CN107005181B - 电动机驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机驱动控制装置，其对于能够独立地控制各相的永磁体同步电动机，能够与永磁体的温度相应地适当进行驱动控制。电动机驱动控制装置(500)是对各相被独立地控制的永磁体同步电动机(100)进行驱动控制的装置，包括：基于电动机电流对0轴电流(iz)进行运算并将其输出的0轴电流运算部(305)；对设置于永磁体同步电动机(100)的永磁体的温度为基准温度时的0轴电流值即基准0轴电流值(izs)与运算得到的0轴电流(iz)进行比较判断的0轴电流判断部(306)；和基于0轴电流判断部(306)的比较判断结果对逆变器(210a、210b、210c)进行驱动控制的开关信号生成部(301)。

Description

电动机驱动控制装置
技术领域
本发明涉及电动机驱动控制装置。
背景技术
作为混合动力车和电动车等中搭载的驱动用电动机，使用了安装有永磁体的永磁体同步电动机。该永磁体的温度可能因为电动机的驱动条件和使用环境等而变得比永磁体的基准温度(例如设计温度)更高或更低。
这样，永磁体的温度偏离上述基准温度，可能产生各种问题。
例如，永磁体的温度显著高的情况下，永磁体可能发生不可逆退磁。另外，永磁体的温度显著高或低的情况下，转矩可能不能落入规定的范围。
因此，需要得知电动机中安装的永磁体的温度，基于该得知的永磁体的温度进行电动机驱动控制。然而，一般而言永磁体同步电动机的永磁体设置在转子中，所以难以直接检测温度。于是，以往研究了对电动机中安装的永磁体的温度进行推测。例如，专利文献1中，公开了使用电流和电压等的基波和高次谐波推测三相三线式电动机中的永磁体的温度的发明。
然而，专利文献1中记载的电动机，因为配线的关系而不能够独立地控制各相。与此相对，三相六线式的电动机等(一般而言为n相2n线式的电动机，n是2以上的整数)中，具有能够独立地控制各相的优点，近年来使用范围正在扩大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-7851号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，即使在能够独立地控制各相的永磁体同步电动机中，也存在因永磁体的温度偏离基准温度而引起的上述问题。
用于解决课题的技术方案
本发明的优选方式的电动机驱动控制装置，是一种各相被独立地控制的永磁体同步电动机的电动机驱动控制装置，其特征在于，包括：使电流平滑化的平滑用电容器，其位于对永磁体同步电动机供给电力的蓄电池与永磁体同步电动机之间；逆变器，其位于平滑用电容器与永磁体同步电动机之间，将在平滑用电容器一侧流动的直流母线电流转换为多相的电动机电流并对永磁体同步电动机供给；基于电动机电流和直流母线电流中的某一方运算0轴电流并将其输出的0轴电流运算部；比较判断部，其对设置于永磁体同步电动机的永磁体的温度为基准温度时的基准0轴电流值与运算得到的0轴电流进行比较判断；和基于比较判断部的比较判断结果对逆变器进行驱动控制的驱动控制部。
发明效果
根据本发明，能够提供一种电动机驱动控制装置，其对于能够独立地控制各相的永磁体同步电动机能够与永磁体的温度相应地适当进行驱动控制。
附图说明
图1是对三相六线式永磁体同步电动机进行驱动控制的电动机驱动控制装置的结构图。
图2是表示用于说明0轴电流抑制控制的各相电流波形的图。
图3是表示在检测用于得到0轴电流的电流时进行的控制的图。
图4是表示未实施0轴电流抑制控制的各相电流波形的温度依赖性的图。
图5是表示0轴电流波形的温度依赖性的图。
图6是表示0轴电流波形的谐波分析结果的图。
图7是表示永磁体的退磁曲线的温度依赖性的图。
图8是表示相对于永磁体的温度的永磁体磁通密度和0轴电流的关系的图。
图9是表示永磁体的磁通密度与0轴电流的关系的图。
图10是表示流过相等电流的情况下的转矩指令与实际的转矩的关系的温度依赖性的图。
图11是表示第一实施方式的控制的图。
图12是表示第一实施方式的0轴电流的判断的图。
图13是表示进行了第一实施方式的控制时的效果的图。
图14是表示磁体的工作点的图。
图15是表示高温下的磁体的工作点超过坡变点时的状况的图。
图16是表示高温下的磁体的工作点超过坡变点而发生不可逆退磁的图。
图17是表示第二实施方式的0轴电流的判断的图。
图18是表示进行了第二实施方式的控制时的效果的图。
图19是表示第三实施方式的0轴电流的判断和控制的图。
图20是表示变形例1的图。
图21是表示变形例2的图。
图22是表示变形例3的图。
图23是表示变形例4的图。
图24是表示变形例5的图。
具体实施方式
以下说明将本发明应用于混合动力车(HEV)和电动车(EV)等车辆的实施方式。
－第一实施方式－
图1示出了三相六线式的永磁体同步电动机100(以下简称为电动机100)、和第一实施方式的电动机驱动控制装置500。
