CN108702123B - 逆变器控制装置 - Google Patents

Abstract

逆变器控制装置(10)由下述部分构成，即：电流检测部(11)，其检测逆变器(3)的直流母线(5)的电流值；检测电流储存部(12)，其在电流值检测定时取得电流值；相电流运算部(13)，其将交流电流值复原；指令电压矢量生成部(14)，其基于交流电流值和转速指令值生成指令电压矢量；校正指令电压矢量生成部(15)，其生成校正后的指令电压矢量；以及通断时刻设定部(16)，其设定通断时刻，输出至检测电流储存部(12)和逆变器控制部(17)，将通断周期的1/2设为单位周期，在n个周期(n为大于或等于2的自然数)中，施加其矢量的总和成为零矢量的多个电压矢量，生成校正后的指令电压矢量。由此，通过抑制电流脉动的发生，能够减少嗡鸣音的发生。

Description

逆变器控制装置

技术领域

本发明涉及对逆变器进行控制的逆变器控制装置，该逆变器用于旋转机、特别是电机，将直流电力转换为交流电力。

背景技术

当前，就将直流电力转换为交流电力，通过使用了相电流的反馈控制对电机进行驱动的电力转换装置而言，需要相电流的检测单元，但为了降低成本，没有在电力转换器与电机之间设置电流传感器，而是提出了下述方法，即，根据从电力转换器(逆变器)的直流母线检测到的电流值，将电机电流(相电流)复原。

例如，就专利文献1的逆变器控制装置而言，公开了具有：电压指令矢量创建单元，其创建逆变器的三相电压应追随的电压的矢量，即，由三相的各相电压的合成电压的矢量构成的电压指令矢量；以及电压指令矢量校正单元，其对创建出的所述电压指令矢量进行校正，逆变器控制装置按照校正后的所述电压指令矢量对所述逆变器进行控制，并且所述电压指令矢量校正单元以使通过该电压指令矢量校正单元进行了校正之后的所述电压指令矢量在所述电流检测区间成为除了无法检测所述三相电流的区域以外的矢量的方式进行校正，在载波周期内的电流非检测区间，进行将所述电流检测区间的校正抵消的逆校正。由此，在载波周期内，在无需进行电流检测的电流非检测区间，进行将在电流检测区间为了检测电流而进行的电压指令矢量的校正抵消的逆校正，能够减少与校正相伴的相电流的失真。

另外，在专利文献2的3相电压型PWM逆变器装置中，在形成1个PWM周期的第1期间内输出能够创建指令电压矢量的相差60度相位的2个基本电压矢量成分V4、V5，并且在与第1期间连续的形成1个PWM周期的第2期间内输出与所述基本电压矢量成分分别相差180度相位的2个基本电压矢量成分V1、V2。因此，即使在调制度小的情况下、输出电压矢量的相位成为与单一的基本电压矢量接近的相位的状态下，也能够成为足够长的脉冲宽度，以高精度进行电流检测。由此，即使在调制度小的情况下、与单一的基本电压矢量的相位接近的情况下也能够以高精度实现电流检测。

专利文献1：日本特开2012-178927号公报

专利文献2：日本特开2005-12934号公报

发明内容

然而，在专利文献1以及专利文献2的逆变器控制方法中，能够进行电流检测的调制率区域增加，另一方面在低速驱动时等指令电压的调制率小的区域，指令电压矢量成分始终变小，变得无法确保进行电流检测的区间，因此需要施加用于进行电流检测的电压矢量。

另外，为了使各通断周期的施加电压与指令电压相同，需要补偿电压矢量。因此，电流脉动增大，成为产生噪声的主要原因。并且，在上述两个专利文献中，存在下述课题，即，施加的电压是依赖于指令电压而确定的，因此在各个控制周期进行检测的相是根据电压指令确定的，无法进行选择，在指令电压的大小关系切换的部位处，检测精度降低。另外，三相的指令电压的电压最大相与电压最小相的电流脉动变大，电压中间相的电流脉动变小。即，存在下述课题：依赖于三相电压指令而发生周期性的电流脉动的变化，周期是对电机进行驱动的频率的6倍的嗡鸣音作为噪声而产生。

并且，在专利文献2的逆变器装置中，还存在下述课题，即，仅能够在通断周期的2个周期将三相交流电流复原一次，在载波频率小且通断周期长时导致电流检测精度的降低。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供逆变器控制装置，该逆变器控制装置能够基于从直流母线检测出的两个相的电流值进行三相交流电流值的复原而不依赖于三相电压指令，从而能够设定在各个控制周期进行检测的相，通过始终进行对相同相进行检测等处理，从而能够实现检测精度的提高，另外，能够减少成为噪声的嗡鸣音。

