CN106852184B - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

降低因滤波电容器放电时意外流过电动机的q轴电流而在电动机产生转矩的情形。本发明的电动机控制装置是控制系统的电动机控制装置，上述系统具有：逆变器，其具有经由继电器与电源连接的滤波电容器；电动机，其与上述逆变器连接；以及电流传感器，其检测流过上述电动机的电流，上述电动机控制装置具备：放电控制部，其经由上述逆变器将滞留在上述滤波电容器中的电荷通过上述电动机进行放电；以及电流传感器校正部，其在从上述继电器被切断后到上述放电控制部进行放电控制开始的期间没有流过上述电动机的电流的状态下进行上述电流传感器的校正，上述放电控制部根据通过上述电流传感器校正部进行校正的上述电流传感器的值来控制电动机的电流，由此进行放电。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置。

背景技术

在通过逆变器将来自电源的输出转换为交流电压来驱动电动机的系统中，为了控制施加给电动机的电压，逆变器具有高速进行开关的元件。为了对因该开关而变动的电压进行滤波，在逆变器和电源之间配置了滤波电容器。另外，在电源和逆变器之间设置了继电器以连接电源和逆变器或断开两者的连接。

在驱动电动机时，滤波电容器的电压与电源电压大致相同，在混合动力汽车或电动车中为几百V。在逆变器的维护、检查、修理时，需要在将继电器设为开的状态下快速释放滤波电容器的电荷，以能够安全地进行作业。

专利文献1中提出一种通过使电流流过电动机而将滤波电容器的电荷进行放电的方法。控制提供给电动机的电流，使得在转子的磁通方向对电机励磁用永磁铁和电动机进行励磁的d轴电流为非零，而与d轴平行且将转矩赋予电动机的q轴电流成为零。通过以使流过由电流传感器检测出的电动机的电流值与目标电流值之间的差接近零的方式而工作的反馈控制来决定提供给电动机的电流。

这样，能够在电动机不产生转矩而使电流流过电动机，由于绕组的阻抗消耗电力，因此进行滤波电容器的电荷放电。

但是，当检测电动机电流的电流传感器中有检测误差时，有可能在电动机中流过意外电流。意外电流是指q轴电流为非零的电流。如果流过q轴电流则电动机中会产生转矩，而导致电动机旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-70916号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题为，降低在滤波电容器放电时意外流过电动机的q轴电流而使电动机产生转矩的情形。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的电动机控制装置控制系统，该系统具有：逆变器，其具有经由继电器与电源连接的滤波电容器；电动机，其与上述逆变器连接；以及电流传感器，其检测流过上述电动机的电流，上述电动机控制装置具备：放电控制部，其经由上述逆变器将滞留在上述滤波电容器中的电荷通过上述电动机进行放电；以及电流传感器校正部，其在从上述继电器被切断后到上述放电控制部进行的放电控制开始的期间没有流过上述电动机的电流的状态下进行上述电流传感器的校正，上述放电控制部根据由上述电流传感器校正部进行校正后的上述电流传感器的值来控制电动机的电流，由此进行放电。

