CN100359799C - 变换器控制装置和变换器控制方法 - Google Patents

变换器控制装置和变换器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变换器控制微型计算机10，包括AD转换器21-23、选择器控制电路31、以及选择器32。选择器32根据来自选择器控制电路31的控制从输入的七个模拟信号中选择三个模拟信号。包括CPU 11和变换器控制信号产生电路17的控制信号产生部件根据由各个AD转换器21-23获得的数字值产生一电动机控制信号Cntl。通过对任意三个模拟信号同时执行AD转换，可以消除检测的模拟信号之间的相移，并且以高精度执行电动机控制。这样，可以在合适的定时检测电动机等等控制所必需的模拟信号，而没有增加AD转换器的数目。

Description

变换器控制装置和变换器控制方法
技术领域
本发明涉及一种包含有AD变换器的变换器控制装置，以及一种变换器控制方法。
背景技术
图15A和图15B每个显示了常用变换器控制微型计算机的构造。如图15A所示的变换器控制微型计算机101包括：CPU11、ROM 12、RAM 13、计时器14、串行端口15、通用I/O端口16、变换器控制信号产生电路17、以及AD转换器121。变换器控制微型计算机101是一个包含在电动机控制装置中的部件，对其将在下面进行说明(见图2)。
通常，为了节约能量，在电动机控制装置中，采用一种通过包含在变换器控制微型计算机中的AD转换器将位置检测信号(模拟信号)转换成数字值的方法。在该方法中，将模拟位置检测信号输入到变换器控制微型计算机，以及包含在变换器控制微型计算机中的AD转换器将输入的模拟信号转换成数字值。接下来，包含在变换器控制微型计算机中的CPU根据获得的数字值计算电动机转子的位置。接下来，包含在变换器控制微型计算机中的变换器控制信号产生电路根据获得的位置信号产生一个电动机控制信号。通过如上述产生的控制信号来控制电动机。
这里，在使用三相电动机的情况中，优选地，两个模拟信号被用作位置检测信号。但是，如图15A所示的变换器控制微型计算机101只有仅仅一个AD转换器121，由此，不能同时对两个模拟信号执行AD转换。结果，在变换器控制微型计算机101中，在稍微偏移的时间点处检测两个模拟信号。但是，如果两个模拟信号的检测时间之间具有时间延迟，则不可能执行高精度的电动机控制，因为电动机总是在运行。
为了解决上述问题，如图15B所示，具有两个AD转换器121和122的变换器控制微型计算机102已经被投入实际使用。变换器控制微型计算机102可以对两相电流值(U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv)同时执行AD转换。这样，能够以高的精度执行电动机控制。
另外，随着对涉及能源合理使用的法律以及关于电源谐波之规定修改的实施，已经研究一种使用与两相电流值不同的因子来执行电动机变换器控制的方法。具体地，已经研究一种通过检测电动机电压和电源电压以及电动机电流来提高电动机变换器控制效率的方法。在日本专利公开No.2002-165476的公报中，本申请的申请人已经提出了一种用于借助于多于两个的AD转换器来执行变换器控制的半导体器件。
例如，假设将在如上所述公报中描述的半导体器件用于检测两相电动机电流(U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv)以及两相电动机电压(U相电动机电压Vu和V相电动机电压Vv)。在这种情况中，如图16所示，通过使用两个复用器131和132来执行模拟信号选择，可以同时检测两相电动机电流或者两相电动机电压，其中，服用器131和132用于从两个输入信号之中选择一个输出信号。但是，AD转换121和122需要一预定时间来执行AD转换。这样，在图16的构造中，例如，不可能同时检测U相电动机电流Iu和U相电动机电压Vu，并且必须在检测U相电动机电流Iu之后来检测U相电动机电压Vu。
最早解决上述问题的方法是将多个AD转换器并入变换器控制微型计算机中。例如，如图17所示，通过经由各自的复用器133到136分别将两相电动机电流和两相电动机电压输入到不同的AD转换器121到124，可以对两相电动机电流和两相电动机电压同时执行AD转换。但是，如图17所示的结构具有的缺陷在于：由于AD转换器数目的增加而增加了变换器控制微型计算机的成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种变换器控制装置和一种变换器控制方法，它们能在合适的定时为检测电动机等的控制所必需的模拟信号。
为了实现上述目的，本发明具有下列特征。
本发明的变换器控制装置包括：选择部件，用于从输入的M个模拟信号之中选择N个模拟信号(N是等于或者大于三并且小于M的整数；M是等于或者大于四的整数)；N个AD转换器，用于将通过选择部件选择的N个模拟信号转换成N个数字值；以及控制信号产生部件，用于根据通过N个AD转换器获得的N个数字值来产生用于待控制对象的控制信号。
