CN102215025B - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置，其在电动机高速旋转时能够充分抑制转矩波动和异常噪声的产生。作为解决手段，电动机驱动装置(100)具有逆变器(1)和控制逆变器(1)的控制部(2)。控制部(2)具有：计算电流指令值的电流指令值计算部(21)；计算电动机(150)的旋转角度(θ)和角速度(ω)的旋转运算部(22)；根据旋转角度(θ)校正电流指令值的电流指令值校正部(24)；根据由电流指令值校正部(24)校正的电流指令值，计算电压指令值的电压指令值计算部(25)；根据由电流指令值计算部(21)计算出的电流指令值和旋转角度(θ)以及角速度(ω)，校正由电压指令值计算部(25)计算出的电压指令值的电压指令值校正部(26)；以及根据由电压指令值校正部(26)校正的电压指令值，生成PWM信号的驱动信号生成部(27)。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及具有驱动电动机的驱动电路和控制驱动电路的控制部的电动机驱动装置。

背景技术

以往已知如图14所示的具有驱动电动机550的逆变器510、控制逆变器510的控制部520的电动机驱动装置500。该电动机550例如为三相无刷电动机。

逆变器510根据从控制部520输入的PWM信号，生成三相驱动电流。而且逆变器510向电动机550输出三相驱动电流，从而驱动电动机550。

控制部520具有电流指令值计算部521、旋转运算部522、电流实测值计算部523、电压指令值计算部524、驱动信号生成部525。

电流指令值计算部521被输入电流指令值Iref，电流指令值计算部521根据电流指令值Iref计算d轴电流指令值Ir_d和q轴电流指令值Ir_q。而且电流指令值计算部521将d轴电流指令值Ir_d和q轴电流指令值Ir_q输出给电压指令值计算部524。

旋转运算部522根据检测电动机550的旋转角度的分解器551的检测信号，计算电动机550的旋转角度θ。而且旋转运算部522将旋转角度θ输出给电流实测值计算部523和驱动信号生成部525。

电流实测值计算部523根据电流检测部511的检测结果，计算流过电动机550的各相的电流实测值Iu、Iv、Iw。而且电流实测值计算部523使用由旋转运算部522计算出的电动机550的旋转角度θ，将电流实测值Iu、Iv、Iw转换为d轴电流实测值If_d和q轴电流实测值If_q。此后，电流实测值计算部523将d轴电流实测值If_d和q轴电流实测值If_q输出给电压指令值计算部524。

电压指令值计算部524根据从电流指令值计算部521输入的d轴电流指令值Ir_d和从电流实测值计算部523输入的d轴电流实测值If_d，计算d轴电压指令值V_d，并且根据从电流指令值计算部521输入的q轴电流指令值Ir_q和从电流实测值计算部523输入的q轴电流实测值If_q，计算q轴电压指令值V_q。而且电压指令值计算部524将d轴电压指令值V_d和q轴电压指令值V_q输出给驱动信号生成部525。

驱动信号生成部525使用由旋转运算部522计算出的电动机550的旋转角度θ，将从电压指令值计算部524输入的d轴电压指令值V_d和q轴电压指令值V_q转换为三相施加电压值Vu、Vv、Vw。而且驱动信号生成部525根据三相施加电压值Vu、Vv、Vw生成用于驱动逆变器510的PWM信号(PWMu、PWMv、PWMw)。

当这种现有的电动机驱动装置500驱动电动机550时，电动机550的感应电压优选为正弦波状。然而电动机550的感应电压的高调波重叠于基本波，因此存在产生转矩波动和异常噪声的不良情况。

于是以往为了抑制转矩波动和异常噪声，提出了具有电流指令值校正部的电动机驱动装置(例如参见专利文献1和2)。

上述专利文献1公开了具有由电流指令值计算部输入q轴电流指令值并由旋转运算部输入电动机的旋转角度的电流指令值校正部的电动机驱动装置。该电流指令值校正部将与电动机的旋转角度对应的校正值加入q轴电流指令值，并且将加入校正值的q轴电流指令值输出给电压指令值计算部。

上述专利文献2公开了具有由电流指令值计算部输入d轴电流指令值和q轴电流指令值并由旋转运算部输入电动机的旋转角度的电流指令值校正部的电动机驱动装置。该电流指令值校正部根据电动机的旋转角度和电动机参数校正d轴电流指令值和q轴电流指令值。而且电流指令值校正部将所校正的d轴电流指令值和q轴电流指令值输出给电压指令值计算部。

