專利名稱：三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，特別涉及通過矩形波電壓相位控制來驅(qū)動并控制三相交流電動機的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置。
背景技術(shù)：
圖7表示專利文獻1中記載的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置的概要。
該驅(qū)動控制裝置例如搭載于混合動力汽車等。該驅(qū)動控制裝置通過在包括用于在較高效率之下驅(qū)動三相交流電動機的PWM(脈沖寬度調(diào)制)電流控制模式以及PWM電壓相位控制模式、用于提高三相交流電動機輸出的矩形波電壓相位控制模式三種控制模式之間切換控制模式，來控制逆變器的驅(qū)動。
PWM電流控制模式是在圖7中開關(guān)沈、觀均切換到上側(cè)情況下的控制模式。在該 PWM電流控制模式下，將電壓振幅|V|以及電壓相位Ψ設(shè)定成使得供給三相交流電動機38 的電流值和指令電流值一致，根據(jù)這些電壓振幅|V|以及電壓相位Ψ生成交變脈沖電壓， 該交變脈沖電壓施加到三相交流電動機38。
在PWM電壓相位控制模式中，根據(jù)電壓振幅|V|的經(jīng)過時間的變化而設(shè)定電壓相位Ψ。根據(jù)所設(shè)定的電壓相位Ψ生成交變脈沖電壓，通過在圖7中開關(guān)沈切換到下側(cè)并且開關(guān)觀切換到上側(cè)，該交變脈沖電壓被施加到三相交流電動機38。
在矩形波電壓相位控制模式下，電壓振幅|V|取決于直流的蓄電池電壓Vdc，電壓相位Ψ是根據(jù)指令轉(zhuǎn)矩值來設(shè)定。基于所設(shè)定的電壓振幅|ν|以及電壓相位Ψ生成矩形波電壓，該矩形波電壓通過在圖7中開關(guān)觀切換到下側(cè)來施加到三相交流電動機38。
另外，在該驅(qū)動控制裝置中，在未圖示的車輛控制裝置中根據(jù)加速器操作量、制動器踏下量所生成的指令轉(zhuǎn)矩值輸入到電流指令生成部12以及加法器13中。電流指令生成部12基于所輸入的指令轉(zhuǎn)矩值生成指令電流值Iq、Id，將所生成的這些指令電流值Iq、Id 向電流控制器14輸出。電流控制器14基于所輸入的指令電流值Iq、Id和由電流傳感器 40檢測的電流值而執(zhí)行比例積分控制，生成成為電壓指令值的電壓振幅|V|以及電壓相位 Ψ。開關(guān)26選擇性地切換是否將由該電流控制器14生成的電壓振幅|V|以及電壓相位Ψ 分別輸入到PWM電路30。若這些電壓振幅|V|以及電壓相位Ψ被輸入，則PWM電路30基于這些電壓振幅|V|以及電壓相位Ψ生成正弦波。進而，PWM電路30基于該正弦波和預(yù)先設(shè)定的三角波的比較生成開關(guān)指令，經(jīng)由開關(guān)觀向逆變器36輸出該開關(guān)指令。該逆變器36根據(jù)從PWM電路30輸出的開關(guān)指令生成交變脈沖電壓，將該交變脈沖電壓作為驅(qū)動電壓施加到三相交流電動機38。
電流傳感器40檢測因施加該驅(qū)動電壓而流過三相交流電動機38的電流，將所檢測的電流值向加法器M輸出。由電流傳感器40檢測的電流值和由電流指令生成部12生成的指令電流值輸入到該加法器中。加法器M生成分別輸入的指令電流值和檢測電流值的差即電流偏差ΔΙ，將該電流偏差Δ I向電流一致判斷部22輸出。電流一致判斷部22在所檢測出的該電流值與指令電流值一致的情況下，切換開關(guān)26。
另一方面，與上述指令轉(zhuǎn)矩值一起由轉(zhuǎn)矩檢測單元20所檢測的每次的轉(zhuǎn)矩值輸入到加法器13中。加法器13生成這些轉(zhuǎn)矩值之間的差即轉(zhuǎn)矩偏差ΔΤ，將所生成的轉(zhuǎn)矩偏差Δ T供給至電壓相位控制器18。電壓相位控制器18根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差Δ T生成電壓相位 Ψ。該電壓相位控制器18在上述矩形波電壓相位控制模式時生成矩形波的電壓相位Ψ，在上述PWM電壓相位控制模式時生成交流脈沖電壓的電壓相位Ψ。
另外，電壓振幅控制器16對電壓振幅判斷部34也供給電壓振幅|V|。電壓振幅判斷部34比較所供給的電壓振幅|V|和與該矩形波電壓相當?shù)碾妷赫穹?，根?jù)其比較結(jié)果切換開關(guān)觀。
矩形波產(chǎn)生部32基于從電壓相位控制器18輸入的電壓相位Ψ而生成對于逆變器36成為開關(guān)指令的矩形波電壓。若這樣的開關(guān)指令經(jīng)由開關(guān)觀而傳遞到逆變器36，則逆變器36將基于矩形波電壓而進行開關(guān)的交變(交流)電壓施加到三相交流電動機38。 由此，三相交流電動機38被驅(qū)動。
