CN101521483A - 电动机驱动装置 - Google Patents

电动机驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101521483A
CN101521483A CN200810129770A CN200810129770A CN101521483A CN 101521483 A CN101521483 A CN 101521483A CN 200810129770 A CN200810129770 A CN 200810129770A CN 200810129770 A CN200810129770 A CN 200810129770A CN 101521483 A CN101521483 A CN 101521483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch element
boost chopper
control unit
voltage
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200810129770A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101521483B (zh
Inventor
田村建司
奥山敦
田村正博
能登原保夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Global Life Solutions Inc
Original Assignee
Hitachi Appliances Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Appliances Inc filed Critical Hitachi Appliances Inc
Publication of CN101521483A publication Critical patent/CN101521483A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101521483B publication Critical patent/CN101521483B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/297Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

在电动机驱动装置中,根据交流电源的电压状态控制升压斩波用开关元件的导通率,在确保可靠性的同时通过低价的结构降低电路损失。电动机驱动装置具有转换器电路和控制装置(6)。转换器电路具有:整流电路;利用升压斩波用开关元件的开关动作以及电抗器的能量存储效果进行升压的升压电路;以及平滑电容器。控制装置(6)具有:运算升压斩波用开关元件的导通率来进行控制的转换器控制单元(6e)。转换器控制单元(6e)具有:根据电源电流的瞬时值(11a)和比例增益进行控制的升压比控制单元;以及为了使直流电压值(12c)和目标直流电压(12d)的偏差成为规定的值,运算比例增益的比例增益运算单元(12b)。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电动机驱动装置,特别适合于具备转换器电路以及对其进行控制的控制装置的电动机驱动装置。
背景技术
提出了很多具备转换器电路的电动机驱动装置,该转换器电路通过将交流电压转换为直流电压的整流电路对电源电流进行整流,并且进行由该整流电路整流的电源直流的高次谐波电流抑制以及功率因数改善。
作为代表性的电动机驱动装置,具有通过电抗器以及升压斩波用开关元件构成的升压斩波电路进行电源电流的高次谐波抑制以及功率因数改善的电动机驱动装置。作为与其相关的电动机驱动装置,例如可列举出特开平1-114372号公报(专利文献1)、特开第2796340号公报(专利文献2)、特开第2809463号公报(专利文献3)。
在专利文献1~3的电动机驱动装置中,基本为:不检测成为基准的正弦波电流指令波形和电源电压相位,而仅使用电源电流的瞬时值以及比例增益,将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形。
专利文献1的控制方式为:在通过整流电路对交流电源进行整流后的电流电压的全部区域,进行转换器电路内的升压斩波用开关元件的动作,由此来进行高次谐波抑制以及功率因数改善,对应电流电流调整升压斩波用开关元件的导通率,随着接近电源电流的峰值附近,减小升压斩波用开关元件的导通率。在该专利文献1中,在电源电流的峰值附近未充分得到由于升压斩波用开关元件的导通引起的升压的效果。
