CN101001076A - 逆变器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在死区时间期间也可以进行相电流的检测，从而延长采样期间而进行高精度的电动机控制。本发明的逆变器电路在上下一对的臂上具有开关元件和与该元件并联连接的二极管，在下臂上连接了用于检测电动机的相电流的电阻，在上臂的开关元件(Q1)和下臂的开关元件(Q2)都截止的死区时间期间，对由于通过二极管(D2)流过的相电流(I)而在相电流检测电阻(Ru)中产生的电压进行采样。

Description

逆变器装置
技术领域
本发明涉及用于驱动例如在车辆的电动动力转向装置中使用的无刷电动机的逆变器装置，特别涉及用于检测在电动机中流过的相电流的技术。
背景技术
在车辆的电动动力转向装置中，为了将对应于方向盘的操纵扭矩的操纵助力提供给助力机构，设置有3相无刷电动机等电动机。被施加在方向盘上的操纵扭矩被扭矩传感器检测，根据该检测值计算应流过电动机的电流的目标值，根据该目标值与实际流过的电流值的偏差，计算提供给电动机驱动单元的用于反馈控制的指令值。电动机驱动电流包括：生成具有对应于指令值的占空比的PWM(Pulse Width Modulation)信号的PWM电路；以及将对应于从该PWM电路输出的PWM信号的占空比而导通/截止的上下一对的开关元件设置在每个相中的逆变器电路。逆变器电路根据开关元件的导通/截止动作，输出对应于上述占空比的各相的电压，并通过该电压驱动电动机。电动机的各相的电流通过测量与开关元件串联连接的相电流检测电阻两端的电压来检测，其检测值为电动机中实际流过的电流的值。关于这样的PWM方式的电动机驱动装置中的相电流的检测，例如被记载在后述的专利文献1～4中。
在专利文献1中，记载了一种电动机驱动装置，其中包括3相无刷电动机；驱动该电动机的逆变器电路；对该逆变器电路进行PWM控制的PWM电路；用于检测该电动机中流过的相电流的电阻，在该电动机驱动装置中设置了采样保持电路，该电路将各相的相电流检测电阻中的电压、来自PWM电路的PWM信号作为采样信号而采样保持，并且将该采样保持的信号设为相电流检测信号来输出。
在专利文献2中，除了专利文献1的结构，还记载了设置产生定时信号的电路，根据来自该电路的定时信号，从逆变器电路的开关元件导通的定时开始延迟来开始对于相电流检测电阻的电压的采样，并且，在逆变器电路的开关元件截止的定时之前结束对相电流检测电阻的电压的采样。
在专利文献3和专利文献4中记载了，在逆变器电路的其中一个相中，在提供给下侧的开关元件的PWM信号的占空比低于规定值，从而不能检测相电流检测电阻的电压的情况下，利用3相的各电流的总和为零的情况，从其他两个相电流计算该相的相电流。
另外，由PWM信号控制的逆变器电路对应于各相而具有上下一对的臂(arm)，在各臂上分别设置有开关元件，但是如果在上臂的开关元件和下臂的开关元件的导通/截止状态切换的过程中存在两个元件同时导通的瞬间，则上下臂成为短路状态而在各开关元件中流过大电流，有元件破坏的危险。因此，通过在两个开关元件的导通/截止的定时中设置被称为死区时间的时间差，使得上下臂中的一个开关元件为截止以后另一个开关元件导通，从而保护开关元件。关于死区时间例如被记载在后述的专利文献5、6中。
〔专利文献1〕特许第3245727号公报
〔专利文献2〕特许第3240535号公报
〔专利文献3〕特开2005-1574号公报
〔专利文献4〕特开2003-164159号公报
〔专利文献5〕特开2003-324928号公报
〔专利文献6〕特开平11-183531号公报
发明内容
如上所述，在逆变器电路的上下臂中具有的各开关元件通过PWM信号进行导通/截止动作，开关元件导通期间和截止期间由PWM信号的占空比决定。这时，在下臂的开关元件导通期间，电流通过该元件流过相电流检测电阻，但是在下臂的开关元件截止期间，电流不通过该元件流过相电流检测电阻。由此，在以往的装置中，仅在下臂的开关元件导通期间进行基于相电流检测电阻的电压的相电流的检测，在下臂的开关元件不导通的死区时间的期间，不进行相电流的检测。