如上所述，上述驅(qū)動控制裝置通過在PWM電流控制模式、PWM電壓相位控制模式以及矩形波電壓相位控制模式之間選擇性地切換控制模式，來根據(jù)上述汽車的行駛環(huán)境適當控制三相交流電動機38的驅(qū)動。
上述矩形波電壓相位控制模式通常用于三相交流電動機3的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域。因此， 為了確保在矩形波電壓相位控制模式下的控制響應(yīng)性，需要在短時間內(nèi)完成該控制運算。 在以往，該運算是通過如下的處理來執(zhí)行的。
S卩，如圖8所示，在該矩形波電壓相位控制模式下，作為上述逆變器36的U相、V 相、W相的各相輸出的矩形波電壓(進行開關(guān)的交變(交流)電壓)以與三相交流電動機 38的轉(zhuǎn)子位置(轉(zhuǎn)子角度)同步的方式每相以180°為周期依次切換。
在這種開關(guān)控制中，首先，在V相輸出被斷開的時刻tl和U相輸出接通的時刻t2 的中間時刻t3、即三相交流電動機38的轉(zhuǎn)子位置達到角度θ 1的時刻檢測出流過三相交流電動機38的電流。接著，通過基于所檢測出的電流的轉(zhuǎn)矩反饋運算來計算出與此時的轉(zhuǎn)矩偏差ΔΤ對應(yīng)的電壓相位Ψ?；谶@樣計算出的電壓相位Ψ確定下一次各相的輸出切換角度，通過由所確定的該輸出切換角度進行下一次中斷設(shè)定，來執(zhí)行三相交流電動機38的驅(qū)動控制。如上所述，如同圖8中的期間t3-t2所示，用于生成三相輸出的開關(guān)指令是在轉(zhuǎn)子的角度位置從中斷角度θ 1移動到中斷結(jié)束角度θ 2的期間(約30° )計算出。
這種開關(guān)指令的計算通常需要70μ sec時間。但是，在如上所述地以與轉(zhuǎn)子位置同步的方式進行三相輸出的切換的情況下，隨著三相交流電動機38的旋轉(zhuǎn)速度上升而與各中斷角度之間相當?shù)臅r間、即允許用于計算下一次的一周期的開關(guān)指令的時間變短。例如，在四極對的三相交流電動機轉(zhuǎn)數(shù)為20，OOOrpm的情況下，相當于上述中斷角度之間的時間(t3-t2)變成60 μ sec以下，導(dǎo)致短于上述開關(guān)指令的計算中通常所需要的時間。因此，在時間(t3-t2)內(nèi)未完成運算而無法進行下一次矩形波的生成，從而開關(guān)元件在一周期不動作。由此，在矩形波電壓相位控制中，在與中斷角度間相當?shù)母鲿r間內(nèi)未完成開關(guān)指令的運算的情況下，發(fā)生矩形波電壓的遺漏，從而例如導(dǎo)致三相交流電動機的失步(lose steps)等驅(qū)動控制裝置無法進行適當?shù)哪孀兤骺刂啤?br> 現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1 日本特許第3533091號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明目的在于提供一種三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，即使在三相交流電動機的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中也能夠在較高可靠性之下進行矩形波電壓控制。
用于解決問題的手段
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，在通過三相交變矩形波電壓驅(qū)動三相交流電動機時，基于對該三相交流電動機的指令轉(zhuǎn)矩值和該三相交流電動機的實際轉(zhuǎn)矩值的轉(zhuǎn)矩偏差而反饋控制上述三相交變矩形波電壓的電壓相位，其中，該三相交變矩形波電壓是基于與由三相交流電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置求出的電角度的一個周期對應(yīng)而設(shè)定的開關(guān)指令進行電力轉(zhuǎn)換的。該裝置具有相位指令運算部，進行基于上述轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算，基于該運算結(jié)果求出需要校正的相位的提前角量/ 延遲角量即相位指令，并且依次存儲并更新所求出的該相位指令；以及脈沖圖案輸出部，為了生成上述開關(guān)指令而一邊監(jiān)視上述旋轉(zhuǎn)位置一邊總是輸出脈沖圖案，其中，該脈沖圖案是相對于上述三相交變矩形波電壓的基本相位僅相位位移上述相位指令量的脈沖圖案，該基本相位是相對于上述電角度的一個周期而唯一確定的。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置的框圖。