【专利文献1】日本再表WO2005/081397号公报

【专利文献2】日本特开2006-288076号公报

然而在上述专利文献1和2所公开的现有的电动机驱动装置中，当电动机高速旋转时，由于来自旋转运算部和电流实测值计算部的反馈延迟和电流指令值校正部等各部分的运算的延迟，被认为存在无法充分抑制转矩波动和异常噪声的产生的问题点。

发明内容

本发明的课题在于提供一种能在电动机驱动时充分抑制转矩波动和异常噪声的产生的电动机驱动装置。其课题尤其在于提供一种电动机高速旋转时也能够充分抑制转矩波动和异常噪声的产生的电动机驱动装置。

本发明的电动机驱动装置具有用于驱动电动机的驱动电路以及控制驱动电路的控制部。控制部具有：电流指令值计算部，其计算电流指令值；旋转运算部，其计算电动机的旋转角度和角速度；电流指令值校正部，其根据由旋转运算部计算出的旋转角度，校正由电流指令值计算部计算出的电流指令值；电压指令值计算部，其根据由电流指令值校正部校正的电流指令值，计算电压指令值；电压指令值校正部，其根据由电流指令值计算部计算出的电流指令值及由旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，校正由电压指令值计算部计算出的电压指令值；以及驱动信号生成部，其根据由电压指令值校正部校正的电压指令值，生成驱动信号。

通过如上构成，电动机高速旋转的情况下，也能通过电压指令值校正部补偿反馈所致的延迟、电流指令值校正部等各部分运算所致的延迟，因此能通过电流指令值校正部充分抑制转矩波动和异常噪声的产生。

在电动机驱动装置中，可以构成为电流指令值计算部计算d轴电流指令值和q轴电流指令值，电压指令值校正部根据由电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，校正由电压指令值计算部计算出的电压指令值。

这种情况下可以构成为还具有用于检测由驱动电路提供给电动机的电流的电流检测部，控制部还具有根据电流检测部的检测结果和由旋转运算部计算出的旋转角度，计算d轴电流实测值和q轴电流实测值的电流实测值计算部，电流指令值校正部根据由旋转运算部计算出的旋转角度，校正由电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值，电压指令值计算部根据由电流指令值校正部校正的d轴电流指令值和d轴电流实测值计算d轴电压指令值，并且根据由电流指令值校正部校正的q轴电流指令值和q轴电流实测值计算q轴电压指令值。

在上述电压指令值计算部计算d轴电压指令值和q轴电压指令值的电动机驱动装置中，可以构成为电压指令值校正部具有：校正值计算部，其根据由电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，计算d轴电压校正值和q轴电压校正值；第1加法器，其对由电压指令值计算部计算出的d轴电压指令值加上由校正值计算部计算出的d轴电压校正值；以及第2加法器，其对由电压指令值计算部计算出的q轴电压指令值加上由校正值计算部计算出的q轴电压校正值，驱动信号生成部根据由第1加法器加上了d轴电压校正值的d轴电压指令值、由第2加法器加上了q轴电压校正值的q轴电压指令值以及由旋转运算部计算出的旋转角度，生成驱动信号。

在上述电压指令值校正部具有校正值计算部的电动机驱动装置中，可以构成为电压指令值校正部的校正值计算部具有：第1计算部，其根据由电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由旋转运算部计算出的旋转角度，计算电动机的电阻成分的d轴校正值和q轴校正值；第2计算部，其根据由电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，计算电动机的电感成分的d轴校正值和q轴校正值；以及第3计算部，其根据由旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，计算电动机的感应电压成分的d轴校正值和q轴校正值。

在上述校正值计算部具有第1计算部、第2计算部和第3计算部的电动机驱动装置中，可以构成为电压指令值校正部的校正值计算部还具有：第3加法器，其根据由第1计算部计算出的d轴校正值、由第2计算部计算出的d轴校正值以及由第3计算部计算出的d轴校正值，计算d轴电压校正值；以及第4加法器，其根据由第1计算部计算出的q轴校正值、由第2计算部计算出的q轴校正值以及由第3计算部计算出的q轴校正值，计算q轴电压校正值。