但是，一般在逆变器电路的各开关元件中，如上述专利文献6等所述那样并联连接回流用的二极管，即使在下臂的开关元件处于截止状态的死区时间期间，电流也通过该二极管流过相电流检测电阻。本发明着眼于这一点，以提供逆变器装置为课题，该逆变器装置通过即使在死区时间期间也可以检测相电流，延长采样期间而进行高精度的电动机控制。
本发明的一种逆变器装置包括：逆变器电路，该逆变器电路构成为：包括对应于多个相的每一个设置的上下一对的臂，各臂具有开关元件和与该元件并联连接的二极管，在各相的下臂上，用于检测电动机的相电流的相电流检测电阻与开关元件串联连接，从各相的上下臂的连接点取出电动机驱动用的电压；PWM电路，对逆变器电路的各开关元件提供具有规定的占空比的PWM信号；以及采样保持电路，在通过来自PWM电路的PWM信号下臂的开关元件已导通时，对由于通过该开关元件流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并对该被采样的电压进行采样保持，采样保持电路在某相的上臂和下臂的各开关元件都截止的死区时间期间，对由于通过与下臂的开关元件并联连接的二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并对该被采样的电压进行采样保持。
作为具体例，采样保持电路在从所述PWM电路对上臂的开关元件提供的PWM信号的占空比为50％以上，而对下臂的开关元件提供的PWM信号的占空比小于50％的情况下，在所述死区时间期间进行所述采样。
在本发明中，即使在下臂的开关元件为截止的死区时间期间，由于对通过与该开关元件并联连接的二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并对该电压进行采样保持来检测相电流，所以可以增长采样期间而高精度地检测相电流，由此可以进行高精度的电动机控制。
在本发明中，在上臂的开关元件为截止的期间内下臂的开关元件为导通的情况下，也可以在下臂的开关元件导通期间，对由于通过该开关元件流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并且在死区时间期间，对由于通过与该开关元件并联连接的二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样。
而且，在上臂的开关元件的截止期间变短，在该期间内下臂的开关元件未成为导通的情况下(由于死区时间下臂的导通期间消失的情况)，在死区时间期间，可以对由于通过与下臂的开关元件并联连接的二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样。由此，即使在下臂的开关元件未导通的情况下，至少也可以仅检测死区时间期间的相电流。
在本发明中，采样保持电路也可以在上臂的开关元件成为了截止的时刻之后开始采样，在上臂的开关元件成为导通的时刻之前结束采样。由此，可以避免在上臂的开关元件的导通/截止动作时产生的噪声被采样保持，使SN比提高而进行精度更高的反馈控制。
按照本发明，由于在死区时间期间也进行相电流的检测，所以可以增长采样期间而进行高精度的反馈控制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的逆变器装置的电结构的图。
图2是表示指令电压的信号波形的图。
图3是说明逆变器电路和电动机间的通电模式的图。
图4是说明逆变器电路和电动机间的通电模式的图。
图5是说明逆变器电路和电动机间的通电模式的图。
图6是说明逆变器电路和电动机间的通电模式的图。
图7是说明逆变器电路和电动机间的通电模式的图。
图8是用于说明U相电流的检测的定时图。