圖2是表示圖1的裝置涉及的相位指令計算處理順序的流程圖。
圖3是表示圖1的裝置涉及的相位位移處理順序的流程圖。
圖4是表示(a)相位指令存儲器中存儲并更新的相位指令Ψ*、和(b)根據(jù)相位指令而依次被更新的位移后相位Ψ + Ψ*和三相交變矩形波電壓的切換角度的關(guān)系、和(C)與三相交流電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的電角度、和⑷反映了位移后相位Ψ + Ψ*的三相量脈沖圖案的、推移的一例的時序圖。
圖5是表示(a)與三相交流電動機的轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)的電角度、和(b)成為基準的三相脈沖圖案以及根據(jù)相位指令相位位移的三相脈沖圖案的、推移的一例的時序圖。
圖6是表示本發(fā)明的一變形例涉及的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置的框圖。
圖7是表示現(xiàn)有的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置的框圖。
圖8是表示(a)與三相交流電動機的轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)的電角度、和(b)三相矩形波電壓的、推移的一例的時序圖。
具體實施方式
下面，說明具體實現(xiàn)本發(fā)明的一實施方式。此外，本實施方式的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置與前面的圖7的驅(qū)動控制裝置一樣例如驅(qū)動并控制搭載于混合動力汽車等而成為其原動機的三相交流電動機。
如圖1所示，該三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置具備控制三相交流電動機M的驅(qū)動的微型計算機100。該微型計算機100具有設(shè)定三相交變矩形波電壓的基本相位ψ的基本相位設(shè)定部110?；鞠辔沪肥歉鶕?jù)三相交流電動機M的設(shè)計而相對于其電角度的一周期唯一確定的。由該基本相位設(shè)定部110設(shè)定的基本相位Ψ輸入到加法器120中。
另外，在未圖示的車輛控制裝置中根據(jù)加速器操作量、制動器踏下量而生成的指令轉(zhuǎn)矩值、和由轉(zhuǎn)矩傳感器等檢測出的三相交流電動機M的實際轉(zhuǎn)矩值輸入到設(shè)置在這種微型計算機100上的相位指令運算部130中。在該相位指令運算部130中執(zhí)行基于分別輸入的指令轉(zhuǎn)矩值和實際轉(zhuǎn)矩值的偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算，基于該運算結(jié)果求出需要校正的相位的提前角量/延遲角量即相位指令Ψ*。這樣求出的相位指令Ψ 衣次存儲到相位指令存儲器131而被更新，并且被存儲或更新的值依次讀取到加法器120中。加法器120通過這些所輸入的基本相位Ψ和相位指令的加法處理，計算出相對于基本相位Ψ被位移相位指令量后的相位即位移后相位Ψ + Ψ*。
這樣位移后相位Ψ + 輸入到三相脈沖圖案輸出部200。為了生成開關(guān)指令，三相脈沖圖案輸出部200輸出相對于上述基本相位Ψ而僅相位位移相位指令量的脈沖圖案。該三相脈沖圖案輸出部200具備作為微型計算機100內(nèi)的被輸入上述位移后相位 Ψ + Ψ*的存儲器控制部140、和根據(jù)該存儲器控制部140訪問而輸出脈沖圖案的波形存儲器210(例如，非易失性存儲器)。存儲器控制部140例如一邊基于由分解器(resolver)等構(gòu)成的轉(zhuǎn)子位置檢測部MO的輸出而監(jiān)視三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置(電角度) θ e，一邊總是從相位指令存儲器131(更準確地講是加法器120)讀取位移后相位Ψ + 而訪問波形存儲器210。此外，在本實施方式中，該三相交流電動機M的極對數(shù)和分解器的軸倍角的比為1 1。另外，在波形存儲器210中存儲有僅與上述相位指令即，相對于基本相位Ψ的提前角量/延遲角量)的分解力和相對于基本相位Ψ的最大的提前角量 /延遲角量對應(yīng)的個數(shù)的、起源于與上述基本相位Ψ對應(yīng)的固定脈沖圖案的各三相量的脈沖波形的組。即，通過與相位指令對應(yīng)的相位位移能夠生成的三相量的脈沖波形的所有組存儲在存儲器210中。存儲器控制器140總是讀取上述位移后相位Ψ + Ψ*，并為了選擇與所讀取的該位移后相位Ψ + Ψ*對應(yīng)的三相量的脈沖波形的組而訪問波形存儲器210。 此外，在本實施方式中總是讀取上述位移后相位Ψ + Ψ*，但也可以每當上述相位指令變更時讀取位移后相位Ψ + Ψ*。選擇的三相量的脈沖波形的組作為從上述基本相位Ψ僅相位位移基于上述反饋運算而計算的相位指令量后的脈沖圖案而從三相脈沖圖案輸出部 200向三相開關(guān)指令輸出部220輸出。