根据本发明，可以提供一种电动机驱动时能充分抑制转矩波动和异常噪声的产生的电动机驱动装置。尤其能提供一种电动机高速运转时能充分抑制转矩波动和异常噪声的产生的电动机驱动装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的电动机驱动装置的构成的框图。

图2是表示图1的电动机驱动装置的逆变器的电路图。

图3是表示图1的电动机驱动装置的校正值计算部的图。

图4是表示比较例1的电动机驱动装置的输出转矩的图表。

图5是表示比较例1的电动机驱动装置的U相电流的图表。

图6是表示比较例2的电动机驱动装置的输出转矩的图表。

图7是表示比较例2的电动机驱动装置的U相电流的图表。

图8是表示实施例的电动机驱动装置的输出转矩的图表。

图9是表示实施例的电动机驱动装置的U相电流的图表。

图10是表示比较例1的电动机驱动装置的构成的框图。

图11是表示比较例2的电动机驱动装置的构成的框图。

图12是表示比较例1的电动机驱动装置的输出转矩和驱动电流的图表。

图13是表示实施例的电动机驱动装置的输出转矩和驱动电流的图表。

图14是表示现有的电动机驱动装置的构成的框图。

符号说明

1逆变器(驱动电路)；2控制部；18电阻(电流检测部)；21电流指令值计算部；22旋转运算部；23电流实测值计算部；24电流指令值校正部；25电压指令值计算部；26电压指令值校正部；26a校正值计算部；26b加法器(第1加法器)；26c加法器(第2加法器)；27驱动信号生成部；100电动机驱动装置；150电动机；261计算部(第1计算部)；262计算部(第2计算部)；263计算部(第3计算部)；264加法器(第3加法器)；265加法器(第4加法器)

具体实施方式

下面参照附图说明本发明实施方式。

首先参照图1说明本发明的一个实施方式的电动机驱动装置100的构成。

如图1所示，本实施方式的电动机驱动装置100具有驱动电动机150的逆变器1和控制逆变器1的控制部2。该电动机150例如是用于车辆的电动助力转向装置的三相无刷电动机。并且逆变器1是本发明的“驱动电路”的一个例子。

如图2所示，逆变器1是通过与U相、V相、W相对应地设置了3组上下一对臂的三相电桥构成的。U相的上臂11a具有开关元件11b，U相的下臂12a具有开关元件12b。V相的上臂13a具有开关元件13b，V相的下臂14a具有开关元件14b。W相的上臂15a具有开关元件15b，W相的下臂16a具有开关元件16b。

上臂11a、13a和15a上连接有用于向电动机150提供电流的电源17，下臂12a、14a和16a上连接有用于检测流过电动机150的电流的电阻18。并且，电阻18是本发明的“电流检测部”的一个例子。这些开关元件11b～16b例如是FET(Field EffectTransistor：场效应晶体管)，基于从控制部2输入的PWM信号(PWMu、PWMv、PWMw)得以控制导通/截止状态。

由此，逆变器1根据从控制部2输入的PWM信号，生成三相的驱动电流。而且逆变器1将三相的驱动电流输出给电动机150，从而驱动电动机150。

控制部2由CPU、ROM和RAM等构成。如图1所示，该控制部2具有电流指令值计算部21、旋转运算部22、电流实测值计算部23、电流指令值校正部24、电压指令值计算部25、电压指令值校正部26、驱动信号生成部27。

电流指令值计算部21被输入电流指令值Iref，电流指令值计算部21根据电流指令值Iref计算d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q。而且电流指令值计算部21将d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q输出给电流指令值校正部24和电压指令值校正部26。

旋转运算部22根据检测电动机150的旋转角度的分解器151的检测信号，计算电动机150的旋转角度θ和角速度ω。而且旋转运算部22将旋转角度θ输出给电流实测值计算部23、电流指令值校正部24、电压指令值校正部26和驱动信号生成部27，并且将角速度ω输出给电压指令值校正部26。并且角速度ω是根据旋转角度θ每单位时间内的变化量计算出来的。

电流实测值计算部23具有电流计算电路23a、电流校正部23b、三相-dq转换部23c。

电流计算电路23a根据在电阻18两端产生的电压，计算流过电动机150的各相的电流实测值Iu、Iv、Iw。其中，各相的电流实测值Iu、Iv、Iw之间成立下式(1)的关系。

Iu+Iv+Iw＝0...    (1)