图9是用于说明U相电流的检测的定时图。
图10是说明PWM信号的导通/截止期间的图。
图11是另一个实施方式中的定时图。
图12是另一个实施方式中的定时图。
标号说明
1控制单元
2PWM电路
3逆变器电路
4电动机
5u、5v、5w采样保持电路
Q1～Q6开关元件
D1～D6二极管
Ru、Rv、Rw相电流检测电阻
E电池
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式的逆变器装置的电结构的图。1是由CPU和存储器构成的控制单元，2是根据来自控制单元1的电压指令信号输出具有规定的占空比的PWM信号的公知的PWM电路，3是根据来自PWM电路2的PWM信号输出电动机驱动用的3相电压(U相电压、V相电压、W相电压)的逆变器电路，4是由从逆变器电路3输出的3相电压驱动的电动机，4u、4v、4w是电动机4的绕组，5u、5v、5w是覆盖规定的区间对相电流检测用的电压进行采样，并进行采样保持的采样保持电路，6u、6v、6w是放大采样保持电路5u、5v、5w的输出的直流放大电路。由PWM电路2、逆变器电路3以及采样保持电路5u、5v、5w构成逆变器装置。
逆变器电路3被连接在电池E的正极和负极(地)之间，将电池E的直流电压变换为交流电压。该逆变器电路3为公知的电路，具有对应于U相、V相、W相的各个相设置的上下一对的臂，各臂具有开关元件Q1～Q6、与这些开关元件分别并联连接的回流用的二极管D1～D6。开关元件Q1～Q6由MOS型FET(场效应晶体管)构成，但是也可以取代它而使用IGBT(绝缘栅极型双极模式晶体管)等元件。从PWM电路2将6种(U相上、U相下、V相上、V相下、W相上、W相下)PWM信号分别提供给各开关元件Q1～Q6的各个栅极。在PWM信号的导通(ON(High))的区间，开关元件Q1～Q6为导通(导通状态)，在PWM信号的截止(OFF(Low))区间，开关元件Q1～Q6为截止(中断状态)。
通过这样的开关元件Q1～Q6的导通/截止动作，从逆变器电路3中的各相的上下臂的连接点a、c、e取出电动机驱动用的U相电压、V相电压、W相电压，提供给电动机4。即，从开关元件Q1、Q2的连接点a取出电动机驱动用的U相电压，提供给电动机4的U相绕组4u。从开关元件Q3、Q4的连接点c取出电动机驱动用的V相电压，提供给电动机4的V相绕组4v。从开关元件Q5、Q6的连接点e取出电动机驱动用的W相电压，提供给电动机4的W相绕组4w。电动机4例如由3相无刷电动机构成。
在逆变器电路3中的各相的下臂上设置用于检测电动机4的相电流的相电流检测电阻Ru、Rv、Rw。相电流检测电阻Ru被与开关元件Q1、Q2串联连接，在该电阻Ru两端产生的电压(b点的电位)被输入采样保持电路5u。相电流检测电阻Rv被与开关元件Q3、Q4串联连接，在该电阻Rv两端产生的电压(d点的电位)被输入采样保持电路5v。相电流检测电阻Rw被与开关元件Q5、Q6串联连接，在该电阻Rw两端产生的电压(f点的电位)被输入采样保持电路5w。
采样保持电路5u、5v、5w分别具有开关Su、Sv、Sw、电容器Cu、Cv、Cw、以及差动放大器Au、Av、Aw。在逆变器电路3的相电流检测电阻Ru、Rv、Rw中流过电流，在电阻的两端产生要检测的电压时，开关Su、Sv、Sw通过来自控制单元1的采样信号SPu、SPv、SPw而导通，要检测的电压由于开关Su、Sv、Sw的导通，以对电容器Cu、Cv、Cw充电的形式被采样。之后，在相电流检测电阻Ru、Rv、Rw中不流过电流，在需要保持被采样的电压时，开关Su、Sv、Sw截止，已对电容器Cu、Cv、Cw充电的电压被保持。这样，被采样保持的电压由直流放大电路6u、6v、6w放大，作为相电流检测信号Iu、Iv、Iw被输出。这些相电流检测信号Iu、Iv、Iw表示电动机4的各相中流过的实际的电流的值，作为相电流检测值被提供给控制单元1。