对电动机100的结构进行说明。电动机100具备未图示的转子、和与该转子隔开规定距离地配设的未图示的定子。电动机100的转子中，在周向上配设有未图示的永磁体，相邻的永磁体的极性彼此相反。图1中简化示出了电枢绕组102，电枢绕组102设置在电动机100的未图示的定子的槽中。电动机100是三相六线式的电动机，与通常的三相电动机不同，不是如星形接线或三角形接线一般将各相的电枢绕组接线。各相的电枢绕组102的两端与后述的各相的全桥逆变器连接，因此，U相、V相、W相各相的电流分别在不同的电枢绕组102中流动。此后，将流有U相、V相、W相电流的电枢绕组102分别称为电枢绕组102a、102b、102c。这样，电动机100中，因为各相的电流分别流过不同的电枢绕组102，所以各相被独立地控制。对电枢绕组102的通电在后文中叙述。转子因为电枢绕组102中流过的各相的电流而旋转。电动机100具备用于将电动机的旋转动力传递至未图示的外部装置的电动机输出轴105。
电动机驱动控制装置500是用于对电动机100进行驱动控制的装置。电动机驱动控制装置500具备蓄电池201、平滑用电容器202、U相全桥逆变器210a、V相全桥逆变器210b、W相全桥逆变器210c、电流检测部130、磁极位置检测装置110、和逆变器控制装置300。
蓄电池201是对电动机100供给电力的直流电源。
U相全桥逆变器210a、V相全桥逆变器210b、W相全桥逆变器210c使用具有IGBT211和二极管212的开关元件，将蓄电池201的直流电力转换为三相的交流电力。如图1所示，U相全桥逆变器210a与U相的电枢绕组102a的两端连接。V相全桥逆变器210b与V相的电枢绕组102b的两端连接。W相全桥逆变器210c与W相的电枢绕组102c的两端连接。这样，各相的电枢绕组102与不同的全桥逆变器连接，所以能够各相独立地控制电流。U相全桥逆变器210a、V相全桥逆变器210b、W相全桥逆变器210c分别基于后述的开关信号Gu、Gv、Gw进行开关驱动，对电动机100通电。
平滑用电容器202设置在与U相全桥逆变器210a、V相全桥逆变器210b、W相全桥逆变器210c相比更接近蓄电池201一侧。平滑用电容器202是为了抑制上述逆变器210a、210b、210c进行开关时电流紊乱、使其变得平滑而设置的。
电流检测部130分别设置在各相的电枢绕组102a、102b、102c上，检测电枢绕组102a、102b、102c中分别流过的电流。检测出的电流值iu、iv、iw对逆变器控制装置300输出。
磁极位置检测装置110检测电动机100的转子的磁极位置，将根据该磁极位置得到的旋转角θ对逆变器控制装置300输出。
逆变器控制装置300具备开关信号生成部301、转矩指令部302、0轴电流抑制指令部303、0轴电流运算部305、和0轴电流判断部306。其中，0轴读作“零轴”。
转矩指令部302与外部装置(例如上级控制器)通信，将转矩指令信号S1对开关信号生成部301输出。
从电流检测部130输出的电流值iu、iv、iw是开关信号生成部301和0轴电流运算部305的输入。通常开关信号生成部301进行0轴电流抑制控制，仅在得到0轴电流iz时停止0轴电流抑制控制。如后所述，对开关信号生成部301指示0轴电流抑制控制的是0轴电流抑制指令部303。
0轴电流运算部305基于接收的电流值iu、iv、iw，进行下式(1)的运算，求出0轴电流iz。
[式1]
0轴电流运算部305对0轴电流判断部306和0轴电流抑制指令部303输出0轴电流iz的电流值。
0轴电流判断部306基于接收到的0轴电流iz进行判断。本实施方式中，将接收到的0轴电流iz的主成分即三次成分作为判断材料(参考图6)，判断该三次成分在预先设定的多个区间的哪一个中(参考图12)。将表示该判断结果的判断信号S2对开关信号生成部301输出。
0轴电流抑制指令部303通常基于接收到的0轴电流iz的电流值，为了除去0轴电流iz而将0轴电流抑制指令信号S2对开关信号生成部301输出。得到0轴电流iz时，0轴电流抑制指令部303不输出0轴电流抑制指令信号S2。0轴电流抑制指令部303从开关信号生成部301接收包含电动机100的转矩和转速的信息的信号S4，基于该信号S4决定不进行0轴电流抑制控制的频度。
开关信号生成部301接收电流值iu、iv、iw、旋转角θ、转矩指令信号S1、0轴电流抑制指令信号S2、和关于0轴电流iz的判断信号S3。然后，开关信号生成部301进行基于这些信息的运算处理，求出开关信号Gu、Gv、Gw，对全桥逆变器210a、210b、210c输出。
在具体说明开关信号生成部301中的开关信号Gu、Gv、Gw的生成之前，进行作为前提的以下说明。
对一般的三相三线式的永磁体同步电动机(三相三线式星形接线)进行说明。之后，对本实施方式的三相六线式的永磁体同步电动机进行说明。
一般的三相永磁体同步电动机的电压方程式用下式(2)表示。
[式2]
式(2)中的矩阵的成分，是下式(3)、式(4)、式(5)。