因此实际上计算出三相中的二相的电流实测值，根据这些电流实测值计算剩余的一相的电流实测值。例如只要计算出U相的电流实测值Iu和W相的电流实测值Iw，就能通过下式(2)求出V相的电流实测值Iv。

Iv＝-(Iu+Iw)...    (2)

电流校正部23b对由电流计算电路23a计算出的电流实测值Iu、Iv、Iw实施规定的校正处理。三相-dq转换部23c使用由旋转运算部22计算出的电动机150的旋转角度θ，将由电流校正部23b校正的电流实测值Iu、Iv、Iw转换为d轴电流实测值If_d和q轴电流实测值If_q。而且三相-dq转换部23c将d轴电流实测值If_d和q轴电流实测值If_q输出给电压指令值计算部25。并且，三相-dq转换是按照下式(3)进行的。

【数1】

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{If}\_d\\ \mathrm{If}\_q\end{array}\right)=\sqrt{\frac{2}{3}}\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& \cos (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\\ -\sin \mathrm{\θ}& -\sin (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})& -\sin (\mathrm{\θ}+\frac{2}{3}\mathrm{\π})\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Iu}\\ \mathrm{Iv}\\ \mathrm{Iw}\end{array}\right)...\left(3\right)$

电流指令值校正部24根据从旋转运算部22输入的旋转角度θ，校正从电流指令值计算部21输入的d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q。而且电流指令值校正部24将所校正的d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q输出给电压指令值计算部25。

设置该电流指令值校正部24是用于校正由电动机150的感应电压的5次高调波和7次高调波而产生的6次转矩波动。电流指令值校正部24通过下式(4)计算d轴电流指令值Ir_d，通过下式(5)计算q轴电流指令值Ir_q。并且在下式(4)～(9)中，Gt5是由5次高调波引起的转矩波动的校正系数，Gt7是由7次高调波引起的转矩波动的校正系数。另外，Gt5和Gt7是按照电动机150的规格等而确定的常数。

【数2】

Ir_d＝Ir^*_d+Gt5·{Ir^*_q·sin(6θ)-Ir^*_d·cos(6θ)}

           +Gt7·{Ir^*_q·sin(6θ)+Ir^*_d·cos(6θ)}…    (4)

Ir_q＝Ir^*_q+Gt5·{Ir^*_q·cos(6θ)+Ir^*_d·sin(6θ)}

           -Gt7·{Ir^*_q·cos(6θ)-Ir^*_d·sin(6θ)}…    (5)

电压指令值计算部25具有减法器25a和25b、PI(比例积分)控制部25c和25d。

减法器25a上从电流指令值校正部24输入d轴电流指令值Ir_d，且从电流实测值计算部23输入d轴电流实测值If_d。该减法器25a计算d轴电流指令值Ir_d与d轴电流实测值If_d之间的偏差，将该计算出的偏差输出给PI控制部25c。

减法器25b上从电流指令值校正部24输入q轴电流指令值Ir_q，且从电流实测值计算部23输入q轴电流实测值If_q。该减法器25b计算q轴电流指令值Ir_q与q轴电流实测值If_q之间的偏差，将该计算出的偏差输出给PI控制部25d。

PI控制部25c计算与从减法器25a输入的偏差对应的d轴电压指令值V^*_d，将该d轴电压指令值V^*_d输出给电压指令值校正部26。

PI控制部25d计算与从减法器25b输入的偏差对应的q轴电压指令值V^*_q，将该q轴电压指令值V^*_q输出给电压指令值校正部26。

电压指令值校正部26根据从电流指令值计算部21输入的d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q、由旋转运算部22输入的旋转角度θ和角速度ω，校正由电压指令值计算部25输入的d轴电压指令值V^*_d和q轴电压指令值V^*_q。然后电压指令值校正部26将所校正的d轴电压指令值V^*_d和q轴电压指令值V^*_q输出给驱动信号生成部27。

设置电压指令值校正部26是为了以抵消由电动机150的感应电压的高调波成分产生的转矩波动的方式进行前馈控制。电压指令值校正部26为了提升电动机150高速旋转时的响应性，专门抵消电动机150高速旋转时的转矩波动。该电压指令值校正部26具有校正值计算部26a、加法器26b和26c。并且，加法器26b和26c分别为本发明的“第1加法器”和“第2加法器”的一个例子。

