CN101151793A - 电流控制器及其电流偏移校正方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种电流控制器及其电流偏移校正方法，能够在电机规则操作的状态下持续地检测电流检测系统的偏移值，该偏移值与电流检测值重叠，从而校正电流检测值，并能够以高精度进行电流检测。设置载波峰谷判断部(10)以区分载波的峰顶和谷底。在从载波的峰顶下落中检测的A/D转换值被用作电流检测值。在调制波指令大于通过计算公式所计算的比较标准值的情况下，从载波的谷底上升中检测的A/D转换值被用作偏移值。基于所述电流检测值和偏移值，执行电流检测校正值的操作。

Description

电流控制器及其电流偏移校正方法
技术领域
本发明涉及一种电流控制器，用于控制驱动电机的电流，以及涉及一种电流偏移校正方法，用于抑制三相PWM逆变器的电流检测值的偏移和抑制三相PWM逆变器的温度漂移。
背景技术
常规电流控制器包括电流检测设备以及控制用来驱动电机的电流，所述电流检测设备根据串联到各相的下臂元件的分流电阻的电压降来检测三相逆变器的各相的电流值。在这种电流检测设备中，所提供的是一种包括电流值检测部的电流检测设备，电流值检测部使用两相的电流值之和的反向信号值作为在下臂元件中具有短接通时段的一个下臂元件的另一相的电流，其中在因其于下臂侧上的构造而不能够检测分流电阻的一个下臂元件仅是关闭时的电流相位时段期间、以及在该下臂元件的短接通时段导致尽管下臂是接通的但也难于高精度检测时的电流相位时段中，高精度地检测所有的相电流。(例如，参见专利文献1)
此外，如下述提供一种电流控制器的电流偏移校正方法。在该电流偏移校正方法中，当表示相电流iu、iv和iw为0的所有PWM信号PWMU、PWMV和PWMW的50％负荷比状态持续足以损失积聚在电机中的电磁能量的预定时间时，读取相电流iu、iv和iw并将其存储为电流偏移量，其随后用来实施用于所检测相电流iu、iv和iw的偏移补偿，从而实现简单且精确地检测相电流iu、iv和iw。(例如，参见专利文献2)
专利文献1：JP-A-2003-164159(第3、4页以及附图5)
专利文献2：JP-A-2003-164192(第4、5页以及附图5、6)
下面将利用附图说明现有技术。图4示出了具有例如在专利文献1中所述的电流检测设备的电流控制器的一般结构。图4中，1表示电流控制器，2表示三相PWM逆变器部，3表示开关元件驱动电路，4表示A/D转换部，5表示电流控制操作部，6表示调制波指令产生部，7表示电流检测值操作部，8表示载波产生部，以及9表示PWM信号产生部。另外，101表示商用电源，102表示转换部，103表示滤波电容，104表示电机，105表示位置检测器，以及106表示上控制部。将电流控制器1添加到上面，构成了电机控制设备的一般结构。此外，21表示开关元件，以及22表示续流二极管(freewheel diode)。23表示插入在负侧(Nch)的开关S2和用于检测电流的DC总线的负侧(Nch)之间的分流电阻。24表示电荷泵电路，用于使用开关元件21的负侧脉冲提供开关元件21的驱动电源。
反向并联连接到IGBT晶体管21的续流二极管22用于形成开关S1。串联连接的S1和S2二者形成用于一个相位的开关对。上述三对开关用于三个相位。电荷泵电路21从DC电源Vs+通过二极管和电容器连接到开关元件驱动电路3，所述二极管和电容器分别连接到每个相位的前方。开关元件21、续流二极管22、分流电阻23和电荷泵电路24形成三相PWM转换部2。
首先，将说明一般电机控制设备的操作。上控制部106依据位置反馈信号和来自外部的用于操作的指令来执行位置控制、速度控制和转矩控制，从而输出电流指令到电流控制操作部5，所述位置反馈信号是位置检测器105中的位置检测信号。转换部102将商用电源101的AC电源转换成DC电源。三相PWM转换部2依据PWM信号产生部9的PWM信号将DC电源转换成AC电源，从而给电机104供给电源。在这种操作序列中，电机控制设备依据外部的操作命令控制电机。
现在，将描述电流控制器1的各个部分的操作。A/D转换部4检测三相PWM转换部2中的分流电阻23两端的电压，以检测分流电阻23中流动的电流。A/D转换部4把在两端检测的电压A/D转换成为电流反馈信号，输出所述信号到电流检测值操作部7。电流检测值操作部7执行对来自A/D转换部4的电流反馈信号的电流检测值操作，从而输出该电流检测值到电流控制操作部5。此外，在执行电流检测值的偏移校正的情况下，电流检测值操作部7还执行基于电流检测值的偏移值检测和偏移校正操作。
基于上控制部106的电流指令、电流检测值操作部7的电流检测值以及向调制波指令产生部6输出电压指令的位置反馈信号，电流控制操作部5执行电流控制操作。载波产生部8依据载波频率和载波幅值输出载波。在电压指令大于载波幅值时，载波命令指令产生部6限制调制比(modulation ratio)。然后调制波指令产生部6产生调制波指令，以根据电压指令输出电压，从而向PWM信号产生部9输出调制波指令。PMW信号产生部9比较载波和调制波指令以产生脉冲信号，并且进一步产生脉冲信号的转换信号。在上述动作之后，PWM信号产生部9对开关元件的正侧和负侧两者产生PWM信号。