发明的效果

通过本发明，能够降低在滤波电容器放电时电动机产生转矩的情形，能够提高可靠性。

附图说明

图1是说明本发明第一实施方式的包括电源、电动机、实施滤波电容器的放电处理的装置的电动机控制系统的概要图。

图2是说明从控制装置90启动到停止为止的流程的流程图。

图3是说明电动机控制系统的继电器20为开状态，先于放电处理而进行的电流传感器校正处理流程的流程图。

图4是表示相对于电流值(真值)的电流传感器检测值与检测值中包括的偏置(Offset)误差的关系的图。

图5是表示相对于电流值(真值)的电流传感器检测值、偏置误差的温度特性的图。

图6是表示在系统启动时实施电流传感器校正处理时的从系统启动到停止为止的偏置误差(有温度特性)、偏置误差校正值、电流值(真值)、校正后电流值的图。

图7是表示在放电处理开始之前实施了电流传感器校正处理时的从系统启动到停止为止的偏置误差(有温度特性)、偏置误差校正值、电流值(真值)、校正后电流值的图。

图8是说明在本发明第二实施方式中，电动机控制装置的继电器20成为开状态，先于放电处理进行的电流传感器校正处理的流程的流程图。

具体实施方式

使用附图说明用于实施本发明的方式。

实施例1

图1是说明本发明第一实施方式的包括电源、电动机、实施滤波电容器的放电处理的装置的电动机控制系统的概要图。

电动机控制系统具备电源10、继电器20、电动机30、电动机30的磁极位置检测电路40、逆变器50、滤波电容器60、滤波电容器60的电压检测电路70、电动机30和逆变器50之间的电流传感器80以及控制装置90。

电源10是几个100[V]的直流电源，使用镍氢电池或锂离子电池等。继电器20配置在电源10和逆变器50之间。继电器20为开状态时电源10和逆变器50被电气切断，继电器20为关状态时电源10与逆变器50电连接并对逆变器50提供电源10的电力。

滤波电容器60对电源10的输出进行滤波，当继电器20为关状态时成为与电源10大致相同的电压。通过电压检测电路70检测出滤波电容器60的电压值Vdc，传输给控制装置90。

逆变器50内置多个进行开关的开关元件部51(例如IGBT和二极管)，进行将来自电源10的电力从直流转换为三相交流的电力转换。内置在逆变器50中的开关元件部51在电源10的正极侧和负极侧分别以3相进行配置，可以是脉冲宽度调制方式，即，使因该合计6个元件的开关而产生的电压的脉冲宽度变化，而将预定电压施加给电动机30。

电动机30由具有三相(这里为U相、V相、W相)绕组的定子、通过由于电流流过绕组而发生变化的磁通而产生转矩的转子这2个部分构成。由电流传感器80检测流过电动机30的电流并传输给电流传感器校正部95。通过电流传感器80检测出的电流值Iu、Iv、Iw包括被称为偏置误差的电流传感器的检测误差。

磁极位置检测电路40检测由于电动机30的转子的旋转而发生变化的磁极位置θ，磁极位置θ被传输给转速运算部91和PI控制部94。

控制装置90由转速运算部91、电流指令生成部92、放电控制部93、PI控制部94、电流传感器校正部95、PWM生成部96构成，接收来自外部的转矩指令Trq，并控制提供给电动机30的电流。

转速运算部91从磁极位置检测电路40取得磁极位置θ，根据磁极位置θ的变化量生成电动机转速ω。

电流指令生成部92为了根据从外部接收到的转矩指令Trq输出所指定的转矩，根据电动机转速ω和滤波电容器60的滤波电容器电压Vdc生成d轴与q轴的目标电流值。

电流传感器校正部95针对通过电流传感器80检测出的电流值Iu、Iv、Iw，校正由电流传感器80的偏置误差引起的检测误差。在PI控制部94使用由电流传感器校正部95进行校正的校正后电流值Iu’、Iv’、Iw’。

PI控制部94将d轴和q轴的目标电流值与将校正后电流值Iu’、Iv’、Iw’转换为d轴和q轴电流后的电流值进行比较，对其差值实施PI运算，生成电压指令值。

PWM生成部96根据电压指令值和滤波电容器电压Vdc来生成用于对开关元件部51进行通断控制的PWM驱动信号。

[放电处理的概要]

放电控制部93输出电动机30的绕组进行的放电所需要的d轴与q轴的目标电流值。当继电器20为开状态并进行滤波电容器60的放电处理时，放电控制部93进行切换，使得将从放电控制部93输出的目标电流值输入给PI控制部94。