校正值计算部26a根据由电流指令值计算部21输入的d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q、由旋转运算部22输入的旋转角度θ和角速度ω，计算d轴电压校正值Vff_d和q轴电压校正值Vff_q。然后校正值计算部26a将d轴电压校正值Vff_d输出给加法器26b，将q轴电压校正值Vff_q输出给加法器26c。

如图3所示，该校正值计算部26a具有计算部261～263、加法器264和265。并且，计算部261、262和263分别为本发明的“第1计算部”、“第2计算部”和“第3计算部”的一个例子，加法器264和265分别为本发明的“第3加法器”和“第4加法器”的一个例子。

计算部261上从电流指令值计算部21输入d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q，并且从旋转运算部22输入旋转角度θ。该计算部261根据d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q以及旋转角度θ，计算电动机150的电阻成分的d轴校正值Vr_d和q轴校正值Vr_q。

具体而言，计算部261通过下式(6)计算d轴校正值Vr_d，通过下式(7)计算q轴校正值Vr_q。而且计算部261将d轴校正值Vr_d输出给加法器264，并且将q轴校正值Vr_q输出给加法器265。并且，在下式(6)和(7)中，R是电动机150的1个相的电阻。

【数3】

Vr_d＝[Ir^*_d+Gt5·{Ir^*_q·sin(6θ)-Ir^*_d·cos(6θ)}

          +Gt7·{Ir^*_q·sin(6θ)+Ir^*_d·cos(6θ)}]×R    …(6)

Vr_q＝[Ir^*_q+Gt5·{Ir^*_q·cos(6θ)+Ir^*_d·sin(6θ)}

          -Gt7·{Ir^*_q·cos(6θ)-Ir^*_d·sin(6θ)}]×R    …(7)

计算部262上从电流指令值计算部21输入d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q，并且从旋转运算部22输入旋转角度θ和角速度ω。该计算部262根据d轴电流指令值Ir^*_d和q轴电流指令值Ir^*_q、旋转角度θ和角速度ω，计算电动机150的阻抗成分的d轴校正值Vl_d和q轴校正值Vl_q。

具体而言，计算部262通过下式(8)计算d轴校正值Vl_d，通过下式(9)计算q轴校正值Vl_q。而且计算部262将d轴校正值Vl_d输出给加法器264，将q轴校正值Vl_q输出给加法器265。并且在下式(8)和(9)中，L是电动机150的1个相的电感。

【数4】

Vl_d＝[-Ir^*_q+(5·Gt5)·{Ir^*_q·cos(6θ)+Ir^*_d·sin(6θ)}

          +(7·Gt7)·{Ir^*_q·cos(6θ)-Ir^*_d·sin(6θ)}]×L×ω    …(8)

Vl_q＝[Ir^*_d+(-5·Gt5)·{Ir^*_q·sin(6θ)-Ir^*_d ·cos(6θ)}

          +(7·Gt7)·{Ir^*_q·sin(6θ)+Ir^*_d·cos(6θ)}]×L×ω    …(9)

计算部263上从旋转运算部22输入旋转角度θ和角速度ω。该计算部263根据旋转角度θ和角速度ω计算电动机150的感应电压成分的d轴校正值Ve_d和q轴校正值Ve_q。

具体而言，计算部263通过下式(10)计算d轴校正值Ve_d，通过下式(11)计算q轴校正值Ve_q。而且计算部263将d轴校正值Ve_d输出给加法器264，将q轴校正值Ve_q输出给加法器265。并且，在下式(10)和(11)中，Ke是感应电压常数。另外，Ge5是感应电压的5次高调波的校正系数，Ge7是感应电压的7次高调波的校正系数。Ge5和Ge7是按照电动机150的规格等确定的常数。

【数5】

Ve_d＝{-(Ge5+Ge7)·sin(6θ)}×Ke×ω    …(10)

Ve_q＝{1-(Ge5-Ge7)·cos(6θ)}×Ke×ω    …(11)

加法器264将由计算部261输入的d轴校正值Vr_d、由计算部262输入的d轴校正值Vl_d、由计算部263输入的d轴校正值Ve_d相加，从而计算d轴电压校正值Vff_d。然后加法器264将d轴电压校正值Vff_d输出给加法器26b(图1)。

加法器265将由计算部261输入的q轴校正值Vr_q、由计算部262输入的q轴校正值Vl_q、由计算部263输入的q轴校正值Ve_q相加，从而计算q轴电压校正值Vff_q。然后加法器265将q轴电压校正值Vff_q输出给加法器26c(图1)。

