本發(fā)明涉及對逆變器電路中的死區(qū)時間中的輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾妱訖C(jī)控制裝置。

背景技術(shù)：

已知通過用逆變器進(jìn)行開關(guān)生成交流電壓、將其對電動機(jī)施加而控制電動機(jī)電流的技術(shù)。這樣的逆變器中，為了防止上下臂短路，設(shè)置了使上下臂同時截斷的死區(qū)時間。在該死區(qū)時間中發(fā)生逆變器輸出電壓變動，但在專利文獻(xiàn)1中，記載了對這樣的逆變器輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

在專利文獻(xiàn)1中，記載了基于dq軸電流指令和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角計算電動機(jī)電流的基波的相位，基于該相位推測死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性，用前饋控制方式輸出存儲器中存儲的死區(qū)時間補(bǔ)償電壓的結(jié)構(gòu)。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，記載了基于電動機(jī)電流的平均值或基波的值和高頻紋波的峰值的極性，判斷有無死區(qū)時間補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平1-60264號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開平9-308263號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

專利文獻(xiàn)1中，隨著電動機(jī)電流的基波的振幅減小，因?yàn)殡妱訖C(jī)電流中包括的高頻成分，電動機(jī)電流的極性與電動機(jī)電流的基波的相位無關(guān)地變化。因此，用于死區(qū)時間補(bǔ)償?shù)碾妱訖C(jī)電流的極性的推測值與實(shí)際的電動機(jī)電流的極性暫時不同，從而存在不能正確求出死區(qū)時間補(bǔ)償電壓、導(dǎo)致過補(bǔ)償?shù)膯栴}。

專利文獻(xiàn)2中，電動機(jī)電流的絕對值較小時，死區(qū)時間補(bǔ)償因?yàn)楦哳l紋波的峰值而停止，所以能夠避免死區(qū)時間補(bǔ)償成為過補(bǔ)償。但是，在補(bǔ)償停止中發(fā)生的死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動未被補(bǔ)償，所以在與電動機(jī)電流的絕對值較小的狀態(tài)等價的電動機(jī)電流的基波的振幅較小的狀態(tài)持續(xù)時存在成為問題的可能性。例如，因?yàn)樗绤^(qū)時間補(bǔ)償停止而未被補(bǔ)償?shù)哪孀兤鬏敵鲭妷鹤儎?，被并非本來目的的反饋補(bǔ)償器補(bǔ)償，從而反饋補(bǔ)償器不能按本來目的工作，會對將電動機(jī)電流的基波的振幅從較小的狀態(tài)控制為較大的狀態(tài)時的過渡特性造成影響。

用于解決課題的技術(shù)方案

第1方面的發(fā)明，是一種用具有構(gòu)成上臂和下臂的開關(guān)元件的逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓而對電動機(jī)施加，來控制所述電動機(jī)的電流使其成為電流目標(biāo)值的電動機(jī)控制裝置，其特征在于：包括死區(qū)時間補(bǔ)償部，其用死區(qū)時間補(bǔ)償電壓對所述上臂和所述下臂每次開關(guān)的死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償；所述死區(qū)時間補(bǔ)償部，取得決定電動機(jī)電流的基波的半周期內(nèi)的所述死區(qū)時間中的所述電動機(jī)電流的極性的參數(shù)，與所述參數(shù)的大小相應(yīng)地改變所述死區(qū)時間補(bǔ)償電壓。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)生了電動機(jī)電流的基波的極性與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性不同的狀態(tài)的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)貙λ绤^(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第一實(shí)施方式的框圖。

圖2是表示死區(qū)時間補(bǔ)償部的詳情的框圖。

圖3是表示gain_vdt映射的一例的圖。

圖4是說明差分電壓的圖。

圖5是說明積分項(xiàng)電壓的圖。

圖6是說明dq坐標(biāo)上的差分電壓的圖。

圖7是說明第一實(shí)施方式中的死區(qū)時間補(bǔ)償電壓的圖。

圖8是說明第二實(shí)施方式的圖。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

－第一實(shí)施方式－

圖1是說明本發(fā)明的電動機(jī)控制裝置的第一實(shí)施方式的框圖。圖1所示的控制部10對應(yīng)于本實(shí)施方式的電動機(jī)控制裝置，圖1表示應(yīng)用于電動機(jī)系統(tǒng)的情況。直流電源30的電壓被pwm逆變器40轉(zhuǎn)換為三相交流電壓vu、vv、vw，對電動機(jī)50施加。pwm逆變器40基于從控制部10輸入的pwm信號d'u、d'v、d'w生成三相交流電壓vu、vv、vw。用該pwm信號d'u、d'v、d'w控制電動機(jī)50中流動的三相電動機(jī)電流。

