[发明专利]交流电动机的控制装置及控制方法、以及交流电动机驱动系统

说明书

本发明实现具有高控制性与低噪音性的过调制控制。交流电动机的控制装置具备：逆变器(3)，其驱动交流电动机(4)；以及控制器(2)，其利用脉冲宽度调制对逆变器(3)进行控制，控制器(2)在对逆变器(3)进行过调制控制时，将脉冲宽度调制中的电压指令的振幅限制在规定的上限值以下。

技术领域

本发明涉及一种对驱动交流电动机的逆变器进行过调制控制的交流电动机的控制装置及控制方法、以及交流电动机驱动系统。

背景技术

家电、工业、汽车等领域中，在风扇或泵以及压缩机的旋转速度控制、搬运机或升降机的定位控制、电动助力转向的转矩控制等中使用马达驱动装置。在这些领域的马达驱动装置中，广泛使用小型、高效的交流电动机即永磁同步电动机(以下，称为“PM马达”)。

PM马达中，利用安装在转子的永磁体的磁通来生成为产生转矩所需的磁通。由此，不需要用于生成磁通的电流，从而铜损得到大幅度改善，所以PM马达具有高效。

通过更有效地利用永磁体磁通，PM马达的效率得到进一步改善。但是，如果想要有效地利用永磁体磁通，则同时PM马达的感应电压(速度电动势)会增加。该感应电压原理上是通过永磁体磁通与定子线圈进行交链而产生的。因此，为了高效地驱动PM马达，优选使用能够输出尽可能高的电压的逆变器。

但是，逆变器能够输出的基波电压的大小受直流电源电压限制。尤其是采用高性能的控制方式即矢量控制的情况下，逆变器优选为以正弦波状的电压指令来驱动，该情况下，相对于直流电源电压E_DC，逆变器的最大输出电压(基波电压)就为E_DC。

逆变器的最大输出电压能够利用所谓的过调制控制来控制得大于E_DC。在该过调制控制中，在电压指令(调制波信号)的峰值附近扩展PWM脉冲的脉冲宽度。因此，在利用过调制输出最大电压的状态下，逆变器的输出电压波形就会变成矩形波。利用像这样的过调制控制，能在实际效果上将基波电压相对于E_DC增大10～20％左右。

作为与前述的过调制控制相关的现有技术，已知有专利文献1、2以及3所记载的技术。

专利文献1所记载的技术中，在非同步PWM控制的过调制控制中，使调制系数相对于逆变器的输出电压指令非线性地变化。由此，能够将逆变器的输出电压相对于输出电压指令线性地控制。

专利文献2所记载的技术中，在同步PWM控制的过调制控制中，与相电压指令每1周期的三角波载波数即同步数相应地对d轴电压指令及q轴电压指令进行修正。由此，不会引起脉动现象，而能够完全按照电压指令振幅来控制脉冲宽度调制电压的基波振幅。

专利文献3所记载的技术中，在将逆变器从电流控制(PWM调制控制)切换成电压控制(矩形波控制)时，使积分电流控制系统的积分项收敛为零以使积分电流控制中止，且切换为使用比例项的比例电压控制。由此，能够从PWM调制控制平滑地切换成矩形波控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7-194130号公报

专利文献2：日本专利第5002343号公报

专利文献3：日本专利特开2002-325498号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1的现有技术中，如果逆变器的输出电压指令每1周期的三角波载波的数量变少，则无法获得与电压指令相应的基波电压，从而控制性下降。另外，伴随非同步PWM控制，可能会产生脉动现象。