因此,在专利文献2中,提出了这样的控制方式,亦即,作为可以通过使电源电流的峰值附近的升压斩波用开关元件的导通停止,降低开关元件的电路损失,实现高效化的控制,并使升压比恒定的控制方式。
此外,在专利文献3中提出了以下的控制方式:在通过整流电路对交流电源进行整流,并且通过平滑电容器使该整流电路整流后的电源电压成为直流电压的电源装置中,对于减小平滑电容器的容量时产生的直流电压脉动成分,根据直流电压脉动成分修正转换器电路内的升压斩波用开关元件的导通率,由此可以降低直流电压的脉动。通过使用该控制方式,可以降低平滑电容器的容量,实现了电源装置的电路的低成本化。
【专利文献1】特开平1-114372号公报
【专利文献2】特开第2796340号公报
【专利文献3】特开第2809463号公报
发明内容
但是,在所述专利文献1~3中,无论所提供的交流电源的电压为怎样的状态,为了成为目标的直流电压都要调整转换器电路内的升压斩波用开关元件的导通率。因此,虽然在交流电源的电压变高时由于导通率全体降低,减轻了对于元件的负担所以不会出现问题,但是相反,在交流电压降低时,为了升压斩波用开关元件的导通率全体变大,由于升压斩波用开关元件的温度上升以及电源电流的峰值电流升高,所以需要高性能的元件,存在成本以及电路损失增大的问题。
此外,在专利文献2中,虽然升压斩波用开关元件的导通率不受所供给的交流电源的电压状态的影响始终为恒定的升压比,但是存在根据交流电源的电压状态,由转换器电路升压的直流电压值发生变化的问题。
本发明的目的在于提供一种可以根据交流电源的电压状态控制升压斩波用开关元件的导通率,确保升压斩波用开关元件的可靠性,同时可以通过低价的结构实现电路损失的降低。
为了达成上述目的,本发明提供一种电动机驱动装置,该电动机驱动装置具备:转换器电路以及控制所述转换器电路的控制装置,所述转换器电路具有:将交流转换为直流的整流电路、利用升压斩波用开关元件的开关动作以及电抗器的能量存储效果进行升压的升压电路、以及使该升压后的直流电压平滑的平滑电容器,所述控制装置具有运算所述升压斩波用开关元件的导通率,控制所述升压斩波用开关元件的转换器控制单元,其中,所述转换器控制单元具有:不检测成为基准的正弦波电流指令波形或电源电压相位,而根据电源电流的瞬时值和比例增益,将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形的升压比控制单元;以及为了使由所述转换器电路的平滑电容器平滑后的直流电压值和目标直流电压的偏差成为规定的值,运算所述比例增益的比例增益运算单元。
本发明更为理想的具体结构例子如下。
(1)具备逆变器电路,其根据由所述转换器电路升压并平滑的直流电压,控制永磁同步电动机的转速。
(2)在所述(1)中,所述转换器控制单元具备修正控制单元,其运算与电源电流值或电动机转速相对应的目标直流电压,然后输入给所述比例增益运算单元。
(3)在所述(2)中,为了成为与电源电流值或电动机转速对应的目标直流电压,所述修正控制单元根据当前直流电压值和目标直流电压值的差分运算所述升压斩波用开关元件的导通比。
(4)在所述(3)中,所述修正控制单元根据电源电流值或电动机转速运算对于所述升压斩波用开关元件导通比的增益有效范围。
(5)在所述(3)中,所述修正控制单元根据电源电流值或电动机转速运算对于所述升压斩波用开关元件导通比的变化率的有效范围。
(6)在所述(2)~(5)的任意一个中,可以通过外部选择功能或外部存储装置等选择是根据电源电压值还是根据电动机转速求出所述目标直流电压。
(7)在所述(2)~(5)的任意一个中,可以通过外部选择功能或外部存储装置选择所述目标直流电压、所述升压斩波用开关元件的导通比、对于所述升压斩波用开关元件导通比的有效范围、对于所述升压斩波用开关元件导通比的变化率的有效范围中的某一个的设定点。
根据本发明的电动机驱动装置,可以根据交流电源的电压状态控制升压斩波用开关元件的导通比,可以在确保升压斩波用开关元件的可靠性的同时,实现低价格的结构以及电路损失的降低。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的电动机驱动装置的全体结构图。
图2是图1的控制装置的转换器控制单元的控制方框图。
图3是本发明第二实施方式的电动机驱动装置中的转换器控制单元的控制方框图。
图4表示图3的转换器控制单元中的目标直流电压运算器的设定例。
图5表示图3的转换器控制单元中的比例增益的有效范围的设定例。
图6表示图3的转换器控制单元中的PWM导通率有效范围运算器的设定例。
符号说明