如图1所示，加法器26b由电压指令值计算部25输入d轴电压指令值V^*_d，而且由校正值计算部26a输入d轴电压校正值Vff_d。加法器26b对d轴电压指令值V^*_dd加上轴电压校正值Vff_d，从而计算出校正后的d轴电压指令值V_d。然后加法器26b将校正后的d轴电压指令值V_d输出给驱动信号生成部27。

加法器26c上从电压指令值计算部25输入q轴电压指令值V^*_q，并且从校正值计算部26a输入q轴电压校正值Vff_q。加法器26c对q轴电压指令值V^*_q加上q轴电压校正值Vff_q，从而计算出校正后的q轴电压指令值V_q。然后加法器26c将校正后的q轴电压指令值V_q输出给驱动信号生成部27。

驱动信号生成部27具有dq-三相转换部27a和PWM信号生成部27b。

dq-三相转换部27a使用由旋转运算部22计算出的电动机150的旋转角度θ，将由加法器26b输入的d轴电压指令值V_d和由加法器26c输入的q轴电压指令值V_q转换为三相施加电压值Vu、Vv、Vw。然后dq-三相转换部27a将三相施加电压值Vu、Vv、Vw输出给PWM信号生成部27b。并且dq-三相转换是按照下式(12)进行的。

【数6】

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Vu}\\ \mathrm{Vv}\\ \mathrm{Vw}\end{array}\right)=\sqrt{\frac{2}{3}}\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}V\_d\\ V\_q\end{array}\right)...\left(12\right)$

PWM信号生成部27b根据三相施加电压值Vu、Vv、Vw，生成用于控制逆变器1的开关元件11b～16b(参见图2)的导通/截止状态的具有规定占空比的PWM信号(PWMu、PWMv、PWMw)。然后PWM信号生成部27b将PWM信号输出给逆变器1。

并且，PWM信号PWMu是用于驱动U相开关元件11b和12b的信号，PWM信号PWMv是用于驱动V相开关元件13b和14b的信号，PWM信号PWMw是用于驱动W相开关元件15b和16b的信号。

接着，说明用于确认上述本实施方式的效果而进行的仿真。该仿真中，在电动机的感应电压重叠5次高调波，测定了比较例1和2中电动机驱动装置的输出转矩和U相电流。另外，在电动机的感应电压重叠5次高调波，测定了与本实施方式对应的实施例中的电动机驱动装置的输出转矩和U相电流。并且在该仿真中，电动机的转速为100rpm、400rpm、800rpm和1200rpm。图4～图9示出该测定结果。图4、图6、图8是表示转矩波动的状态的图，纵轴的输出转矩的变动幅度越大，则转矩波动就越大。

如图10所示，比较例1的电动机驱动装置200中，没有设置图1的电流指令值校正部24和电压指令值校正部26。即，比较例1的电动机驱动装置200不进行转矩波动校正和前馈控制。另外，在比较例2的电动机驱动装置300中，如图11所示，没有设置图1的电压指令值校正部26。即，比较例2的电动机驱动装置300虽然进行转矩波动校正，然而不进行前馈控制。

首先，图4表示比较例1的电动机驱动装置200的输出转矩，图5表示比较例1的电动机驱动装置200的U相电流。并且，图5中，U相电流与电动机的无关而大体一致。如图4所示，比较例1的电动机驱动装置200中，感应电压重叠有5次高调波，因而会产生6次转矩波动。

接着，图6表示比较例2的电动机驱动装置300的输出转矩，图7表示比较例2的电动机驱动装置300的U相电流。并且，图7中，电动机的转速为800rpm和1200rpm的U相电流大体一致。如图6所示，在设有电流指令值校正部24的比较例2的电动机驱动装置300中，相比于比较例1的电动机驱动装置200的情况(图4)，能够抑制转矩波动。然而该转矩波动会伴随电动机转速的增加而变大，在比较例2的电动机驱动装置300中，无法充分抑制转矩波动。其原因在于，伴随电动机转速的增加，来自旋转运算部22和电流实测值计算部23的反馈的延迟和电流指令值校正部24等各部分的运算的延迟变得显著，如图7所示，在电动机的驱动电流中产生了畸变。