在这种情况下，选择部件可以从M个模拟信号之中选择任意N个模拟信号。可替换地，对于M个模拟信号的每一个，可以事先选择包括在N个模拟信号中的L(L是小于N的整数)个模拟信号，以及选择部件可以输出M个模拟信号的每一个，作为对于M个模拟信号的每一个而事先选择的模拟信号的任何一个。
本发明的变换器控制装置还可以包括选择控制部件，用于控制通过选择部件所执行的模拟信号选择。选择控制部件可以根据从包括在控制信号产生部件中的CPU输出的指令或者在一预定周期发生的计时器中断，来改变通过选择部件所执行的模拟信号选择。另外，选择控制部件可以根据通过N个AD转换器其中至少一个AD转换器获得的数字值，来改变由选择部件所执行的模拟信号选择。更优选地，选择控制部件可以将上述数字值与一个事先确定的阈值进行比较，以及根据比较结果来改变通过选择部件所执行的模拟信号选择。
另外，选择控制部件可以改变通过选择部件所执行的模拟信号选择，同时控制对象。可替换地，在控制对象之前，选择控制部件可以根据设备类型信息来改变通过选择部件所执行的模拟信号选择。
另外，在M个模拟信号包括两相电流和两相电压的情况中，选择控制部件可以在两相电流被输出到不同的AD转换器的模式与一相电流和一相电压被输出到不同的AD转换器的模式之间切换通过选择部件所执行的模拟信号选择。在这种情况中，选择控制部件可以根据在一预定周期发生的周期性信号来在上述两种模式之间切换通过选择部件所执行的模拟信号选择。可替换地，选择控制部件可以根据通过N个AD转换器其中至少一个AD转换器获得的数字值来在上述两种模式之间切换通过选择部件执行的模拟信号选择。更优选地，选择控制部件可以将上述数字值与事先确定的阈值进行比较，并且基于比较值，在上述两个模式之间切换通过选择部件执行的模拟信号选择。
可替换地，N个AD转换器的至少一个AD转换器的性能可以不同于其它AD转换器的性能，或者比其它AD转换器的性能低。在M个模拟信号中包括一个负载电流的情况中，选择控制部件可以在负载电流被输出到相对高性能的AD转换器中而除了负载信号之外的信号被输出到相对低性能的AD转换器的模式与除了负载信号之外的信号的一部分被输出到相对高性能的AD转换器而除了负载信号之外的信号的另一部件分输出到相对低性能的AD转换器的模式之间切换通过选择部件执行的模拟信号选择。更优选地，当控制对象时，选择控制部件可以将通过选择部件所执行的模拟信号选择切换到前一模式，否则，切换到后一模式。
本发明的变换器控制方法包括以下步骤：从输入的M个模拟信号之中选择N个模拟信号(N是等于或者大于三并且小于M的整数；M是等于或者大于四的整数)；将选择的N个模拟信号AD转换成N个数字值；以及根据获得的N个数字值，产生用于待控制对象的控制信号。本发明的变换器控制方法还包括一种本发明的上述变换器控制装置的变换器控制方法。
根据本发明的变换器控制装置和变换器控制方法，可以使选择部件(或者选择步骤)选择被执行AD转换的多个模拟信号。这样，可以根据需要对多个模拟信号同时执行AD转换。结果，可以对应当执行控制的待控制对象(例如电动机)执行高精度控制，同时切换输入信号，而没有增加包括在其中的AD转换器的数目。例如，在本发明变换器控制装置和变换器控制方法被应用到电动机控制的情况中，可以提供实现所要求能源节约的设备。
另外，通过使用上述选择控制部件(或者选择控制步骤)，可以根据每个定时来切换通过选择部件(选择步骤)执行的信号选择，而没有增加CPU的软件处理负载。
另外，通过使用不同性能的AD转换器，可以选择对输入模拟信号的来说最合适的AD转换器。这样，可以执行高精度的AD转换，而没有增加成本。
参考附图，通过以下对本发明的详细说明，本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是显示根据本发明第一实施例的变换器控制微型计算机之结构的示意图；
图2是显示包括图1所示变换器控制微型计算机的电动机控制装置之结构的示意图；
图3是显示包括在图1所示的变换器控制微型计算机中的选择器的详细结构(第一结构)的示意图；
图4是三相电动机的电流波形图；
图5显示了U相电动机电压和U相电动机电流的波形图；
图6是描述图1所示的变换器控制微型计算机的电动机算法的示意图；
图7A到图7C是显示包括在图1所示的变换器控制微型计算机中的选择器之操作的示意图；
图8是在常用变换器控制微型计算机中的模拟信号选择的示意图；
图9显示了常用变换器控制微型计算机的AD转换定时图；
图10显示了图1所示的变换器控制微型计算机的AD转换的定时图；
图11是描述包括在图1所示的变换器控制微型计算机中的选择器的详细构造(第二构造)的示意图；
图12是描述根据本发明第二实施例的变换器控制微型计算机的构造的示意图；
图13是显示根据本发明第二实施例的变换器控制微型计算机的载波循环过程的流程图；
图14是显示根据本发明第二实施例的变换器控制微型机计算机的设备类型切换过程的流程图；
图15A和图15B是显示常用变换器控制微型计算机的构造的示意图；
图16是表示常用变换器控制微型计算机中的模拟信号选择的示意图；以及