[式3]
[式4]
[式5]
其中，
vu、vv、vw：u、v、w相的电压
iu、iv、iw：u、v、w相的电流
vd、vq、vz：d、q、0轴的电压
id、iq、iz：d、q、0轴的电流
R：一相的绕组电阻
P＝d/dt：微分运算符
ψm∝Bm：永磁体的交链磁通
Bm：永磁体的磁通密度
ωe＝dθ/dt：电角速度电动机轴转速
eu、ev、ew：u、v、w相的感应电压
Lu、Lv、Lw：u、v、w相的自感
Muv、Muw、Mvu、Mvw、Mwu、Mwv：互感
la：一相的漏电感
La：一相的有效电感的平均值部分
Las：一相的有效电感的振幅部分。
永磁体同步电动机的接线结构一般是三相星形接线。用三相逆变器对永磁体同步电动机施加电压的情况下，用电动机端子在线间施加电压，所以具有以下特征。第一特征是施加的电压中不包含3n次(n为正整数)的高次谐波成分。第二特征是因为施加了该电压的永磁体同步电动机的设置了永磁体的转子旋转，因与定子的电枢绕组交链的磁通量的时间变化而发生的感应电压中也不包含3n次的高次谐波。因为这些特征，各相的电流和iu+iv+iw＝0总是成立。
在求出电动机控制的各种指令值时，将uvw三相坐标系变换为dq旋转坐标系。从uvw三相坐标系向dq旋转坐标系的变换矩阵是下式(6)。
[式6]
用以上式(6)对以上式(2)进行变换，成为下式(7)。
[式7]
dq旋转坐标系下的电压是如下式(8)所示地变换的。
[式8]
进而，dq旋转坐标系下的电流是为如下式(9)所示地变换的。
[式9]
这样，一般的三相三线式的永磁体同步电动机中，通过从uvw三相坐标系变换为dq旋转坐标系，能够用dq旋转坐标下的电流id和iq这2个变量进行电动机的转矩控制。
与此相对，三相六线式的永磁体同步电动机100中与一般的三相三线式的永磁体同步电动机条件不同。
三相六线式的永磁体同步电动机100中的电压方程式是以上式(2)。因为能够对各相独立地施加电压，所以电压中能够包含3n次的高次谐波成分，所以施加电压的自由度增大。三相六线式的永磁体同步电动机100中，在用逆变器施加的电压之外，在感应电压中也包含3n次的高次谐波成分。
永磁体同步电动机中流动的电流i因为永磁体引起的感应电压e与用逆变器施加的电压v的差而发生。因此，在逆变器的施加电压v中不包含高次谐波成分的情况下，只要感应电压e中包含高次谐波成分，在流动的电流中就包含高次谐波成分。
从而，各相的电流和iu+iv+iw＝0不一定成立，对于关于vu、vv、vw的电压方程式即式(2)，用变换矩阵即下式(10)变换，成为下式(11)所示的关于vd、vq、vz的电压方程式。
[式10]
[式11]
然后，电压和电流是如下式(12)、式(13)所示地变换的。
[式12]
[式13]
由以上式(11)、式(12)、式(13)可以理解，三相六线式的永磁体同步电动机100中，按对通常的d轴、q轴追加了0轴的系统(dq0旋转坐标系)进行控制。三相六线式的永磁体同步电动机100的转矩控制，如式(13)中所理解，按追加了0轴的电流即0轴电流 即上式(1)所示的0轴电流iz作为第三个控制变量的三变量进行。
对开关信号生成部301中的开关信号Gu、Gv、Gw的生成具体进行说明。开关信号生成部301使用式(13)将电流值iu、iv、iw变换为dq0旋转坐标系的电流id、iq、iz。为了进行该变换，如式(13)的矩阵所示，需要旋转角θ的信息。
开关信号生成部301在由0轴电流抑制指令信号S2给出0轴电流抑制指令时(以下也称为“抑制时”)，对电流id、iq、iz进行除去0轴电流iz的修正。开关信号生成部301在没有给出0轴电流抑制指令S2时(以下也称为“非抑制时”)，不进行上述修正。
开关信号生成部301基于判断信号S3、转矩指令信号S1、电动机100的驱动方针(包含何种程度的磁阻转矩等)、和以下式(14)，将电流id、iq变更为目标值。
[式14]
T＝Ppψmiq+Pp(Ld-Lq)idiq…(14)
其中，
Ld、Lq：d轴、q轴的自感
Pp：电动机的极对数
T：转矩。
判断信号S3是用于进行关于电动机100的驱动控制的修正的信号。本实施方式的判断信号S3是用于将转矩保持为一定值而使转矩稳定化的指令信号。使用了判断信号S3的指令在后文中叙述。
电动机100的输出功率POUT可以用下式(15)得到。
[式15]
POUT＝ωm·T…(15)
其中，
ωm＝ωe/Pp：电动机轴角速度。
经过以上工序，决定目标电流值id、iq、iz。开关信号生成部301对于目标电流值id、iq、iz，进行相对于式(13)的逆变换，由此求出uvw三相坐标系的目标电流值iu、iv、iw。开关信号生成部301基于uvw三相坐标系的目标电流值iu、iv、iw，生成开关信号Gu、Gv、Gw。
另外，开关信号生成部301对0轴电流抑制指令部303发送包含电动机100的转矩和转速的信息的信号S4。0轴电流抑制指令部303基于信号S4决定0轴电流抑制控制的频度。