控制部10具備電流指令計算部1、電流控制部2、三相轉(zhuǎn)換部3、pwm轉(zhuǎn)換部4、微分部5、dq軸轉(zhuǎn)換部6和死區(qū)時間補(bǔ)償部20。

電流指令計算部1根據(jù)從外部給出的轉(zhuǎn)矩指令值t*、和用微分部5計算出的電動機(jī)50的轉(zhuǎn)速ω、和直流電源30的電壓hv，計算d軸電流目標(biāo)值id*和q軸電流目標(biāo)值iq*。其中，轉(zhuǎn)矩指令值t*是指示電動機(jī)50的輸出轉(zhuǎn)矩的信號。

電流控制部2基于來自電流指令計算部1的d軸電流目標(biāo)值id*和q軸電流目標(biāo)值iq*與后述的d軸電流值id和q軸電流值iq的偏差，運(yùn)算關(guān)于反饋控制的比例項(xiàng)和積分項(xiàng)。其結(jié)果作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*輸出。其中，dq軸電壓指令值vd*、vq*的計算中，也可以根據(jù)需要應(yīng)用非干涉控制。

三相轉(zhuǎn)換部3基于電動機(jī)50的轉(zhuǎn)子相位θ，將輸入的d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*轉(zhuǎn)換為三相電壓指令值即u相電壓指令值vu*、v相電壓指令值vv*和w相電壓指令值vw*。其中，電動機(jī)50的轉(zhuǎn)子相位θ，用未圖示的同步分解器或編碼器等位置檢測器檢測。

pwm轉(zhuǎn)換部4根據(jù)加上死區(qū)時間補(bǔ)償部20輸出的死區(qū)時間補(bǔ)償后的三相電壓指令值v'u、v'v、v'w計算u相的脈沖寬度d'u、v相脈沖寬度d'v、w相脈沖寬度d'w，作為pwm信號輸出。其中，死區(qū)時間補(bǔ)償部20的詳情在后文中敘述。微分部5通過對轉(zhuǎn)子相位θ進(jìn)行微分，而計算電動機(jī)50的轉(zhuǎn)子角速度ω。

dq軸轉(zhuǎn)換部6將用未圖示的電流傳感器檢測出的三相的電動機(jī)電流iu、iv、iw基于轉(zhuǎn)子相位θ轉(zhuǎn)換為d軸電流值id、q軸電流值iq。其中，三相的電動機(jī)電流iu、iv、iw包括基波和pwm開關(guān)生成的高頻紋波。

接著，對于作為本實(shí)施方式的特征的死區(qū)時間補(bǔ)償部20說明詳情。如圖2所示，死區(qū)時間補(bǔ)償部20具備電流相位計算部21、基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓計算部22、可變增益計算部23。死區(qū)時間補(bǔ)償部20中，通過對三相電壓指令值v*u、v*v、v*w加上死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw，計算出加上死區(qū)時間補(bǔ)償后的三相電壓指令值v'u、v'v、v'w。

電流相位計算部21根據(jù)轉(zhuǎn)子相位θ和dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*計算三相電動機(jī)電流的基波的三相的相位。例如，用u相的感應(yīng)電壓的過零下降點(diǎn)作為dq軸坐標(biāo)的0度，設(shè)q軸為u相的感應(yīng)電壓方向、d軸與q軸垂直的情況下，通過對轉(zhuǎn)子相位θ加上根據(jù)dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*生成的電流矢量的相位，而求出u相電流的基波的相位。然后，從該相位偏移120度和240度后的值分別是v相電流和w相電流的基波的相位。

基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓計算部22在上述基波的相位之外還根據(jù)圖2所示的輸入?yún)?shù)基于下式(1)計算基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的大小。然后，以其極性與各相電動機(jī)電流的基波極性相同的方式計算三相的基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓。其中，式(1)中，hv是直流電源30的電壓值[v]、td是死區(qū)時間[s]、fs是pwm載波頻率[hz]。

(基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的大小)＝hv×td×fs…(1)

