马达驱动装置以及使用其的空气调节器的室外机、马达驱动控制方法制造方法及图纸

提供一种马达驱动装置以及使用其的空气调节器的室外机、马达驱动控制方法，能够有效地抑制由于由马达引起的感应电压失真以及由逆变器引起的输出电压失真而造成的转矩脉动。特征在于，具备：电力变换电路，对马达供给电力；控制部，控制所述电力变换电路；以及电流传感器，检测对所述马达通电的三相电流，所述控制部具有：指令电压运算部，运算对所述马达的驱动作出贡献的指令电压；脉动电流检测部，根据将由所述电流传感器检测到的三相检测电流分离为相互正交的分量而得到的各分量，生成抽出所述各分量的脉动量而得到的第一分量和第二分量；转矩脉动补偿部，根据所述第一分量，输出对由所述马达的构造引起的转矩脉动进行补偿的第一补偿指令电压；以及失效时间补偿部，根据所述第二分量，输出对由所述电力变换电路的失效时间引起的输出电压失真进行补偿的第二补偿指令电压，通过利用所述第一补偿指令电压以及所述第二补偿指令电压来校正所述指令电压，降低所述转矩脉动以及所述输出电压失真。真。真。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】马达驱动装置以及使用其的空气调节器的室外机、马达驱动控制方法


[0001]本专利技术涉及对马达(电动机)进行驱动的马达驱动装置及其控制，特别是涉及有效地适用于在要求静音性的用途中使用的马达(电动机)的驱动控制的技术。

技术介绍

[0002]永磁同步马达的感应电压理想地是仅包含基波分量，但实际上在三相静止坐标上存在5次分量、7次分量这样的空间高次谐波分量。该感应电压的失真分量成为马达转矩发生脉动的一个原因，该变动的转矩成为机械共振的激励源，从而发生噪音、振动。
[0003]例如通过对固定马达的部位、旋转轴承部设置防振橡胶，能够减轻由于机械共振而产生的噪音、振动。但是，在这个方法中，问题在于伴随部件件数的增加而构造变复杂、以及成本增加。
[0004]由此，推进开发一种无需使用防振橡胶那样的部件而通过永磁同步马达的控制方法来抑制作为机械共振的激励源的转矩脉动的技术(以下称为转矩脉动抑制控制)。
[0005]在通过控制来抑制转矩脉动的情况下，当生成控制指令时，需要事先掌握包含有何种程度的感应电压的失真分量。作为一个手段，考虑事先测定包含感应电压波形的马达特性的方法，但并不容易针对不特定的马达进行单独的测定。另外，在既有的产品等中还有马达特性的测定困难的情况。
[0006]作为本
的
技术介绍
，例如有专利文献1那样的技术。在专利文献1中公开了“一种同步电动机的驱动控制装置，其特征在于，具备：电流控制单元，获取定子电流作为以转子N极相位为d轴相位的正交2轴的dq同步坐标系上的矢量信号，以追踪最终电流指令值的方式进行控制；补偿信号生成单元，生成用于对初始转矩指令值或者初始电流指令值进行补偿的补偿信号；以及最终电流指令值生成单元，使用所生成的补偿信号来补偿初始转矩指令值或者初始电流指令值，生成最终电流指令值，其中，以实时抽出包含于感应电压的高次谐波分量的一部分或者全部、并至少使用实时抽出的感应电压高次谐波分量、定子电流相当值以及转子速度相当值来生成补偿信号的方式，构成该补偿信号生成单元”。
[0007]通过如专利文献1那样在马达驱动装置内根据控制指令、传感器信息而在线地推测期望的参数，即便是搭载不特定的马达的风扇、泵等的用途也能够实现高的通用性。
[0008]另外，在专利文献2中公开了“一种电力变换装置，使用开关元件根据基于失效时间的长度指令的开关指令而进行了接通以及断开动作时的从电力变换部向负载供给的电流值或者用于生成开关指令的电压指令值，求出对电压指令值进行补偿的补偿量，其中，所述失效时间的长度指令决定作为使开关元件成为断开状态的保护期间的失效时间的长度”。
[0009]另外，在专利文献3中公开了“一种马达驱动装置，具备：电力变换电路，驱动永磁马达；以及控制部，控制所述电力变换电路，所述控制部包括电压指令生成部和转矩脉动补偿部，所述转矩脉动补偿部包括振幅生成部、校正电压生成部以及加法部，所述电压指令生
成部输出电压指令，所述振幅生成部输出校正电压振幅，所述校正电压生成部根据所述校正电压振幅和转子位置而输出校正电压指令，所述加法部根据所述电压指令和所述校正电压指令而输出校正后电压指令，根据所述校正后电压指令而使所述电力变换电路动作”。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献1：日本特开2012－100510号公报
[0012]专利文献2：日本特开2018－182901号公报
[0013]专利文献3：日本特开2017－229126号公报

