电动机驱动器及其驱动控制系统技术方案

占空比修正部分１９的ＰＷＭ信号输出的占空比信息施加到位于逆变器母线上的电流检测器１１。这样，电流检测器确定在检测逆变器母线电流时参照修正的占空比信息就可以确定三相中哪一相电流出现在逆变器的母线上。检测的相电流然后用于感应电压的估计计算中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电动机驱动器及其驱动控制系统
本专利技术涉及电动机驱动器和用于以任意转数控制诸如无刷直流电动机驱动的驱动控制系统。
技术介绍
    最近，在构造用于驱动诸如使用在空调系统的压缩机中的电动机的电动机驱动器中，从全球环境保护的角度来看，减小能源消耗的需要变得愈发必要。作为电动机中的节能技术，逆变器广泛应用于以任意转数驱动诸如无刷直流电动机的高效电动机中。进一步，作为一种电动机驱动技术，使用正弦波形的正弦波驱动技术因为其高效率和低噪音而受到关注，从而代替使用矩形波形的矩形波驱动技术。在诸如压缩机等电动机使用在空调系统中的情况下，由于难于加载检测电动机转子的转动位置的传感器，就采用了一种无传感器位置类型正弦波驱动技术，其通过不使用转动位置传感器的方法来估计转子的转动位置以驱动电动机。不仅如此，作为估计转子转动位置的方法，使用了估算电动机感应电压的已知方法。(比如参看专利文献1：日本专利公开出版物No.2000-350489)图9说明了实施无传感器位置类型正弦波驱动技术的系统构造。在图9中，标号1表示直流电源，2表示逆变器，3表示无刷电动机，4表示定子，5表示转子，6表示控制器，标号7v和7w表示电流传感器。在此构造中，无刷电动机3包括定子4和转子5，定子具有在作为中心点的中点Y连接的三相绕组4u、4v和4w，转子上装载有磁铁。U相端子8u、V相端子8v和W相端子8w分别连接到U相绕组4u、V相绕组4v、和W相绕组4w的非连接端。逆变器2具有三个并行连接的U相、V相和W相用串联电路。每个串联电路包括连接在串联电路中位于电流上游和下游的一对开关元件。从直流电-->源1中输出的直流电压施加在三个串联电路上。U相串联电路在上游侧具有开关元件12u，在下游侧具有开关元件13u。V相串联电路在上游侧具有开关元件12v，在下游侧具有开关元件13v。W相串联电路在上游侧具有开关元件12w，在下游侧具有开关元件13w。进一步，稳流二极管14u、14v、14w、15u、15v、15w分别并行连接到开关元件12u、12v、12w、13u、13v、13w。无刷电动机3的端子8u、8v、8w分别连接到逆变器的开关元件12u和13u间的连接点、开关元件12v和13v间的连接点、和开关元件12w和13w间的连接点。无刷电动机3中相绕组4v和4w中流经的电流被电流传感器7v和7w检测，检测的电流数值提供给控制器6。控制器6基于提供的电流值估计感应电压并输出控制逆变器2驱动的控制信号。这样，对无刷电动机3的驱动控制就在上述电路组成中施行。如上所述，在传统的通过估计感应电压而实施的无传感器位置类型正弦波驱动技术中，必须使用至少两个诸如电流传感器的电流检测元件来检测将被驱动电动机中的相电流，这就增加了制造电动机驱动器的成本。
技术实现思路
本专利技术用于解决上述问题，本专利技术的主要目标是以便宜的构造提供能够高精度地检测相电流的电动机驱动器和控制系统，并在低速转区至高速转区良好地驱动电动机，在低速区具有高的速度稳定性。为实现上述所提及的目标，本专利技术的第一方面是提供一种电动机驱动器，基于流经三相电动机中每相绕组的每相电流的驱动控制下用于驱动三相电动机。所述电动机驱动器包括：用于将直流电压变流为三相交流电压以驱动三相电动机的逆变器；检测出现在逆变器母线中的电流以检测流经三相电动机每相绕组的每相电流的电流检测装置；用从逆变器中输出的电压值和由电流检测装置确定的相电流值来估计电动机中感应电压的感应电压估计装置；用于基于估计感应电压值检测所述电动机中转子的转动位置和转动速度的转动位置/速度检测装置；用于通过基于施加目标速度的转子的估计转动位置/速度进行比例加积分(PI)而计算转动位置/速度修正值的-->位置/速度PI计算装置；用于基于速度PI计算装置所获得修正值产生PWM信号来控制所述逆变器的PWM信号产生装置；用于修正通过所述PWM信号产生装置产生信号的占空比的占空比修正装置。在此构造中，占空比修正装置在通过电流检测装置检测逆变器母线电流过程中不改变PWM信号而修正占空比。优选的，速度PI计算装置的速度比例增益(KP)根据电动机低速区中某一速度以多级的方式可变。本专利技术的第二方面是提供用于控制三相电动机的驱动的驱动控制系统。驱动控制系统包括：用于将直流电压变流为三相交流电压以驱动三相电动机的逆变器；位于逆变器母线上用于检测出现在逆变器母线上的电流以决定流经三相电动机每相绕组中的每相电流的电流检测装置；用从逆变器中电压值输出的电压值和由电流检测装置确定的相电流值来估计电动机中电压的感应电压估计装置；用于基于估计感应电压值检测所述电动机中转子的转动位置和转动速度的转动位置/速度检测装置；用于通过基于施加目标速度的转子的估计转动位置/速度通过比例加积分(PI)计算而计算转动角度/速度修正值的角度/速度PI计算装置；用于基于通过角度/速度PI计算装置所获得的修正值而产生PWM信号来控制所述逆变器的PWM信号产生装置；用于修正通过所述PWM信号产生装置产生信号的占空比的占空比修正装置。