图17是表示在常用变换器控制微型计算机中的模拟信号选择的示意图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是显示根据本发明第一实施例的变换器控制微型计算机之结构的示意图。图1所示的变换器控制微型计算机10包括CPU 10、ROM 12、RAM 13、计时器14、串行端口15、通用I/O端口16、变换器控制信号产生电路17、三个AD转换器21到23、选择器控制电路31、以及选择器32。
变换器控制微型计算机10被用作包含在电动机控制装置中的部件。图2是显示包含变换器控制微型计算机10的电动机控制装置之结构的示意图。在图2中，使用变换器控制微型计算机10，来执行电动机41的变换器控制。两相电动机电流(U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv)和两相电动机电压(U相电动机电压Vu和V相电动机电压Vv)作为模拟信号被输入到变换器控制微型计算机10，作为表示电动机41之状态的信息。另外，除了上述两相电动机电流和两相电动机电压之外，电源电压和温度传感器输出也作为模拟信号被输入到变换器控制微型计算机10。变换器控制微型计算机10将输入的模拟信号转换成数字值，以及根据获得的数字值产生电动机控制信号Cntl。电动机控制信号Cntl被电动机驱动电路42放大到一预定电平，并且被提供给电动机。
AD转换器21到23分别将输入的模拟信号转换成数字值。这样，变换器控制微型计算机10可以对多达三个模拟信号同时执行AD转换。具有相同性能的AD转换器被用作AD转换器21和22，而与上述AD转换器21和22相比具有较低性能的AD转换器被用作AD转换器23。例如，转换速度为1.5微秒和分辨率为10比特的相对高速和高分辨率的AD转换器被用作AD转换器21和22，而转换速度为5微秒和分辨率为8比特的相对低速和低分辨率的AD转换器被用作AD转换器23。
CPU 11、ROM 12、RAM 13和变换器控制信号产生电路17一起协作地对由AD转换器21到23获得的数字值执行预定信号处理，并且作为产生电动机控制信号Cnt1的控制信号产生部件。
如图1所示，七个模拟信号(U相电动机电流Iu、U相电动机电压Vu、V相电动机电流Iv、V相电动机电压Vv、电源电压Vs、第一温度传感器输出T1、以及第二温度传感器输出T2)被输入到变换器控制微型计算机10。这七个模拟信号经由选择23被输入到AD转换器21到23。选择器32根据来自选择器控制电路31的控制从输入的七个模拟信号之中选择任意三个模拟信号。由选择器32选择的三个模拟信号分别被输入到AD转换器21到23。
图3是显示了选择器32之详细结构的示意图。图3中的选择器32a包括对应于七个输入信号的七个开关。控制连接到三个AD转换器21到23的每个开关，使得将输入信号输出到AD转换器21，输出到AD转换器22，输出到AD转换器23，或者没有信号输出到三个AD转换器的任何一个。请注意，为了简化附图，在图3仅仅显示了用于切换U相电动机电流Iu之输出目的地的开关51和用于切换第一温度传感器输出T1之输出目的地的开关52，以及省略了其它五个开关。通过利用上述选择器32a，可以从输入的七个模拟信号中选择任意三个模拟信号。
图4是三相电动机的电流波形图。如图4所示，按照基尔霍夫定律，三相电动机电流(U相电动机电流Iu、V相电动机电流Iv、以及W相电动机电流Iw)之和总是等于零。这样，例如，通过检测U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv，可以通过计算获得W相电动机电流Iw。另外，在获得三相电动机电流之后，可以通过计算获得电动机41之转子的位置。
图5显示了U相电动机电压和U相电动机电流的波形图。如图5所示，例如，电动机41上的负载引起U相电动机电压Vu与U相电动机电流Iu之间的相移。这样，根据U相电动机电压Vu与U相电动机电流Iu之间的相移，可以来估计电动机41的负载状态等等。请注意，通过检测V相电动机电压Vv与V相电动机电流Iv之间的相移或者W相电动机电压Vw与W相电动机电流Iw之间的相移，能够以类似的方式来估计电动机41的负载状况。
例如，根据以上说明，可以构造如图6所示的电动机控制算法。在图6所示的算法中，首先根据U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv来估计电动机41之转子的位置(例如相位)(步骤S101)。接下来，根据U相电动机电流Iu和U相电动机电压Vu来估计电动机41上的负载(步骤S102)。最后，根据估计的位置和负载来计算输出电压(例如将施加到电动机41上的电压)(步骤S103)。CPU11执行存储在ROM 12中的程序，由此，根据预定周期(通常为每个载波周期)执行如图6所示的算法。变换器控制信号产生电路17根据由CPU11获得的输出电压来产生电动机控制信号Cntl。这样，可以执行电动机41的变换器控制。