如上所述，在本實施方式中相位指令運算部130和三相脈沖圖案輸出部200相互獨立，其中，該相位指令運算部130通過轉(zhuǎn)矩反饋運算計算出需要校正的提前角量/延遲角量即相位指令Ψ*，該三相脈沖圖案輸出部200根據(jù)所計算的相位指令 < 而生成固定的脈沖圖案。因此，相位指令運算部130進行用于計算轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算的同時，反復(fù)執(zhí)行將求出的上述相位指令Ψ 衣次存儲到相位指令存儲器131并更新的處理。另一方面， 三相脈沖圖案輸出部200反復(fù)執(zhí)行基于存儲并更新的該相位指令Ψ*而生成從基本相位Ψ 僅相位位移該相位指令量后的脈沖圖案的處理。通過分別獨立執(zhí)行這些處理，三相脈沖圖案輸出部200能夠適當?shù)剌敵龌谙辔恢噶畲鎯ζ?31中存儲并更新的每次最新的相位指令而相位位移后的脈沖圖案。并且，三相脈沖圖案輸出部200通過選擇存儲在波形存儲器210中的三相量的脈沖波形的組來生成與上述位移后相位Ψ + 對應(yīng)的脈沖圖案， 因此能夠更加簡單且準確地生成用于生成開關(guān)指令的脈沖圖案。由此，能夠減輕在上述微型計算機100基于上述反饋控制生成脈沖圖案上的運算負荷。
若經(jīng)過這種處理所生成的脈沖圖案輸入到三相開關(guān)指令輸出部220，則三相開關(guān)指令輸出部220根據(jù)所輸入的該三相脈沖圖案生成開關(guān)指令，并向逆變器230輸出。逆變器230是例如設(shè)置有三相量(六個)的由IGBTansulated Gate Bipolar Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)等構(gòu)成的開關(guān)元件對的周知的逆變器。這樣，通過從三相開關(guān)指令輸出部220輸出的開關(guān)指令輸入到逆變器230中，逆變器230輸出根據(jù)該開關(guān)指令而電力變換的三相交變矩形波電壓，并施加到三相交流電動機M。
如上所述，三相交流電動機M基于三相交變矩形波電壓而被驅(qū)動，根據(jù)該轉(zhuǎn)矩偏差受到反饋控制。
此外，實際上本實施方式涉及的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置與前面圖7中所示的驅(qū)動控制裝置相同，進行通過三相交流的驅(qū)動控制(省略圖示)、和通過三相交變矩形波電壓的驅(qū)動控制的切換，其中，該三相交流是基于脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)指令而電力變換的，該三相交變矩形波電壓是基于由上述三相脈沖圖案輸出部200設(shè)定并輸出的脈沖圖案而電力變換的。在這些驅(qū)動控制的切換中，如上所述，在三相交流電動機M的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中進行通過基于脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)指令而電力變換的三相交流的驅(qū)動控制，在三相交流電動機M的高旋轉(zhuǎn)區(qū)域中進行通過三相交變矩形波電壓的驅(qū)動控制。
接著，參照圖2詳細說明由上述相位指令運算部130執(zhí)行的相位指令計算處理 (轉(zhuǎn)矩反饋處理)。此外，該處理是保持預(yù)定的時間間隔而周期性地執(zhí)行。
如該圖2所示，在該處理中，首先，分別讀取在車輛控制裝置中根據(jù)加速器操作量或制動器踏下量而生成的指令轉(zhuǎn)矩值、和根據(jù)該指令轉(zhuǎn)矩值而被驅(qū)動的三相交流電動機M 的實際檢測轉(zhuǎn)矩值(步驟S 100,S 101)。接著，根據(jù)通過基于所讀取的這些指令轉(zhuǎn)矩值以及檢測轉(zhuǎn)矩值的轉(zhuǎn)矩反饋運算所獲得的轉(zhuǎn)矩偏差，例如通過映射運算等計算出需要校正的相位的提前角量/延遲角量即相位指令(步驟S102)。所計算出的該相位指令 < 存儲到上述相位指令存儲器131中并被更新(步驟S103)。通過反復(fù)執(zhí)行這種相位指令計算處理，依次計算出與每次的指令轉(zhuǎn)矩值以及檢測轉(zhuǎn)矩值對應(yīng)的相位指令Ψ*，通過所計算出的該相位指令來依次更新存儲在相位指令存儲器131中的相位指令Ψ*。