图2是说明从控制装置90启动到停止为止的流程的流程图。

如果在步骤10启动系统，则在步骤20继电器20为关状态，电源10与逆变器50连接，电压被施加给滤波电容器60。

如果控制电动机30的准备结束，则转到步骤30，成为能够控制电动机30的状态。控制装置90根据成为目标的转矩指令计算电压指令值，进行PWM驱动信号的输出控制。

在步骤40中如果确认了对系统的停止请求，则停止PWM驱动信号的输出并在步骤50继电器20成为开状态，电源10和逆变器50被电气分离。

在继电器20成为开状态，流入电动机30的电流成为零的状态下，进行步骤60的电流传感器校正处理。电流传感器校正处理将电流为零的状态的电流传感器检测值保持为偏置误差校正值。

电流传感器校正部95从由电流传感器80检测出的电流值Iu、Iv、Iw减去所取得的偏置误差校正值的量，由此校正由偏置误差引起的检测误差。

接着，为了将滤波电容器60中剩余的电荷进行放电，实施步骤70的放电处理。当通过放电处理滤波电容器电压Vdc小于预定值时，在步骤80确认放电处理的结束，在步骤90系统停止。

通过图3的流程图详细说明电流传感器校正处理，图3是说明电动机控制系统的继电器20为开状态，先于放电处理而进行的电流传感器校正处理的流程的流程图。

在步骤100，启动电流传感器校正处理。在步骤110，电流传感器校正部95判定电动机30的电流状态，如果判定为没有流过电流，则在步骤120取得电流传感器检测值。

在步骤130，电流传感器校正部95将在步骤120取得的电流传感器检测值设定为偏置误差校正值。

电流传感器校正部95在电动机控制系统启动过程中，从电流传感器检测值减去偏置误差校正值，由此生成校正了偏置误差后的校正后电流值Iu’、Iv’、Iw’。偏置误差校正值的初始值是0，每次实施电流传感器校正处理时进行更新。

图4是表示相对于电流值(真值)的电流传感器检测值与检测值中包括的偏置误差的关系的图。

电流传感器检测值对实际流动的电流量即电流值(真值)加上被称为偏置误差的检测误差。偏置误差与电流值(真值)的大小无关而为固定的值。偏置误差的大小因电流传感器的个体差而发生变化。

[电流传感器偏置误差的计算方法]

根据上述关系，电流传感器80的偏置误差为电流值(真值)为零即没有流过电流的状态的电流传感器检测值相同。图5是表示相对于电流值(真值)的电流传感器检测值、偏置误差的温度特性的图。偏置误差具有根据电流传感器的温度而发生变化的特性(温度特性)。

图6是表示在系统启动时实施电流传感器校正处理时的从系统启动到停止为止的偏置误差(有温度特性)、偏置误差校正值、电流值(真值)、校正后电流值的图。这里，说明温度越高偏置误差越大的电流传感器。

电流传感器80的温度从电动机30的可控制状态开始(时刻T1)慢慢上升，在放电处理开始时(时刻T3)变成比系统启动时(时刻T0～时刻T1)高的状态。偏置误差与电流传感器温度同样从时刻T1慢慢上升。

这里如果在时刻T5实施电流传感器校正处理，则在时刻T5偏置误差校正值成为与偏置误差(有温度特性)相同的值。图6的下部表示电流值(真值)与校正后电流值的关系。

在时刻T5，设定偏置误差校正值，校正后电流值与电流值(真值)相同。在开始放电处理的时刻T3，随着电流传感器温度上升，从时刻T5偏置误差变大。

这样，在放电处理开始时(时刻T3)校正后电流值与电流值(真值)有差异，有可能意外电流流过电动机而产生转矩。

图7是表示在放电处理开始之前实施了电流传感器校正处理时的从系统启动到停止为止的偏置误差(有温度特性)、偏置误差校正值、电流值(真值)、校正后电流值的图。

在放电处理开始(时刻T3)之前实施电流传感器校正处理，由此能够校正针对与放电处理时大致相同的电流传感器温度的偏置误差。

这样，在放电开始时(时刻T3)校正后电流值与电流值(真值)大致相同，通过放电处理能够防止意外电流流过电动机30。

实施例2

图8是说明在本发明第二实施方式中，电动机控制装置的继电器20为开状态，先于放电处理进行的电流传感器校正处理的流程的流程图。

在步骤100，如果启动电流传感器校正处理，则在步骤111将滤波电容器电压Vdc设定为电压阈值1。

在步骤112，如果判定为从实施步骤111后的经过时间经过了时间阈值1，则转到步骤113。

在步骤113，如果判定为滤波电容器电压Vdc在电压阈值1以下，则转到步骤120。当滤波电容器电压Vdc没有为电压阈值1以下时，转到步骤111，以当前的滤波电容器电压Vdc更新设定电压阈值1。