1交流电源;2整流电路;2a二极管桥;3转换器电路;3a电抗器;3b升压斩波用开关元件;3c二极管;3d平滑电容器;3e分流电阻;4逆变器电路;4a IGBT;4b二极管;4c分流电阻;5永磁同步电动机;6控制装置;6a A/D转换单元;6b PWM输出单元;6c A/D转换单元;6d PWM输出单元;6e转换器控制单元;6f逆变器控制单元;7放大器;8驱动器;9放大器;10驱动器;11升压比控制单元;11a电源电流瞬时值运算器;11b比例增益;11d上下限限制器;12比例增益运算单元;12a运算增益;12b比例增益运算器;12c直流电压;12d目标直流电压;12e上下限限制器;13修正控制单元;13a目标直流电压运算器;13b Kp增益限制运算器;13c PWM导通率限制运算器;13d电源电流平均值运算器;13e电动机转速;20电动机驱动装置
具体实施方式
以下使用附图对本发明的多个实施方式的电动机驱动装置进行说明。各个实施方式的附图中的同一符号表示相同部分或相当部分。
(第一实施方式)
使用图1以及图2说明本发明的第一实施方式的电动机驱动装置。
首先,一边参照图1一边说明本实施方式的电动机驱动装置20的整体结构。图1是本实施方式的电动机驱动装置的整体结构图。
电动机驱动装置20把对交流电源1进行整流、升压以及平滑的转换器电路3,根据从该转换器电路输出的直流电压控制永磁同步电动机5的转速的逆变器电路4,以及对这些转换器电路3以及逆变器电路4进行控制的控制装置6作为主要构成要素而构成。
转换器电路3具备:将交流电源1的交流电压转换为直流电压的整流电路2;用于对电源电压进行升压的电抗器3a以及升压斩波用开关元件3b;用于使升压斩波用开关元件3b的输出电压平滑的二极管3c以及平滑电容器3d;以及用于瞬时检测使升压斩波用开关元件3b短路时的短路电流的分流电阻3e。
整流电路2具备二极管桥2a,与交流电源1的输出侧连接。该整流电路2将交流电源1的交流电压整流为直流电压。
电抗器3a与整流电路2的输出侧连接,升压斩波用开关元件3b与电抗器3a的输出侧连接。升压斩波用开关元件3b经由整流电路2以及电抗器3a使交流电源1短路。由整流电路2整流后的电源电压利用升压斩波用开关元件3b的开关动作和电抗器3a的能量存储效果被升压。升压斩波用开关元件3b和电抗器3a构成升压电路。由控制装置6进行升压斩波用开关元件3b的导通率的调整。此外,电抗器3a可以在整流电路2之前与输入侧连接。
逆变器电路4具备用于根据由转换器电路3升压并平滑的直流电压对成为负载的永磁同步电动机5的转速进行控制的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅极型功率管)4a以及二极管4b;以及对该IGBT4a通电时流过的直流电流进行检测的分流电阻4c。分流电阻4c与IGBT4a串联连接。此外,通过控制装置6进行IGBT4a的导通率的调整。
控制装置6由微型计算机(个人电脑)构成。该控制装置6具有:用于控制升压斩波用开关元件3b的导通率的A/D转换单元6a、6e;用于控制IGBT4a的导通率的A/D(Analog/Digital:模拟/数字)转换单元6c;PWM输出单元6d以及逆变器控制单元6f。
对A/D转换单元6a、PWM输出单元6b以及转换器控制单元6e构成的转换器电路3的控制进行说明。
通过放大器7对由转换器电路3的分流电路3e检测到的电源电流的瞬时值进行放大,把通过该放大器放大后的电源电流的瞬时值经由A/D转换单元6a输入给转换器控制单元6e。转换器控制单元6e使用对该转换器控制单元6e输入的电压值、用于将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形的比例增益,运算升压斩波用开关元件3b的导通率。把转换器控制单元6e运算出的升压斩波用开关元件3b的导通率,通过调整PWM输出单元6e的PWM开启时间设为导通率。经由驱动器8将PWM输出单元6b输出的PWM开启时间输出给转换器电路3内的升压斩波用开关元件3b,来驱动该升压斩波用开关元件3b。由此,可以实现将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形的转换器控制。
然后,对A/D转换单元6c、PWM输出单元6d以及逆变器控制单元6f构成的逆变器电路4的控制进行说明。
本实施方式的电动机控制因为进行无电动机电流传感器/无位置传感器的转矩控制,所以从逆变器电路4输出的仅为在直流侧设置的分流电阻4c中流过的直流电流。具体地说,通过放大器9对分流电阻4c检测到的直流电流进行放大,将该放大器放大后的直流电流经由A/D转换单元6c输入给逆变器控制单元6f。此外,将给予逆变器电路4的IGBT4a的导通率,通过调整PWM输出单元6d的PWM开启时间作为导通率。经由驱动器10将PWM输出单元6d输出的PWM开启时间输出给IGBT4c,来驱动该IGBT4c。由此,可以对永磁同步电动机5进行转速控制来对其进行驱动。
然后,参照图2对转换器控制单元6e进行具体的说明。图2是图1的控制装置6的转换器控制单元6e的控制方框图。