PWM信号具有死区时间(dead time)，使得同一相位的正侧和负侧上的开关元件不能同时接通，因在开关元件同时接通的情况下，DC电源会短路。此外，通常根据电压指令或者调制比命令，依据死区时间而变化的电压补偿是基于电流指令、电流检测值、电流估计值等执行的。这使得电压指令与真实电压一致。开关元件驱动电路3依据PWM信号来控制开关元件21的接通/关闭，用于向电机供给电源。
现在，将详细描述现有技术中的偏移校正操作。图5示出了现有技术中电流偏移量的检测操作。首先，读取各个相的PWM信号的负荷比(S100)。判定已经读出的PWM信号的负荷比是否全部是50％(S102)。在判定所有负荷比是50％的情况下，判定所有负荷比是50％的状态是否持续预定时间(S104)。当判定该状态持续预定时间时，执行各个相的电流偏移量操作(S106、S108和S110)。在上文中，将各相的PWM信号的负荷比假定为不计死区时间的值。
图6是一个流程图，示出了现有技术中执行电流偏移量操作的操作。首先，在下臂元件在后继时刻是接通的时段期间读取三相的相电流iu、iv和iw，并且随后，将读取的相电流iu、iv和iw设定为各相的偏移量的当前值(S200)。其次，计算各偏移量的当前值的总和，其中各偏移量的当前值分别在下臂元件在先于当前时刻第N次(其中N表示整数)接通的期间获得(S204和S204)。该总和除以N以计算每个相的平均偏移值(S206)，并且存储所计算的值(S208)。
图7是一个流程图，示出了在现有技术中使用电流偏移量的电流偏移校正操作。首先，按预定的时序读取三相的相电流iu、iv和iw(S300)。随后分别从所读取的三相的相电流iu、iv和iw中减去所存储的电流偏移量的值，从而获得偏移补偿相位电流iu’、iv’和iw’(S302)。输出所获得的偏移补偿电流iu’、iv’和iw’作为新的电流检测值(S304)。
如上所述，在现有设备及其电流偏移校正方法中，在电流检测值操作部7中执行电流偏移量检测、电流偏移量操作和电流偏移量校正，从而基于通过校正电流检测系统的偏移量变化而获得的新电流检测值来进行电流控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题
在专利文献1的现有电流控制器中，为了精确校正，检测所有三相的下臂侧上的电流。这样导致的问题是在仅两相的下臂侧上的电流检测中不可能有高精度的电流检测，而两相是低成本、最小化和简化电路所要求的。
此外，在专利文献2的现有电流偏移校正方法中，在各个相位的所有PWM信号的负荷比是50％，即意味这各个相位电流是0并且这种状态持续一段预定时间的情况下，读出的相位电流是用作执行偏移校正的电流偏移量。这使得不可能在实际使用状态下进行这种偏移校正，因为在为了伺服而实际接通电机期间，各个相位的PWM信号的所有负荷比为50％的状态仅仅是一种没有负荷的伺服锁定状态。
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种电流控制器，其能够在接通电机状态下持续地检测和校正偏移值，不仅对规则偏移有效而且对随时间变化的偏移也有效，还能够在即使由于低成本、最小化和简化电路而只需要两相的下臂侧上的电流检测中以高精度进行电流检测，以及提供一种该电流控制器的电流偏移校正方法。
技术手段
为了解决上述技术问题，本发明如下。
依据权利要求1，提供一种电流控制器，包括：
电流控制操作部，用于基于电流指令执行电流控制操作，产生电压指令，
调制波指令产生部，用于基于所述电压指令产生调制波指令，
载波产生部，用于产生载波，
PWM信号产生部，用于基于所述调制波指令和所述载波之间的比较，产生PWM信号，
A/D转换部，基于串联连接到三相PWM逆变器的每个相位的下臂元件的分流电阻的电压降，A/D转换每个相位的电流检测值，
载波峰谷判断部，用于接收载波的输入，以输出该载波的上升或者下落的判断信号，
电流检测值操作部，用于接收调制波指令和峰谷的信息以及A/D转换值的输入，以输出电流检测校正值。
依据权利要求2，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
所述判断信号基于下述内容来判断所述载波是从谷底上升或者还是从峰顶下降：
标记信号，指示所述载波的当前采样值是否超出该载波的最大幅值或者最小幅值；以及
在先于该载波当前采样值的可选区内的该载波的采样值。
依据权利要求3，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
所述电流检测值操作部通过减去电流检测值和偏移值，执行电流检测校正值的操作，该电流检测值是在从载波的峰值下落时检测的A/D转换值，该偏移值是在从载波的谷底上升时检测的A/D转换值。
依据权利要求4，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