图7A到图7C是显示选择器32之操作的示意图。如上所述，选择器32根据来自选择器控制电路31的控制从输入的七个模拟信号之中选择任意三个模拟信号。CPU11在每个载波周期执行图6所示的算法，由此载波周期被分成两部分：第一半部分和第二半部分。在载波周期的第一半部分中，选择器32以图7A所示的方式从输入的七个模拟信号中选择三个模拟信号。另一方面，在载波周期的后半部分，选择器32以图7B所示的方式从输入的七个模拟信号中选择三个模拟信号。结果，在载波周期的第一半部分中，U相电动机电流Iu被输入到AD转换器21，V相电动机电流Iv被输入到AD转换器22，以及电源电压Vs被输入到AD转换器23。另外，在载波周期的后半部分中，，U相电动机电流Iu被输入到AD转换器21，U相电动机电压Vu不是V像电动机电流Iv被输入到AD转换器22，以及电源电压Vs被输入到AD转换器23。请注意，如图7C所示，当停止电动机41时，第一温度传感器输出T1被输入到AD转换器21，以及第二温度传感器输出T2被输入到AD转换器2。
之后，说明根据本实施例的变换器控制微型计算机10的效果。图8是在常用变换器控制微型计算机中的模拟信号选择的示意图。图8表示了用于使用复用器114到116从七个模拟信号之中选择三个模拟信号的构造，复用器114到116从两个输入选择一个输出。在图8所示的结构中，U相电动机电流Iu或者U相电动机电压Vu被输入到AD转换器111，V相电动机电流Iv或者V相电动机电压Vv被输入到AD转换器112，以及电源电压Vs、第一温度传感器输出T1或第二温度传感器T2被输出到AD转换器113。具有如图8所示结构的变换器控制微型计算机能够对U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv同时执行AD转换，但是不能对U相电动机电流Iu和U相电动机电压Vu同时执行AD转换。这样，如图9所示，为了检测U相电动机电流Iu和U相电动机电压Vu，AD转换器111需要在对U相电动机电流Iu执行AD转换之后再对U相电动机电压Vu执行AD转换。
但是，通过AD转换器111到113的AD转换花费了一预定时间d。这样，具有如图8所示结构的变换器控制微型计算机不能同时对U相电动机电流Iu和U电动机电压Vu执行AD转换。这就是说，理想地，应当在时间t对U相电动机电流Iu进行检测，以及在相同的时间t对U相电动机电压Vu进行检测。但是，实践中，U相电动机电流在时间t被检测，而U相电动机电压Vu顶多在时间t+d被检测。例如，在AD转换所需的时间d为2.5微秒的情况中，在U相电动机电流Iu被AD转换之后的2.5微秒时间延迟，U相电动机电压Vu被AD转换。随着时间变化，电动机电流和电动机电压明显地波动，由此，在具有图8所示结构的变换器控制微型计算机中，在检测的电动机电压中存在误差。结果，不可能以高精度来控制电动机41。
例如，假设以100rps(每秒10转)来驱动六磁极电动机。在这种情况中，电频率是200Hz，即，一圈需要的时间为3.333毫秒(1/300秒)。在上述状况下，正如以上所述，假设，U相电动机电流Iu的AD转换时间与U相电动机电压Vu的AD转换时间之间存在2.5微秒的时间延迟。在这种情况中，检测到U相电动机电压Vu存在相位差为0.27度。
在这种情况中，可以通过考虑当执行AD转换时发生时间延迟的事实来调整AD转换器的输出值。例如，如果假设电压值具有一个正弦波形，则可以根据振幅、频率和延迟时间等等来估计从AD转换器输出的电压的调整值。但是，在实践中，在许多情况中，由于干扰等的影响，电压值不具有正弦波形。另外，当电动机加速或者减速时，很难通过上述方法获得精确的调整值。
相反，在根据本实施例的变换器控制微型计算机10中，在如图10所示的定时执行AD转换。即，在图10所示的时间Ta，如图7A所示，选择器32选择U相电动机电流Iu作为到AD转换器21的输入，以及V相电动机电流Iv作为到AD转换器22的输入。结果，通过AD转换器21和22，U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv同时被检测。在执行上述检测之后，根据检测的U相电动机电流Iu和V相电动机电流Iv来估计电动机41之转子的位置(图6中的步骤S101)。另外，在图10所示的时间Tb，如图7B所示，选择器32选择U相电动机电流Iu作为到AD转换器21的输入，以及U相电动机电Vu作为到AD转换器22的输入。结果，通过AD转换器21和22，U相电动机电流Iu和U相电动机电压Vu同时被检测。之后，根据检测的U相电动机电流Iu和U相电动机电流Vu来估计电动机41上的负载(图6中的步骤S102)，以及根据估计的位置和负载来计算输出电压(图6中的步骤S103)。
这样，在如图8所示的常用的变换器控制微型计算机中，检测到U相电动机电压Vu的相位差。相反，在根据本实施例的变换器控制微型计算机10中，检测到没有相移的U相电动机电压Vu。而且，即使由于干扰使信号波形失真，或者即使当电动机加速或者减速时，根据本实施例的变换器控制微型计算机10也可以精确地检测信号。这样，利用根据本实施例的变换器控制微型计算机，可以以高精度执行电动机41的控制。通常，利用具有用于从M个模拟信号之中选择任意N个模拟信号的选择器的变换器控制微型计算机，可以通过消除相移来以高精度执行电动机的控制，相移是通过常用变换器控制微型计算机在AD转换时产生的。
