逆变器控制装置制造方法及图纸

由小容量的电容器（32）构成的逆变器控制装置中的驱动控制部（6），包括：基于磁阻转矩的比例高的电动机（5）的电枢电流，推定电动机（5）的交链磁通的磁通推定部（17）；和对电流相对于电动机（5）产生的感应电压的相位差进行调整的电流相位差调整部（14），构成为利用电流相位差调整部进行相位调整，使得由磁通推定部（17）推定出的交链磁通推定值在规定的设定值以下，并且给予电动机（5）的电流指令值的平均值、电枢电流的有效值的平均值、电枢电流的峰值的平均值中的至少一个值为最小值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器控制装置
本专利技术涉及在整流单元的输出端子明显地连接由小容量的电容器构成的平滑单元、输出电压以交流电源频率的2倍频率大幅度脉动的逆变器控制装置，特别是涉及以任意的转速驱动无刷DC电动机等的电动机的逆变器控制装置。
技术介绍
一般的驱动电动机的逆变器控制装置，对交流电源进行整流，利用平滑电容器使整流后的直流电力平滑，利用逆变器将平滑后的直流电力转换为任意的转速、电压的交流电力，将该交流电力向电动机供给。在上述结构的情况下，由于平滑电容器是必需的，所以该平滑电容器成为现有的逆变器控制装置的大型化、成本上升的主要原因。但是，在不需要平滑电容器或大幅度使其小容量的情况下，已知整流后的直流电压产生与交流电源同步的脉动，对电动机带来转矩脉动增大或驱动效率降低等不良影响。因此，在不需要该平滑电容器或大幅度地使其小容量化的情况下，为了减少由于直流电压的脉动对电动机造成的不良影响，提出了在达到无法得到相当于对电动机的电压指令值的逆变器输出电压的饱和状态时，将PWM信号的输出时刻提前，使逆变器输出电压的相位前进的方法（例如参照专利文献1）。专利文献1的方法，在对逆变器施加的直流电压由于脉动而降低的情况下，通过减弱电动机的励磁磁通，限制电动机的施加电压（相当于所谓的弱磁场控制）。但是，在专利文献1的方法中，为了减弱电动机的励磁磁通，必须流动电枢电流，因而可能会导致电枢电流增加或电动机的驱动效率降低等不良影响。因此，提出了在不需要平滑电容器或大幅度地使其小容量化而构成的逆变器控制装置中，在限制电动机的施加电压时，通过进行电流控制使得电动机的总磁通量保持一定，弱磁场动作自然地进行，将电动机的电枢电流抑制在最小限度，减轻电动机的驱动效率的降低的方法（例如参照专利文献2）。专利文献2的方法，通过对电动机的施加电压与由于电动机的线圈电阻引起的电压降低量（线圈电阻值×电流值）的电压差进行积分，运算电动机的总磁通（由定子侧产生的磁通与由转子侧产生的磁通的合成矢量）的量，基于磁通指令与总磁通运算值的磁通差，实施比例积分控制，以总磁通运算值为一定值（磁通指令）的方式，对应于电动机的施加电压的变化，控制作用于弱磁场动作的成分（正交二轴坐标系）的电流。其中，在专利文献2中记载了，在高速旋转区域为了提高弱磁场控制的效果，通过随着电动机的旋转速度的上升使磁通指令降低，伴随于此保持一定的总磁通量也降低。并且也记载了关于在专利文献2的逆变器控制装置中，由于来自电动机的再生能量，来自交流电源的输入电流出现不流动期间，输入电流的高次谐波成分增加的现象的对策。作为该对策，记载了在相当于交流电源电压的零交叉点的相位，通过降低作用于弱磁场动作的成分（正交二轴坐标系）的电流指令值，抑制交流电源电压的零交叉附近的再生动作方向的电流的方法；和在埋入磁铁磁场型的同步电动机（IPM电动机）中，使用减轻因磁场磁铁产生的感应电压的影响、提高磁阻转矩的比例的规格的电动机的方法。任一种方法都是通过降低再生能量，显示出抑制输入电流的高次谐波成分的效果。此外，作为将电动机的电枢电流抑制到最小限度、减轻电动机的驱动效率的降低的另外的方法，在非专利文献1中提出了利用由电动机的施加电压的限制值求出的“弱磁场控制”的电流指令值、和在产生相同转矩的电流矢量中由电动机的电枢电流的振幅最小的电流相位求出的“最大转矩控制”的电流指令值的方法。