为了解决上述课题，本发明的逆变器控制装置的特征在于，具有：逆变器控制部，其根据规定的通断时刻对将直流电力转换为交流电力的逆变器的开关元件进行控制；电流检测部，其检测向所述逆变器供给直流电力的直流电源的电流值；检测电流储存部，其基于所述通断时刻，设定电流值检测时刻，并且从所述电流检测部取得所述电流值，对所述电流值进行储存、保存；相电流运算部，其从所述检测电流储存部根据复原所需的相数的量的所述电流值对由所述逆变器生成的交流电流值进行运算、复原；指令电压矢量生成部，其基于复原出的所述交流电流值和转速指令值生成指令电压矢量；校正指令电压矢量生成部，其基于所述指令电压矢量生成校正后的指令电压矢量；以及通断时刻设定部，其基于所述校正后的指令电压矢量来设定所述通断时刻，输出至所述逆变器控制部以及所述检测电流储存部，就所述校正指令电压矢量生成部而言，将所述逆变器的通断周期的1/2设为单位周期，在所述单位周期的n个周期中，在n大于或等于3时，施加其矢量的总和成为零矢量的多个电压矢量，在n为2时，在所述单位周期的4个周期中，施加其矢量的总和成为零矢量的多个电压矢量，生成所述校正后的指令电压矢量，其中，n为大于或等于2的自然数。

发明的效果

根据本发明的逆变器控制装置，进行了如下的电流值检测区间的设定，即，将通断周期的1/2设为单位周期，在将n设为大于或等于3的自然数的n个周期中，在至少2个周期以检测用电压矢量的总和成为零矢量的方式进行施加，在除此以外的周期，施加基于指令电压矢量的电压矢量，因此能够设定在各个控制周期进行检测的相而不依赖于指令电压矢量，由此具有如下效果，即，通过将k设为小于或等于n的自然数，使n个周期中的第k次施加的电压矢量始终相同，从而能够减少由电流脉动的大小周期性变化导致的成为噪声的嗡鸣音。

附图说明

图1是包括实施方式1涉及的逆变器控制装置的电动机控制系统的概略结构图。

图2是用于说明对实施方式1中的由电流检测部从直流母线取得电流值的电流检测时刻进行设定的流程的图。

图3是对实施方式1中的由校正指令电压矢量生成部施加的电压矢量的例子进行说明的图。

图4是对实施方式1中的在各个周期施加的电压矢量的例子进行说明的图。

图5是表示实施方式1中的所施加的电压矢量的切换的一个例子的图。

图6是对实施方式1中的指令电压矢量以及所施加的电压矢量与通断时刻的关系进行说明的图。

图7是表示实施方式1中的逆变器的输出电流波形的图。

图8是表示现有技术的逆变器的输出电流波形的图。

图9是表示实施方式1涉及的逆变器控制装置的硬件结构的图。

图10是包括实施方式2涉及的逆变器控制装置的电动机控制系统的概略结构图。

图11是对实施方式2中的指令电压矢量以及所施加的电压矢量与通断时刻的关系进行说明的图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是包括实施方式1涉及的逆变器控制装置的电动机控制系统的概略结构图。图2是用于说明对由电流检测部从直流母线取得电流值的电流值检测时刻进行设定的流程的图。图3是对由校正指令电压矢量生成部施加的电压矢量的例子进行说明的图。图4是对在各个周期施加的电压矢量的例子进行说明的图。图5是表示所施加的电压矢量的切换的一个例子的图。图6是对指令电压矢量以及所施加的电压矢量与通断时刻的关系进行说明的图。图7是表示逆变器的输出电流波形的图。

如图1所示，实施方式1中的电动机控制系统1由下述部分构成，即：电机2，其是旋转机；逆变器3，其向电机2供给三相的交流电流值；直流电源4，其向逆变器3供给直流电力；直流母线5，其将直流电源4和逆变器3进行通电连接；以及逆变器控制装置10，其对逆变器3进行控制。

在这里，逆变器3由3组(三相份)以上桥臂31(正极侧)的开关元件31s和下桥臂32(负极侧)的开关元件32s构成的开关元件对和分别与上述各相的开关元件31s、32s反向并联连接的二极管31d、32d构成，通过逆变器控制装置10对各相的开关元件31s、32s进行导通/截止(接通/断开)控制，从而将从直流电源4供给的直流电力转换为三相交流电力。通过该三相交流电力对作为负载的电机2进行驱动。此外，作为开关元件，通常使用MOSFET(Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor)等半导体开关元件。

另外，如图1所示，逆变器控制装置10由下述部分构成，即：电流检测部11，其检测流过直流母线5的电流值；检测电流储存部12，其在所设定的电流值检测时刻从电流检测部11取得电流值Idc，对该电流值Idc进行储存、保存；相电流运算部13，其根据在检测电流储存部12储存的两个相的电流值IdcA、IdcB对流过电机2的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw进行运算、复原；指令电压矢量生成部14，其基于被复原的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw和从外部指示的转速指令值Wref生成作为目标的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw；校正指令电压矢量生成部15，其将由指令电压矢量生成部14生成的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw与当前的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw相比较，生成校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’；通断时刻设定部16，其基于由校正指令电压矢量生成部15校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’设定对开关元件31s、32s进行驱动的通断时刻；以及逆变器控制部17，其根据由通断时刻设定部16设定的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun，将接通/断开的控制信号Guu、Gvu、Gwu分别输出至三相的开关元件31s的栅极，将接通/断开的控制信号Gul、Gvl、Gwl分别输出至三相的开关元件32s的栅极。