图2是说明电动机100中的0轴电流抑制控制的图。
如上所述，开关信号生成部301通常进行0轴电流抑制控制。
其理由如下。如图2(a)所示，0轴电流iz被作为电流的高次谐波成分叠加，具有从正弦波畸变的波形。一般而言，这样的电流的高次谐波成分，会引起电动机的转矩纹波增加、噪音振动增加、损失恶化等，所以优选较少。
因此，通常，对于电动机100，为了抵消感应电压e的高次谐波成分而在逆变器输出电压v上叠加高次谐波成分地施加，以使电动机中流动的0轴电流iz＝0的方式进行控制，即进行0轴电流抑制控制。进行0轴电流抑制控制时的各相的电流波形成为如图2(b)所示的正弦波。
0轴电流iz如上所述会引起电动机的转矩纹波增加、噪音振动增加、损失恶化等。因此，开关信号生成部301通常通过0轴电流抑制控制对0轴电流iz进行抑制。
但是，如后所述，因为能够基于0轴电流iz推测电动机100的转子中设置的永磁体的温度，所以本实施方式中，设定为在检测0轴电流iz时不进行0轴电流抑制控制。
图3示出了在使0轴电流抑制控制停止的期间检测0轴电流的状况。0轴电流抑制指令部303与从开关信号生成部301接收到的信号S4相应地改变设置上述期间的频度。例如，在发生大转矩时和高转速时等负荷较大的工作点使用电动机100的情况下，磁体的温度变化大多较大。本实施方式中，0轴电流抑制指令部303从信号S4得到转矩和转速的信息而监视电动机100的负荷状态，在电动机100高负荷时与通常运转时相比增加设置上述期间的频度，增加0轴电流iz的检测频度。
图4是不进行0轴电流抑制控制时的电动机100的电枢绕组102的电流波形，示出了电动机100的转子中设置的永磁体的各温度下的电流波形。图4(a)、(b)、(c)分别表示-40deg.C、100deg.C、180deg.C下的电流波形。可知随着永磁体的温度从低温上升至高温，各相的电流波形的振幅减小。
图5是从图4所示的电流波形中仅提取出0轴电流iz的电流波形的图。图5(a)、(b)、(c)分别表示-40deg.C、100deg.C、180deg.C下的电流波形。图5(d)是为了比较而将图5(a)、(b)、(c)重叠表示的图。如图5(d)所示，可知随着永磁体的温度从低温上升至高温，电流波形的振幅减小。
图6是对图5所示的各温度的0轴电流iz的电流波形进行谐波分析的图。如图6所示，可知作为0轴电流iz的主成分的三次成分随着温度上升而减小。本实施方式中，将该三次成分作为关于0轴电流iz的判断材料。有时也根据需要使用其他成分。
图7示出了各温度的永磁体的退磁曲线。如图7所示，可知成为高温时，永磁体的磁通密度Bm的值减小。
图8示出了相对于永磁体的温度的0轴电流iz和永磁体的磁通密度Bm的关系。如图8所示，可知随着永磁体的温度上升，0轴电流iz的值和永磁体的磁通密度Bm的值减小。
图9示出了0轴电流iz与永磁体的磁通密度Bm的关系。可知随着永磁体的磁通密度Bm增大，0轴电流iz增大。
根据以上所述，可知永磁体的温度、永磁体的磁通密度Bm和0轴电流iz之间存在相关性。利用这一点，将该相关关系映射化或函数化等，能够根据0轴电流iz推测永磁体的温度、永磁体的磁通密度Bm。
本实施方式的电动机驱动控制装置500中使用的逆变器控制装置300的0轴电流判断部306不使用0轴电流iz推测永磁体的温度、永磁体的磁通密度Bm。本实施方式的0轴电流判断部306具有基于永磁体的温度设定的0轴电流判断基准(参考图12)，用该基准对得到的0轴电流iz进行判断。如上所述，该基准基于永磁体的温度设定，所以用该基准判断实质上能够认为是推测永磁体的温度。
在说明本实施方式中的0轴电流判断部306进行的判断之前，对电动机转矩的温度依赖性进行说明。
图10是表示相对于转矩指令值的电动机转矩的实际值的永磁体的各温度下的曲线图。设电动机电流条件都相等。永磁体的温度较高的情况(磁体高温)下，电动机转矩从基准温度的曲线图向图示下侧偏移，转矩实际值小于转矩指令值。反之，永磁体的温度较低的情况(磁体低温)下，电动机转矩从基准温度的曲线图向图示上侧偏移，转矩实际值大于转矩指令值。
这样，实际发生的转矩的值因永磁体的温度而变化，所以需要推测永磁体的温度并进行使转矩成为目标值的修正运算。
参考图11说明上述修正运算。实施方式中，求出根据上述式(1)计算出的0轴电流iz、与永磁体的温度是基准温度时的0轴电流值即基准0轴电流值izs的差异，以即使永磁体的温度变化也表现出一定的转矩的方式调整电流矢量i，控制电枢绕组102中流动的各相电流iu、iv、iw。
用本实施方式的结构进一步对修正运算详细进行说明。本实施方式的逆变器控制装置300如下所述地进行即使永磁体的温度变化也使电动机100的转矩保持一定的转矩稳定化控制。
图12示出了0轴电流判断部306具有的0轴电流iz的判断基准。本实施方式中，0轴电流判断部306在从0轴电流运算部305接收0轴电流iz时，求出0轴电流iz相对于基准0轴电流izs的差异，将包含该差异的信息的判断信号S3对开关信号生成部301输出。