技术实现思路

[0014]然而，永磁同步马达中的感应电压的失真分量如上所述在三相静止坐标上包含5次、7次这样的次数分量。这些次数分量在与马达的电气性的旋转同步的二轴正交坐标(以下为dq坐标)上呈现为6次分量。由此，通过在dq坐标上构筑如上述专利文献1公开的观测器(Observer)，能够根据包含于控制指令、传感器信息的6次分量来推测与干扰相当的感应电压的失真分量。
[0015]然而，在由于多个要因而在控制指令、传感器信息中含有6次分量的情况下，在如专利文献1公开的方法中针对每个要因而未区分影响，所以存在无法高精度地推测感应电压的失真分量这样的课题。
[0016]作为在控制指令、传感器信息中含有6次分量的其它要因，有由逆变器引起的输出电压误差。逆变器通过使开关元件动作而对马达供给电力，为了防止上下支路之间的短路而设定使开关元件同时断开的期间(以下还称为失效时间(dead time))。与此相伴地，逆变器的输出电压相对指令电压而产生偏移，在dq坐标上发生6次的干扰电压。
[0017]根据以上，在由马达引起的感应电压失真和由逆变器引起的输出电压失真同时存在的时候实现转矩脉动抑制控制的情况下，需要采取如下手段：从控制指令、传感器信息中区分这些影响，单独地推测关联参数并进行补偿。
[0018]在上述专利文献2中，公开了一种从检测电流中分离上述2个影响的有效的手段。在这个方法中，通过使通常设定为恒定的失效时间的长度以6次以外的周期进行变化，从而避免与以6次周期进行变化的感应电压的失真分量之间的干扰。
[0019]在专利文献2中补偿由逆变器引起的输出电压失真，但认为通过组合对由马达引起的感应电压失真进行补偿的既存的手段，能够实现更有效的转矩脉动抑制控制。然而，在使失效时间的长度变化的情况下，需要使具有宽度的设定的下端值不低于为了防止上下支路之间的短路而所需的断开期间，导致控制设计变复杂。
[0020]另外，在风扇、泵用途中使用廉价的驱动装置，有时难以如专利文献2那样使失效时间周期性地变化。
[0021]因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够有效地抑制由于由马达引起的感应电压失真以及由逆变器引起的输出电压失真而造成的转矩脉动的马达驱动装置以及使用其的空气调节器的室外机、马达驱动控制方法。
[0022]为了解决上述课题，本专利技术的特征在于，具备：电力变换电路，对马达供给电力；控制部，控制所述电力变换电路；以及电流传感器，检测对所述马达通电的三相电流，所述控制部具有：指令电压运算部，运算对所述马达的驱动作出贡献的指令电压；脉动电流检测
部，根据将由所述电流传感器检测到的三相检测电流分离为相互正交的分量而得到的各分量，生成抽出所述各分量的脉动量而得到的第一分量和第二分量；转矩脉动补偿部，根据所述第一分量，输出对由所述马达的构造引起的转矩脉动进行补偿的第一补偿指令电压；以及失效时间补偿部，根据所述第二分量，输出对由所述电力变换电路的失效时间引起的输出电压失真进行补偿的第二补偿指令电压，通过利用所述第一补偿指令电压以及所述第二补偿指令电压来校正所述指令电压，降低所述转矩脉动以及所述输出电压失真。
[0023]另外，本专利技术是一种空气调节器的室外机，具备：永磁同步马达；马达驱动装置，驱动所述永磁同步马达；风扇，与所述永磁同步马达连接；框架，安装所述永磁同步马达；以及压缩机装置系统，所述空气调节器的室外机的特征在于，所述马达驱动装置是具有上述特征的马达驱动装置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种马达驱动装置，其特征在于，具备：电力变换电路，对马达供给电力；控制部，控制所述电力变换电路；以及电流传感器，检测对所述马达通电的三相电流，所述控制部具有：指令电压运算部，运算对所述马达的驱动作出贡献的指令电压；脉动电流检测部，根据将由所述电流传感器检测到的三相检测电流分离为相互正交的分量而得到的各分量，生成抽出所述各分量的脉动量而得到的第一分量和第二分量；转矩脉动补偿部，根据所述第一分量，输出对由所述马达的构造引起的转矩脉动进行补偿的第一补偿指令电压；以及失效时间补偿部，根据所述第二分量，输出对由所述电力变换电路的失效时间引起的输出电压失真进行补偿的第二补偿指令电压，通过利用所述第一补偿指令电压以及所述第二补偿指令电压来校正所述指令电压，降低所述转矩脉动以及所述输出电压失真。2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述控制部具有将所述三相检测电流变换为d轴电流以及q轴电流的三相/dq变换部，所述相互正交的分量是d轴分量和q轴分量，所述第一分量是d轴分量以及q轴分量中的一方的脉动量，所述第二分量是d轴分量以及q轴分量中的另一方的脉动量。3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，所述控制部具有对所述马达的转子位置进行检测的转子位置检测部，在所述脉动电流检测部中，通过对所述q轴电流乘以根据所述马达的转子位置而以6n次(n是1以上的整数)变动的正弦波信号或者余弦波信号，生成包含所述第一分量的信息的信号，通过对所述d轴电流乘以根据所述马达的转子位置而以6n次变动的正弦波信号或者余弦波信号，生成包含所述第二分量的信息的信号。4.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述控制部具有：三相/dq变换部，将所述三相检测电流变换为d轴电流以及q轴电流；以及转子位置检测部，检测所述马达的转子位置，所述脉动电流检测部具有：电流相位运算部，根据所述d轴电流以及所述q轴电流，运算与由这些电流形成的电流矢量与q轴所成的角相当的电流相位；加法部，将所述马达的转子位置和所述电流相位相加，生成校正后转子位置；以及dq/γδ变换部，根据所述电流相位，将所述d轴电流以及所述q轴电流变换为与所述电流矢量的朝向相向的δ轴上的分量以及相位相对所述δ轴而偏移90
°
的γ轴的分量，通过对所述δ轴上的电流乘以根据所述校正后转子位置而以6n次(n是1以上的整数)变动的正弦波信号或者余弦波信...

【专利技术属性】
技术研发人员：中尾矩也，户张和明，杉野友启，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：