，就使第三主电路开关功率元件Q3导通，而第三开关指令信号PW一达到L电平，就使第六主电路开关功率元件Q6导通。以上所述是一般的电流指令型PWM变换器的系统结构。下面用图12对已有的电流指令型PWM变换器的结构加以说明。图12是表示电流指令型PWM变换器系统结构的图11中的电流控制装置106的已有结构。图13是表示图12的动作的图。首先，第一、第二、第三线电流指令iTU、iTV、iTW和第一、第二、第三线电流测定结果iFU、iFV、iFW分别使用减法装置117、118、119进行减法运算，求得第一、第二、第三线电流误差信号iEU、iEV、iEW。第一、第二、第三电流误差放大器120、121、122分别输入第一、第二、第三线电流误差信号iEU、iEV、iEW，输出电压指令信号VU、VV、VW。该电流误差放大器通常如图14所示，采用PI型(比例积分型)放大器，并由(式1)求其增益特性。〔式1〕G＝R2×(R3×C1×S)/〔R1×{(R2＋R3)×C1×S＋1}〕其次，139为三相PWM信号发生装置，由第一、第二、第三比较器123、124、125和三角波发生装置126构成，所述第一、第二、第三比较器123、124、125将所述三角波发生装置126输出的三角波信号SC与各电压指令信号VU、VV、VW分别加以比较，输出第一、第二、第三开关指令信号PU、PV、PW。在这里，第一、第二、第三比较器123、124、125，在电压指令信号VU、VV、VW分别比三角波信号SC大的时候输出高(H)电平，小的时候输出低(L)电平。图13是表示图12中的电流控制装置106的动作的图，表示以第一、第二、第三线电流指令iTU、iTV、iTW作为三相正弦波时的动作。这里，在图12、图13，对电流误差放大器的增益进行了考察，即发现由于电流误差放大器的增益加大，各线电流指令和各线电流测定结果相近，可使各线电流误差减小，而线电流测定结果对于线电流指令的敏感度变好了。但是，所述已有的结构中，由于三相电动机的电气时间常数引起的相位延迟、电流误差放大器的相位延迟以及在三相PWM信号发生装置浪费的时间延迟等因素，电流误差放大器的增益太大就产生振荡现象，因此，通常电流误差放大器的增益取不振荡范围内的最大值。这电流误差放大器的增益，在设计时根据三相电动机、电动机电流检测装置、电流控制装置和主电路功率控制部的特性，研究电流控制电路的开环传递函数后再加以确定。这里，考虑到这些特性的制造偏差和温度特性，必须把增益降低到在最坏的情况下也不发生振荡的程度。降低这增益的工作在设计现场需要很多劳力，而且，即使同一结构的电流指令型PWM变换器，如果连接的电动机不同，就要调整相应的增益，因此，存在制造现场的管理需要很多劳力的问题。再者，设计电流指令型PWM变换器时尚未确定三相电动机的规格时的情况下(例如万能变换器、万能AC伺服驱动器等)，在决定、设置连接的三相电动机时，需要根据三相电动机的规格调整增益，存在这增益调整工作成为难关的问题。还有，三角波发生装置和电流误差放大器本身的偏差和漂移将导致电流控制误差劣化和缩小动态范围的结果，因此，要有这些部件偏差和漂移小的运算放大器，有时还存在制造时需要进行调整偏差的工作，费用大的问题。图12是用模拟电路实现电流控制装置106的已有例，但有的装置使用A/D变换器将第一、第二、第三线电流测定结果iFU、iFV、iFW变换为数字数据，以微电脑等数字电路实现相同的结构。即使是在这样的情况下，也要根据三相电动机、电动机电流检测装置、电流控制装置和主电路功率控制部的特性研究电流控制电路的开环传递函数后加以决定，该课题和用模拟电路实现的课题是一样的。还有，在用微电脑等的数字电路实现电流误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流指令型脉宽调制变换器，其特征在于具备：直接或间接地测定从各线流入三相电动机的线电流，并将第一线电流测定结果、第二线电流测定结果以及第三线电流测定结果输出的电动机电流检测装置，将规定应该从所述各线流入所述三相电动机的线电流的第一线电流指令、第二线电流指令以及第三线电流指令加以输出的电流指令发生装置，比较所述第一线电流指令与所述第一线电流测定结果的大小关系，在第一线电流测定结果比第一线电流指令大的情况下，以第一线电流比较结果为大，在第一线电流测定结果比第一线电流指令小的情况下，以所述第一线电流比较结果为小的第一比较装置，比较所述第二线电流指令与所述第二线电流测定结果的大小关系，在第二线电流测定结果比第二线电流指令大的情况下，以第二线电流比较结果为大，在第二线电流测定结果比第二线电流指令小的情况下，以所述第二线电流比较结果为小的第二比较装置，比较所述第三线电流指令与所述第三线电流测定结果的大小关系，在第三线电流测定结果比第三线电流指令大的情况下，以第三线电流比较结果为大，在第三线电流测定结果比第三线电流指令小的情况下，以所述第三线电流比较结果为小的第三比较装置，主电路直流电源，由连接在所述主电路直流电源的正端子上，向所述三相电动机供给第一线电流的第一主电路开关功率元件，连接在所述主电路直流电源的正端子上，向所述三相电动机供给第二线电流的第二主电路开关功率元件，连接在所述主电路直流电源的正端子上，向所述三相电动机供给第三线电流的第三主电路开关功率元件，连接在所述主电路直流电源的负端子上，向所述三相电动机供给第一线电流的第四主电路开关功率元件，连接在所述主电路直流电源的负端子上，向所述三相电动机供给第二线电流的第五主电路开关功率元件，连接在所述主电路直流电源的负端子上，向所述三相电动机供给第三线电流的第六主电路开关功率元件，以及与所述各主电路开关功率元件并联连接的回流二极管构成三相桥式结构的主电路功率元件群，输入所述第一线电流比较结果、第二线电流比较结果、以及第三线电流比较结果，产生所述第一、第二、第三、第四、第五、第六主电路开关功率元件的开关指令信号的逻辑电路，将周期性状态更新定时信号提供给所述逻辑电路的定时信号发生装置；所述逻辑电路具有根据所述状态更新定时和第一、第二以及第三线电流比较结果变化定时，决定使所述第一、第二、第三、第四、第五、第六主电路开关功率元件分别处于导通状态或是截止状态的开关指令信号的结构。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高田和幸，坪内俊树，村宜典，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]