接著，參照圖3以及圖4詳細說明由上述三相脈沖圖案輸出部200執(zhí)行相位位移處理。此外，在圖4中表示(a)在相位指令存儲器131中存儲并更新的相位指令Ψ*、禾Π (b) 根據(jù)該相位指令而依次更新的位移后相位Ψ + Ψ*和三相交變矩形波電壓的切換角度的關(guān)系、和(c)與三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的電角度、和(d)反映了上述位移后相位Ψ + 的三相量的脈沖圖案的、推移的一例的時序圖。
在該相位位移處理中，通過監(jiān)視三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置來依次求出 (c)三相交流電動機M的電角度(步驟S200)。并且，在加法器120中將(a)相位指令即相位指令存儲器131中存儲并更新的相位指令Ψ*與基本相位Ψ相加，其相加結(jié)果Ψ + 被讀取(步驟S201)。接著，基于所讀取的該相加結(jié)果Ψ + Ψ*獲得(b)相對于基本相位Ψ的提前角或延遲角的相位即位移后相位Ψ + (步驟S202)。另外，在發(fā)生正轉(zhuǎn)矩時，以在轉(zhuǎn)矩不足時提前電壓相位且在轉(zhuǎn)矩過剩時延遲電壓相位的方式計算出該位移后相位Ψ + Ψ*。 另外，在發(fā)生負轉(zhuǎn)矩時，以在轉(zhuǎn)矩不足時延遲電壓相位且在轉(zhuǎn)矩過剩時提前電壓相位的方式計算出位移后相位Ψ + Ψ*。這樣，三相交流電動機M的轉(zhuǎn)矩僅增減電壓相位相對于基本相位Ψ提前/延遲的量，從而消除通過轉(zhuǎn)矩反饋運算計算出的轉(zhuǎn)矩偏差即指令轉(zhuǎn)矩值和轉(zhuǎn)矩值的偏差。另外，如圖3所示，在上述位移后相位Ψ +Ψ*變化的情況下，從波形存儲器210 選擇與該位移后相位Ψ + Ψ*對應(yīng)的三相脈沖圖案的組，輸出所選擇的脈沖圖案的組作為根據(jù)相位指令而相位位移的脈沖圖案(步驟S203 “是”、S204)。
由此，參照圖4，首先，如(a)所示，相位指令根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩偏差如…Ψ、-1)、 Ψ*(η)、Ψ、+1)…那樣依次被更新。若如上所述地相位指令依次被更新，則如(b)中箭頭所示，位移后相位Ψ+ 根據(jù)這些各相位指令Ψ、-1)、Ψ、)、Ψ*(η+1)依次被確定為Ψ + Ψ*(η-1)、Ψ + Ψ*(η), Ψ + Ψ*(η+1)。若這樣位移后相位Ψ + Ψ 衣次被確定，則如從 (b)到(d)的虛線箭頭所示那樣，根據(jù)依次被更新的位移后相位Ψ + Ψ*(η-1)、Ψ + Ψ*(η), Ψ + Ψ*(η+1)的三相量的脈沖圖案總是從上述波形存儲器210被選擇并輸出。由此，生成反映了(d)依次被更新的相位指令的三相量的脈沖圖案。另一方面，在上述位移后相位 Ψ + Ψ*未被變更的情況即上述轉(zhuǎn)矩偏差為一定的情況下，繼續(xù)輸出當前輸出的三相脈沖圖案的組(步驟S203:“否”)。
如上所述，在指令轉(zhuǎn)矩值和實際轉(zhuǎn)矩值發(fā)生偏差的情況下，為了消除該偏差而計算出相位指令Ψ*，根據(jù)該相位指令依次執(zhí)行固定的脈沖圖案的相位位移處理，從而以消除對于三相交流電動機M的指令轉(zhuǎn)矩值和相同電動機M的實際檢測轉(zhuǎn)矩值的偏差的方式執(zhí)行三相交流電動機M的驅(qū)動控制。
若起因于三相交流電動機M的轉(zhuǎn)數(shù)的上升而該電角度依次達到使三相交變矩形波電壓的接通斷開狀態(tài)的組合變化的角度(60°間隔)為止的期間變短，則存在在該期間中無法完成上述轉(zhuǎn)矩反饋處理所需的相位指令的計算的情況。但是，即使在這種情況下，根據(jù)本實施方式的相位位移處理，也繼續(xù)求出(讀取)與當前存儲在相位指令存儲器 131中的相位指令Ψ*對應(yīng)的位移后相位Ψ + Ψ*。因此，不間斷地生成并輸出與這種位移后相位Ψ +Ψ*對應(yīng)的三相脈沖圖案。由此，能夠不受因三相交流電動機M的轉(zhuǎn)數(shù)的上升等而產(chǎn)生的影響而生成三相脈沖圖案，進而能夠生成施加于三相交流電動機M的交變矩形波電壓，從而能夠在較高可靠度之下進行三相交流電動機M的驅(qū)動控制。