另外，正如以上所述，在变换器控制微型计算机10中，与AD转换器2 1和22相比较具有较低性能的AD转换器被用于AD转换器23。通常，为了执行电动机控制，应当以高精度在高速度下执行AD转换。这样，当电动机41正在旋转时，如图7A和7B所示，AD转换器21和22被用于电动机控制，以及AD转换器23被用于其它模拟信号(在图7A和7B中为电源电压Vs)的AD转换。相反，当电动机41停止时，不需要电动机控制的AD转换。这样，当电动机41停止时，如图7C所示，AD转换器21被用于第一温度传感器输出T1的AD转换，以及AD转换器22被用于第二温度传感器输出T2的AD转换。结果，利用根据本实施例的变换器控制微型计算机10，当电动机停止时，能够以高精度在高速度下对温度传感器输出T1和T2执行AD转换。
在常用的变换器控制微型计算机中，为了以高精度在高速度下对温度传感器输出等执行AD转换，应当以高精度在高速度下操作包括在变换器控制微型计算机中的所有AD转换器。这样，增加了变换器控制微型计算机的芯片面积，由此，增加了它的成本。相反，利用根据本实施例的变换器控制微型计算机10，即使相对低速和低精度的AD转换器被用作AD转换器23，也能够以高精度在高速度下执行对温度传感器输出T1和T2的AD转换。
请注意，在上述说明中，假设当电动机41停止时，选择器32如图7C所示选择模拟信号。但是，即使当电动机41正在旋转时，选择器32可以在执行用于电动机控制的时间之间的间隔如图7C所示选择模拟信号。
正如以上所述，利用根据本实施例的变换器控制装置，可以在适当的定时检测电动机控制所必需的模拟信号，并且以高的精度执行电动机控制。另外，通过使用可变性能的AD转换器，可以选择对于输入模拟信号最合适的AD转换器，以及执行高精度的AD转换，而没有增加成本。
请注意，在上述说明中，假设选择器32从七个输入信号中选择任意三个输出信号。但是，可以对选择器执行的信号选择进行某些限定。例如，对每个输出信号可以事先选择六个或者更少输入信号，以及可以从事先选择的输入信号中选择每个输出信号。可替换地，对于每个输入信号，可以事先选择两个输出信号，以及每个输入信号可以被输出作为两个事先选择的输入信号之任何一个。
在这种情况中，在图11中显示了选择器32的示例性详细说明。正如图3中具有选择器32a的情况，图11所示的选择器32b包括对应于七个输入信号的七个开关。但是，每个开关仅仅连接到AD转换器21到23中的两个AD转换器，以及控制每个开关，以便将输入信号输出到两个AD转换器之一，输出到AD变换器之另一个，或者没有输出信号到两个AD转换器的任何一个。请注意，为了简化附图，在图11中仅仅显示了用于切换U相电动机电流Iu之输出目的地的开关61和用于切换第一温度传感器输出T1的输出目的地的开关62，以及省略其它五个开关。
通过上述选择器32b，通过AD转换器2 1或者22，可以执行U相电动机电流Iu的AD转换，以及通过AD转换器22或者23，可以执行第一温度传感器输出T1的AD转换。另外，选择器32b的电路尺寸比选择器32a(图3)的电路尺寸小，选择器32a输出任意输入信号到任意AD转换器。请注意，选择器32b不能输出U相电动机电流Iu到AD转换器23。但是，这并没有造成实际上的差别，这是因为，如上所述，当执行电动机控制时，应当以高精度在高速度下执行AD转换。
正如以上所述，通过利用上述选择器，虽然限制了同时执行AD转换的信号组合，但是与使用用于输出任意输入信号到任意AD转换器的选择器的情况相比，可以减小电路的尺寸。
第二实施例
在第二实施例中，参考图12，说明选择器控制电路31的输入信号。此后，与第一实施例中对应部件相同的任何部件表示为与第一实施例相同的参考数字，并且省略对它们的说明。如图12所示，将从CPU 12输出的命令信号Cmd、从计时器14输出的中断信号Int以及由AD转换器23获得数字值输入到选择器控制电路31，作为输入信号。
正如在第一实施例中说明的，根据来自选择器控制电路31的控制，选择器32从输入的七个模拟信号中选择任意三个模拟信号。在这种情况中，根据电动机41的驱动状态或控制状态，可以改变由选择器32执行的模拟信号选择。可以通过CPU11执行的软件来检测电动机41的驱动状态和控制状态。这样，如果必要，当运行用于执行变换器控制的软件时，CPU11输出命令信号Cmd到选择器控制电路31。选择器控制电路31根据从CPU 11输出的命令信号Cmd改变由选择器32执行的模拟信号选择。结果，可以根据电动机41的驱动状态和控制状态在合适的定时改变由选择器32执行的模拟信号选择。
另外，在根据预定周期来执行电动机控制算法(例如图6所示的算法)的情况中，根据预定周期，基于从计时器14输出的中断信号Int，可以改变由选择器32执行的模拟信号选择。在这种情况中，根据预定周期(例如，载波周期的一半)，从计时器14输出中断信号。选择器控制电路31根据从计时器14输出的中断信号Int改变由选择器32执行的模拟信号选择。
在常用变换器控制微型计算机中，从计时器14输出的中断信号被输入到CPU 11，以及在CPU11的中断处理程序期间，由软件执行用于改变模拟信号选择的处理。相反，在根据本实施例的变换器控制微型计算机中，当从计时器14输出中断信号Int时，由选择器控制电路31自动改变模拟信号选择。这样，可以改变由选择器32执行的模拟信号选择，而没有增加在CPU上的软件处理负载。