所述电流检测值操作部基于所述调制波指令和比较标准值之间的比较，执行电流检测值的偏移检测和偏移校正操作。
依据权利要求5，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
仅当所述载波从其谷底上升并且所述调制指令大于比较标准值时，所述电流检测值操作部执行偏移检测。
依据权利要求6，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
用在所述电流检测值操作部中的比较标准值是基于A/D转换部的采样和保持时间、载波的频率以及死区时间来计算的。
依据权利要求7，提供一种依据权利要求1的电流控制器，其中
所述A/D转换值是三相逆变器的三个相或者任何两个相的电流检测值。
依据权利要求8，提供一种电流控制器的电流偏移校正方法，该电流控制器包括：
电流控制操作部，用于基于电流指令执行电流控制操作，以产生电压指令，
调制波指令产生部，用于基于所述电压指令产生调制波指令，
载波产生部，用于产生载波，
PWM信号产生部，用于基于所述调制波指令和所述载波之间的比较，产生PWM信号，和
A/D转换部，用于基于串联连接到三相PWM逆变器的每个相位的下臂元件的分流电阻的电压降来A/D转换每个相位的电流检测值，
该电流偏移校正方法包括：
峰谷判断步骤，用于判断载波是从它的谷底上升或者还是从它的峰顶下降：
比较步骤，用于基于所述判断步骤中的结果，比较所述调制波指令和比较标准值；
偏移检测步骤，用于基于在所述比较步骤中的结果，检测电流检测值的偏移；以及
校正值操作步骤，用于获得所述电流检测值和在所述偏移检测步骤中检测的偏移值之间的差，作为电流检测校正值，其中
在电机的规则运转状态下，持续执行所述步骤的序列。
依据权利要求9，提供一种依据权利要求8的电流控制器的电流偏移校正方法，其中
所述峰谷判断步骤在完成A/D转换电流检测值的步骤之后执行，以及
在所述峰谷判断步骤中，当载波从其峰顶下落时，A/D转换值被用作电流检测值，而当载波从其谷底上升时，该步骤转到所述比较步骤，以及
在所述比较步骤中，当所述调制波指令大于所述比较标准值时，A/D转换值被用作偏移值，而当所述调制波指令小于所述比较标准值时，该步骤转到所述校正值操作步骤。
发明效果
依据权利要求1的发明，可以检测与电流检测值重叠的电流检测系统的偏移值，并且可以校正电流检测值。这使得具有高精度的电流检测中的电流控制得以改进。
依据权利要求2的发明，可以容易和确定地判断载波是从它的谷底上升还是从它的峰顶下落。
依据权利要求3的发明，可以在电机接通状态下持续地检测偏移值以校正电流检测值。因此，不仅可对规则偏移而且对随时间变化的偏移例如温度漂移的偏移值进行检测以校正电流检测值。
依据权利要求4的发明或者权利要求5的发明，能够防止偏移检测中的错误检测，从而能够防止电流控制性能的恶化。
依据权利要求6的发明，可在电机接通的状态下或者电机接通之前用简单运算公式来计算要计算的比较标准值。这使得软件处理时间减少。
依据权利要求7的发明，即使在三相逆变器的任何两个相位的下臂侧上的电流检测中，也可以检测偏移值来校正电流检测值，因设备的低成本和最小化以及电路的简化要求两个相位。
依据权利要求8的本发明，可以检测与电流检测值重叠的电流检测系统的偏移值，并且可以校正电流检测值。这使得具有较高精度的电流检测中电流控制性能得以改进。
依据权利要求9的本发明，可以在电机接通状态下持续地检测偏移值以校正电流检测值。此外，可以不仅对规则偏移而且对随时间变化的偏移例如温度漂移的偏移值进行检测以校正电流检测值。
附图说明
图1示出本发明实施方式1的电流控制器的结构。
图2是说明依据本发明的电流控制器的电流偏移校正方法的流程图。
图3示出检测电流偏移值的方法。
图4示出常规电流控制器的结构。
图5是示出现有技术中电流偏移量检测操作的流程图。
图6是示出现有技术中执行电流偏移量操作的流程图。
图7是示出现有技术中使用电流偏移量的电流偏移校正操作的流程图。
附图标记说明
1  电流控制器
2  三相PWM逆变器部
3  开关元件驱动电路
4  A/D转换部
5  电流控制操作部
6  调制波指令产生部
7  电流检测值操作部
8  载波产生部
9  PWM信号产生部
10  载波峰谷判断部
21  开关元件
22  续流二极管
23  分流电阻
24  电荷泵电路
101  商用电源
102  转换部
103  滤波电容
104  电机
105  位置检测器
106  上控制部
具体实施方式
下面将基于附图描述依据本发明的电流控制器和控制电流偏移方法的具体实施例。
(实施例1)
图1示出本发明的结构。在图1中，1表示电流控制器，2表示三相PWM逆变器部，3表示开关元件驱动电路，4表示A/D转换部，5表示电流控制操作部，6表示调制波指令产生部，7表示电流检测值操作部，8表示载波产生部，9表示PWM信号产生部，以及10表示载波峰谷判断部。此外，21表示开关元件，22表示续流二极管。23表示插入在负侧(Nch)的开关S2和用于检测电流的DC总线的负侧(Nch)之间的分流电阻。24表示电荷泵电路，用于使用开关元件21的负侧脉冲提供开关元件21的驱动电源。