转换器控制单元6e具备升压比控制单元11和比例增益运算单元12。
升压比控制单元11,通过下述的控制方式来进行控制,亦即,不检测成为基准的正弦波电流指令和电源相位,而使用作为绝对值的输入电流瞬时值|Is|(11a)和比例增益Kp(11b)的积,将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形的基本控制方式,以及为了降低升压斩波用开关元件的损失,停止输入电流的峰值附近的开关动作的升压斩波用恒比控制方式。
对基本控制方式进行说明。当像公式(1)那样给出了了升压斩波用开关元件3b的导通率(PWM开启时间的比率)时,输入电流瞬时值is可以通过公式(2)表示。
d=1-Kp·|is|      (1)
1:100%导通率,Kp:电流控制增益,is:输入电流(瞬时值)
is = 2 · Vs · sin ωt Kp · Ed - - - ( 2 )
Vs:电源电压有效值,Ed;直流电压,ω:电角频率
根据该公式(2)可知,即使不存在电源电压波形等基准波形,输入电流瞬时值is也会成为与电源电压Vs同步的正弦波。这是基本控制方式的原理。
对升压斩波用恒比控制方式进行说明。当对公式(2)变形时,则成为公式(3)。该公式(3)表示瞬时的升压比。
Kp · is = 2 · Vs · ωt Ed - - - ( 3 )
在此,当通过有效值基准(base)考虑升压斩波用比a时,成为式(4)。在该式(4)中,如果恒定地控制Kp·Is,则直流电压Ed可以控制成电源电压Vs的a倍。
Kp · Is = 1 a - - - ( 4 )
Is:输入电流(有效值)
当根据该公式(4)求出比例增益Kp时,成为公式(5)。
Kp = 1 a · Is - - - ( 5 )
当把该公式(5)代入到公式(1)中时,导通率信号d成为公式(6)。
d = 1 - | is | a · Is - - - ( 6 )
根据该公式(6)可知,当输入电流|is|超过了a·Is时,导通率信号d成为0%,升压斩波用开关动作停止。由此,输入电流在电源电压的峰值附近(输入电流超过a·Is的区域)成为不用于升压斩波的波形,可实现升压斩波用开关损失的降低。这是升压斩波用恒比控制方式的原理。
通过上述那样进行控制,不检测成为基准的正弦波电流指令波形和电源相位,仅使用输入电流瞬时值和比例增益就可以将输入电流波形控制成与电源电压同步的正弦波波形,就可以停止输入电流的峰值附近的开关动作。
以上的控制通过图2的升压比控制单元11内所示的方框图进行。在该方框图中,在导通率信号d的运算中,如公式(1)以及公式(5)那样,从作为最大导通率100%的1(11c)中减去由安装在控制装置6上的A/D转换单元输入到控制装置内部的电源电流的瞬时值|is|(11a)和比例增益Kp(11b)的积,来作为PWM输出单元6b的PWM开启时间。将该PWM开启时间作为导通率由PWM输出单元6b输出,经由驱动器8驱动转换器电路3内的升压斩波用开关元件3b。
此外,可以将输入电流瞬时值|is|(11a)和比例增益Kp(11b)乘积的值考虑为PWM输出单元的开启时间的比率,来进行PWM输出功能的设定。此时,不需要从作为最大导通率100%的1中减去上述的乘积,可以简化运算。
比例增益运算单元12,运算由转换器电路3的平滑电容器3d平滑的直流电压值12c和目标直流电压12d的偏差ΔEd,为了使该偏差ΔEd成为规定的值(例如0),通过比例增益运算器12b根据运算增益12a运算比例增益Kp。在交流电源降低时,由转换器电路3的平滑电容器3d平滑的直流电压值12c和目标直流电压12d的偏差ΔEd,向负值一侧增大,直流电压值12c低于目标直流电压值。为了使该偏差ΔEd成为0,通过比例增益运算器12b使用运算增益12a进行运算来减小比例增益Kp。相反,在交流电源升高时,由转换器电路3的平滑电容器3d平滑的直流电压值12c和目标直流电压12d的偏差ΔEd,向正值一侧变大,直流电压值12c高于目标直流电压值。为了使该偏差ΔEd成为0,通过比例增益运算器12b使用运算增益12a进行运算来增大比例增益Kp。所谓比例增益运算器12b中运算增益12a是根据偏差ΔEd运算比例增益Kp时的运算系数,当增大运算增益12a时,对于偏差ΔEd的比例增益Kp变大升压率变高。相反,当减小时,对于偏差ΔEd的比例增益Kp变小升压率降低。由此,根据公式(1)可知,可以根据直流电压值12c和目标直流电压值12d的偏差Δed来调整导通率d,可以通过最佳的导通率12d进行控制,可以在确保升压斩波用开关元件的可靠性的同时,通过低价的结构实现电路损失的降低。
此外,关于比例增益运算器12b中的运算方式,可以为比例、积分或比例积分中的任意一种方法。
(第二实施方式)
