[发明专利]程序模式分析装置、模式出现状况信息产生方法、模式信息生成装置及程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种以高速驱动电机的逆变器控制装置，具 体地涉及伪电流型120度导通逆变器。

背景技术

本发明涉及“伪电流型120度导通逆变器”并且提出了 一种使用伪电流型120度导通逆变器以高速驱动电机的电机控制装 置。

通常，使用电压源PWM逆变器用于电机驱动装置是主 要的趋势。但是，在以等于或高于每分钟10万转的高速驱动数千瓦 级的电机的情况下，基波频率是非常高的数千赫兹或更高。所以，需 要比基波频率更高的载波频率以进行PWM控制，并因此使得控制较 难。另外，在电压型120度导通逆变器中，在高速驱动期间电流波形 会恶化。

由于上述原因，作为以高速驱动电机的装置，已经讨论 了“伪电流型120度逆变器”，其执行输出电流幅度的PAM控制(脉 冲幅度调制控制)和执行输出相位的120度导通控制。已经报道了一 种系统，在其中利用伪电流型120度导通逆变器来控制PM(永磁)电 机(例如参见非专利文献1)。

在该系统中，如图15中的电路结构示例所示，主电路由 执行直流电压控制的降压斩波电路1和120度导通逆变器2构成，并 且控制电路4控制降压斩波电路1和逆变器2，以使得能够进行交流 电机3的高速驱动。

在控制电路4中，在其中输入直流电压的降压斩波电路 1的电抗器L的检测电流被反馈，并且控制半导体开关S1、S2的开 关导通以控制逆变器的直流电压。当逆变器2的半导体开关在每个朝 向直流电压源侧的120度换向(commutate)时，二极管5返回电机 的绕组电感处生成的高压。

另外，控制电路4基于电机的磁通相位检测电机的三相 电压，并通过具有大时间常数的积分电路对检测到的三相电压的电压 波形进行积分，以将其转化为磁通相位信息(内部感生电压相位)，这 是利用过零比较器在过零检测下进行的。然后，介入逻辑电路以生成 与电机的内部感生电压相位同步的120度导通模式。

作为图15的另一种形式，已经提出了另一种伪电流型 120度导通逆变器，其主电路结构如图16或图17中所示。在图16 中，利用图16中的升压电路6获得电压上升的直流功率。这种结构 实现了使用低压直流电源(例如车载电池)的逆变器。在图17中， 整流电路9用于从三相交流电源中获得高压直流功率，并且该直流电 流由降压斩波电路10控制。 非专利文献1：Japanese publication“pp.854-861，No.9，Electric Engineering Society of Japan titled 220000r/min，2-kW PM Motor Drive for Turbocharger”。

发明内容

如上所述，非专利文献1介绍了伪电流型120度导通逆 变器，其中利用具有充分大的时间常数的积分电路对三相电压波形进 行积分以获得磁通相位信息，该磁通相位信息的过零点提供了磁通相 位信号。在该系统中，电机端电压包括由于电机的漏电感和漏电阻的 影响而造成的相位误差。为了避免该相位误差的影响，非专利文献1 中获得的仿真结果能够在以直流电流和转速信息作为参数的计算结果 的基础上，通过略微延迟逆变器输出电流的相位而实现效率和功率因 数的提高以及电机输出范围的扩大。

应该注意的是，在PM(永磁)电机中，在以高速驱动电机 时，感生电压被提高，从而发生电压饱和并且驱动转矩变得不足。因 此，如上所述，在这样的高转速区域内无法获得足够的转矩。作为一 种消除了此类感生电压饱和问题的系统，已知的是通过为输出电流相 位提供相对于感生电压的超前相位来实施弱磁控制，或者通过执行旋 转坐标变换以控制电压源逆变器内坐标轴(d轴)上的直流电流大小来 实现弱磁控制。

但是，由于在电流型120度导通逆变器中要瞬时地进行 换向，使电流从一个相位变化为后续相位，因此电流波形是具有陡峭 梯度的矩形。即使该电流完全处于相位控制下，也无法进行感生电压 的调节。因此，感生电压会在高转速区域期间饱和并且驱动转矩会变 得不足。也就是说，感生电压被表示为磁通(电流)的微分。如果电流 梯度是理论上为0或无穷大的矩形，那么表示为微分值的感生电压就 提供0直流电流或箝位的直流电流。如果电流处于相位控制下，那么 就只有感生电压的相位会发生偏移并且无法消除感生电压饱和的问 题。