反向并联连接到IGBT晶体管21的续流二极管22用于形成开关S1。串联连接的S1和S2二者形成用于一个相位的开关对。三对开关用于三个相位。电荷泵电路21从DC电源Vs+通过二极管和电容器连接到开关元件驱动电路3，所述二极管和电容器分别沿着每个相位的前向连接。开关元件21、续流二极管22、分流电阻23和电荷泵电路24形成三相PWM转换部2。
本发明不同于专利文献1和2之处在于提供了载波峰谷判断部10以及在于电流检测值操作部7执行电流偏移值检测方法和电流偏移值校正方法，上述方法是基于载波峰谷判断部10和调制波指令产生部6的输出。
现在，将描述依据本发明的具有电流控制器的电机控制设备的操作。上控制部106依据位置反馈信号和来自外部的用于操作的指令执行位置控制、速度控制和转矩控制，从而向电流控制操作部5输出电流指令，所述位置反馈信号是位置检测器105中的位置检测信号。转换部102将商用电源101的AC电源转换成DC电源。三相PWM转换部2依据PWM信号产生部9的PWM信号将DC电源转换成AC电源，以给电机104供给电源。在这种操作序列中，电机控制设备依据外部的操作命令控制电机。
接着，将描述电流控制器的操作。上控制部106依据位置反馈信号和来自外部的用于操作的指令执行位置控制、速度控制和转矩控制，从而输出电流指令到电流控制操作部5，所述位置反馈信号是位置检测器105中的位置检测信号。转换部102将商用电源101的AC电源转换成DC电源。三相PWM转换部2依据PWM信号产生部9的PWM信号将DC电源转换成AC电源，从而给电机104供给电源。在这种操作序列中，电机控制设备依据外部的操作命令控制电机。
现在，将描述电流控制器1的各个部分的操作。A/D转换部4检测三相PWM转换部2中的分流电阻23两端的电压，以检测分流电阻23中流动的电流。A/D转换部4将在两端的检测电压转换成电流反馈信号，把该信号按数字值ADu、ADv和ADw输出到电流检测值操作部7。载波峰谷判断部10区分峰顶和谷底，以向电流检测值操作部7输出有关区别的信息。电流检测值操作部7检测检测电流的电流偏移值并且基于调制波指令Tu *、Tv *和Tw *以及载波峰顶和谷底之间的区别信息和电流检测数字值ADu、ADv、ADw来执行电流偏移校正。在偏移校正之后，电流检测值操作部7接着向电流控制操作部5输出电流检测值Iu、Iv和Iw。
电流控制操作部5基于来自上控制部106的电流指令、来自电流检测值操作部7的电流检测值以及位置反馈信号来执行电流控制操作，从而向调制波指令产生部6输出电压指令Vu *、Vv *和Vw *。载波产生部8依据载波频率和载波幅值输出载波。在电压指令大于载波幅值时，载波指令产生部6限制调制比。然后调制波指令产生部6产生调制波指令Tu *、Tv *和Tw *，以根据所述电压指令输出电压，从而向PWM信号产生部9输出调制波指令。PMW信号产生部9比较载波和调制波指令以产生脉冲信号，并且进一步产生该脉冲信号的反转信号。上述动作之后，PWM信号产生部9对开关元件的正侧和负侧两者产生PWM信号。
PWM信号具有死区时间，使得同一相位的正侧和负侧上的开关元件不能同时接通，因在开关元件同时接通的情况下，DC电源会短路。此外，通常依据电压指令或者调制比命令，依据死区时间而变化的电压补偿是基于电流指令、电流检测值、电流估计值等执行的。这使得电压指令与真实电压一致。开关元件驱动电路3依据PWM信号控制开关元件21的接通/关闭，用于向电机104供给电源。
现在，将详细描述电流控制器的电流偏移校正方法。图2是表示电流控制器的电流偏移校正方法的流程图。
(S101)首先，确认是否完成通过读出在分流电阻23两端检测的电压来获得电流检测值的A/D转换。在完成的情况下，该步骤转至(S102)。当没有完成该确认时，结束用于校正的步骤序列。
(S102)判断来自载波产生部11的载波是从它的峰顶下落还是从它的谷底上升。当载波从谷底上升时，该步骤转到(S103)。当载波从峰顶下落时，该步骤转到(S104)。对于载波的峰顶或者谷底，依据标记信号以及先于该载波当前采样值的任何部分的该载波的采样值来判断载波是从谷底上升还是从峰顶下落，所述标记信号表示载波的当前采样值是否超出了载波幅值的最大值或者载波幅值的最小值。
(S103)把来自调制波指令产生部6的调制波指令与通过后面叙述的计算方法计算的比较标准值相比较。在所述调制波指令小于所述比较标准值时，该步骤转到(S106)。当所述调制波指令等于或者大于所述比较标准值时，该步骤转到(S105)。
(S104)当载波从峰顶下落时，各个相位的开关元件21的下臂接通，并且电流流向连接到各个相位下臂侧的分流电阻器。因此，在步骤S101获得的A/D转换值被设置为在当前偏移校正之前得到的电流检测值，接着该步骤转到(S106)。
(S105)当该载波从谷底上升并且所述调制波指令等于或者大于所述比较标准值时，各个相位的开关元件21的上臂接通，没有电流流向连接到各个相位下臂侧的分流电阻器。因此，在步骤(S101)获得的A/D转换值被设置为当前的偏移值，并且接着该步骤转到(S106)。