另外，根据电动机41的状态，可以改变用于控制电动机41的算法。例如，变换器控制微型计算机10可以采用两种处理(用于通过检测两相电动机电流来估计转子位置的第一处理，以及通过同时检测同相的电动机电流和电动机电压来估计负载的第二处理)交替执行的电动机控制算法(见图10)，以便当重的负载施加在电动机41上时快速地跟随负载变化，以及当轻的负载施加到电动机41上时，仅仅执行第一处理。
在根据本实施例的变换器控制微型计算机10中，根据由AD转换器23获得数字值D3来改变由选择器32执行的模拟信号选择。这样，可以改变由选择器32执行的模拟信号选择，而没有增加在CPU上的软件处理负载。请注意，在这种情况中，选择器控制电路31可以将由AD转换器23获得的数字值D3与预先设定阈值进行比较，以及根据比较结果，改变由选择器32执行的模拟信号选择。
图13是显示根据本实施例的变换器控制微型计算机的载波周期过程的流程图。在根据本实施例的变换器控制微型计算机中，在每个载波周期执行图13所示的步骤S201到S203。首先，在每个载波周期，执行两次AD转换器选择处理(步骤S201和S202)，以及执行预定计算处理(步骤S203)。在步骤S201和S202，正如以上所述，在固定的时间间隔或者根据计算结果，改变由选择器32执行的模拟信号选择。在步骤S201和S202，根据本实施例的变换器控制微型计算机自动执行AD转换选择处理，由此，没有必要通过软件来执行AD转换器选择过程。
通常，如图9和10所示，在电动机变换器控制中，在每个载波周期，重复执行AD转换过程以及根据AD转换结果的计算过程。但是，如果AD转换过程和计算过程的处理时间之和超过载波周期，就不可能以合理的方式构造电动机控制装置。这样，当确定变换器控制微型计算机的规格时，上述处理时间之和不应当超过载波周期。例如，在上述处理时间之和超过载波周期的情况中，不得不增加CPU速度。但是，当CPU速度增加时，明显地增加了变换器控制微型计算机的成本。
相反，利用根据本实施例的变换器控制微型计算机10，可以根据每个定时改变由选择器32执行的模拟信号选择，而没有增加在CPU上的软件处理负载。这样，虽然稍微增加了成本，但是可以明显地减小软件处理量。结果，即使使用低速和低成本的CPU11，也能够以高精度执行电动机控制。
已经描述了在电动机控制期间变换器控制微型计算机动态地改变模拟信号选择。但是，同样有效的是，当电动机停止时，变换器控制微型计算机静态地改变模拟信号选择。例如，如果当电动机停止时，变换器控制微型计算机执行如图14所示的设备类型切换过程，则通过使用相同的变换器控制微型计算机，可以实现一种电动机控制装置，其对模拟信号Vx执行相对高精度的AD转换(此后称作设备A)，以及实现一种设备，其对模拟信号Vx执行相对低精度的AD转换(此后称作设备B)。
在图14所示的设备类型切换过程中，变换器控制微型计算首先读取设备类型信息(步骤S301)。例如，在步骤301，变换器控制微型计算机可以读出存储在外部EEPROM中的设备类型信息，或者可以读取通过使用经由输入/输出端口的板上(on-board)跨接线或者DIP开关设定的设备类型信息。接下来，变换器控制微型计算机确定读取的设备类型信息是否表示设备A(步骤S302)。当读取的设备类型信息表示设备A时，变换器控制微型计算机前进到步骤S303。否则，变换器控制微型计算机前进到步骤S304。在前一种情况中，变换器控制微型计算机控制选择器的设定，以便通过相对高精度的AD转换器来对模拟输入信号Vx进行AD转换(步骤S303)。在后一种情况中，变换器控制微型处理器控制选择器的设定，以便通过相对低精度的AD转换器对模拟输入信号进行AD转换(步骤S304)。然后，变换器控制微型计算机的控制回到主程序。
在通过使用常用变换器控制微型计算机开发多种类型的电动机控制装置的情况中，对于每个设备必须使用不同的微型计算机，或者对于每个设备构造不同的印制电路板。相反，当根据本实施例的变换器控制微型计算机执行如图14所示的设备类型切换过程时，可以通过使用相同的变换器控制微型计算机和相同的印制电路板来实现设备A和设备B。结果，可以减小开发和制造多种类型电动机控制装置的成本。
请注意，已经描述了不同类型的设备要求不同的AD转换精确度。但是，前述方法可以应用到以下情况中，即其中不同类型设备具有同时转换的模拟输入信号的不同组合。
请注意，在上述实施例中，已经作为一个例子，说明了变换器控制微型计算机。但是，可以理解，例如其它半导体器件(例如包括AD转换器的DSP)可以包括相同的变换器控制装置，利用该变换器控制装置可以获得相同的效果。
另外，在上述实施例中，作为一个例子，已经说明了待控制对象是一个电动机的情况。但是，可以理解，即使待控制对象是一个由变换器控制驱动的用于从直流产生交流的任意负载，也可以通过使用相同的方法获得相同的效果。
另外，在上述实施例中，作为一个例子，已经说明了包括三个AD转换器的变换器控制微型计算机。但是，可以理解，变换器控制微型计算机可以包括N(N是等于或者大于三的整数)个AD转换器。在包括N个AD转换器的变换器控制微型计算机中，选择器被要求从输入的M(M是大于N的整数)个模拟信号中选择N个模拟信号。在这种情况中，选择器可以从输入的M个模拟信号中选择任意N个模拟信号。可替换地，可以对输入的M个模拟信号的每一个事先确定包括在N个模拟信号中的L(L是小于N的整数)个模拟信号，以及选择器可以输入的M个模拟信号的每一个作为对输入的M个模拟信号事先确定的模拟信号的任何一个。