接著，參照圖5說明通過這種驅(qū)動控制裝置監(jiān)視的三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置、和用于生成與該旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)而生成的三相交變矩形波的脈沖圖案的關(guān)系。此外， 在圖5中分別示出(a)與三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的電角度、和(b)與基本相位Ψ對應(yīng)的基本脈沖圖案LuO LwO和與位移后相位Ψ + 對應(yīng)的脈沖圖案Lul Lwl的關(guān)系。
如(b)中虛線所示，基本脈沖圖案LuO LwO每對應(yīng)于三相交流電動機M的電角度的一個周期(0° 360° )而設(shè)定為如下。與上述逆變器230的U相對應(yīng)的基本脈沖圖案LuO具有上述旋轉(zhuǎn)位置從0°推移到180°期間的接通期間。與上述逆變器230的V相對應(yīng)的基本脈沖圖案LvO具有上述旋轉(zhuǎn)位置以從基本脈沖圖案LuO延遲120°而追蹤的方式從120°推移到300°為止期間的接通期間。與上述逆變器230的W相對應(yīng)的基本脈沖圖案LwO具有上述旋轉(zhuǎn)位置以從基本脈沖圖案LuO延遲而追蹤的方式從對0°推移到下一個電角度周期60°為止期間的接通期間。如上所述，在本實施方式中，成為上述相位位移的基準的各基本脈沖圖案LuO LwO(換言之，基本相位Ψ)與三相交流電動機M的電角度的一個周期對應(yīng)而唯一地被確定。
在此，若通過上述反饋運算求出相位指令Ψ*，則如(b)所示，輸出將各基本脈沖圖案LuO LwO僅相位位移相位指令Ψ*量的脈沖圖案Lul Lwl。如上所述，在本實施方式中通過將預(yù)先確定的各基本脈沖圖案LuO LwO的相位位移基于與上述監(jiān)視的三相交流電動機M的電角度總是比較而依次執(zhí)行，來上述脈沖圖案無間斷地執(zhí)行轉(zhuǎn)矩反饋。
以上說明的本實施方式具有以下的優(yōu)點。
(1)相位指令運算部130和三相脈沖圖案輸出部200相互獨立，其中，該相位指令運算部130進行上述轉(zhuǎn)矩反饋運算，將需要校正的相位的提前角量/延遲角量即相位指令 Ψ 衣次存儲并更新，該三相脈沖圖案輸出部200生成根據(jù)該相位指令而被相位位移的脈沖圖案。因此，相位指令運算部130進行用于計算轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算的同時，反復(fù)執(zhí)行將所求出的上述相位指令Ψ 衣次存儲到相位指令存儲部131并更新的處理。另一方面，三相脈沖圖案輸出部200重復(fù)執(zhí)行生成基于所存儲并更新的該相位指令Ψ*而從基本相位Ψ僅相位位移該相位指令量的、脈沖圖案的處理。由此，能夠與轉(zhuǎn)矩反饋運算是否完成無關(guān)地持續(xù)生成用于生成開關(guān)指令的脈沖圖案，進而，能夠在較高可靠度下進行三相交流電動機M的驅(qū)動控制。
(2)將基于上述轉(zhuǎn)矩反饋運算的、相位的提前角量/延遲角量的校正作為自基本相位Ψ僅相位位移相位指令來進行。由此，能夠更加準確且簡單地實現(xiàn)這種相位的提前角量/延遲角量的校正，進而較好地減輕微型計算機100的運算負荷。
(3)通過總是計算出上述位移后相位Ψ + Ψ*，并且總是監(jiān)視三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，判斷使上述三相交變矩形波電壓的接通斷開方式組合變化的角度。由此， 能夠?qū)⑼ㄟ^轉(zhuǎn)矩反饋運算求出的相位指令準確地反映到開關(guān)指令中。另外，由于總是執(zhí)行這種相位位移處理，因此在相位指令基于轉(zhuǎn)矩反饋運算而被更新的時刻，執(zhí)行與所更新的相位指令對應(yīng)的相位位移。由此，即使產(chǎn)生指令轉(zhuǎn)矩值和實際的轉(zhuǎn)矩值的轉(zhuǎn)矩偏差， 也由于根據(jù)該轉(zhuǎn)矩偏差而被更新的相位指令Ψ*、位移后相位Ψ + Ψ*高度及時地反映到上述脈沖圖案，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的轉(zhuǎn)矩反饋控制。
(4)通過選擇并輸出存儲在波形存儲器210中的三相量的脈沖波形的組，來生成用于生成開關(guān)指令的三相脈沖圖案Lul Lwl。由此，能夠?qū)⑴c上述相位指令Ψ*對應(yīng)而輸出的三相脈沖圖案Lul Lwl的生成作為與微型計算機100獨立設(shè)置的硬件的處理來實現(xiàn)，進而，還能夠通過減輕微型計算機100的運算負荷而實現(xiàn)上述相位位移處理的高速化。