接着，图8表示实施例的电动机驱动装置100的输出转矩，图9表示U相电流。并且在图9中，U相电流与电动机的转速无关而大体一致。如图8所示，在设有电流指令值校正部24和电压指令值校正部26的实施例的电动机驱动装置100中，能够在无关于电动机的转速的情况下充分抑制转矩波动的产生。其原因在于，能够通过电压指令值校正部26适当补偿来自旋转运算部22和电流实测值计算部23的反馈的延迟和电流指令值校正部24等各部分的运算的延迟，因此如图9所示，能够抑制电动机驱动电流中产生畸变。

接着，在电动机的感应电压重叠5次高调波和7次高调波，测定比较例1的电动机驱动装置200的驱动电流和输出转矩。另外，在电动机的感应电压重叠5次高调波和7次高调波，测定实施例的电动机驱动装置100的驱动电流和输出转矩。并且在该模拟中，电动机的转速为100rpm。图12和图13示出该测定结果。

如图12所示，在比较例1的电动机驱动装置200中，由于感应电压重叠有5次高调波和7次高调波，因而会产生6次转矩波动。另一方面，如图13所示，在实施例的电动机驱动装置100中，即便感应电压重叠有5次高调波和7次高调波的情况下，也能充分抑制转矩波动的产生。

如上所述在本实施方式中，设置了用于校正由于电动机150的感应电压的5次高调波和7次高调波而产生的6次转矩波动的电流指令值校正部24和为了提升电动机150高速旋转时的响应性而进行前馈控制的电压指令值校正部26。由此，当电动机150高速旋转时，能通过电压指令值校正部26补偿反馈的延迟和各部分运算的延迟，因此能通过电流指令值校正部24充分抑制转矩波动和异常噪声的产生。

本发明除了上述方式之外还能采取各种实施方式。例如在上述实施方式中示出了电流指令值校正部24校正由于电动机150的感应电压的5次高调波和7次高调波而产生的6次转矩波动的例子，然而不限于此，电流指令值校正部24也可以仅校正由于电动机150的感应电压的5次高调波或7次高调波而产生的6次转矩波动。

另外，电流指令值校正部24还可以校正由于电动机150的感应电压的其他高调波(例如11次高调波和13次高调波)而产生的转矩波动(12次转矩波动)。这种情况下，电压指令值校正部26的校正值计算部26a可以考虑到其他高调波，计算出d轴电压校正值Vff_d和q轴电压校正值Vff_q。

另外，在上述实施方式中示出了电动机150为三相电动机的例子，然而不限于此，电动机150也可以是四相以上的多相电动机。

另外，在上述实施方式中示出了电动机150为无刷电动机的例子，然而不限于此，电动机150也可以是有刷电动机。

另外，在上述实施方式中示出了开关元件11b～16b是FET的例子，然而不限于此，开关元件11b～16b也可以是IGBT(绝缘栅型双极晶体管)。

另外，在上述实施方式中示出了设置检测电动机150的旋转角度的分解器151的例子，然而不限于此，也可以设置检测电动机150的旋转角度的编码器等其他角度传感器。

Claims (6)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于具有用于驱动电动机的驱动电路以及控制上述驱动电路的控制部，

上述控制部具有：

电流指令值计算部，其计算电流指令值；

旋转运算部，其计算上述电动机的旋转角度和角速度；

电流指令值校正部，其根据由上述旋转运算部计算出的旋转角度，校正由上述电流指令值计算部计算出的电流指令值；

电压指令值计算部，其根据由上述电流指令值校正部校正的电流指令值，计算电压指令值；

电压指令值校正部，其根据由上述电流指令值计算部计算出的电流指令值及由上述旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，校正由上述电压指令值计算部计算出的电压指令值；以及

驱动信号生成部，其根据由上述电压指令值校正部校正的电压指令值，生成驱动信号。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，上述电流指令值计算部计算d轴电流指令值和q轴电流指令值，

上述电压指令值校正部根据由上述电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由上述旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，校正由上述电压指令值计算部计算出的电压指令值。

3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，该电动机驱动装置还具有用于检测由上述驱动电路提供给上述电动机的电流的电流检测部，

上述控制部还具有根据上述电流检测部的检测结果和由上述旋转运算部计算出的旋转角度，计算d轴电流实测值和q轴电流实测值的电流实测值计算部，

上述电流指令值校正部根据由上述旋转运算部计算出的旋转角度，校正由上述电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值，