本发明的变换器控制装置和变换器控制方法可以在合适的定时检测用于电动机等控制的模拟信号，而没有增加AD转换器的数目。这样，可以使用本发明的变换器控制装置和变换器控制方法来控制电动机等等，当切换输入信号时，应当执行对于电动机等的控制。
虽然详细描述了本发明，但是前述说明书在所有方面都是示例说明性的而非限定性的。应该理解，可以设计出许多其它修改和变型而没有偏移本发明的范围。

Claims (34)

1、一种变换器控制装置，用于根据多个输入的模拟信号来产生用于待控制对象的控制信号，包括：
选择部件，用于从输入的M个模拟信号之中选择N个模拟信号，并将M个模拟信号中的每一个作为N个模拟信号中的任意一个输出；以及
N个AD转换器，用于将由选择部件选择的N个模拟信号转换成N个数字值，
其中N是等于或者大于3并且小于M的整数，M是等于或者大于4的整数。
2、根据权利要求1的变换器控制装置，其中，
针对M个模拟信号的每一个，事先选择包括在N个模拟信号中的L个模拟信号，其中L是小于N的整数，以及
选择部件将M个模拟信号的每一个作为针对所述M个模拟信号中的每一个而事先选择出的所述L个模拟信号中的任何一个输出。
3、根据权利要求1的变换器控制装置，还包括：
选择控制部件，用于控制由选择部件执行的模拟信号选择。
4、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，选择控制部件根据从包括在所述变换器控制装置中的CPU输出的指令来改变由选择部件执行的模拟信号选择。
5、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，选择控制部件根据在预定周期发生的计时器中断，来改变由选择部件执行的模拟信号选择。
6、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，选择控制部件根据由N个AD转换器中的至少一个AD转换器获得的数字值，来改变由选择部件执行的模拟信号选择。
7、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，选择控制部件将由N个AD转换器中的至少一个AD转换器获得的数字值与一个事先确定的阈值进行比较，以及根据比较结果来改变由选择部件执行的模拟信号选择。
8、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，当对所述对象进行控制时，选择控制部件改变由选择部件执行的模拟信号选择。
9、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，在对所述对象进行控制之前，选择控制部件根据设备类型信息改变由选择部件执行的模拟信号选择。
10、根据权利要求3的变换器控制装置，其中，
M个模拟信号包括至少两相电流和至少一相电压，以及
选择控制部件在两相电流被输出到不同的AD转换器的第一模式与一相电流和一相电压被输出到不同AD转换器的第二模式之间切换由选择部件执行的模拟信号选择。
11、根据权利要求10的变换器控制装置，其中，选择控制部件根据在预定周期发生的周期性信号来在第一模式与第二模式之间切换由选择部件执行的模拟信号选择。
12、根据权利要求10的变换器控制装置，其中，选择控制部件根据由N个AD转换器中至少一个AD转换器获得的数字值来在第一模式和第二模式之间切换由选择部件执行的模拟信号选择。
13、根据权利要求12的变换器控制装置，其中，选择控制部件将由N个AD转换器中至少一个AD转换器获得的数字值与一个事先确定的阈值进行比较，并且根据比较结果在第一模式与第二模式之间切换由选择部件执行的模拟信号选择。
14、根据权利要求1的变换器控制装置，其中，N个AD转换器中的至少一个AD转换器的性能不同于其它AD转换器的性能。
15、根据权利要求14的变换器控制装置，其中，N个AD转换器中的至少一个AD转换器的性能比其它AD转换器的性能低。
16、根据权利要求15的变换器控制装置，其中，
M个模拟信号包括一个负载电流，以及
选择控制部件在负载电流被输出到相对高性能的AD转换器中而除了负载电流之外的信号被输出到相对低性能的AD转换器的第一模式与除了负载信号之外的信号的一部分被输出到相对高性能的AD转换器而除了负载电流之外的信号的另一部分被输出到相对低性能的AD转换器的第二模式之间切换由选择部件执行的模拟信号选择。
17、根据权利要求16的变换器控制装置，其中，当对所述对象进行控制时，选择控制部件将由选择部件执行的模拟信号选择切换到第一模式，否则，切换到第二模式。
18、一种变换器控制方法，用于根据多个输入的模拟信号来产生用于待控制对象的控制信号，该方法包括以下步骤：
从输入的M个模拟信号之中选择N个模拟信号并将M个模拟信号的每一个作为N个模拟信号中的任意一个输出；以及
将选择的N个模拟信号AD转换成N个数字值，
其中N是等于或者大于3并且小于M的整数，M是等于或者大于4的整数。
19、根据权利要求18的变换器控制方法，其中，