(5)微型計算機100作為功能構(gòu)成要素而具備設(shè)定基本相位Ψ的基本相位設(shè)定部 110。因此，能夠提高由這種基本相位設(shè)定部110設(shè)定基本相位ψ的自由度。由此，例如， 即使在作為驅(qū)動控制對象的三相交流電動機M的設(shè)計變更等情況下，也能夠靈活地對應(yīng)這種設(shè)計變更，進而，進一步提高上述驅(qū)動控制裝置的通用性。
(6)三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置是通過由分解器等構(gòu)成的轉(zhuǎn)子位置檢測部240來檢測。由此，使上述旋轉(zhuǎn)位置的檢測、以及由三相脈沖圖案輸出部200進行的上述旋轉(zhuǎn)位置的監(jiān)視變得容易。
此外，上述實施方式還可以如下地進行變更而實施。
在上述實施方式中，在微型計算機100內(nèi)單獨設(shè)置有作為用于計算上述位移后相位Ψ + 的功能構(gòu)成要素的、基本相位設(shè)定部110、加法器120以及相位指令運算部130。 不限定于此，作為與前面的圖1對應(yīng)的圖例如圖6所示，微型計算機100也可以采用相位指令運算部150，該相位指令運算部150 —并具備將基本相位Ψ作為固定值而存儲的基本相位存儲器151 ；以及存儲并更新該基本相位Ψ和與指令轉(zhuǎn)矩值以及檢測轉(zhuǎn)矩值的轉(zhuǎn)矩偏差對應(yīng)的相位指令的相加值的、位移后相位存儲器152。由此，在相位指令運算部150 的內(nèi)部能夠求出在上述三相脈沖圖案輸出部200中的相位位移所需信息即相對于基本相位Ψ而位移相位指令量后的相位，因此實現(xiàn)在微型計算機100中進行運算處理的情況下的運算算法的簡略化。
在上述實施方式中，三相交流電動機M的極對數(shù)和構(gòu)成轉(zhuǎn)子位置檢測部MO的分解器的軸倍角的比為1 1。不限定于此，使用不同比的三相交流電動機M以及分解器，并且基于該比能夠校正上述三相脈沖圖案。即，在三相交流電動機M的極對數(shù)為4且分解器的軸倍角為2的情況下，通過分解器檢測出將實際的三相交流電動機M的電角度進行1/2倍的值作為該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。因此，也可以基于三相交流電動機M的極對數(shù)和分解器的比校正轉(zhuǎn)子位置檢測部MO的檢測值，并基于被校正的該值而生成上述三相脈沖圖案Lul Lwl0通過這種構(gòu)成，在通過上述驅(qū)動控制裝置進行三相交流電動機M的反饋控制時能夠進一步提高其通用性。
在上述實施方式中，上述轉(zhuǎn)子位置檢測部240為分解器等。取而代之，轉(zhuǎn)子位置檢測部240也可以為編碼器(encoder)、其他的旋轉(zhuǎn)位置傳感器，總而言之，只要是能夠監(jiān)視三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的即可。
在上述實施方式中，上述三相脈沖圖案輸出部200具備微型計算機100內(nèi)的存儲器控制部140、和微型計算機100外的波形存儲器210。取而代之，去掉波形存儲器210而也可以在微型計算機100內(nèi)進行與相位指令對應(yīng)的三相脈沖圖案Lul Lwl的生成。 在此情況下，也由于相位指令運算部130和三相脈沖圖案輸出部200相互獨立，因此相位指令運算部130進行用于計算轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算的同時，重復(fù)執(zhí)行將所求出的上述相位指令Ψ 衣次存儲到相位指令存儲器131中并更新的處理。另一方面，三相脈沖圖案輸出部200重復(fù)執(zhí)行生成基于所存儲并更新的該相位指令Ψ*而從基本相位Ψ僅相位位移該相位指令量的脈沖圖案的處理。由此，即使三相交流電動機M的轉(zhuǎn)子位置在上述三相交變矩形波電壓的接通斷開方式組合變化的角度期間，因由相位指令運算部130進行的轉(zhuǎn)矩反饋運算或相位指令的計算未完成而在這些時刻上產(chǎn)生偏差，三相脈沖圖案輸出部200 也能夠合理地輸出基于當前存儲在相位指令存儲器131中的相位指令Ψ*而相位位移的脈沖圖案。
在上述實施方式中，雖然省略圖示上述三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，但切換執(zhí)行三相交流的驅(qū)動控制和三相交變矩形波電壓的驅(qū)動控制，其中，該三相交流是基于脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)指令而電力變換的，該三相交變矩形波電壓是基于通過上述三相脈沖圖案輸出部200設(shè)定并輸出的脈沖圖案而電力變換的。不限定于此，當然本發(fā)明也能夠適用于僅進行通過三相交變矩形波電壓的驅(qū)動控制的驅(qū)動裝置中。
權(quán)利要求