(S106)从偏移校正之前获得的电流检测值中减去该偏移值，以计算偏移校正之后的电流检测值。在通过步骤(S104)执行步骤(S106)的情况下，从当前的电流检测值中减去先前的偏移值以获得偏移校正之后的电流检测值，该先前的偏移值在偏移校正之前获得。在通过步骤(S105)执行步骤(S106)的情况下，从先前的电流检测值中减去当前的偏移值以获得偏移校正之后的电流检测值，该先前的偏移值在偏移校正之前获得。
现在，将描述检测电流偏移值的方法。图3示出检测电流偏移值的方法。为了检测各个相位在电机接通状态下的偏移值，在没有电流依据电流指令流过各个相位的开关元件21下臂侧的时段内，需要读出A/D转换值。也就是说，当依据PWM信号产生部9的PWM信号，各个相位的开关元件的下臂侧处于“接通”的状态时，此时的A/D转换值是包括电流检测系统的偏移值和基于电流指令的电流检测值。因此，只检测偏移值很困难。
因此，各个相位的偏移值可以在各个相位的开关元件21的上臂侧处于接通状态(下臂侧处于关闭的状态)的时段内检测。在图3中，各个相位的偏移值可在能够检测偏移值的时段内检测，其中，在死区时间Td过了之后(图3中按斜线示出的部分)，在该时段内各个相位的开关元件21的接通/关闭状态从下臂的接通状态切换到上臂的接通状态。
对于上臂的接通时段，即能够检测偏移值的时段，当在比较调制波指令和比较标准值时，调制波指令等于或者大于比较标准值的情况下，就可判断是上臂接通时段，即能检测偏移值的时段。在这种情况下，比较标准值Cr可以依据公式(1)计算，其中Tmin表示上臂侧最小ON时间，Td表示死区时间，Fc表示载波频率，并且载波幅值假设为1至α。上文中的上臂侧最小ON时间是指A/D转换部的采样和保持时间。
Cr＝(Tmin+Td)×fc×α(1)
如上所述，依据本发明的电流控制器及其电流偏移校正方法，检测电流检测系统的偏移值并且偏移校正电流的检测值。这使得电流控制性能得以改进。此外，即使当电机接通时，也可执行偏移值检测和校正，从而不仅可校正规则偏移，也可校正不规则的偏移例如温度漂移。
即使通过分流电阻器23执行三相或者仅任意两相上的电流检测时，也可以应用本发明。此外，分流电阻器23可以用检测电流的DCCT来替换。偏移值可以是任意数目偏移值的平均值。
只要各参数Tmin、Td、fc和α事先已知，并且比较标准值Cr用在对规则操作不发生改变的状态下，在规则操作之前，公式(1)中的比较标准值Cr可以事先计算。
工业实用性
在电机接通的状态下，可以持续检测和校正偏移，因此，本发明不仅对规则偏移有效而且对随时间改变的偏移也有效，此时电流检测可以用高精度检测。因此，本发明也可以用于具有电流控制器的电机控制设备，其中本发明可以作为通过电机控制设备电机驱动的通用工业机器、机器工具、机器人等运行。上文中的电机也可以是旋转型的或者直接作用型的。

Claims (9)

1.一种电流控制器，包括：
电流控制操作部，用于基于电流指令执行电流控制操作，以产生电压指令，
调制波指令产生部，用于基于所述电压指令产生调制波指令，
载波产生部，用于产生载波，
PWM信号产生部，用于基于所述调制波指令和所述载波之间的比较，产生PWM信号，
A/D转换部，用于基于串联连接到三相PWM逆变器的每个相位的下臂元件的分流电阻的电压降来A/D转换每个相位的电流检测值，
载波峰谷判断部，用于接收载波的输入以输出该载波的上升或者下落的判断信号，
电流检测值操作部，用于接收所述调制波指令和峰谷的信息以及A/D转换值的输入，以输出电流检测校正值。
2.如权利要求1的电流控制器，其中
所述判断信号基于下述内容来判断所述载波是从谷底上升或者还是从峰顶下降：
标记信号，指示所述载波的当前采样值是否超出了该载波的最大幅值或者最小幅值；以及
先于该载波的当前采样值的可选区内的该载波的采样值。
3.如权利要求1的电流控制器，其中
所述电流检测值操作部通过减去电流检测值和偏移值来执行电流检测校正值的操作，所述电流检测值是在从所述载波的峰顶下落时检测的A/D转换值，所述偏移值是在从所述载波的谷底上升时检测的A/D转换值。
4.如权利要求1的电流控制器，其中
所述电流检测值操作部基于所述调制波指令和比较标准值之间的比较，执行所述电流检测值的偏移检测和偏移校正操作。
5.如权利要求1的电流控制器，其中
仅当所述载波从其谷底上升并且所述调制波指令大于比较标准值时，所述电流检测值操作部执行偏移检测。
6.如权利要求1的电流控制器，其中
用在所述电流检测值操作部中的比较标准值是基于所述A/D转换部的采样和保持时间、载波的频率以及死区时间来计算的。
7.如权利要求1的电流控制器，其中
所述A/D转换值是三相逆变器的三个相或者任何两个相的电流检测值。
8.一种电流控制器的电流偏移校正方法，该电流控制器包括：
电流控制操作部，用于基于电流指令执行电流控制操作，以产生电压指令，
调制波指令产生部，用于基于所述电压指令产生调制波指令，
载波产生部，用于产生载波，
PWM信号产生部，用于基于所述调制波指令和所述载波之间的比较，产生PWM信号，和
A/D转换部，用于基于串联连接到三相PWM逆变器的每个相位的下臂元件的分流电阻的电压降来A/D转换每个相位的电流检测值，
