[发明专利]电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动机驱动系统，特别涉及一种通过电动机电流的反馈控制来对AC电动机的驱动进行控制的电动机驱动系统。 

背景技术

作为通常的电动机驱动系统，已知一种包括可充电的DC电源、逆变器以及AC电动机的结构。这种电动机驱动系统构造如下。在AC电动机的通电运转(power running)过程中，从DC电源供应的电能驱动和控制AC电动机，从而能够在DC电源、逆变器与AC电动机之间双向地供给和接收电能。另外，在AC电动机的再生操作过程中，逆变器将从AC电动机供应的再生电能转换成DC电压，所述DC电压能够用来对DC电源进行充电。 

在这种电动机驱动系统中，AC电动机可能产生超过输入侧(DC电源侧)可接受电能的电能，因而可能产生过剩电能。在此情况下，过大的再生电能可能在电动机驱动系统内部产生过电压。因此，已经需要这样一种控制结构，它能够在需要时增大AC电动机的电能消耗，从而抑制输入侧产生的电能。 

与此相关，日本专利公开No.2005-102385(专利文献1)已经公开了一种用于减小再生电能的控制结构。该控制结构将高频成分叠加在d轴和q轴电流命令值上，从而增大流过AC电动机的电动机电流的高频成分。这种结构增大了AC电动机的铁心损耗，从而降低了驱动效率，抑制了AC电动机的再生电能。因此，可以在AC电动机的再生操作中对逆变器输入侧的DC电压(DC链电压)升高进行抑制。 

但是，专利文献1没有公开这样的控制结构：该结构用于在上述对再生电能的消耗控制过程中当转矩命令值改变时使输出转矩跟随转矩命令 值。 

而且，在专利文献1公开的控制结构中，由于将高频成分加到电动机电流，所以从极其短的时间单位来看，电能消耗量持续改变，整个控制系统的工作可能变得不稳定。因此，从AC电动机控制的稳定角度来看，电动机中能够叠加的高频电流量(即电能损耗量)只能增大到有限的程度。因此，难以在保持AC电动机中转矩控制能力的同时确保能消耗大的过剩电能。 

发明内容

本发明已被开发来克服上述问题，本发明的一个目的是提供一种电动机驱动系统，该系统具有的控制结构能够在执行转矩跟随控制的同时消耗过剩电能、而不使电动机控制不稳定。 

根据本发明的一种电动机驱动系统被构造成用于驱动AC电动机，并包括电动机驱动电路以及对电动机驱动电路的操作进行控制的电动机控制装置。电动机驱动电路能够双向地向AC电动机供应电能以及从AC电动机接收电能，并向AC电动机提供驱动功率。电动机控制装置执行消耗操作并在消耗操作过程中当对AC电动机的转矩命令值发生改变时执行跟随操作，所述消耗操作由AC电动机消耗根据电动机驱动系统的状态而确定的过剩电能，所述跟随操作在保持消耗操作的同时使输出转矩跟随转矩命令值的改变。 

根据上述电动机驱动系统，消耗操作能够消耗AC电动机中的剩余电能。此外，即使在消耗操作过程中对AC电动机的转矩命令值发生改变，也能够在保持消耗操作的同时执行跟随转矩命令值改变的输出转矩控制。因此，即使当AC电动机所需的转矩改变时，输出转矩也能够跟随转矩命令值，并能够在需要时(例如AC电动机瞬间产生大量电能时)消耗过剩电能。因此，在保持了AC电动机的转矩可控性的同时，电动机驱动系统能够防止系统中产生可能因AC电动机过度再生电能而造成的过电压。此外，在再生过程中以及通电运转中(即不管AC电动机的工作状态如何)都能够消耗过剩电能。 

优选地，在本发明的电动机驱动系统中，电动机控制装置用下述电流相对AC电动机进行驱动：随着消耗操作中确定的过剩电能增大，所述电流相使AC电动机的驱动效率相对降低。 

根据上述电动机驱动系统，由于通过改变电动机电流的电流相来消耗AC电动机的过剩电能，所以与通过在电动机电流上叠加高频成分来消耗过剩电能的控制结构相比，降低了电动机可控性变差的可能性。因此，可以减小电容器所需的余量并因而降低制造成本，还可以确保能够由AC电动机消耗较大过剩电能。 

优选地，在本发明的电动机驱动系统中，电动机控制装置具有电能评估装置，电能评估装置用于根据AC电动机的旋转角速度和转矩命令值来评估由AC电动机产生的电能，电动机控制装置根据由电能评估装置评估的所产生的电能来确定由消耗操作消耗的过剩电能。 

上述电动机驱动系统根据AC电动机的旋转角速度和转矩命令值来评估所产生的电能，从而能够容易并且可靠地掌握AC电动机中的过剩电能。因此，该系统能够容易地检测到必须由AC电动机中的过剩电能消耗来抑制再生电能这样的状态。