在此结构中，从占空比修正部分的PWM信号输出的修正占空比信息被施加到电流检测器中，这样在检测逆变器母线电流时参照修正的占空比信息就可以确定三相中哪一相电流出现在逆变器的母线上。附图说明此项专利技术的这些和其它方面的特点通过从下述的优选实施例以及相应的附图的说明会变的更加明显，也更容易理解，其中同样的标号表示同样的部件：图1是根据本专利技术实施例1中的电动机驱动器的系统结构框图；图2说明了电动机与时间相关的相电流状态变化示例；图3说明了一种PWM信号的变化示例；-->图4说明了当PWM信号如图3所示变化时电动机和逆变器中的电流状态；图5说明了一种PWM信号变化示例；图6说明了当PWM信号如图5所示变化时电动机和逆变器中的电流状态；图7说明了一种PWM信号变化示例；图8说明了通过速度PI计算装置获得的速度比例增益KP设定值；图9说明了传统示例的框图。具体实施方式下面将参照附图对本专利技术的优选实施例进行说明。(实施例1)图1显示本专利技术实施例1的电动机驱动器和电动机的组合系统结构图。在图1中，标号1表示直流电源，2表示逆变器，3表示无刷电动机，4表示定子，5表示转子，标号6表示控制器。无刷电动机3包括定子4和转子5，定子具有在作为中心点的中点Y连接的三相绕组4u、4v和4w，转子上装载有磁铁，磁铁具有磁极N和S。U相端子8u连接到U相绕组4u的非连接端，即，连接到中性点的对边。相似的，V相端子8v和W相端子8w分别连接到V相绕组4v的非连接端和W相绕组4w的非连接端。逆变器2的三个串联电路并行联接到U相、V相和W相，每个在电流的上游和下游包括一对开关元件。直流电源1的直流电压输出通过检测施加到逆变器的电压值的电压传感元件16施加到逆变器2的串联电路上。U相串联电路包括上游侧的开关元件12u和下游侧的开关元件13u。相似的，V相串联电路包括上游侧的开关元件12v和下游侧的开关元件13v。不仅如此，W相串联电路包括上游侧的开关元件12w和下游侧的开关元件13w。进一步，稳流二极管14u、14v、14w、15u、15v和15w分别并行连接到开关元件12u、12v、12w、13u、13v和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动器，基于流经三相电动机中每相绕组的每相电流的驱动控制下用于驱动三相电动机（３），包括：用于将直流电压变流为交流电压以驱动三相电动机的逆变器（２）；检测出现在逆变器母线中的电流以检测流经三相电动机每相绕组中相电流 的电流检测装置（１１）；用从逆变器（３）中输出的电压值和由所述电流检测装置（１１）确定的相电流值来估计所述电动机中感应电压（ｅｓ）的感应电压估计装置（１７）；用于基于估计感应电压值检测所述电动机中转子的转动位置和转动速度（ω ｍ）的转动位置／速度检测装置（１８）；　用于通过基于施加目标速度（ω↑［＊］）的转子的估计转动位置／速度进行比例加积分（ＰＩ）而计算转动位置／速度修正值的位置／速度ＰＩ计算装置（２０、２１）；用于根据速度ＰＩ计算装置（２０、 ２１）所获得的修正值产生ＰＷＭ信号来控制所述逆变器的ＰＷＭ信号产生装置（９）；用于修正通过所述ＰＷＭ信号产生装置产生信号的占空比的占空比修正装置（１９），其中所述占空比修正装置在通过所述电流检测装置检测逆变器母线电流过程中不 改变ＰＷＭ信号而修正占空比。...

【技术特征摘要】
JP 2002-10-1 2002-2885881、一种电动机驱动器，基于流经三相电动机中每相绕组的每相电流的驱动控制下用于驱动三相电动机(3)，包括：用于将直流电压变流为交流电压以驱动三相电动机的逆变器(2)；检测出现在逆变器母线中的电流以检测流经三相电动机每相绕组中相电流的电流检测装置(11)；用从逆变器(3)中输出的电压值和由所述电流检测装置(11)确定的相电流值来估计所述电动机中感应电压(es)的感应电压估计装置(17)；用于基于估计感应电压值检测所述电动机中转子的转动位置和转动速度(ωm)的转动位置/速度检测装置(18)；用于通过基于施加目标速度(ω*)的转子的估计转动位置/速度进行比例加积分(PI)而计算转动位置/速度修正值的位置/速度PI计算装置(20、21)；用于根据速度PI计算装置(20、21)所获得的修正值产生PWM信号来控制所述逆变器的PWM信号产生装置(9)；用于修正通过所述PWM信号产生装置产生信号的占空比的占空比修正装置(19)，其中所述占空比修正装置在通过所述电流检测装置检测逆变器母线电流过程中不改变PWM信号而修正占空比。2、根据权利要求1中的电动机驱动设备，其特征在于所述速度PI计算装置(21)的速度比例增益(KP)根据所述电动机在低速区中的速度以多步骤的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：野间博文，松井敬三，松城英夫，后藤英二，荒川政志，竹内让，
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]