该电流偏移校正方法包括：
峰谷判断步骤，用于判断所述载波是从它的谷底上升还是从它的峰顶下降：
比较步骤，用于基于所述判断步骤中的结果，比较所述调制波指令和比较标准值；
偏移检测步骤，用于基于在所述比较步骤中的结果，检测所述电流检测值的偏移；以及
校正值操作步骤，用于获得所述电流检测值和在所述偏移检测步骤中检测的偏移值之间的差，作为电流检测校正值，其中
在电机的规则运转状态下，持续执行所述步骤的序列。
9.如权利要求8的电流控制器的电流偏移校正方法，其中
所述峰谷判断步骤在完成A/D转换电流检测值的步骤之后执行，以及
在所述峰谷判断步骤中，当所述载波从其峰顶下落时，A/D转换值被用作所述电流检测值，而当所述载波从其谷底上升时，该步骤转到所述比较步骤，以及
在所述比较步骤中，当所述调制波指令大于所述比较标准值时，A/D转换值被用作所述偏移值，而当所述调制波指令小于所述比较标准值时，该步骤转到所述校正值操作步骤。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011003220A1 (en) * 2009-07-09 2011-01-13 Texas Instruments Incorporated Inverter current measurement using shunt resistor
CN102195561A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 松下电器产业株式会社 电动机驱动装置
CN102868341A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 欧姆龙汽车电子株式会社 电机控制装置
CN102985311A (zh) * 2011-06-08 2013-03-20 日本精工株式会社 电动助力转向装置的控制装置
CN103107770A (zh) * 2011-10-07 2013-05-15 爱信精机株式会社 交流电机的控制装置及控制方法
CN104811077A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 株式会社电装 电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备
CN108663558A (zh) * 2017-03-29 2018-10-16 株式会社村田制作所 一种pfc设备及其电流检测方法和电流检测装置
CN110501976A (zh) * 2019-07-29 2019-11-26 北京精密机电控制设备研究所 一种用于机器人高性能伺服控制驱动的方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7795826B2 (en) * 2006-07-07 2010-09-14 Panasonic Corporation Brushless motor driving circuit and motor having the same circuit
JP5004759B2 (ja) * 2006-11-14 2012-08-22 三菱電機株式会社 同期機の制御装置及び同期機の制御方法
JP2008160915A (ja) * 2006-12-21 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動用インバータ制御装置および該装置を用いた機器
US7880425B2 (en) * 2007-11-26 2011-02-01 GM Global Technology Operations LLC Electric motor drive systems, motor vehicles, and methods of phase current regulation
DE102008011164B4 (de) * 2008-02-26 2012-10-04 Panasonic Industrial Devices Europe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Kompensation der Nullpunktabweichung bei der Wicklungsstromerfassung für die Steuerung eines bürstenlosen Motors
JP4920784B2 (ja) * 2008-03-31 2012-04-18 三菱電機株式会社 モータ駆動制御装置
DE102008017642A1 (de) * 2008-04-04 2009-12-10 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Umrichter und Verfahren zur Bestimmung eines Stromraumzeigers