开关信号生成部301基于判断信号S3的指令，在0轴电流较大的情况、换言之为磁体温度是低温的情况，和0轴电流较小的情况、换言之为磁体温度是高温的情况下，也进行与图10所示的基准温度下的转矩指令值-电动机转矩实际值的曲线图重合的控制。
即，开关信号生成部301在0轴电流iz与基准0轴电流值izs相同的情况下，输出基于输出永磁体的基准温度下的规定转矩的驱动条件的开关信号Gu、Gv、Gw。另外，开关信号生成部301如果判断0轴电流iz小于基准0轴电流izs、属于高温推测区间，则为了输出规定的转矩，而输出与0轴电流iz的大小相应地增大电动机电流的开关信号Gu、Gv、Gw。另外，开关信号生成部301如果判断0轴电流Iz大于基准0轴电流izs、属于低温推测区间，则为了输出规定的转矩，而输出与0轴电流iz的大小相应地减小电动机电流的开关信号Gu、Gv、Gw。
图13示出了进行本实施方式的修正控制的结果。通过该修正，即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够使电动机100的转矩保持一定。
本实施方式的电动机驱动控制装置具有以下结构，发挥以下作用效果。
(1)电动机驱动控制装置500是一种各相被独立地控制的永磁体同步电动机100的电动机驱动控制装置。
包括：
使电流平滑化的平滑用电容器202，其位于对永磁体同步电动机100供给电力的蓄电池201与永磁体同步电动机100之间；
逆变器210a、210b、210c，其位于平滑用电容器202与永磁体同步电动机100之间，将在平滑用电容器202一侧流动的直流母线电流转换为三相的电动机电流而对永磁体同步电动机100供给；
基于电动机电流运算0轴电流iz而将其输出的0轴电流运算部305；
0轴电流判断部306，其对设置于永磁体同步电动机100的永磁体的温度为基准温度时的基准0轴电流值izs与运算得到的0轴电流iz进行比较判断；和
开关信号生成部301，其基于0轴电流判断部306的比较判断结果，以输出不依赖于温度的电动机转矩的方式，对逆变器210a、210b、210c进行驱动控制。
由此，即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够使电动机100的转矩保持一定。
电动机驱动控制装置500中，为了即使电动机100的永磁体的温度变化也使电动机100的转矩保持一定，而具有以下的具体结构(2)、(3)。
(2)0轴电流判断部306求出0轴电流Iz相对于基准0轴电流值Izs的差异。
(3)开关信号生成部301，
在0轴电流判断部306中，0轴电流iz与基准0轴电流值izs一致、永磁体的温度是基准温度时输出基于输出规定的转矩的驱动条件的逆变器驱动信号；
在0轴电流判断部306中，如果判断为0轴电流iz小于基准0轴电流值Izs、属于高温推测区间，则输出与0轴电流iz的大小相应地增大电动机电流的逆变器驱动信号，以输出规定的转矩；
在0轴电流判断部306中，如果判断为0轴电流iz大于基准0轴电流值Izs、属于低温推测区间，则输出与0轴电流iz的大小相应地减小电动机电流的逆变器驱动信号，以输出规定的转矩。
－第二实施方式－
第二实施方式的电动机驱动控制装置500进行防止电动机100中设置的永磁体的不可逆退磁的控制。在说明第二实施方式时，对于与第一实施方式同样的结构省略说明。
在说明本实施方式的电动机驱动控制装置500之前，对不可逆退磁进行说明。
图14中用实线表示的曲线图，表示各温度下的电动机100的转子中设置的永磁体的退磁曲线。退磁曲线如图14所示，在称为坡变点(knick)的点弯折。另外，图14中用虚线表示的曲线图，表示永磁体的磁导线。磁导线在对电枢绕组102通电、即有负荷时向左移动。退磁曲线与磁导线的交点(中空的点)称为工作点。该工作点位于退磁曲线的坡变点的图示左侧时会发生不可逆退磁。图14所示的工作点全部位于退磁曲线的坡变点的图示右侧，所以不会发生不可逆退磁。
图15示出了电枢绕组102中增大通电量、即电动机电流量时的状况。通过增大电动机电流量，磁导线与图14时相比向左移动。结果，在高温时，工作点位于退磁曲线的坡变点的左侧。这样，越成为高温，工作点越易于位于退磁曲线的坡变点的左侧。
图16示出了使电动机电流量成为0而成为无负荷时的状况。图15中，位于退磁曲线的坡变点左侧的工作点P2即使恢复为无负荷时也不返回图14所示的原本位置P1，而是位于P3。不可逆退磁指的是这样的恢复为无负荷时也不返回原本的工作点的现象。
为了使这样的不可逆退磁不发生，需要推测永磁体的温度。