然后,使用图3至图6对本发明的第二实施方式的电动机驱动装置进行说明。图3是本发明的第二实施方式的电动机驱动装置中的转换器控制单元6e的控制方框图,图4表示图3的转换器控制单元中的目标直流电压运算器的设定例子,图5表示图3的转换器控制单元中的比例增益的有效范围的设定例子,图6表示图3中的转换器控制单元中的PWM导通率有效范围运算器的设定例子。该第二实施方式在以下所述的方面与第一实施方式不同,关于其他的方面因为与第一实施方式基本相同,所以省略重复的说明。
在第二实施方式中,还新设置有修正控制单元13,并且分别在升压比控制单元11中具有上下限限制器11d,在比例增益运算单元12中具备上下限限制器11e。
修正控制单元13具备:根据由电源电流平均值运算器13d运算出的电源电流平均值或电动机转速13e,运算比例增益运算单元12内的目标直流电压12d的目标直流电压运算器13a;运算比例增益运算单元12内的比例增益Kp(11b)的修正有效范围的比例增益限制运算器13d;以及运算将升压比控制单元11内的输入电流的瞬时值|is|(11a)和比例增益Kp(11b)的乘积的值作为PWM输出的关断时间的导通率修正范围的PWM导通率限制运算器13c。
目标直流电压运算器13a运算与电源电流平均值运算器13d运算出的电源电流的平均值或电动机转速相对应的目标直流电压值12d。即,目标直流电压运算器13a根据图4那样设定的目标直流电压,当由电源电流平均值运算器13d运算出的电源平均电流值或电动机转速增大时,进行运算以便与此相应地使目标直流电压值12d增大。关于图4中设定的目标直流电压值,可以考虑在多个点(P1、P2、P3、P4)的转换器电路2的电路效率以及永磁同步电动机5的效率等,通过试验或分析等综合地求出效率最好的目标直流电压值,据此进行设定。此外,希望通过在该设定的多个点的目标直流电压值12d之间进行线间插补,来成为平滑的特性。
比例增益限制运算器13b运算作为与电源电流平均值运算器13d运算出的电源平均电流值或电动机转速相对应的比例增益Kp(11b)的有效范围的,上限限制器以及下限限制器的增益有效范围。即,比例增益限制运算器13b根据图5那样设定的增益有效范围,当由电源电流平均值运算器13d运算出的电源平均电流值或电动机转速增大时,进行运算以便与此相应地使上限限制器以及下限限制器变高,并且使增益有效范围变大。关于图5中设定的增益有效范围,可以考虑在多个点(P1、P2、P3、P4)的转换器电路2的电路效率以及永磁同步电动机5的效率等,通过试验或分析等综合地求出效率最好的增益有效范围,据此进行设定。此外,希望通过在该设定的多个点的增益有效范围之间进行线间插补,来成为平滑的特性。
在交流电源的电压减低时,由转换器电路3内的平滑电容器3d平滑的直流电压值12c和目标直流电压12d的偏差ΔEd变大,为了使该偏差ΔEd成为0由比例增益运算器12b运算出的比例增益Kp增大,但是通过上下限限制器12e可以在增益有效范围内的上限一侧限制比例增益Kp(11b)。由此,可以抑制转换器电路3内的升压斩波用开关元件3b的温度上升,以及电源电流的峰值电流变得过高。相反,即使在交流电源升高时,通过上下限限制器12e在增益有效范围内的下限一侧,限制比例增益Kp(11b),不会出现转换器电路3内的升压斩波用开关元件3b的动作变得不稳定的情况。
如图6所示,对升压斩波用恒比控制11内的升压斩波用开关元件3b的导通率的修正有效范围进行运算的PWM导通率限制运算器13c运算作为与电源电流平均值运算器13d运算出的电源平均电流值或电动机转速相对应的PWM导通率的有效范围的,上限限制器以及下限限制器的修正有效范围。换句话说,PWM导通率限制运算器13c如图6所示,当由电源电流平均值运算器13d运算出的电源平均电流值或电动机转速增大时,进行运算以便对应该增大使修正有效范围变小。关于图6的修正有效范围的特性,可以考虑在多个点(P1、P2、P3、P4)的转换器电路2的电路效率以及永磁同步电动机5的效率等,通过试验或分析等综合地求出效率最好的增益有效范围,根据其进行设定。此外,希望通过在该设定的多个点的增益有效范围之间进行线间插补,来成为平滑的特性。
根据该结构,在根据电源电流瞬时值受到外来噪声等的影响的不是本来的正确的电流信息而弄错的信息,使升压斩波用开关元件3b通电的情况下,可以限制升压斩波用开关元件3b的导通率的变化率,降低外来噪声的影响。
还希望具有以下的功能:对于在图3所示的修正控制单元13中的选择电源电流平均值13d或电动机转速13e的选择器13f或修正控制单元13内的目标直流电压运算器13a、比例增益限制运算器13b、PWM导通率限制运算器13c中任意设定的常数,为了根据永磁同步电动机的性能、平滑电容器的静电容量、升压斩波用开关元件等电路构成部件的性能进行必要的调整,可以通过外部存储装置等设定常数。
根据上述实施方式,可以根据转换器电路内的升压斩波用开关元件的导通率运算中使用的电源电流值的平均值或电动机转速,运算出考虑了升压斩波电路效率、逆变器电路效率以及电动机效率的效率最高的直流电压值。