DE102008018075B4 (de) * 2008-04-09 2010-12-23 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Umrichter und Verfahren zur Bestimmung eines Stromraumzeigers
DE102008018885A1 (de) 2008-04-14 2009-10-22 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Leiterplatte, Verfahren zur Bestimmung eines Stromraumzeigers, Umrichter, Leiterplatte und Baureihe von Umrichtern
US9725008B2 (en) * 2008-11-10 2017-08-08 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Hybrid type construction machine
EP2442437B1 (en) * 2009-06-08 2019-12-18 Mitsubishi Electric Corporation Power converter
JP5018850B2 (ja) * 2009-09-28 2012-09-05 三菱電機株式会社 電動機制御装置
US9030851B2 (en) * 2010-04-30 2015-05-12 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC bus voltage control method and system
US8674713B2 (en) * 2010-10-21 2014-03-18 Tektronix, Inc. Zero ampere level current data correction for a power device under test
JP5636990B2 (ja) * 2011-01-28 2014-12-10 株式会社豊田自動織機 インバータ装置
JP5161985B2 (ja) 2011-02-16 2013-03-13 三菱電機株式会社 電力変換装置および電動パワーステアリングの制御装置
KR101288196B1 (ko) * 2011-09-09 2013-07-19 삼성전기주식회사 초기 보정 기능을 갖는 모터 구동 장치 및 방법
CN102437755B (zh) * 2011-12-28 2014-02-19 房世平 一种逆变电源控制系统
US9048777B2 (en) * 2012-12-31 2015-06-02 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for integrated circuit interface and associated methods
GB2512078A (en) 2013-03-19 2014-09-24 Control Tech Ltd Control system for multi-phase rotary machines
KR101566590B1 (ko) 2013-11-29 2015-11-13 엘에스산전 주식회사 인버터 제어장치
US10666169B2 (en) * 2015-03-12 2020-05-26 Mitsubishi Electric Corporation Control device for AC rotary machine and control device for electric power steering
JP6672799B2 (ja) * 2016-01-06 2020-03-25 株式会社リコー 電流検出装置、モータ制御システム、画像処理装置及びシート搬送装置
JP6529452B2 (ja) * 2016-03-11 2019-06-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ駆動装置及びモータ駆動装置における相電流検出方法
CN109478854B (zh) * 2016-06-22 2020-09-22 三菱电机株式会社 功率转换装置
CN106100483A (zh) * 2016-08-15 2016-11-09 珠海格力电器股份有限公司 电机控制过程中偏置电流的计算方法及系统
US10054660B2 (en) 2016-12-07 2018-08-21 Delphi Technologies Ip Limited Electric motor control system with current sensor offset correction
CN107994827B (zh) * 2017-11-17 2020-11-03 美的集团股份有限公司 电机驱动系统和采样相电流相电压的同步计算方法、装置