在控制单元1中，根据由扭矩传感器(省略图示)检测到的扭矩值和由车速传感器(省略图示)检测到的车速值，计算应流过电动机4的各相的电流，即用于得到必要的操纵助力的电动机电流的目标值，比较该目标值和相电流检测值Iu、Iv、Iw，从而求它们的偏差。然后，根据得到的偏差，运算用于提供给PWM电路2的各相的指令电压Vu、Vv、Vw。该指令电压是用于进行反馈控制以便在电动机4的各相绕组4u、4v、4w中流过目标值的电流的参数。PWM电路2为了将对应于指令电压Vu、Vv、Vw的U相电压、V相电压、W相电压提供给电动机4，根据指令电压生成具有规定的占空比的前述的6种PWM信号，并将它们分别提供给逆变器电路3的开关元件Q1～Q6。
图2是表示从控制单元1提供给PWM电路2的指令电压Vu、Vv、Vw的信号波形的图。这里，将PWM信号的占空比为50％时的指令电压值作为0伏特。因此，指令电压值为+的值的情况下，PWM信号的占空比超过50％，指令电压值为-的值的情况下，PWM信号的占空比低于50％。
例如，在对图2的定时t的U相指令电压Vu和V相指令电压Vv进行考虑时(为了简化说明对W相指令电压Vw省略)，在定时t的U相指令电压Vu为+的值，V相指令电压Vv为-的值。因此，在与各指令电压Vu、Vv相同的电压从逆变器电路3的a点、c点被分别输出的情况下，由于图1的a点的电位(U相电压)为+，c点的电位(V相电压)为-，所以从U相向V相流过电流。这时，被提供给U相上的开关元件Q1的PWM信号的占空比为超过50％的值。例如，在假设占空比＝70％时，元件Q1导通的期间和截止的期间的比率为7∶3。另一方面，被提供给V相上的开关元件Q3的PWM信号的占空比为低于50％的值。例如，在假设占空比＝30％时，元件Q3导通的期间和截止的期间的比率为3∶7。
接着，在对相电流的检测进行叙述前，根据图3～图7，说明对应于开关元件Q1～Q6的导通/截止的状态，逆变器电路3和电动机4间的通电状态中有几种模式的情况。
图3是说明模式A的图，表示提取了图1的一部分的电路。在图3中用实线和虚线表示开关元件Q1～Q4的导通/截止状态。用实线绘制的开关元件Q1、Q4为导通状态，用虚线绘制的开关元件Q2、Q3为截止状态。在图4以后也一样。该模式A是一个相(U相)中的上臂的开关元件(Q1)导通，下臂的开关元件(Q2)截止，另一相(V相)中的上臂的开关元件(Q3)截止，下臂的开关元件(Q4)导通的模式。而且，在图3中为了简单而省略W相，但是对于U相和W相，以及V相和W相，与U相和V相相同的关系也成立。对于后述的其它模式也一样。在图3中，由于U相上的开关元件Q1导通，V相下的开关元件Q4导通，所以基于电源E的直流电压，如以粗箭头表示那样，以开关元件Q1→电动机4的U相绕组4u→V相绕组4v→开关元件Q4→相电流检测电阻Rv的路径流过相电流I。
图4是说明模式B的图。该模式B一个相(U相)中的上臂的开关元件(Q1)截止，下臂的开关元件(Q2)导通，另一相(V相)中也是上臂的开关元件(Q3)截止，下臂的开关元件(Q4)导通的模式。在图4中，由于U相下的开关元件Q2导通，V相下的开关元件Q4导通，所以基于被积蓄在电动机4的绕组4u、4v中的电能，如以粗箭头表示那样，以U相绕组4u→V相绕组4v→开关元件Q4→相电流检测电阻Rv→相电流检测电阻Ru→开关元件Q2的路径流过相电流I。
图5是说明模式C的图。该模式C是一个相(U相)中的上臂的开关元件(Q1)导通，下臂的开关元件(Q2)截止，另一相(V相)中也是上臂的开关元件(Q3)导通，下臂的开关元件(Q4)截止的模式。在图5中，由于U相上的开关元件Q1导通，V相上的开关元件Q3导通，所以基于被积蓄在电动机4的绕组4u、4v中的电能，如以粗箭头表示那样，以U相绕组4u→V相绕组4v→开关元件Q3→开关元件Q1的路径流过相电流I。在该模式C的情况下，相电流检测电阻Ru、Rv中不流过相电流I。