即使在交流电源降低,升压斩波用开关元件的导通率变大时的升压斩波用开关元件的温度上升或电源电流的峰值电流变高的状态下,也可以运算当前直流电压值和目标直流电压值的偏差,根据运算出的偏差限制运算升压斩波用开关元件的导通率时的升压比的有效范围,可以抑制升压斩波用开关元件的温度上升和电源电流的峰值电流。
此外,在作为转换器控制的基本方式的,不检测正弦波电流指令波形或电源电压相位、仅使用电源电流的瞬时值和比例增益使输入电流波形成为与电源电压同步的正弦波波形的控制中,在根据电源电流瞬时值由于受到外来噪声等的影响不是本来的正确的信息而是弄错的信息,对上述转换器控制单元运算了升压斩波用开关元件的导通率的变化率的情况下,通过设置对升压斩波用开关元件3b的导通率的变化率进行限制的运算器,也可以降低外来噪声的影响。

Claims (8)

1.一种电动机驱动装置,其具备转换器电路以及控制所述转换器电路的控制装置,所述转换器电路具有将交流转换为直流的整流电路、利用升压斩波用开关元件的开关动作以及电抗器的能量储存效果进行升压的升压电路、以及使该升压后的直流电压平滑的平滑电容器,所述控制装置具有运算所述升压斩波用开关元件的导通比,来控制所述升压斩波用开关元件的转换器控制单元,所述电动机驱动装置的特征在于,
所述转换器控制单元具有:
升压比控制单元,其不检测成为基准的正弦波电流指令波形或电源电压相位,而根据电源电流的瞬时值和比例增益,将输入电流波形控制为与电源电压同步的正弦波波形;以及
比例增益运算单元,其为了使由所述转换器电路的平滑电容器平滑后的直流电压值和目标直流电压的偏差成为规定的值,运算所述比例增益。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
具备逆变器电路,其根据由所述转换器电路升压并平滑的直流电压,控制永磁同步电动机的转速。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述转换器控制单元具备修正控制单元,其运算与电源电流值或电动机转速相对应的目标直流电压,输出给所述比例增益运算单元。
4.根据权利要求2所述的电动机驱动装置,其特征在于,
为了成为与电源电流值或电动机转速对应的目标直流电压,所述修正控制单元根据当前直流电压值和目标直流电压值的差分运算所述升压斩波用开关元件的导通比。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述修正控制单元根据电源电流值或电动机转速运算对于所述升压斩波用开关元件导通比的增益有效范围。
6.根据权利要求4所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述修正控制单元根据电源电流值或电动机转速运算对于所述升压斩波用开关元件导通比的变化率的有效范围。
7.根据权利要求3~6的任意一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
通过外部选择功能或外部存储装置等选择根据电源电流值还是根据电动机转速求出所述目标直流电压。
8.根据权利要求3~6的任意一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
可通过外部选择功能或外部存储装置选择所述目标直流电压、所述升压斩波用开关元件的导通比、对于所述升压斩波用开关元件导通比的有效范围、对于所述升压斩波用开关元件导通比的变化率的有效范围中的某一个中的设定点。
CN2008101297700A 2008-02-28 2008-08-18 电动机驱动装置 Active CN101521483B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008048372A JP2009207307A (ja) 2008-02-28 2008-02-28 モータ駆動装置
JP2008048372 2008-02-28
JP2008-048372 2008-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101521483A true CN101521483A (zh) 2009-09-02
CN101521483B CN101521483B (zh) 2011-11-30

Family

ID=40677854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101297700A Active CN101521483B (zh) 2008-02-28 2008-08-18 电动机驱动装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2099116B1 (zh)