上述电压指令值计算部根据由上述电流指令值校正部校正的d轴电流指令值和上述d轴电流实测值计算d轴电压指令值，并且根据由上述电流指令值校正部校正的q轴电流指令值和上述q轴电流实测值计算q轴电压指令值。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于，上述电压指令值校正部具有：

校正值计算部，其根据由上述电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由上述旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，计算d轴电压校正值和q轴电压校正值；

第1加法器，其对由上述电压指令值计算部计算出的d轴电压指令值加上由上述校正值计算部计算出的d轴电压校正值；以及

第2加法器，其对由上述电压指令值计算部计算出的q轴电压指令值加上由上述校正值计算部计算出的q轴电压校正值，

上述驱动信号生成部根据由上述第1加法器加上了d轴电压校正值后的d轴电压指令值、由上述第2加法器加上了q轴电压校正值后的q轴电压指令值以及由上述旋转运算部计算出的旋转角度，生成驱动信号。

5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，上述电压指令值校正部的校正值计算部具有：

第1计算部，其根据由上述电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由上述旋转运算部计算出的旋转角度，通过下式6和7计算上述电动机的电阻成分的d轴校正值和q轴校正值，在下式6和7中，R是电动机的1个相的电阻，Ir*_d是d轴电流指令值，Ir*_q是q轴电流指令值，θ是旋转角度，Vr_d是电阻成分的d轴校正值，Vr_q是电阻成分的q轴校正值，Gt5是由5次高调波引起的转矩波动的校正系数，Gt7是由7次高调波引起的转矩波动的校正系数，Gt5和Gt7是按照电动机的规格而确定的常数，

Vr_d＝[Ir*_d+Gt5·{Ir*_q·sin(6θ)-Ir*_d·cos(6θ)}

+Gt7·{Ir*_q·sin(6θ)+Ir*_d·cos(6θ)}]×R…(6)

Vr_q＝[Ir*_q+Gt5·{Ir*_q·cos(6θ)+Ir·*_d·sin(6θ)}

-Gt7·{Ir*_q·cos(6θ)-Ir*_d·sin(6θ)}]×R…(7)

第2计算部，其根据由上述电流指令值计算部计算出的d轴电流指令值和q轴电流指令值以及由上述旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，通过下式8和9计算上述电动机的电感成分的d轴校正值和q轴校正值，在下式8和9中，L是电动机的1个相的电感，Ir*_d是d轴电流指令值，Ir*_q是q轴电流指令值，θ是旋转角度，ω是角速度，Vl_d是电感成分的d轴校正值，Vl_q是电感成分的q轴校正值，

Vl_d＝[-Ir*_q+(5·Gt5)·{Ir*_q·cos(6θ)+Ir*_d·sin(6θ)}

+(7·Gt7)·(Ir*_q·cos(6θ)-Ir*_d·sin(6θ)}]×L×ω…(8)

Vl_q＝[Ir*_d+(-5·Gt5)·(Ir*_q·sin(6θ)-Ir*_d·cos(6θ)}

+(7·Gt7)·{Ir*_q·sin(6θ)+Ir*_d·cos(6θ)}]×L×ω…(9)

以及

第3计算部，其根据由上述旋转运算部计算出的旋转角度和角速度，通过下式10和11计算上述电动机的感应电压成分的d轴校正值和q轴校正值，在下式10和11中，Ke是感应电压常数，Ge5是感应电压的5次高调波的校正系数，Ge7是感应电压的7次高调波的校正系数，Ge5和Ge7是按照电动机的规格确定的常数，θ是旋转角度，ω是角速度，Ve_d是感应电压成分的d轴校正值，Ve_q是感应电压成分的q轴校正值，

Ve_d＝{-(Ge5+Ge7)·sin(6θ)}×Ke×ω…(10)

Ve_q＝{1-(Ge5-Ge7)·cos(6θ)}×Ke×ω…（11)

。

6.根据权利要求5所述的电动机驱动装置，其特征在于，上述电压指令值校正部的校正值计算部还具有：

第3加法器，其根据由上述第1计算部计算出的d轴校正值、由上述第2计算部计算出的d轴校正值以及由上述第3计算部计算出的d轴校正值，计算上述d轴电压校正值；以及

第4加法器，其根据由上述第1计算部计算出的q轴校正值、由上述第2计算部计算出的q轴校正值以及由上述第3计算部计算出的q轴校正值，计算上述q轴电压校正值。

Images