电动机驱动系统技术方案

在用于驱动ＡＣ电动机的系统中，电动机电流受到反馈控制，通常，根据最佳效率特性线（ＣＬ０）上的转矩命令值产生电动机电流命令，以选择最佳电流相，以在电动机电流幅度相同的情况下获得最大输出转矩。另一方面，在ＡＣ电动机产生了超过ＡＣ电动机可再生电能量的过多电能时，执行消耗操作以有意地增大ＡＣ电动机中的电能损耗。在消耗操作中，根据损耗增大的特性线（ＣＬ１－ＣＬ３）上的转矩命令值来产生电动机电流命令，使电流相从上述最佳值改变。由此，能够增大ＡＣ电动机中的电能损耗以消耗过剩电能，而不给电动机控制造成不稳定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动机驱动系统，特别涉及一种通过电动机电流的反馈控制来对AC电动机的驱动进行控制的电动机驱动系统。
技术介绍
作为通常的电动机驱动系统，已知一种包括可充电的DC电源、逆变 器以及AC电动机的结构。这种电动机驱动系统构造如下。在AC电动机 的通电运转(power running)过程中，从DC电源供应的电能驱动和控制 AC电动机，从而能够在DC电源、逆变器与AC电动机之间双向地供给和 接收电能。另外，在AC电动机的再生操作过程中，逆变器将从AC电动 机供应的再生电能转换成DC电压，所述DC电压能够用来对DC电源进 行充电。在这种电动机驱动系统中，AC电动机可能产生超过输入侧(DC电源 侧)可接受电能的电能，因而可能产生过剩电能。在此情况下，过大的再 生电能可能在电动机驱动系统内部产生过电压。因此，已经需要这样一种 控制结构，它能够在需要时增大AC电动机的电能消耗，从而抑制输入侧 产生的电能。与此相关，日本专利公开No. 2005-102385 (专利文献1)已经公开了 一种用于减小再生电能的控制结构。该控制结构将高频成分叠加在d轴和 q轴电流命令值上，从而增大流过AC电动机的电动机电流的高频成分。 这种结构增大了 AC电动机的铁心损耗，从而降低了驱动效率，抑制了 AC电动机的再生电能。因此，可以在AC电动机的再生操作中对逆变器 输入侧的DC电压(DC链电压)升高进行抑制。但是，专利文献1没有公开这样的控制结构该结构用于在上述对再 生电能的消耗控制过程中当转矩命令值改变时使输出转矩跟随转矩命令值。而且，在专利文献1公开的控制结构中，由于将高频成分加到电动机 电流，所以从极其短的时间单位来看，电能消耗量持续改变，整个控制系 统的工作可能变得不稳定。因此，从AC电动机控制的稳定角度来看，电 动机中能够叠加的高频电流量(即电能损耗量)只能增大到有限的程度。 因此，难以在保持AC电动机中转矩控制能力的同时确保能消耗大的过剩 电能。
技术实现思路
本专利技术已被开发来克服上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种电动 机驱动系统，该系统具有的控制结构能够在执行转矩跟随控制的同时消耗 过剩电能、而不使电动机控制不稳定。根据本专利技术的一种电动机驱动系统被构造成用于驱动AC电动机，并包括电动机驱动电路以及对电动机驱动电路的操作进行控制的电动机控制装置。电动机驱动电路能够双向地向AC电动机供应电能以及从AC电动 机接收电能，并向AC电动机提供驱动功率。电动机控制装置执行消耗操 作并在消耗操作过程中当对AC电动机的转矩命令值发生改变时执行跟随 操作，所述消耗操作由AC电动机消耗根据电动机驱动系统的状态而确定 的过剩电能，所述跟随操作在保持消耗操作的同时使输出转矩跟随转矩命 令值的改变。根据上述电动机驱动系统，消耗操作能够消耗AC电动机中的剩余电 能。此外，即使在消耗操作过程中对AC电动机的转矩命令值发生改变， 也能够在保持消耗操作的同时执行跟随转矩命令值改变的输出转矩控制。 因此，即使当AC电动机所需的转矩改变时，输出转矩也能够跟随转矩命 令值，并能够在需要时(例如AC电动机瞬间产生大量电能时)消耗过剩 电能。因此，在保持了 AC电动机的转矩可控性的同时，电动机驱动系统 能够防止系统中产生可能因AC电动机过度再生电能而造成的过电压。此 外，在再生过程中以友通电运转中(即不管AC电动机的工作状态如何) 都能够消耗过剩电能。优选地，在本专利技术的电动机驱动系统中，电动机控制装置用下述电流 相对AC电动机进行驱动随着消耗操作中确定的过剩电能增大，所述电 流相使AC电动机的驱动效率相对降低。