JP (1) JP2009207307A (zh)
KR (1) KR20090093759A (zh)
CN (1) CN101521483B (zh)
AT (1) ATE518296T1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN105591561A (zh) * 2014-11-25 2016-05-18 海信(山东)空调有限公司 一种供电电路及装置
CN106533283A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106533284A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106712655A (zh) * 2016-12-05 2017-05-24 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN109428533A (zh) * 2017-08-28 2019-03-05 发那科株式会社 控制pwm转换器的升压率的电动机驱动装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5226646B2 (ja) * 2009-11-11 2013-07-03 本田技研工業株式会社 昇圧装置
JPWO2011090210A1 (ja) * 2010-01-25 2013-05-23 三洋電機株式会社 電力変換装置、系統連系装置及び系統連系システム
WO2014087706A1 (ja) * 2012-12-06 2014-06-12 三菱重工業株式会社 モータ駆動装置及び空気調和機並びにコンバータ装置の制御方法
JP5924281B2 (ja) * 2013-02-01 2016-05-25 三菱電機株式会社 電力変換装置及び系統連系システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01114372A (ja) 1987-10-28 1989-05-08 Hitachi Ltd 電源装置
JP2796340B2 (ja) 1989-03-29 1998-09-10 株式会社日立製作所 直流電圧脈動補正電源装置および電動機制御装置
JP2809463B2 (ja) * 1990-02-02 1998-10-08 株式会社日立製作所 電源装置および力率改善方法
US5075838A (en) * 1990-04-10 1991-12-24 York International Corporation Energy efficient voltage snubber circuit
JP3587928B2 (ja) * 1996-03-12 2004-11-10 株式会社ケーヒン 車両用昇圧電源装置
JP3969165B2 (ja) * 2002-04-16 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置、電圧変換方法、電圧変換の制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP4060777B2 (ja) * 2003-09-03 2008-03-12 株式会社東芝 電気車制御装置
JP2005176532A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Hitachi Ltd ディジタル式直流電源制御装置及び方法
JP2005253300A (ja) * 2005-05-18 2005-09-15 Toshiba Elevator Co Ltd 交流電動機駆動装置
JP4442593B2 (ja) * 2006-07-20 2010-03-31 株式会社日立製作所 電力変換装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN102723854B (zh) * 2011-03-28 2016-10-19 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN105591561A (zh) * 2014-11-25 2016-05-18 海信(山东)空调有限公司 一种供电电路及装置