以上是逆变器电路3中的通电状态的基本的模式，但是除此之外，还有图6所示的模式B’和图7所示的模式C’。
图6的模式B’是图4的模式B的变形模式。在逆变器电路3的通电状态从模式A转移至模式B，或者从模式B转移至模式A的情况下，U相上的开关元件Q1和U相下的开关元件Q2各自的导通/截止状态切换，但是在该切换时如果存在双方的元件Q1、Q2同时为导通的瞬间，则U相的上下臂短路从而有元件Q1、Q2被破坏的危险，所以，如前所述那样，设置死区时间期间来切换元件Q1、Q2的状态。因此，在从模式A转移到模式B，或者从模式B转移到模式A的过程中，如图6所示，存在U相的上下臂的开关元件Q1、Q2都截止的状态。这时，虽然开关元件Q2为截止，但是由于与元件Q2并联连接的回流用的二极管D2对于相电流I为正方向，所以基于电动机4的绕组4u、4v中积蓄的电能，如粗箭头所示，以U相绕组4u→V相绕组4v→开关元件Q4→相电流检测电阻Rv→相电流检测电阻Ru→二极管D2的路径流过相电流I。因此，在该模式B’中，即使在上下开关元件Q1、Q2都截止的死区时间期间中，相电流检测电阻Ru中也流过电流。本发明是利用该模式B’来检测死区时间期间的相电流的发明。其细节在后面叙述。
图7的模式C’是图5的模式C的变形模式。在逆变器电路3的通电状态从模式A转移至模式C，或者从模式C转移至模式A的情况下，V相上的开关元件Q3和V相下的开关元件Q4各自的导通/截止状态转换，但是在这种情况下，如果存在双方的元件Q3、Q4同时为导通的瞬间，则V相的上下臂短路从而有元件Q3、Q4被破坏的危险，所以，也设置死区时间期间来切换元件Q3、Q4的状态。因此，在从模式A转移到模式C，或者从模式C转移到模式A的过程中，如图7所示，存在V相的上下臂的开关元件Q3、Q4都截止的状态。这时，虽然开关元件Q3为截止，但是由于与元件Q3并联连接的回流用的二极管D3对于相电流I为正方向，所以基于电动机4的绕组4u、4v中积蓄的电能，如粗箭头所示，以U相绕组4u→V相绕组4v→二极管D3→开关元件Q1的路径流过相电流I。因此，在该模式C’中，与模式C一样，相电流检测电阻Ru、Rv中不流过相电流I。
接着，对图1的电路中的电动机4的相电流的检测方法进行说明。而且，在以下的说明中，举检测U相电流的情况为例，但是其它相的电流也可以按照相同的原理进行检测。图3～图7中说明的各模式中，U相电流检测用的电阻Ru中流过相电流的是模式B(图4)和模式B’(图6)。在模式B、B’中，a点的电位为+，c点的电位为-，从U相向V相流过相电流I。这时，关于被提供给U相上的开关元件Q1的PWM信号的占空比超过50％，被提供给U相下的开关元件Q2的PWM信号的占空比低于50％的情况如前所述。
图8是用于说明U相电流的检测的定时图，是表示图2的定时t(严格来说是t附近的微小区间)中的各信号的波形的图。在图8中，(a)～(d)表示分别对U相上、U相下、V相上、V相下的各开关元件Q1～Q4从PWM电路2提供的PWM信号。(e)表示由于流过相电流检测电阻Ru的电流而在该电阻Ru两端产生的电压。(f)表示由于流过相电流检测电阻Rv的电流而在该电阻Rv两端产生的电压。(g)在各区间表示相应的图3～图7的模式。(h)表示为了检测U相电流从控制单元1输出的采样信号SPu。而且，T表示PWM信号的1周期，t1～t9表示定时。
到定时t1为止，U相上的开关元件Q1导通，U相下的开关元件Q2截止，V相上的开关元件Q3导通，V相下的开关元件Q4截止，所以通电状态模式是C(图5)。这时，相电流检测电阻Ru、Rv中不流过相电流，所以如(e)和(f)那样，这些电阻的两端的电压为0。而且，如(h)那样，不从控制单元1输出采样信号SPu。
在到达定时t1时，如(c)那样，V相上的开关元件Q3截止，通电状态模式变为C’(图7)。这时，由于相电流检测电阻Ru、Rv中也不流过相电流，所以如(e)和(f)那样，这些电阻两端的电压仍为0。在该时刻，还未从控制单元1输出采样信号SPu。