在非专利文献1中提出了下述方法，比较由各个电流指令值求出的电动机的感应电压，选择感应电压更小的电流指令值（弱磁场控制或最大转矩控制的任一种）进行电流控制，从而实现电动机的稳定驱动、并且减轻电动机的驱动效率的降低。先行技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-150795号公报专利文献2：日本特许第4693904号公报非专利文献非专利文献1：西原达也、森本茂雄、真田雅之著《IPMSM速度控制系统中的无电解电容器化的影响》（《IPMSM速度制御系统における电解コンデンサレス化の影響》）平成21年电气学会全国大会、4-067、P.116～117（第4分册）
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上所述，在现有机构的逆变器控制装置中，具有下述结构：通过使弱磁场动作为必要的最小限度，将电动机的电枢电流抑制到最小限度，减轻电动机的驱动效率的降低的结构；或者通过使用控制再生动作方向的电流，或减轻由于磁场磁铁产生的感应电压的影响、提高磁阻转矩的比例的规格的电动机，减少来自电动机的再生能量，抑制来自交流电源的输入电流的高次谐波成分的结构。但是，在这样的结构中，存在无法将逆变器控制装置中包括控制对象电动机的电动机驱动系统中的系统整体的效率最优化的技术问题。本专利技术解决了上述现有结构的逆变器控制装置的技术问题，其目的在于，在由小容量电容器构成的逆变器控制装置中，有效地利用提高磁阻转矩的比例的电动机，通过控制来自该电动机的再生能量，从而实现电动机驱动系统中的系统整体的效率的最优化。用于解决课题的方法为了解决上述现有的技术问题，本专利技术的逆变器控制装置，其驱动电动机，该电动机一并利用伴随励磁磁通和电枢电流产生的磁转矩、以及伴随电枢线圈的电感变化和电枢电流产生的磁阻转矩，并且提高了该磁阻转矩的比例，上述逆变器控制装置包括：将交流电源作为输入的整流部；平滑部，其设定电容器的值，使得上述整流部的输出电压以交流电源频率的大致2倍的频率脉动；为了驱动上述电动机将来自上述平滑部的平滑电压转换为期望的交流电压的直流交流转换部；将用于进行与上述平滑电压对应的电动机驱动的信息传递至上述直流交流转换部的驱动控制部；和检测上述电动机的电枢电流的电流检测部，上述驱动控制部包括：基于由上述电流检测部检测出的电枢电流，推定上述电动机的交链磁通的磁通推定部；和对电枢电流相对于上述电动机所产生的感应电压的相位差进行调整的电流相位差调整部，在上述电流相位差调整部中进行相位调整，以使得由上述磁通推定部推定出的交链磁通推定值在预先设定的交链磁通设定值以下，并且给予上述电动机的转矩指令值或电流指令值的平均值、由上述电流检测部检测出的电枢电流的有效值的平均值、和由上述电流检测部检测出的电枢电流的峰值的平均值中的至少一个值为最小值。如上所述构成的本专利技术的逆变器控制装置，通过将来自电动机的再生能量控制在规定值以下，能够实现“变流器（converter）（整流部＋平滑部）＋逆变器（inverter）（直流交流转换部）”的效率的最优选，通过将电动机的电枢电流抑制在最小限度，能够减轻电动机效率的降低，实现系统整体的效率的最优化。专利技术的新的特征是权利要求书特别记载的，但是关于结构和内容这两者，本专利技术的其他的目的和特征合起来通过阅读下面与附图一同进行详细的说明，能够更良好地理解和评价。专利技术效果根据本专利技术的逆变器控制装置，通过有效地利用提高磁阻转矩的比例的电动机，控制来自该电动机的再生能量，从而能够使包括电动机的电动机驱动系统中的系统整体的效率最优化。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的逆变器控制装置的系统结构图。图2是本专利技术的实施方式2的逆变器控制装置的系统结构图。