載波1個周期內(nèi)的死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動的平均值的大小用式(1)表達(dá)，其極性與電動機(jī)電流的極性相反。各相電動機(jī)電流的基波的極性在各相電動機(jī)電流的基波的相位為0～108度之間為正，在180～360度之間為負(fù)。

這樣求出的基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓，是以電動機(jī)電流的基波的極性與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性一致為前提計算的。因此，實(shí)際上電動機(jī)電流的基波的極性與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性一致的情況下，能夠無誤差地補(bǔ)償死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動。

但是，發(fā)生了死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性與電動機(jī)電流的基波的極性不一致的狀況的情況下，在上述基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓與死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動之間會發(fā)生誤差。于是，本實(shí)施方式的死區(qū)時間補(bǔ)償部20中，為了不發(fā)生這樣的誤差，而通過對從基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓計算部22輸出的基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓乘以用可變增益計算部23計算出的gain_vdt，而調(diào)節(jié)基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓。

此處，在說明可變增益計算部23的詳情之前，先參考圖4、5說明上述誤差的發(fā)生。現(xiàn)有的死區(qū)時間補(bǔ)償中，為了對死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償，而使補(bǔ)償電壓的大小除了電動機(jī)電流的基波的過零點(diǎn)附近外在電動機(jī)電流半周期內(nèi)總是一定，極性與電動機(jī)電流的基波極性相同。然后，在電動機(jī)電流基波的過零點(diǎn)附近減小該補(bǔ)償量，或者使補(bǔ)償停止。這是因?yàn)樗绤^(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動依賴于死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性。

但是，如圖4(a)所示，電動機(jī)電流的基波l1的振幅較小、電動機(jī)電流l2的高頻成分引起的紋波振幅較大的情況下，會發(fā)生不能適當(dāng)?shù)赜嬎愠龌A(chǔ)補(bǔ)償電壓的問題。這是因?yàn)樵谒绤^(qū)時間中的電動機(jī)電流l2的極性與基波l1的極性相同的情況和不同的情況下，要補(bǔ)償?shù)碾妷褐挡煌?。觀察圖4(a)所示的例子的最初的半周期時，符號r所示的部分中電動機(jī)電流l2的極性與基波l1的極性相反。

圖4(a)所示的電動機(jī)電流的情況下，對死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動在基波l1的半周期內(nèi)求平均得到的值(參考圖4(b))、與對死區(qū)時間補(bǔ)償電壓在半周期內(nèi)求平均得到的值(參考圖4(c))之間，產(chǎn)生如圖4(d)所示的差分電壓。即，直接使用從基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓計算部22輸出的基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓時，在如圖4(a)所示的情況下，不能夠適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動。

以往，對于這樣的穩(wěn)定的差分電壓，例如如圖5所示，通過用于將電動機(jī)電流控制為電流指令值的反饋控制的積分項(xiàng)電壓進(jìn)行了補(bǔ)償。圖5(a)所示的電動機(jī)電流l2的情況下，超過箭頭t所示的時刻時基波l1的振幅開始增加。結(jié)果，即使電動機(jī)電流l2中包括高頻成分引起的紋波，在從時刻0起1.5周期之后，死區(qū)時間中的電動機(jī)電流l2的極性也變得與基波l1的極性相同。因此，如圖5(b)所示，在1.5周期之后，差分電壓成為零。

圖5(c)示出了積分項(xiàng)電壓。如圖5(b)所示產(chǎn)生了差分電壓的情況下，用圖1的電流控制部2計算出如圖5(c)所示的積分項(xiàng)電壓，以差分電壓減小的方式進(jìn)行反饋控制。但是，該差分電壓隨著電動機(jī)電流的基波的振幅變得大于高頻成分的振幅而消除。因此，如符號a1、a2所示的區(qū)間一般，在積分項(xiàng)電壓的變化不能追隨電動機(jī)電流的基波的振幅變化的情況下，積分項(xiàng)電壓成為使電動機(jī)電流的響應(yīng)性惡化的原因。

如圖5(b)所示最初產(chǎn)生了差分電壓的狀態(tài)下，積分項(xiàng)電壓對此進(jìn)行了補(bǔ)償。電流目標(biāo)值增大、使電動機(jī)電流的基波的振幅增大而使反饋控制的比例項(xiàng)達(dá)到一定程度時，差分電壓幾乎成為0[v]，但積分項(xiàng)電壓不能從累積的狀態(tài)立刻變化為適當(dāng)?shù)闹?。因此，在電動機(jī)電流的基波成為一定以上的值之后，電動機(jī)電流不以符合預(yù)期的時間常數(shù)響應(yīng)。

