[发明专利]逆变器装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用不使用磁极位置传感器的无传感器矢量方式控制电动机的逆变器(inverter)装置。

背景技术

一直以来，在通过无传感器矢量控制来操纵无刷电机(电动机)的情况下，根据流过逆变器主电路的相电流计算电压指令值、角频率以及相位，作为检测该相电流的装置使用小型并且便宜的分流电阻。使用该分流电阻的方式有两种，一种是图6所示的使用一个分流电阻的方式(1分流方式)(例如参照专利文献1)，另一种是图1所示的为了检测两相的相电流使用两个分流电阻的方式(2分流方式)。

(1分流方式)

图6表示前者的1分流方式的逆变器装置100的电路结构图。3是三相PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)方式的逆变器主电路，将从直流电源部4供应的电压转换为任意的可变电压、可变频率的三相模拟交流电压并输出，供应给电动机(例如同步电动机)6。即，逆变器主电路3包括U相用的上臂开关元件7u、U相用的下臂开关元件8u、V相用的上臂开关元件7v、V相用的下臂开关元件8v、W相用的上臂开关元件7w和W相用的下臂开关元件8w，各开关元件7u、8u、7v、8v、7w、8w中，使流入电动机6的线圈的电流回流的二极管反向并联连接。

另外，所述的开关元件使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅型双极性晶体管)(以下也是同样的)。

开关元件7u、8u、7v、8v、7w、8w在输入基极的脉冲信号为“H”电平时变为导通(on)，为“L”电平时变为关断(off)。并且，采用分流电阻101与直流母线连接，直流母线电流Idc(分流电流)流入该分流电阻101的结构。

控制装置102基于自身输出的脉冲信号U、Ubar、V、Vbar、W、Wbar，将通过分流电阻101检测的直流母线电流Idc分配到各相，由此推算流入电动机6的三相电流，即U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw。

图7表示逆变器装置100的三相PWM方式所用的载波(carrier)的一个周期内(1个载波频率)的图6的各开关元件的导通/关断状态与直流母线电流Idc(分流电流)。例如，在图7的圆圈2与圆圈3的期间内检测直流母线电流Idc。

在期间圆圈3中，U相用的上臂开关元件7u为导通，V相用的上臂开关元件7v为导通，W相用的下臂开关元件8w为导通，因此W相的电流Iw(符号为负)被推算为期间圆圈3中检测的直流母线电流Idc。

在期间圆圈2中，U相用的上臂开关元件7u为导通，V相用的下臂开关元件8v为导通，W相用的下臂开关元件8w为导通，因此U相的电流Iu(符号为负)被推算为期间圆圈2中检测的直流母线电流Idc。

另外，根据U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw的和为零，也推算出U相电流Iu。

控制装置102使用推算的三相的电流Iu、Iv、Iw，基于相位与角频率指令值ω(速度指令)计算旋转坐标系的电压指令值、角频率推算值以及相位(例如专利文献3中所示的处理)，根据它们将旋转坐标系的电压指令值转换为三相电压指令值，进而对其进行脉宽调制，输出分别控制开关元件7u、8u、7v、8v、7w、8w的脉冲信号U、Ubar、V、Vbar、W、Wbar。

(2分流方式)

图1表示后者的2分流方式的逆变器装置200的电路结构图。同样，3是三相PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)方式的逆变器主电路，将从直流电源部4供应的电压转换为任意的可变电压、可变频率的三相模拟交流电压并输出，供应给电动机(例如同步电动机)6。即，逆变器主电路3包括U相用的上臂开关元件7u、U相用的下臂开关元件8u、V相用的上臂开关元件7v、V相用的下臂开关元件8v、W相用的上臂开关元件7w和W相用的下臂开关元件8w，同样，各开关元件7u、8u、7v、8v、7w、8w中，使流入电动机6的线圈的电流回流的二极管反向并联连接。

开关元件7u、8u、7v、8v、7w、8w同样在输入基极的脉冲信号为“H”电平时变为导通，为“L”电平时变为关断。并且，在此情况下，采用分流电阻11、12与U相用的下臂及V相用的下臂连接，U相电流Iu流入分流电阻11，V相电流Iv流入分流电阻12的结构。

控制装置201从分流电阻11检测U相电流Iu，从分流电阻12检测V相电流Iv。另外，如前所述，根据U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw的和为零，推算出W相电流Iw。