在到达定时t2时，如(d)那样，由于V相下的开关元件Q4导通，所以通电状态模式变为A(图3)。这时，在相电流检测电阻Ru中未流过相电流，所以在电阻Ru两端的电压如(e)那样仍为0，但是由于在相电流检测电阻Rv中流过相电流，所以在电阻Rv的两端如(f)那样产生-极性的电压。即，从连接点c向电阻Rv流过电流。在该时刻，还未从控制单元1输出采样信号SPu。
在到达定时t3时，如(a)那样，由于U相上的开关元件Q1变为截止，所以通电状态模式成为B’(图6)。这时，由于通过二极管D2在相电流检测电阻Ru中流过相电流，所以在电阻Ru两端如(e)那样产生+极性的电压。即，从电阻Ru向连接点a流过电流。因此，如(h)那样，在该t3的时刻从控制单元1输出采样信号SPu，并且将图1中的采样保持电路5u的开关Su设为导通，从而开始电阻Ru的电压的采样。从定时t3到t4期间，是U相上和U相下的开关元件Q1、Q2都截止的死区时间期间，但是在本发明中，即使在该期间也进行采样。
在到达定时t4时，如(b)那样，由于U相下的开关元件Q2导通，所以通电状态模式变为B(图4)。这时，由于通过开关元件Q2在相电流检测电阻Ru中流过相电流，所以在电阻Ru的两端如(e)那样继续产生+极性的电压。在该时刻，由于如(h)那样，从控制单元1继续输出采样信号SPu，所以电阻Ru的电压通过采样保持电路5u继续被采样。
接着，经过相对于周期T的1/2的定时t5到达定时t6时，如(b)那样，U相下的开关元件Q2截止，所以通电状态模式再次变为B’(图6)。这时，由于通过二极管D2在相电流检测电阻Ru流过相电流，所以在电阻Ru两端如(e)那样继续产生+极性的电压。而且，在该时刻，如(h)那样，由于从控制单元1继续输出采样信号SPu，所以电阻Ru的电压通过采样保持电路5u继续被采样。从定时t6到t7期间，是U相上和U相下的开关元件Q1、Q2都截止的死区时间期间，但是在本发明中，即使在该期间也进行采样。
在到达定时t7时，如(a)那样，由于U相上的开关元件Q1导通，所以通电状态模式再次成为A(图3)。这时，在相电流检测电阻Ru中不流过相电流，电阻Ru两端的电压如(e)那样变为0。因此，如(h)那样，在该t7的时刻停止来自控制单元1的采样信号SPu的输出，并且将采样保持电路5u的开关Su设为截止从而结束采样，将电阻Ru的电压采样保持。被采样保持的电压由直流放大电路6u放大，作为相电流检测值Iu被输出。
在到达定时t8时，如(d)那样，由于V相下的开关元件Q4截止，所以通电状态模式再一次变为C’(图7)。这时，由于在相电流检测电阻Rv中不流过相电流，所以，如(f)那样，电阻Rv的电压变为0。
在到达定时t9时，如(c)那样，V相上的开关元件Q3导通，通电状态模式再次变为C(图5)。这时，由于相电流检测电阻Rv中也不流过相电流，所以如(f)那样，电阻的两端Rv的电压仍为0。
这样，在上述的实施方式中，在图8的t3～t7的区间从控制单元1输出采样信号SPu，在该区间中由采样保持电路5u对相电流检测电阻Ru中产生的电压进行采样，并通过直流放大电路6u对被采样保持的电压进行放大，从而检测U相电流。
以往，由于仅关注处于导通状态的开关元件中流过的电流来检测U相电流，所以完全未考虑在死区时间期间流过的电流。即，当检测U相电流时，在U相下的开关元件Q2导通的时刻t4，从控制单元1输出采样信号SPu而开始采样，在U相下的开关元件Q2截止的时刻t6，停止采样信号SPu的输出而结束采样。因此，采样期间为开关元件Q2导通的t4～t6的期间，仅能检测该期间的U相电流。
与此相反，在本发明的情况下，在死区时间期间也可以利用通过二极管在相电流检测电阻Ru中流过相电流的情况，在进入死区时间期间的t3的时刻开始采样，在死区时间期间结束的t7的时刻结束采样。即，采样期间为t3～t7的期间。因此，与以往的采样期间t4～t6相比，可以将采样期间延长图8(e)中斜线所示的死区时间(t3～t4，t6～t7)。因此，相应于采样期间延长的部分可以高精度地检测相电流，提高检测值Iu的SN比，可以高精度地进行电动机4的控制。