本實(shí)施方式中，通過采用可變增益計算部23，而基于決定死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性的電動機(jī)電流的高頻的紋波振幅的大小、和基波的振幅的大小，調(diào)節(jié)死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw。結(jié)果，能夠降低差分電壓，進(jìn)行高精度的死區(qū)時間補(bǔ)償。

(可變增益計算部23的詳細(xì)說明)

可變增益計算部23具有用于決定gain_vdt(＝0～1)的gain_vdt映射。在gain_vdt映射中，將與圖2所示的輸入?yún)?shù)的各種值關(guān)聯(lián)的gain_vdt映射化?？勺冊鲆嬗嬎悴?3輸出與輸入?yún)?shù)值對應(yīng)的gain_vdt。

如后所述，這些輸入?yún)?shù)是決定電動機(jī)電流的高頻紋波的振幅的原因，根據(jù)這些值和電動機(jī)電流的基波的振幅決定死區(qū)時間中的電流極性。然后，對與多組輸入?yún)?shù)對應(yīng)的多個gain_vdt進(jìn)行比較的情況下，輸入?yún)?shù)組中死區(qū)時間中的電流極性與基波的極性相同的比例越高，gain_vdt的值越接近1。進(jìn)而，如圖5(c)的第5個半周期所示，死區(qū)時間中的電流極性與基波全部相同時，gain_vdt＝1。反之，輸入?yún)?shù)組中死區(qū)時間中的電流極性與基波的極性相反的比例越高，gain_vdt的值越接近-1，死區(qū)時間中的電流極性與基波全部相反的情況下，gain_vdt＝-1。另外，死區(qū)時間中的電流極性與基波極性相同的比例等于極性相反的比例的情況下，gain_vdt＝0。即，gain_vdt被設(shè)定為-1～+1的值。

這樣，可變增益計算部23中，從gain_vdt映射中選擇與作為決定死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性的原因的輸入?yún)?shù)對應(yīng)的gain_vdt。然后，將選擇的gain_vdt與基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓相乘的結(jié)果作為死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw與三相電壓指令值v*u、v*v、v*w相加。即，死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw成為與輸入?yún)?shù)相應(yīng)地變化的可變量。

(輸入?yún)?shù)的說明)

作為決定電動機(jī)電流的半周期內(nèi)的死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性的原因的輸入?yún)?shù)，根據(jù)下式(2)所示的電動機(jī)電壓與電動機(jī)電流的關(guān)系式導(dǎo)出。式(2)中，vd、vq是dq軸電動機(jī)電壓，ω是電動機(jī)轉(zhuǎn)速，ld、lq是dq軸電動機(jī)電感，r是電動機(jī)相電阻，id、iq是dq軸電動機(jī)電流，ψa是電動機(jī)交鏈磁通，s是微分算子。

[數(shù)學(xué)式1]

式(2)用dq軸坐標(biāo)表達(dá)了電動機(jī)電流與電動機(jī)電壓的關(guān)系，對于用時域表達(dá)的兩者的關(guān)系通過拉普拉斯轉(zhuǎn)換而用復(fù)數(shù)域表達(dá)。根據(jù)式(2)，可知d軸電動機(jī)電流id是電壓成分即[vd+lq×ω×iq(感應(yīng)電壓成分)]除以電動機(jī)相電阻r的值，按時間常數(shù)ld/r變化。另外，q軸電動機(jī)電流iq是電壓成分即[vq-ld×ω×id(感應(yīng)電壓成分)-ω×ψa(感應(yīng)電壓成分)]除以電動機(jī)相電阻r的值，按時間常數(shù)lq/r變化。

在式(2)中，dq軸電動機(jī)電壓vd、vq是將作為三相pwm對電動機(jī)50施加的電壓轉(zhuǎn)換至dq軸坐標(biāo)后的脈沖狀的電壓。這在dq軸電動機(jī)電流id、iq中發(fā)生高頻紋波，結(jié)果在將dq軸電動機(jī)電流id、iq三相轉(zhuǎn)換后的電動機(jī)50的各相電流iu、iv、iw中也發(fā)生高頻紋波。高頻的紋波的振幅由該脈沖狀電壓的寬度和高度決定。脈沖的寬度依賴于dq軸電動機(jī)電壓vd、vq的有效值的大小和載波頻率fs，脈沖的高度依賴于直流電源30的電壓值hv。