针对M个模拟信号的每一个，事先选择包括在N个模拟信号中的L个模拟信号，其中L是小于N的整数，以及
选择步骤将M个模拟信号的每一个作为针对所述M个模拟信号中的每一个而事先选择出的所述L个模拟信号中的任何一个输出。
20、根据权利要求18的变换器控制方法，还包括步骤：对模拟信号的选择进行控制。
21、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，选择控制步骤根据从CPU输出的指令来改变模拟信号选择。
22、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，选择控制步骤根据在预定周期发生的计时器中断，来改变模拟信号选择。
23、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，选择控制步骤根据由N个模拟信号中至少一个模拟信号的转换而获得的数字值，来改变模拟信号选择。
24、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，选择控制步骤将由N个模拟信号中至少一个模拟信号的转换而获得的数字值与一个事先确定的阈值进行比较，以及根据比较结果来改变模拟信号选择。
25、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，当对所述对象进行控制时，选择控制步骤改变模拟信号选择。
26、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，在对所述对象进行控制之前，选择控制步骤根据设备类型信息改变模拟信号选择。
27、根据权利要求20的变换器控制方法，其中，
M个模拟信号包括至少两相电流和至少一相电压，以及
选择控制步骤在两相电流分别被转换成数字信号的第一选择模式与一相电流和一相电压分别被转换成数字信号的第二选择模式之间切换模拟信号选择。
28、根据权利要求27的变换器控制方法，其中，选择控制步骤根据在预定周期发生的周期性信号来在第一选择模式与第二选择模式之间切换模拟信号选择。
29、根据权利要求27的变换器控制方法，其中，选择控制步骤根据由N个模拟信号中至少一个模拟信号的转换而获得的数字值来在第一选择模式和第二选择模式之间切换模拟信号选择。
30、根据权利要求29的变换器控制方法，其中，选择控制步骤将由N个模拟信号中至少一个模拟信号的转换而获得的数字值与一个事先确定的阈值进行比较，并且根据比较结果在第一选择模式与第二选择模式之间切换模拟信号选择。
31、根据权利要求18的变换器控制方法，其中，AD转换步骤以与转换其它模拟信号不同的精度将N个模拟信号中的至少一个模拟信号转换为数字值。
32、根据权利要求31的变换器控制方法，其中，AD转换步骤以比转换其它模拟信号低的精度来将N个模拟信号中的至少一个模拟信号转换为数字值。
33、根据权利要求32的变换器控制方法，其中，
M个模拟信号包括一个负载电流，以及
选择控制步骤在负载电流以相对高精度转换成数字值而除了负载电流之外的信号以相对低精度转换成数字值的第一选择模式与除了负载电流之外的信号的一部分以相对高精度转换成数字值而除了负载电流之外的信号的另一部分以相对低精度转换成数字值的第二选择模式之间切换模拟信号选择。
34、根据权利要求33的变换器控制方法，其中，当对所述对象进行控制时，选择控制步骤将模拟信号选择切换到第一选择模式，否则，切换到第二选择模式。
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Address after: Osaka

Patentee after: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.

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Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.

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Effective date of registration: 20141210

Address after: California, USA

Patentee after: Craib Innovations Ltd.

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Patentee before: Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.

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Granted publication date: 20080102

Termination date: 20171208

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