[发明专利]逆变器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于120度导电型PWM逆变器的无传感器控制和控制系统。

背景技术

一般而言，使用电压源PWM方法作为用于驱动PM电机的逆变器控制。在很多情况下，矢量控制应用于对电机的电流控制，以便将电流波形控制为正弦波，从而，抑制导致启用对PM电机的平滑控制的谐波。

此外，在很多情况下，使用无传感器的方法来检测PM电机的磁极位置。一般而言，在此无传感器的方法中，电机的端子电压通过模数转换等等被采集到CPU中，以便检测磁极位置。

电机电流控制和无传感器的方法要求CPU的高计算负载，因此，计算周期（循环）需要相对于电机的旋转周期速度足够高。此外，由于随着电机旋转速度变高，计算周期在速度方面变得高，因此，在对于超高速电机（具有每分钟几十万转）的控制中难以采用上面所提及的方法（电机电流控制和无传感器的方法）。

此问题的瓶颈是计算单元（算术单元）相对于控制方法的计算能力限制。可以说，大约每分钟十万转是考虑到现有CPU的计算能力和模数转换时间的情况下的极限。

作为克服此问题的措施，专利文献1公开了采用无传感器的方法的120度导电伪电流源逆变器。图8是示出了输入是DC电源的伪电流源逆变器的主电路的配置示图（当将DC电源视为专利文献1的图1的输入部分中的二极管电桥电路时，此图8相当于专利文献1的结构）。为了进行比较，图9示出了一般性的电压源逆变器的主电路配置。与图9所示出的一般性的电压源逆变器相比，专利文献1中所公开的伪电流源逆变器（图8）包括额外的电压降电路2。电压降电路2由晶体管FET1、二极管D1和D2以及电抗器L1构成。

在专利文献1中的对于伪电流源逆变器的控制方法中，给出120度导电矩形波作为电机电流，然后，通过电压降电路2来控制流入的峰值电流。由于被控对象是在电抗器L1中流动的直流电流，因此，控制周期（循环）不受限于超高速电机的高频率。借助于这样的控制方法，在超高速电机的情况下导致上文所提及的问题的CPU的计算负载可以降低，以使得能够实现对超高速电机的控制。

然而，虽然图8所示出的伪电流源逆变器实现对于超高速电机的控制，但图8所示出的伪电流源逆变器需要构成电压降电路2的额外器件（晶体管FET1、二极管D1和D2以及电抗器L1）。进一步地，用于连接这些额外器件的有线电路是复杂的。结果，从尺寸、成本和损耗的观点来看，伪电流源逆变器作为电机驱动系统的一个整体具有不利的结构。

最近，强烈需要一种逆变器实现成本降低、小型化和损耗降低。具体而言，在逆变器用于非常有限的安装空间（诸如车辆安装）的情况下，图8所示出的伪电流源逆变器使得大尺寸的缺点更突出，以致于难以安装逆变器。

因此，本发明的目的是提供一种被设计为实现低计算负载和尺寸、成本和损耗降低的逆变器控制系统。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第05-260787号

专利文献2：日本专利申请公开第2009-165298号

非专利文献

非专利文献1：Yosuke Takata,Toshihiko Noguchi,Yukio Yamashita,Yoshimi Komatsu,和Seiichi Ibaraki的220000r/min-2kW PM Motor Drive System for Turbocharger2004IEE-Japan Industry Applications Society Conference

发明内容

本发明是在考虑到上面的问题的情况下产生的。根据本发明的一个方面，提供了一种逆变器控制系统，包括被配置成向设置在逆变器中的开关元件输出门信号的控制器，所述门信号是基于所述逆变器的输出端子电压、所述逆变器的输入电流以及电流命令值产生的，所述控制器包括：被配置成从所述逆变器的所述输入电流的电流检测值提取DC分量的低通滤波器；被配置成计算所述电流命令值和所述电流检测值的所述DC分量之间的电流差的减法部；被配置成根据所述电流差产生彼此互补的两相PWM信号的电流控制器；被配置成对所述逆变器的所述输出端子电压求积分，以将所述输出端子电压转换为磁通信息的积分电路；被配置成将所述磁通信息转换为120度导电模式以输出所述120度导电模式的逻辑转换部；以及被配置成在所述两相PWM信号和所述120度导电模式之间执行逻辑综合以输出所述门信号的逻辑电路部。