這樣，式(2)中記載的參數(shù)和上述直流電源電壓hv和載波頻率fs是決定電動機(jī)電流的高頻紋波的振幅的原因，根據(jù)這些值和電動機(jī)電流的基波的振幅決定死區(qū)時間中的電流極性。

式(2)的dq軸電動機(jī)電流id、iq和dq軸電動機(jī)電壓vd、vq與dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*和dq軸電壓指令值vd*、vq*等價。dq軸電壓指令值vd*、vq*由dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*和式(2)的感應(yīng)電壓成分決定。電動機(jī)電流的基波依賴于dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*。因此，用以下所示的參數(shù)作為決定死區(qū)時間中的極性的原因、即可變增益計算部23的輸入?yún)?shù)即可。

(p1)電動機(jī)轉(zhuǎn)速ω

(p2)dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*

(p3)電源電壓hv

(p4)載波頻率fs

(p5)電動機(jī)特性ld、lq、r、ψa

其中，雖然認(rèn)為dq軸電動機(jī)電流id、iq與dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*等價，但兩者中過渡性地存在差異，所以也可以使用對dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*施加了用于消除過渡性差異的濾波后的值。

另外，dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*由轉(zhuǎn)矩指令值t*、電動機(jī)轉(zhuǎn)速ω和電源電壓hv決定，所以也可以用轉(zhuǎn)矩指令值t*代替dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*作為輸入?yún)?shù)。該情況下，也可以與dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*的情況同樣地使用對轉(zhuǎn)矩指令值t*施加了濾波后的值。另外，圖2所示的例子中，使用了轉(zhuǎn)矩指令值tr*作為輸入?yún)?shù)。

(gain_vdt映射的各元素的計算方法)

接著，說明圖3所示的gain_vdt映射的各元素(gain_vdt)的計算方法。首先，設(shè)定gain_vdt＝1，設(shè)為用基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓作為死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw與三相電壓指令值vu*、vv*、vw*相乘的狀態(tài)。然后，將上述輸入的參數(shù)組按控制電動機(jī)50的電流時可能發(fā)生的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的值的順序固定，取得與各值對應(yīng)的電動機(jī)電流控制所需的狀態(tài)量(dq軸電壓指令值vd*、vq*、dq軸電動機(jī)電壓vd、vq、基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓)。

逆變器輸出電壓變動與基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓之間不存在差分電壓的狀態(tài)(不存在相對于基波極性相反的紋波電流的狀態(tài))下，dq軸電壓指令值vd*、vq*等于對于vd、vq在穩(wěn)定狀態(tài)下解式(2)得到的值。即，dq軸電壓指令值vd*、vq*用死區(qū)時間補(bǔ)償模塊20增大(或減小)了補(bǔ)償量，用pwm轉(zhuǎn)換部4進(jìn)行pwm轉(zhuǎn)換時設(shè)定了死區(qū)時間，所以最終對電動機(jī)50施加時補(bǔ)償量被死區(qū)時間引起的電壓變動抵消。結(jié)果，對電動機(jī)50施加等于dq軸電壓指令值vd*、vq*的vd、vq。

另一方面，在存在差分電壓的狀態(tài)下，差分電壓包括在dq軸電壓指令值vd*、vq*中。即，死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw的大小與死區(qū)時間引起的電壓變動不同而產(chǎn)生差分電壓的情況下，對電動機(jī)50施加的dq軸電動機(jī)電壓vd、vq與dq軸電壓指令值vd*、vq*相差相當(dāng)于該差分電壓的量。因?yàn)樵诜答伩刂浦幸允筪q軸電動機(jī)電流id、iq成為dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*的方式進(jìn)行控制，所以差分電壓對dq軸電壓指令值vd*、vq*造成影響。因此，能夠用下式(3)求出差分電壓的大小。

差分電壓的大小＝√{(vd*-vd)^2+(vq*-vq)^2}…(3)

式(3)中，vd、vq是如下式(4)所示在穩(wěn)定狀態(tài)下解上述式(2)得到的值。

vd＝(id(s)×r)-(lq×ω×iq(s))

vq＝(iq(s)×r)+(ld×ω×id(s))+(ω×ψa)…(4)