CN106533283A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106533284A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106712655A (zh) * 2016-12-05 2017-05-24 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106533284B (zh) * 2016-12-05 2019-01-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN106712655B (zh) * 2016-12-05 2019-01-22 广东美的制冷设备有限公司 永磁同步电机的控制装置和空调器
CN109428533A (zh) * 2017-08-28 2019-03-05 发那科株式会社 控制pwm转换器的升压率的电动机驱动装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009207307A (ja) 2009-09-10
ATE518296T1 (de) 2011-08-15
KR20090093759A (ko) 2009-09-02
EP2099116A3 (en) 2010-05-12
EP2099116B1 (en) 2011-07-27
EP2099116A2 (en) 2009-09-09
CN101521483B (zh) 2011-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101521483B (zh) 电动机驱动装置
CN101174794B (zh) 电源电路及其中使用的控制电路
CN102801316B (zh) 用于电源装置的控制电路
US6978213B2 (en) Voltage conversion system and method and recording medium
US20120300519A1 (en) Multi-phase active rectifier
CN110249518B (zh) 电力变换装置
KR20110123165A (ko) 인버터의 출력 전류 왜곡 보상장치
JPH05227795A (ja) 誘導電動機制御装置および制御方法
US10601343B1 (en) Power conversion system with PWM carrier transition smoothing and autotuning
KR20100084439A (ko) 직류 링크 전압 가변형 전동기 구동장치
CN103580469A (zh) 一种用于永磁同步电机的功率因数校正方法
US9800189B2 (en) Apparatus for controlling inverter
US20220337175A1 (en) Control device, inverter, assembly having an inverter and an electric machine, method for operating an inverter and computer program
JP2017158280A (ja) 電動機駆動システム
JPH03230759A (ja) 電源装置および力率改善方法
JP4517762B2 (ja) スイッチング制御方法、整流装置及び駆動システム
JP4736641B2 (ja) 電圧変換装置及びその制御方法並びにハイブリッドシステム及びその制御方法
US20240007012A1 (en) Power converting apparatus, air conditioner, and refrigeration cycle equipment
KR100376531B1 (ko) 세미브릿지형단위역률정류장치및방법
CN105075101A (zh) 电力转换装置、具备其的电动机驱动装置、具备其的鼓风机、压缩机、以及具备这些的空调机、冰箱和制冷机
KR102160049B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
JP2018098855A (ja) Dc/dcコンバータ及びその制御方法並びに電力変換装置
JP4761201B2 (ja) 電力変換装置
JP3267337B2 (ja) Pwmコンバータ制御装置
JPH05236795A (ja) 誘導電動機制御装置および制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Hitachi Global Living Program Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Hitachi Household Electric Appliance Co.