FR3084466B1 (fr) * 2018-07-26 2021-01-15 Continental Automotive France Procede de detection in situ du dysfonctionnement d'un dispositif radiofrequence
JP7468200B2 (ja) 2020-07-06 2024-04-16 株式会社ジェイテクト モータ制御装置
JP7501355B2 (ja) * 2020-12-28 2024-06-18 ニデック株式会社 モータ制御装置、モータ、モータ制御方法、及びプログラム
US20240072710A1 (en) * 2021-02-02 2024-02-29 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55125086A (en) * 1979-03-20 1980-09-26 Hitachi Ltd Motor controlling device
JP2003164192A (ja) 2001-11-28 2003-06-06 Denso Corp 三相ブラシレスモータ制御装置
JP3674578B2 (ja) 2001-11-29 2005-07-20 株式会社デンソー 三相インバータの電流検出装置
JP2003324985A (ja) * 2002-04-26 2003-11-14 Toyoda Mach Works Ltd モータ制御装置
JP4269770B2 (ja) * 2003-05-07 2009-05-27 株式会社デンソー 三相電圧形インバータ装置
JP2005045990A (ja) * 2003-07-10 2005-02-17 Kaga Electronics Co Ltd 速度起電力検出装置及び方法、並びにインバータ制御装置等

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011003220A1 (en) * 2009-07-09 2011-01-13 Texas Instruments Incorporated Inverter current measurement using shunt resistor
CN102195561A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 松下电器产业株式会社 电动机驱动装置
CN102195561B (zh) * 2010-03-11 2015-06-17 松下电器产业株式会社 电动机驱动装置
CN102985311B (zh) * 2011-06-08 2015-12-02 日本精工株式会社 电动助力转向装置的控制装置
CN102985311A (zh) * 2011-06-08 2013-03-20 日本精工株式会社 电动助力转向装置的控制装置
CN102868341A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 欧姆龙汽车电子株式会社 电机控制装置
CN103107770A (zh) * 2011-10-07 2013-05-15 爱信精机株式会社 交流电机的控制装置及控制方法
CN104811077A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 株式会社电装 电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备
CN104811077B (zh) * 2014-01-28 2018-05-25 株式会社电装 电力转换设备以及使用电力转换设备的电动转向设备
CN108663558A (zh) * 2017-03-29 2018-10-16 株式会社村田制作所 一种pfc设备及其电流检测方法和电流检测装置
CN108663558B (zh) * 2017-03-29 2020-06-23 株式会社村田制作所 一种pfc设备及其电流检测方法和电流检测装置
CN110501976A (zh) * 2019-07-29 2019-11-26 北京精密机电控制设备研究所 一种用于机器人高性能伺服控制驱动的方法
CN110501976B (zh) * 2019-07-29 2020-12-18 北京精密机电控制设备研究所 一种用于机器人高性能伺服控制驱动的方法

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GB2437696B (en) 2010-02-17
US7560897B2 (en) 2009-07-14

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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