如圖4(d)所示，差分電壓的極性按電動機(jī)電流的基波的每個半周期改變，但圖6所示的dq坐標(biāo)軸中成為與dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*相同方向(相同相位)產(chǎn)生的直流的電壓成分，其大小大致等于在電動機(jī)電流的半周期內(nèi)對差分電壓求平均得到的值。在該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，為了將電動機(jī)電流控制為dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*，需要對電動機(jī)施加如圖6所示的dq軸電動機(jī)電壓vd、vq。

另一方面，電流控制部2的輸出是圖6所示的vd*、vq*。這是因?yàn)樵诨A(chǔ)補(bǔ)償電壓的狀態(tài)下，等價于在死區(qū)時間補(bǔ)償部20中對dq軸電壓指令值vd*、vq*加上差分電壓來輸出。

因此，以使該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的“基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓×(1-gain_vdt)”的大小等于用式(3)求出的差分電壓的大小的方式，求出gain_vdt映射的元素即可。該情況下，表達(dá)為gain_vdt＝1-(差分電壓)/(基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓)。例如，差分電壓＝0的情況下，gain_vdt＝1。另外，差分電壓>0的情況下，gain_vdt<1。通過給出與各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的輸入?yún)?shù)組并如上所述地取得gain_vdt，而得到圖3的gain_vdt映射的各元素。

其中，改變輸入?yún)?shù)的值時電動機(jī)電流的基波的振幅增大時，gain_vdt接近1。因此，在能夠充分降低差分電壓的范圍中求出gain_vdt映射的元素即可。

在電流控制部2中對相當(dāng)于式(4)的包括ω的感應(yīng)電壓成分的電壓用非干涉控制進(jìn)行補(bǔ)償，在求出gain_vdt映射的元素的范圍中式(4)的id(s)×r和iq(s)×r小到相對于差分電壓可以忽略的情況下，也可以根據(jù)下式(5)求出差分電壓的大小。該情況下，只要觀測dq坐標(biāo)軸的積分項(xiàng)電壓即可。這是因?yàn)椴罘蛛妷罕环e分項(xiàng)的電壓補(bǔ)償。積分項(xiàng)電壓可以在圖1的電流控制部2中得到。

(差分電壓的大小)＝√(d軸積分項(xiàng)^2+q軸積分項(xiàng)^2)…(5)

其中，也可以對電動機(jī)電流的基波的每個半周期多次測量gain_vdt映射的元素，對測量結(jié)果求平均，作為最終的gain_vdt映射的元素。通過這樣能夠提高gain_vdt的精度。另外，改變各參數(shù)的間隔，設(shè)為在控制電動機(jī)50的電流時可能出現(xiàn)的值中，能夠根據(jù)gain_vdt映射計算出能夠充分降低差分電壓的gain_vdt的間隔即可。

能夠預(yù)先計算出gain_vdt映射的元素，將其作為gain_vdt映射存儲在可變增益計算部23中。

另外，也可以代替預(yù)先準(zhǔn)備gain_vdt映射地，改為在電動機(jī)使用時，對于在控制電動機(jī)的電流的過程中發(fā)生的狀態(tài)每次計算gain_vdt映射的元素，存儲該值而形成gain_vdt映射。通過反復(fù)進(jìn)行各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的gain_vdt的計算，存儲最終可能出現(xiàn)的全部狀態(tài)的gain_vdt映射的元素。

例如，將gain_vdt映射的各元素的初始值設(shè)為1。在電動機(jī)使用中成為某一輸入?yún)?shù)時，對于該輸入?yún)?shù)進(jìn)行如上所述的gain_vdt的計算處理，將其計算結(jié)果(gain_vdt)存儲為與該輸入?yún)?shù)對應(yīng)的gain_vdt映射的元素。

進(jìn)而，在預(yù)先準(zhǔn)備了gain_vdt映射的情況下，也可以如上所述地用在電動機(jī)使用時得到的gain_vdt替換預(yù)先存儲的gain_vdt。