图17示出了本实施方式的0轴电流判断部306的判断基准。本实施方式中，对于高温推测区间中的退磁温度下的0轴电流，防止不可逆退磁0轴电流izH是基准。0轴电流iz在防止不可逆退磁0轴电流izH以下时，会发生不可逆退磁。0轴电流判断部306判断0轴电流iz是否在防止不可逆退磁0轴电流izH以下。将包含该判断结果的判断信号S3对开关信号生成部301发送。如果上述判断结果是否定判断、即0轴电流iz大于防止不可逆退磁0轴电流izH(如果不是永磁体发生不可逆退磁的温度下的0轴电流)，则开关信号生成部301输出基于永磁体的基准温度下的驱动条件的开关信号Gu、Gv、Gw。另一方面，如果上述判断结果是肯定判断、即0轴电流iz在防止不可逆退磁0轴电流izH以下(如果是永磁体发生不可逆退磁的温度下的0轴电流)，则开关信号生成部301施加限制以使永磁体的不可逆退磁不发生，输出减小电动机电流iu、iv、iw的开关信号Gu、Gv、Gw。
图18示出了应用本实施方式的控制(防止不可逆退磁控制)时的状况。图18所示的“低温”、“基准温度”下，判断为0轴电流iz大于防止不可逆退磁0轴电流izH，所以进行与图15同样的控制。与图15同样，在“低温”、“基准温度”下，用上述控制不发生不可逆退磁。另一方面，图18所示的“高温”下，判断为0轴电流iz在防止不可逆退磁0轴电流izH以下，所以对电动机电流施加限制，进行图18中用“限制值(高温)”的磁导线示出的通电控制。结果，工作点P位于坡变点右侧，即使在高温时，也能够防止不可逆退磁。这样，通过进行本实施方式的防止不可逆退磁控制，能够防止电动机100的转子中设置的永磁体的不可逆退磁。
本实施方式的电动机驱动控制装置具有以下结构，发挥以下作用效果。
(1)电动机驱动控制装置500是一种各相被独立地控制的永磁体同步电动机100的电动机驱动控制装置。
包括：
使电流平滑化的平滑用电容器202，其位于对永磁体同步电动机100供给电力的蓄电池201与永磁体同步电动机100之间；
逆变器210a、210b、210c，其位于平滑用电容器202与永磁体同步电动机100之间，将在平滑用电容器202一侧流动的直流母线电流转换为三相的电动机电流而对永磁体同步电动机100供给；
基于电动机电流运算0轴电流iz并将其输出的0轴电流运算部305；
0轴电流判断部306；和
开关信号生成部301，其基于0轴电流判断部306的比较判断结果，以使永磁体的不可逆退磁不发生的方式对逆变器210a、210b、210c进行驱动控制。
由此，能够防止电动机100的永磁体的不可逆退磁。
电动机驱动控制装置500为了防止电动机100的永磁体的不可逆退磁，具有以下的具体结构(2)。
(2)0轴电流判断部306对于运算得到的0轴电流iz，进行是否在按电动机100的永磁体的温度是基准温度时的驱动条件驱动电动机100时、永磁体发生不可逆退磁的温度下的0轴电流的判断。
开关信号生成部301中，
如果判断结果是否定判断，则输出基于永磁体的温度是基准温度时的驱动条件的逆变器驱动信号；
如果判断结果是肯定判断，则输出减小电动机电流的逆变器驱动信号以使得永磁体的不可逆退磁不发生。
－第三实施方式－
第三实施方式的电动机驱动控制装置500进行使电动机100的转矩保持一定的转矩稳定化控制、和防止电动机100中设置的永磁体的不可逆退磁的防止不可逆退磁控制。这2个控制发挥相反的效果的情况下，优先进行防止不可逆退磁控制。在说明第三实施方式时，对于与第一实施方式同样的结构省略说明。
图19示出了相对于0轴电流值的电动机100中流动的各相的电流有效值I。
本实施方式中，进行采用了第一实施方式的转矩稳定化控制和第二实施方式的防止不可逆退磁控制双方的控制。如图19所示，本实施方式中，将高温推测区间分为3部分。按0轴电流值从大到小(即根据0轴电流推测的温度从低到高)称为第一高温推测区间、第二高温推测区间、第三高温推测区间。本实施方式中，从低温推测区间到第一高温推测区间进行第一实施方式的转矩稳定化控制，在第三高温推测区间中，永磁体非常高温，为了防止不可逆退磁而立刻使电动机的运转停止。在位于第一高温推测区间与第三高温推测区间之间的第二高温推测区间中，为了防止不可逆退磁，而与0轴电流iz的大小相应地限制电流有效值I的大小。这是为了防止不可逆退磁。在第二高温推测区间中，进行如第一高温推测区间一般的转矩稳定化控制时，与基准温度下的通电相比电流有效值I更大，所以在按基准温度下的通电不会发生不可逆退磁的温度下也会发生不可逆退磁。因此，在第二高温推测区间中，如上所述进行与0轴电流iz的大小相应地限制电流有效值I的大小的控制。由此，能够防止不可逆退磁。
通过以上的本实施方式的控制，能够防止不可逆退磁，同时在一定温度以下使转矩稳定化。
本实施方式的电动机驱动控制装置具有以下结构，发挥以下作用效果。
(1)电动机驱动控制装置500是各相被独立地控制的永磁体同步电动机100的电动机驱动控制装置。
包括：
使电流平滑化的平滑用电容器202，其位于对永磁体同步电动机100供给电力的蓄电池201与永磁体同步电动机100之间；
逆变器210a、210b、210c，其位于平滑用电容器202与永磁体同步电动机100之间，将在平滑用电容器202一侧流动的直流母线电流转换为三相的电动机电流而对永磁体同步电动机100供给；
基于电动机电流运算0轴电流iz并将其输出的0轴电流运算部305；
