[发明专利]电机驱动系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动系统及其控制方法，尤其涉及具有进行脉冲宽度 调制(PWM)控制的电力变换器的电机驱动系统及其控制方法。

背景技术

在进行PWM控制的电力变换器中，公知有对PWM控制中使用的载 波的频率(载波频率)进行可变控制的结构。例如，在日本特开平1-321868 号公报(专利文献1)中公开了如下结构：在进行PWM控制的电力变换 装置中，与平滑电容器并联地具有串联共振电路，使PWM控制的载波频 率可变，以便使上述串联共振电路的共振频率在预定范围内与伴随PWM 控制的电力变换装置的直流电流所包含的脉动成分的频率一致。

另外，在日本特开平6-178550号公报(专利文献2)中公开了如下 结构：作为VVVF变换器的电流控制装置，按照用各相电流指令值和各相 电流实际值的偏差定义的电流脉动的绝对值，通过如下的反馈控制来自动 进行载波频率调制，所述反馈控制是在电流脉动较大时提高载波频率，在 电流脉动较小时降低载波频率。

另外，在日本特开平9-37560号公报(专利文献3)中公开了如下内 容：作为能够降低流入系统的电流脉动的变换器控制装置，按照对各相的 系统电压的大小进行检测的系统电压检测单元的输出，来可变地控制载波 频率。

而且，在日本特开2006-352951号公报(专利文献4)中公开了如下 控制结构：在使用第一变换器和第二变换器的电力变换结构中，通过控制 各变换器所使用的载波信号间的相位差，仅在一个或两个变换器中改变载 波频率时，也能够最大限度地降低脉动电流。

另外，在日本特开2005-45848号公报(专利文献5)中公开了如下 控制结构：在交流电动机的控制装置中，在难以检测电机电流的、三相 PWM变换器的二相的PWM脉冲的宽度差为预定值以下的情况、或三相 PWM变换器的输出电压较低的情况下，能够通过自动降低PWM变换器 的载波频率来实现电流检测。

如专利文献1～5记载的那样，在进行PWM控制的电力变换器中，在 从电力变换器向负载供给的电流中，产生频率为载波频率或其整数倍的高 频成分(脉动电流)。

当这样的脉动电流变大时，在驱动永磁体型交流电动机的电机驱动系 统中，因磁通量的变动而产生的磁体内的涡电流变大。其结果，由涡电流 引起的发热增大，磁体温度上升到发生退磁的水平时，有可能会导致电机 输出降低。另外，因电机的铜损、铁损的增加，电力损失增大。因这样的 电力损失的增大，电机的发热量增加，由此容易导致磁体温度进一步上升。

另一方面，在进行PWM控制的电力变换器中，通过使PWM控制的 载波频率上升，能够降低脉动电流。但是，使载波频率上升时，构成电力 变换器的半导体开关元件的开关频率、即同一时间内的半导体开关元件的 导通断开次数增多。由此，产生因电力变换器的开关损失而使电力损失增 大的问题。

这样，在进行PWM控制的电力变换器中，脉动电流过大时，交流电 动机发生问题，另一方面，过度抑制脉动电流，从开关损失的方面来看也 不优选。

对于这样的问题，专利文献1和3只着眼于降低脉动电流而控制载波 频率。另外，在专利文献1的PWM电力变换装置中，需要附加配置串联 共振电路，所以因部件个数的增加而使成本上升。

另外，在专利文献2公开的VVVF变换器的电流控制装置中，执行如 下的反馈控制，但没有公开将各相电流中的交流成分(脉动电流)的大小 控制到适当的水平，所述反馈控制是在相对于各相电流的指令值的偏差较 大时提高载波频率，较差小时降低载波频率。

另一方面，在专利文献4所公开的电力变换装置中，在两个变换器间 适当地控制载波信号的相位差，由此在改变载波频率的情况下也能够最大 限度地降低脉动电流，但没有公开将脉动电流的大小控制到适当的水平。 另外，专利文献5记载的交流电动机的控制装置是控制永磁体同步电机的 装置，但没有公开按照脉动电流来使载波频率变化。

发明内容

本发明是为解决上述问题而完成的发明，本发明的目的在于：在通过 根据PWM控制而被控制的电力变换器向安装有永磁体的交流电动机供给 电机电流的电机驱动系统中，将电机电流的脉动电流宽度维持在适当水平， 从而防止电力变换器的开关损失的增大，并防止因交流电动机的磁体温度 上升导致的发生退磁。