图3是本专利技术的实施方式3的逆变器控制装置的系统结构图。图4是表示电动机的相电流状态的时间性的变化的一个示例的图。图5是表示PWM信号的变化的一个示例的图。图6是表示在利用图5中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器控制装置，其特征在于：其驱动电动机，该电动机一并利用伴随励磁磁通和电枢电流产生的磁转矩、以及伴随电枢线圈的电感变化和电枢电流产生的磁阻转矩，并且提高了该磁阻转矩的比例，所述逆变器控制装置包括：将交流电源作为输入的整流部；平滑部，其设定电容器的值，使得所述整流部的输出电压以交流电源频率的大致2倍的频率脉动；为了驱动所述电动机将来自所述平滑部的平滑电压转换为期望的交流电压的直流交流转换部；将用于进行与所述平滑电压对应的电动机驱动的信息传递至所述直流交流转换部的驱动控制部；和检测所述电动机的电枢电流的电流检测部，所述驱动控制部包括：基于由所述电流检测部检测出的电枢电流，推定所述电动机的交链磁通的磁通推定部；和对电枢电流相对于所述电动机所产生的感应电压的相位差进行调整的电流相位差调整部，在所述电流相位差调整部中进行相位调整，以使得由所述磁通推定部推定出的交链磁通推定值在预先设定的交链磁通设定值以下，并且给予所述电动机的转矩指令值或电流指令值的平均值、由所述电流检测部检测出的电枢电流的有效值的平均值、和由所述电流检测部检测出的电枢电流的峰值的平均值中的至少一个值为最小值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.12 JP 2012-0037181.一种逆变器控制装置，其特征在于：其驱动电动机，该电动机一并利用伴随励磁磁通和电枢电流产生的磁转矩、以及伴随电枢线圈的电感变化和电枢电流产生的磁阻转矩，并且提高了该磁阻转矩的比例，所述逆变器控制装置包括：将交流电源作为输入的整流部；平滑部，其设定电容器的值，使得所述整流部的输出电压以交流电源频率的大致2倍的频率脉动；为了驱动所述电动机将来自所述平滑部的平滑电压转换为期望的交流电压的直流交流转换部；将用于进行与所述平滑电压对应的电动机驱动的信息传递至所述直流交流转换部的驱动控制部；和检测所述电动机的电枢电流的电流检测部，所述驱动控制部包括：基于由所述电流检测部检测出的电枢电流，推定所述电动机的交链磁通的磁通推定部；和对电枢电流相对于所述电动机所产生的感应电压的相位差进行调整的电流相位差调整部，在所述电流相位差调整部中进行相位调整，以使得由所述磁通推定部推定出的交链磁通推定值在预先设定的交链磁通设定值以下，并且给予所述电动机的转矩指令值或电流指令值的平均值、由所述电流检测部检测出的电枢电流的有效值的平均值、和由所述电流检测部检测出的电枢电流的峰值的平均值中的至少一个值为最小值。2.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于：所述驱动控制部还包括对从所述电动机至所述电容器流动再生电流的期间进行计测的再生期间计测部，在所述电流相位差调整部中进行相位调整，以使得由所述磁通推定部推定出的交链磁通推定值在预先设定的交链磁通设定值以下，并且由所述再生期间计测部计测出的再生期间计测值在预先设定的再生期间设定值以下，并且给予所述电动机的转矩指令值或电流指令值的平均值、由所述电流检测部检测出的电枢电流的有效值的平均值、和由所述电流检测部检测出的电枢电流的峰值的平均值中的至少任一个值为最小值。3.如权利要求1或2所述的逆变器控制装置，其特征在于：所述磁通推定部，基于预先设定的所述电动机的规格值、和由所述电流检测部检测出的电枢电流，计算推定正交二轴坐标系的交链磁通。4.如权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：河地光夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：