在步骤120，取得电流传感器的检测值。在步骤130，电流传感器校正部95将在步骤120取得的电流传感器检测值设定为偏置误差校正值。

电流传感器校正部95在电动机控制装置启动过程中，从电流传感器检测值减去偏置误差校正值，由此生成校正了偏置误差后的校正后电流值Iu’、Iv’、Iw’。偏置误差校正值的初始值为零，在每次实施电流传感器校正处理时进行更新。

图1所示的电流传感器校正部95进行的电流传感器的偏置误差校正的前提是在逆变器50与电动机30之间没有电流流过。控制装置90在从切断继电器20后到放电处理开始的期间，控制逆变器50使得电流不流向电动机30。即，逆变器50的开关元件部51没有进行开关动作。

但是，在继电器20为开状态时电动机30还在旋转的状态下，电动机30产生了感应电压时，根据滤波电容器电压值Vdc的大小，通过逆变器50的开关元件部51的二极管，电流流到滤波电容器60。作为结果，滤波电容器电压Vdc上升。

因此电流传感器校正部95如图8的步骤113所示，当判断为滤波电容器电压Vdc没有上升时，实施电流传感器校正处理。

当判断为滤波电容器电压Vdc没有上升时，不会产生由于电动机30的感应电压造成的电压上升。即，表示电流没有从电动机30经由逆变器50流向滤波电容器60。这样，通过判定滤波电容器电压Vdc的上升，能够判断可否实施电流传感器校正。

附图标记的说明

10：电源、20：继电器、30：电动机、40：磁极位置检测电路、50：逆变器、51：开关元件部、60滤波电容器、70：电压检测电路、80：电流传感器、90：控制装置、91、转速运算部、92：电流指令生成部、93：放电控制部、94：PI控制部、95：电流传感器校正部、Iu、Iv、Iw：电流值、Iu’、Iv’、Iw’：校正后电流值、96：PWM生成部、Vdc：滤波电容器电压、Trq：转矩指令、θ：磁极位置、ω：电动机转速。

Claims (2)

1.一种电动机控制装置，其控制系统，上述系统具有：逆变器，其具有经由继电器与电源连接的滤波电容器；电动机，其与上述逆变器连接；以及电流传感器，其检测流过上述电动机的电流，

上述电动机控制装置的特征在于，具备：

电流传感器校正部，其针对由上述电流传感器检测出的电流值，校正因上述电流传感器的偏置误差而产生的检测误差；以及

放电控制部，若上述继电器成为关状态且上述电动机成为能够控制的状态，之后，根据到上述系统的停止请求来切断上述继电器，则该放电控制部经由上述逆变器将滞留在上述滤波电容器中的电荷通过上述电动机进行放电，

上述电流传感器的偏置误差具有温度特性，

上述电流传感器校正部将在从上述继电器被切断后到上述放电控制部进行的放电控制开始的期间没有流过上述电动机的电流的状态下取得的上述电流传感器的检测值作为上述偏置误差的值，在上述放电控制部进行放电控制时，对上述电流传感器的上述检测误差进行校正，

上述放电控制部在上述放电控制时根据由上述电流传感器校正部进行校正后的上述电流传感器的值来控制上述电动机的电流，由此减少在上述电动机中产生转矩来进行放电。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

上述电流传感器校正部将根据上述滤波电容器的电压变化来检测上述电动机中没有电流流过的状态。