具體進(jìn)行說明，例如，設(shè)gain_vdt映射的與規(guī)定輸入?yún)?shù)對應(yīng)的元素(預(yù)先設(shè)定的gain_vdt)為g1。使用該g1的情況下的差分電壓是差分電壓≠0的情況下，根據(jù)“基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓×(g1-g2)＝差分電壓”的式子計算g2。該g2是新得到的元素，存儲g2代替g1。當(dāng)然，在差分電壓＝0的情況下g2＝g1，gain_vdt映射的與規(guī)定輸入?yún)?shù)對應(yīng)的元素保持固定。

例如，輸入?yún)?shù)之一的電動機(jī)特性(ld、lq、r、ψa)發(fā)生了經(jīng)年變化的情況下，通過如上所述地在電動機(jī)使用時替換gain_vdt，能夠?qū)崿F(xiàn)精度提高。其中，在電動機(jī)使用時計算gain_vdt的結(jié)構(gòu)的情況下，在圖2的可變增益計算部23中，隨時進(jìn)行基于dq軸電壓指令值vd*、vq*和vd、vq、或者基于dq軸積分項(xiàng)的gain_vdt映射的元素的運(yùn)算和存儲。

其中，在決定死區(qū)時間中的極性的原因中，對電動機(jī)電流的半周期內(nèi)的死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性變化造成的影響較小，即使不考慮它也能夠計算出能夠充分降低差分電壓的gain_vdt的情況下，也可以從可變增益計算部23的輸入?yún)?shù)中刪除這些原因。

用gain_vdt調(diào)節(jié)基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的結(jié)果在圖7中示出。如圖7(c)所示死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw可變，所以(b)所示的死區(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動、與(c)所示的死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw之間的差(電流半周期平均值)大致為零。

其中，上述實(shí)施方式中，在可變增益計算部23中g(shù)ain_vdt從gain_vdt映射輸出，但輸入?yún)?shù)的變化和上述gain_vdt映射的元素的計算結(jié)果的關(guān)系能夠用計算式表達(dá)的部分也可以采用計算式。另外，通過與根據(jù)電動機(jī)電流基波的相位調(diào)節(jié)死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw的大小的公知例(例如，在電動機(jī)電流的基波的過零點(diǎn)調(diào)節(jié)的技術(shù))組合，而存在能夠計算出電流基波半周期內(nèi)的更適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw的可能性。

－第二實(shí)施方式－

以下說明的第二實(shí)施方式，相對于第一實(shí)施方式僅有g(shù)ain_vdt映射的元素的計算方法不同，其他結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)施方式中，在電動機(jī)的基波的半周期內(nèi)檢測死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性，基于與基波極性相同的情況的時間、和與基波極性相反的時間，計算gain_vdt映射的各元素。

在計算gain_vdt映射的各元素時，首先在設(shè)定gain_vdt＝1而輸出基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的狀態(tài)下，將輸入?yún)?shù)分別固定為控制電動機(jī)的電流時可能出現(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的值。然后，在電動機(jī)電流的基波的各個半周期內(nèi)，設(shè)死區(qū)時間中的電動機(jī)電流極性與基波的極性相同的情況的時間為tdt_same，不同的情況的時間為tdt_diff，分別對其測量。gain_vdt基于測量結(jié)果按照下式(6)計算。

(gain_vdt)＝(tdt_same-tdt_diff)/(tdt_same+tdt_diff)…(6)

即，相對于電動機(jī)電流的基波的半周期內(nèi)的“總死區(qū)時間＝tdt_same+tdt_diff”，電動機(jī)電流的基波的極性與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性全部相同的情況(tdt_diff＝0的情況)下使gain_vdt＝1。另外，一半相同的情況(tdt_same＝tdt_diff的情況)下，使gain_vdt＝0。進(jìn)而，全部不同的情況(tdt_same＝0的情況)下使gain_vdt＝-1。

在tdt_same和tdt_diff的測量中如圖8所示，能夠使用值與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性相應(yīng)地變化的計數(shù)器。例如，分別設(shè)置在死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性為正的情況下增加的計數(shù)器、和為負(fù)的情況下增加的計數(shù)器。然后，根據(jù)各計數(shù)器的計數(shù)值，分別求出電動機(jī)電流的基波的半周期內(nèi)的tdt_same和tdt_diff。通過按每個半周期將計數(shù)值清零，能夠求出gain_vdt。