另外，在图8中，如(a)、(b)所示那样，在U相上的开关元件Q1为截止的t3～t7的期间内，U相下的开关元件Q2为导通。这时，如上所述，在U相下的开关元件Q2导通期间(t4～t6)，由于通过该元件Q2流过的电流而在相电流检测电阻Ru中产生的电压由采样保持电路5u采样，在死区时间期间(t3～t4、t6～t7)中，通过二极管D2流过的电流而在相电流检测电阻Ru中产生的电压由采样保持电路5u采样。
然而，开关元件Q1、Q2的导通/截止的关系，不始终限于图8(a)、(b)那样，在元件Q1为截止的期间内，有时元件Q2不导通。图9表示该情况的定时图。在图9中，如(a)那样，U相上的开关元件Q1的占空比变大(导通期间长)的结果，元件Q1截止的t3～t7的区间仅成为死区时间期间，U相下的开关元件Q2的导通期间消失。这样的现象在指令电压的振幅变大的情况下产生。如用图10对其进行说明，则PWM信号根据指令电压和基准三角波的电平比较来生成，在指令电压超过基准三角波的区间PWM信号为导通，在指令电压未超过基准三角波的区间PWM信号为截止。因此，与如(a)那样指令电压的振幅小的情况下的PWM信号的截止区间相比，(b)那样指令电压的振幅大的情况下的PWM信号的截止区间变短，由于区间，产生图9(a)那样仅得到极小的截止区间的情况。
这样，在U相上的开关元件Q1截止的期间内，U相下的开关元件Q2未导通的情况下，用以往的方法完全不能检测U相电流。然而，本发明的情况下，即使在元件Q1为截止的区间元件Q2不导通，也可以利用前述的模式B’(图6)中在相电流检测电阻Ru中流过电流的情况，至少可以仅检测死区时间期间的相电流。以下，根据图9说明该情况。
在图9中，在到达定时t3之前的动作和定时t7以后的动作与图8的情况完全相同。因此，以下对t3～t7的区间的动作进行说明。在定时t3中，如(a)那样，U相上的开关元件Q1截止，通电状态模式为B’(图6)。这时，由于通过二极管D2在相电流检测电阻Ru中流过相电流，所以在电阻Ru两端如(e)那样产生+极性的电压。因此，如(h)那样，在该t3的时刻从控制单元1生成采样信号SPu，并且在采样保持电路5u中开始电阻Ru的电压的采样。之后，成为U相上和U相下的开关元件Q1、Q2都截止的死区时间期间，在该期间继续采样。然后，U相下的开关元件Q2仍旧不导通，经过定时t5到达定时t7时，如(a)那样，U相上的开关元件Q1导通，所以通电状态模式变为A(图3)。这时，在相电流检测电阻Ru中不流过相电流，电阻Ru两端的电压如(e)那样成为0。因此，如(h)那样，在该t7的时刻停止来自控制单元1的采样信号SPu的输出从而结束采样，并且对电阻Ru的电压继续采样保持。被采样保持的电压被直流放大电路6u放大，作为相电流检测值Iu被输出。
这样，在图9的情况下，即使在U相上的开关元件Q1的截止期间变短，该期间内U相下的开关元件Q2未导通的情况下，也在(e)中以斜线所示的死区时间期间(Q1的截止期间)中，由于通过二极管D2流过的电流而在相电流检测电阻Ru中产生电压，并且通过采样保持电路5u对该电压进行采样，所以，尽管U相下的开关元件Q2截止，也可以检测U相电流。因此，可以延长采样期间而高精度地检测相电流，检测值Iu的SN比提高，可以高精度地进行电动机4的控制。
接着，对本发明的其他实施方式进行说明。在前述的图8中，在U相上的开关元件Q1截止的定时t3输出采样信号SPu，并且在U相上的开关元件Q1导通的定时t7停止了采样信号SPu，但是也可以如图11(h)那样，比U相上的开关元件Q1为截止的定时t3延迟一定时间δ1而输出采样信号SPu，并且比U相上的开关元件Q1为导通的定时t7早一定时间δ2而停止采样信号SPu。δ1和δ2可以为相同的值，也可以为不同的值。