根据上述电动机驱动系统，由于通过改变电动机电流的电流相来消耗 AC电动机的过剩电能，所以与通过在电动机电流上叠加高频成分来消耗 过剩电能的控制结构相比，降低了电动机可控性变差的可能性。因此，可以减小电容器所需的余量并因而降低制造成本，还可以确保能够由AC电动机消耗较大过剩电能。优选地，在本专利技术的电动机驱动系统中，电动机控制装置具有电能评估装置，电能评估装置用于根据AC电动机的旋转角速度和转矩命令值来 评估由AC电动机产生的电能，电动机控制装置根据由电能评估装置评估 的所产生的电能来确定由消耗操作消耗的过剩电能。上述电动机驱动系统根据AC电动机的旋转角速度和转矩命令值来评 估所产生的电能，从而能够容易并且可靠地掌握AC电动机中的过剩电 能。因此，该系统能够容易地检测到必须由AC电动机中的过剩电能消耗 来抑制再生电能这样的状态。优选地，在本专利技术的电动机驱动系统中，电动机驱动电路能够双向地 向可充电DC电源供应电能以及从所述可充电DC电源接收电能。电动机 驱动系统还包括电压检测器，电压检测器对将电动机驱动电路与DC电源 电连接在一起的互连器件上的电压进行检测。电动机控制装置根据由电压 检测装置检测到的电压，来确定由消耗操作消耗的过剩电能。根据上述电动机驱动系统，在AC电动机造成的过剩再生电能使电动 机驱动电路与DC电源之间的互连器件上的电压(DC链电压)升高时， 能够增大AC电动机中的过剩电能消耗来抑制AC电动机的S^生电能。因 此，能够可靠地防止电动机驱动系统中产生过电压。优选地，在本专利技术的电动机驱动系统中，AC电动机安装在车辆上， 所述AC电动机的输出轴连接到车辆的车轮用于传递转矩。此外，电动机 控制装置根据车辆所需的制动力来确定由消耗操作消耗的所述过剩电能。在前述电动机驱动系统中，在AC电动机用作车辆驱动电动机时，AC电动机中的过剩电能消耗能够根据车辆所需的制动力产生惯性矩增大。由 此，由于AC电动机的旋转速度随着惯性矩增大而降低的效果，驾驶员能 够获得更加可靠的减速感。此外，即使在AC电动机中由于输入侧等的充 电限制而不能进行再生制动时，也能够产生车辆制动力。因此，可以改善 装有电动机驱动系统的车辆的驱动感和制动能力。优选地，在根据本专利技术的电动机驱动系统中，电动机控制装置具有特 性储存装置，并基于据储存在特性储存装置中的关系，根据转矩命令值和所确定的过剩电能来产生电流命令。所述特性储存装置预先储存与AC电动机中相同大小的过剩电能消耗对应的、转矩命令值与电流命令之间的所述关系o根据上述电动机驱动系统，基于预先储存的关系，电流命令能够使AC电动机输出根据转矩命令值的转矩并消耗过剩电能，并且即使转矩命 令值和/或要消耗的过剩电能发生改变，这种电流命令也能够连续地改变。 因此，即使当转矩命令值改变过剩电能消耗操作时，也能够执行AC电动 机的输出转矩的跟随控制。优选地，在本专利技术的电动机驱动系统中，电动机控制装置包括损耗增 大设定装置、电流命令产生装置和电流控制装置。损耗增大设定装置设定 电动机损耗命令，所述电动机损耗命令表示了对应于所确定的过剩电能， AC电动机中应增大的电能损耗。电流命令产生装置根据AC电动机的转 矩命令值以及基于损耗增大设定装置所确定的电动机损耗命令来为流经 AC电动机的电动机电流产生电流命令。电流控制装置根据由电流命令产 生装置产生的电流命令，对电动机驱动电路的操作进行控制以产生电动机 电流。此外，电流命令产生装置产生电流命令，使得AC电动机的输出转 矩与转矩命令值匹配，并使得AC电动机的驱动效率随着由电动机损耗命 令造成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对ＡＣ电动机进行驱动的电动机驱动系统，包括：电动机驱动电路，其能够双向地向所述ＡＣ电动机供应电能以及从所述ＡＣ电动机接收电能，并向所述ＡＣ电动机提供驱动功率；和电动机控制装置，其用于对所述电动机驱动电路的操作进行控制，其中，所述电动机控制装置执行消耗操作并在所述消耗操作过程中当对所述ＡＣ电动机的转矩命令值发生改变时执行跟随操作，所述消耗操作由所述ＡＣ电动机消耗根据所述电动机驱动系统的状态而确定的过剩电能，所述跟随操作在保持所述消耗操作的同时使输出转矩跟随所述转矩命令值的改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：洲滨将圭，冈村贤树，佐藤荣次，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]