1.一種三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，在通過三相交變矩形波電壓驅(qū)動三相交流電動機時，基于對該三相交流電動機的指令轉(zhuǎn)矩值和該三相交流電動機的實際轉(zhuǎn)矩值的轉(zhuǎn)矩偏差而反饋控制上述三相交變矩形波電壓的電壓相位，其中，該三相交變矩形波電壓是基于與由三相交流電動機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置求出的電角度的一個周期對應(yīng)而設(shè)定的開關(guān)指令進行電力轉(zhuǎn)換的，該三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置具有相位指令運算部，進行基于上述轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算，基于該運算結(jié)果求出需要校正的相位的提前角量/延遲角量即相位指令，并且依次存儲并更新所求出的該相位指令；以及脈沖圖案輸出部，為了生成上述開關(guān)指令而一邊監(jiān)視上述旋轉(zhuǎn)位置一邊總是輸出脈沖圖案，其中，該脈沖圖案是相對于上述三相交變矩形波電壓的基本相位僅相位位移上述相位指令量后的脈沖圖案，該基本相位是相對于上述電角度的一個周期而唯一確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，上述脈沖圖案輸出部具有非易失性波形存儲器，該波形存儲器預(yù)先僅存儲有與上述相位指令的分解力和相對于上述基本相位的最大提前角量/延遲角量對應(yīng)的個數(shù)的、起源于與上述基本相位對應(yīng)的脈沖圖案的各三相量的脈沖波形的組，上述脈沖圖案輸出部從上述波形存儲器中總是選擇并輸出上述監(jiān)視的旋轉(zhuǎn)位置與上述相位指令對應(yīng)的三相量的脈沖波形的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，還具備基本相位設(shè)定部，用于設(shè)定上述基本相位；以及加法器，將所設(shè)定的該基本相位和上述存儲并更新的相位指令相加而輸出相加結(jié)果，上述脈沖圖案輸出部讀取該相加結(jié)果而作為將上述基本相位僅相位位移上述存儲并更新的相位指令量之后的位移后相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，上述相位指令運算部作為固定值而保持有上述基本相位，依次存儲并更新上述基本相位和上述相位指令的相加結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，上述監(jiān)視的旋轉(zhuǎn)位置是通過設(shè)置于上述三相交流電動機的旋轉(zhuǎn)位置傳感器來檢測出的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，上述檢測出的旋轉(zhuǎn)位置基于上述旋轉(zhuǎn)位置傳感器的軸倍角和上述三相交流電動機的極對數(shù)的比而被校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，其中，上述三相交流電動機是車輛的原動機，上述三相交流電動機的驅(qū)動控制包括通過三相交流的驅(qū)動控制，該三相交流是基于脈沖寬度調(diào)制后的開關(guān)指令而進行電力轉(zhuǎn)換的，切換執(zhí)行通過該三相交流的驅(qū)動控制和通過上述三相交變矩形波電壓的驅(qū)動控制。
全文摘要
一種三相交流電動機的驅(qū)動控制裝置，具有相位指令運算部。在通過三相交變矩形波電壓驅(qū)動該電動機時，該相位指令運算部進行基于轉(zhuǎn)矩偏差的轉(zhuǎn)矩反饋運算，基于該運算結(jié)果求出需要校正的相位的提前角量/延遲角量即相位指令，并且存儲并更新所求出的該相位指令，該三相交變矩形波電壓是基于與由三相交流電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置求出的電角度的一個周期對應(yīng)而設(shè)定的開關(guān)指令進行電力轉(zhuǎn)換的。為了生成上述開關(guān)指令，向逆變器輸出相對于上述三相交變矩形波電壓的基本相位僅相位位移上述相位指令量的脈沖圖案，該基本相位是相對于上述電角度的一個周期而唯一確定的。
文檔編號H02P27/06GK102498659SQ20108004111
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者真鍋鎮(zhèn)男 申請人:豐田自動車株式會社