同样，在前述的图9中，也在U相上的开关元件Q1为截止的定时t3输出采样信号SPu，并且在U相上的开关元件Q1为导通的定时t7停止采样信号SPu，但是也可以如图12(h)那样，比U相上的开关元件Q1为截止的定时t3延迟一定时间δ1而输出采样信号SPu，并且比U相上的开关元件Q1为导通的定时t7早一定时间δ2而停止采样信号SPu。δ1和δ2可以为相同的值，也可以为不同的值。
这样，如果在U相上的开关元件Q1为截止的时刻之后开始采样，在U相上的开关元件Q1为导通的时刻之前结束采样，则可以避免开关元件Q1的导通/截止动作时产生的噪声被采样保持的情况，可以提高SN比而进行更高精度的反馈控制。
在以上叙述的实施方式中，作为电动机4举出了无刷电动机的例子，但是本发明可以应用于所有用于驱动如感应电动机或同步电动机那样具有多个相的电动机的逆变器装置。
而且，在以上叙述的实施方式中，举出了将本发明应用于车辆的电动动力转向装置的例子，但是本发明也可以应用在除此之外的装置中使用的逆变器装置中。

Claims (5)

1、一种逆变器装置，包括：
逆变器电路，该逆变器电路构成为：包括对应于多个相的每一个设置的上下一对的臂，各臂具有开关元件和与该元件并联连接的二极管，在各相的下臂上，用于检测电动机的相电流的相电流检测电阻与开关元件串联设置，从各相的上下臂的连接点取出电动机驱动用的电压；
PWM电路，对所述逆变器电路的各关元件提供具有规定的占空比的PWM(Pulse Width Modulation)信号；以及
采样保持电路，在通过来自所述PWM电路的PWM信号，下臂的开关元件已导通时，对由于通过该开关元件流过的电流而在所述相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并对该被采样的电压进行采样保持，其特征在于，
所述采样保持电路在某相的上臂和下臂的各开关元件都截止的死区时间期间，对由于通过与下臂的开关元件并联连接的所述二极管流过的电流而在所述相电流检测电阻中产生的电压进行采样，并对该被采样的电压进行采样保持。
2、如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
所述采样保持电路在从所述PWM电路对上臂的开关元件提供的PWM信号的占空比为50％以上，而对下臂的开关元件提供的PWM信号的占空比小于50％的情况下，在所述死区时间期间进行所述采样。
3、如权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，
所述采样保持电路在上臂的开关元件为截止的期间内而下臂的开关元件为导通的情况下，在下臂的开关元件导通的期间，对由于通过该开关元件流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样，在所述死区时间期间，对由于通过与该开关元件并联连接的所述二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样。
4、如权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，
所述采样保持电路在上臂的开关元件为截止的期间内而下臂的开关元件未导通的情况下，在所述死区时间期间，对由于通过与下臂的开关元件并联连接的所述二极管流过的电流而在相电流检测电阻中产生的电压进行采样。
5、如权利要求1至4的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述采样保持电路在上臂的开关元件成为了截止的时刻之后开始采样，在上臂的开关元件成为导通的时刻之前结束采样。
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