0轴电流判断部306，其对设置于永磁体同步电动机100的永磁体的温度为基准温度时的基准0轴电流值izs与运算得到的0轴电流进行比较判断；和
开关信号生成部301，其基于0轴电流判断部306的比较判断结果，以使永磁体的不可逆退磁不发生、并且在规定温度以下输出不依赖于温度的电动机转矩的方式，对逆变器210a、210b、210c进行驱动控制。
由此，即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够使电动机100的转矩保持一定，并且即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够在规定温度以下使电动机100的转矩保持一定。
电动机驱动控制装置500为了即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够使电动机100的转矩保持一定，并且即使电动机100的永磁体的温度变化，也能够在规定温度以下使电动机100的转矩保持一定，而具有以下的具体结构(2)。
(2)0轴电流判断部306判断0轴电流iz属于低温推测区间、第一～第三高温推测区间中的哪一方，
在开关信号生成部301中，
如果判断为0轴电流iz属于低温推测区间和第一高温推测区间中的任一方，则输出基于永磁体为基准温度时输出规定的转矩的驱动条件的逆变器驱动信号，
如果判断为0轴电流iz属于第二高温推测区间，则输出减小电动机电流的逆变器驱动信号，以使得与输出规定的转矩相比优先使永磁体的不可逆退磁不发生，
如果判断为0轴电流iz属于第三高温推测区间，则输出使电动机电流成为零的逆变器驱动信号，使电动机的运转停止，以使得永磁体的不可逆退磁不发生。
对于第一～第三实施方式所示的发明组合了以下变形例得到的发明，也在本发明的范围内。
－变形例1－
图20说明了变形例1的逆变器。本变形例中，采用了代替图1所示的全桥逆变器210a、210b、210c地，将电动机100的各相的电枢绕组102a、102b、102c的一端与使用了由IGBT221和二极管222构成的开关元件的三相逆变器220a连接，将另一端与同样的三相逆变器220b连接的结构。即使这样变形也能够发挥同样的效果。其中，图20的电动机100的绕组的配置与图1不同，但这是为了简化，与图1相同。
－变形例2－
图21示出了检测用于得到0轴电流iz的电流的方法的变形例(变形例2)。图21所示的分别检测各相的电流检测部130的值的方法，与图1所示的相当。作为除此以外的检测方法，有在直流汇流条的正侧或负侧的汇流条设置电流检测部130a而检测用于得到0轴电流iz的电流(直流母线电流)的方法。另外，有设置使三相一并通过的电流检测部130b、检测用于得到0轴电流iz的电流的方法。用任意一种方法，都能够得到以上式(1)所需的电流信息，所以能够求出0轴电流iz。
另外，也能够用上述方法检测用于得到0轴电流iz的电流，对得到的0轴电流iz进行傅立叶变换而求出高次谐波的各次数成分并与基准值比较而进行电流控制。
－变形例3－
图22示出了关于0轴电流iz的判断材料的变形例(变形例3)。如图22所示，也能够用0轴电流iz的波形面积作为判断材料。即使这样，也能够发挥同样的效果。
－变形例4－
图23示出了关于0轴电流iz的判断材料的变形例(变形例4)。如图23所示，也能够将0周电流iz的有效值作为判断材料。即使这样，也能够发挥同样的效果。
－变形例5－
图24示出了关于0轴电流iz的判断材料的变形例(变形例5)。如图24所示，也能够将使0轴电流iz通过低通滤波器求出的主成分的最大值作为判断材料。即使这样，也能够发挥同样的效果。
以上用三相六线式的永磁体同步电动机说明了本发明的实施方式，但不限定于此。对于n相2n线式的永磁体同步电动机(n是2以上的整数)也能够同样地应用本发明。其中，n相2n线式的永磁体同步电动机如图1中一例所示，是能够独立地控制各相的电动机。
本发明不限定于以上所示的内容。在本发明的技术思想的范围内可以想到的其他方式也包括在本发明的范围内。
即，本发明只要是一种对各相被独立地控制的永磁体同步电动机进行驱动控制的装置，具备基于电动机电流和直流母线电流中任意一方运算并输出0轴电流的0轴电流运算部(例如0轴电流运算部305)、对永磁体同步电动机中设置的永磁体的温度是基准温度时的0轴电流值即基准0轴电流值与运算得到的0轴电流进行比较判断的比较判断部(例如0轴电流判断部306)、和基于比较判断部的比较判断结果对逆变器进行驱动控制的驱动控制部(例如开关信号生成部301)，就可以是任意的方式。
符号说明
100…电动机(永磁体同步电动机)，102…电枢绕组，102a…U相电枢绕组，102b…V相电枢绕组，102c…W相电枢绕组，105…电动机输出轴，110…磁极位置检测装置，130…电流检测部，130a…读取直流电流的电流检测部，132b…同时读取三相电流的电流检测部，201…蓄电池，202…平滑用电容器，210a…U相全桥逆变器，210b…V相全桥逆变器，210c…W相全桥逆变器，211…IGBT，212…二极管，220a、220b…三相逆变器，300…逆变器控制装置，301…开关信号生成部，302…转矩指令部，303…0轴电流抑制指令部，305…0轴电流运算部，306…0轴电流判断部，500…电动机驱动控制装置。