另外，反復(fù)對于在控制電動機(jī)的電流的過程中發(fā)生的狀態(tài)每次計算gain_vdt映射的元素、存儲該值。結(jié)果，對于可能出現(xiàn)的全部狀態(tài)取得gain_vdt。該情況下，在可變增益計算部23中，隨時進(jìn)行tdt_same和tdt_diff的測量和gain_vdt的運(yùn)算和存儲。除此以外，上述以外的關(guān)于gain_vdt計算的事項(xiàng)與實(shí)施方式1的情況相同。

以上說明的實(shí)施方式中，如圖2、7所示，死區(qū)時間補(bǔ)償部20取得決定電動機(jī)電流l2的基波l1的半周期內(nèi)的死區(qū)時間中的電動機(jī)電流l2的極性的輸入?yún)?shù)，與輸入?yún)?shù)的大小相應(yīng)地改變死區(qū)時間補(bǔ)償電壓vdtu、vdtv、vdtw。作為輸入?yún)?shù)，有電源電壓hv、表示電動機(jī)50的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速ω、dq軸電流目標(biāo)值id*、iq*、載波頻率fs、與電動機(jī)特性相關(guān)的dq軸電動機(jī)電感l(wèi)d、lq、電動機(jī)相電阻r、電動機(jī)交鏈磁通ψa。

結(jié)果，與決定死區(qū)時間中的極性的原因相應(yīng)地調(diào)節(jié)死區(qū)時間補(bǔ)償電壓，在電動機(jī)電流的基波的半周期內(nèi)，基波的振幅相對于電動機(jī)電流的高頻紋波振幅較小，發(fā)生了電動機(jī)電流的基波的極性與死區(qū)時間中的電動機(jī)電流的極性不同的狀態(tài)的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)貙λ绤^(qū)時間中的逆變器輸出電壓變動進(jìn)行補(bǔ)償。

例如，如圖2所示，死區(qū)時間補(bǔ)償電壓用基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓與gain_vdt(可變系數(shù))的積表達(dá)。基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓基于根據(jù)電流目標(biāo)值求出的電動機(jī)電流的基波的極性、死區(qū)時間相對于開關(guān)周期的比例、和直流電壓的大小設(shè)定。另外，gain_vdt(可變系數(shù))基于取得的參數(shù)的大小、和將死區(qū)時間補(bǔ)償電壓的大小設(shè)為基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的狀態(tài)下的逆變器輸出電壓變動與上述基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓的差設(shè)定。

差可以如式(3)所示基于為了控制電動機(jī)電流而對電動機(jī)50施加的電壓(vd，vq)計算，也可以如式(5)所示基于積分項(xiàng)電壓計算。任意一種情況下，都不需要對現(xiàn)有的電動機(jī)控制裝置追加的硬件。

另外，如圖8所示，也可以基于死區(qū)時間中的電動機(jī)電流l2的極性與基波l1的極性相等的第一時間即tdt_same、與不同的第二時間即tdt_diff的差設(shè)定gain_vdt(可變系數(shù))。

另外，也可以采用預(yù)先準(zhǔn)備表示輸入?yún)?shù)的各種大小與gain_vdt的對應(yīng)關(guān)系的gain_vdt映射，從gain_vdt映射中選擇與取得的輸入?yún)?shù)的大小對應(yīng)的gain_vdt的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)而，在具備預(yù)先設(shè)定了元素的gain_vdt映射的結(jié)構(gòu)中，也可以在電動機(jī)驅(qū)動中計算基于差設(shè)定的gain_vdt，用計算出的gain_vdt替換gain_vdt映射的預(yù)先設(shè)定的gain_vdt。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)死區(qū)時間補(bǔ)償?shù)木忍岣摺?/p>

另外，本發(fā)明不限定于上述各實(shí)施例，包括各種變形例。例如，上述實(shí)施例是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的，并不限定于必須具備全部結(jié)構(gòu)。另外，能夠?qū)⒛硞€實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，也能夠在某個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上添加其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。另外，對于各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分，能夠追加、刪除、置換其他結(jié)構(gòu)。

附圖標(biāo)記說明

1…電流指令計算部，2…電流控制部，3…三相轉(zhuǎn)換部，4…pwm轉(zhuǎn)換部，5…微分部，6…dq軸轉(zhuǎn)換部，10…控制部，20…死區(qū)時間補(bǔ)償部，21…電流相位計算部，22…基礎(chǔ)補(bǔ)償電壓計算部，23…可變增益計算部，30…直流電源，40…pwm逆變器，50…電動機(jī)。