Claims (9)

1.一种各相被独立地控制的永磁体同步电动机的电动机驱动控制装置，其特征在于，包括：
使电流平滑化的平滑用电容器，其位于对所述永磁体同步电动机供给电力的蓄电池与所述永磁体同步电动机之间；
逆变器，其位于所述平滑用电容器与所述永磁体同步电动机之间，将在所述平滑用电容器一侧流动的直流母线电流转换为多相的电动机电流而对所述永磁体同步电动机供给；
检测所述电动机电流和所述直流母线电流中的任一方的电流的电流检测部；
基于所述电流检测部检测出的电流运算0轴电流并将其输出的0轴电流运算部；
比较判断部，其对基准0轴电流值与所述运算得到的0轴电流进行比较判断，所述基准0轴电流值是设置于所述永磁体同步电动机的永磁体的温度为基准温度时的0轴电流值；和
基于所述比较判断部的比较判断结果来对所述逆变器进行驱动控制的驱动控制部。
2.如权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
还包括计算相对于所述基准0轴电流值的所述0轴电流的大小的计算部，
所述驱动控制部，
在所述0轴电流与所述基准0轴电流值一致的情况下输出基于以下驱动条件的逆变器驱动信号，该驱动条件使得在所述永磁体的温度为基准温度时输出规定的转矩，
在所述0轴电流小于所述基准0轴电流值的情况下，输出与所述计算出的0轴电流的大小相应地增大所述电动机电流的逆变器驱动信号，以输出所述规定的转矩，
在所述比较判断部中，在所述0轴电流大于所述基准0轴电流值的情况下，输出与所述计算出的0轴电流的大小相应地减小所述电动机电流的逆变器驱动信号，以输出所述规定的转矩。
3.如权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
所述比较判断部对所述运算得到的0轴电流进行如下判断：是否是在按所述永磁体同步电动机所具有的永磁体的温度为基准温度时的驱动条件驱动所述永磁体同步电动机时所述永磁体发生不可逆退磁的温度下的0轴电流，
在所述驱动控制部中，
如果所述判断结果是否定判断，则输出基于永磁体的基准温度下的驱动条件的逆变器驱动信号，
如果所述判断结果是肯定判断，则输出减小所述电动机电流的逆变器驱动信号以使得永磁体的不可逆退磁不发生。
4.如权利要求1所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
将低于所述基准温度的温度下的0轴电流值的区间定义为低温推测区间，将高于所述基准温度的温度下的0轴电流值的区间定义为第一～第三高温推测区间，并且各区间的温度的高低关系是第一高温推测区间<第二高温推测区间<第三高温推测区间时，
所述比较判断部判断所述0轴电流属于所述低温推测区间、所述第一～第三高温推测区间中的哪一个，
在所述驱动控制部中，
如果判断出所述0轴电流属于所述低温推测区间和第一高温推测区间中的任一方，则输出基于当所述永磁体的温度为基准温度时输出规定的转矩这一驱动条件的逆变器驱动信号，
如果判断出所述0轴电流属于所述第二高温推测区间，则输出减小所述电动机电流的逆变器驱动信号，以使得所述永磁体的不可逆退磁不发生，
如果判断出所述0轴电流属于所述第三高温推测区间，则输出使所述电动机电流成为零的逆变器驱动信号，以使得所述永磁体的不可逆退磁不发生。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
还包括0轴电流抑制指令部，其对所述驱动控制部输出0轴电流抑制指令来执行抑制所述电动机电流中包含的0轴电流的0轴电流抑制控制，
所述0轴电流抑制指令部，在所述电流检测部为了计算所述0轴电流而检测电流时，不输出所述0轴电流抑制控制指令。
6.如权利要求5所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
在所述电流检测部中，所述永磁体同步电动机的转矩或输出功率越大时，越提高对用于计算所述0轴电流的电流进行检测的频度。
7.如权利要求1～4中任一项所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
所述电流检测部分别检测所述电动机电流的各相的电流。
8.如权利要求1～4中任一项所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
所述电流检测部一并检测所述电动机电流的各相的电流。
9.如权利要求1～4中任一项所述的电动机驱动控制装置，其特征在于：
所述电流检测部检测所述直流母线电流。
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