接下来，对构成图1所示的逆变器控制装置10的各部分各自的功能进行说明。

电流检测部11具有在直流母线5的路径设置的用于对电流值进行检测的电流检测元件。作为电流检测元件，例如为霍尔传感器、电阻或电流互感器等，对电流检测元件的两端电压或者输出电压根据需要经由放大器以及缓冲器等进行检测。此外，在图1中，示出了在直流电源4的低电压(负极)侧设置有电流检测元件的例子，但也可以是在高电压(正极)侧设置有电流检测元件的情况，不会对本实施方式的动作造成影响。

检测电流储存部12在后面说明的由通断时刻设定部16设定的电流值检测时刻Ta、Tb从电流检测部11取得电流值Idc，对该电流值Idc进行储存、保存，保存了后面说明的检测出的两个相的电流值IdcA、IdcB。

相电流运算部13使用在检测电流储存部12储存的从直流母线5检测到的两个相的电流值IdcA、IdcB，对流过电机2的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw进行运算、复原。此外，在这里，使用后面说明的从校正指令电压矢量生成部15输出的校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’，进行三相的交流电流值Iu、Iv、Iw的运算。

指令电压矢量生成部14根据基于来自外部的指示的转速指令值Wref和由相电流运算部13复原的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw，针对每个设定的通断周期生成、更新成为逆变器3的驱动目标的新的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw。

校正指令电压矢量生成部15针对由指令电压矢量生成部14生成的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw，施加具有能够进行电流值检测的大小的两个相的电流值检测用电压矢量Va以及用于将该电压矢量Va抵消的电压矢量Vb，生成校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’，输出至通断时刻设定部16。另外，该新校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’也输出至相电流运算部13，供相电流运算部13使用。

通断时刻设定部16基于由校正指令电压矢量生成部15生成的校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’，设定对构成逆变器3的开关元件31s、32s进行驱动的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun，在上述设定的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun将接通/断开的控制信号输出至开关元件31s、32s的栅极，由此对逆变器3进行驱动。

检测电流储存部12使用由通断时刻设定部16设定的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun设定电流值检测时刻Ta、Tb，在上述设定的电流值检测时刻Ta、Tb取得由电流检测部11检测出的直流母线5的电流值IdcA、IdcB，对该电流值IdcA、IdcB进行储存、保存。

另外，逆变器控制部17在由通断时刻设定部16设定的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun，将接通/断开的控制信号Guu、Gvu、Gwu输出至上侧的桥臂的开关元件31s的栅极。同时，将与上侧的桥臂的开关元件31s相反的接通/断开的控制信号Gul、Gvl、Gwl输出至下侧的桥臂的开关元件32s的栅极。

接下来，参照图1至图6对逆变器控制装置10的动作进行说明。

图2是用于说明根据构成上侧桥臂的开关元件31s的通断时刻Sup、Svp、Swp对电流值检测时刻Ta、Tb进行设定的流程的图。在这里，图2(a)、图2(b)、图2(c)示出各相的构成上侧桥臂的开关元件31s的通断状态，分别示出电压最大相(U相)的通断状态、电压中间相(V相)的通断状态、电压最小相(W相)的通断状态。另外，图2(d)示出直流母线5的电流值，图2(e)示出电流值检测时刻Ta、Tb，图2(f)示出开关元件31s、32s的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun。

通断时刻设定部16使用开关元件31s的通断时刻Sup、Svp、Swp设定电流值检测时刻Ta、Tb。为了从直流母线5对两个相的电流值IdcA、IdcB进行检测，需要从三相的上桥臂的开关元件31s的通断状态全部为接通、或者并非全部为断开的区间，即，从非零矢量的通断状态的区间即电流值检测区间选择两种，在该区间进行检测。因此，对电流值IdcA、IdcB进行检测的电流值检测时刻Ta、Tb是依赖于电压中间相(V相)的开关元件31s的通断时刻而设定的。在由校正指令电压矢量生成部15生成的校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’中，从大者起依次定义为电压最大相、电压中间相、电压最小相。例如，在图2中，表示Vu’为电压最大相(U相)，Vv’为电压中间相(V相)，Vw’为电压最小相(W相)的情况。

此外，在图2(a)、图2(b)、图2(c)中，示出了各相的构成上侧桥臂的开关元件31s的通断状态，但构成下侧桥臂的开关元件32s的通断状态成为与上侧的通断状态相反的状态。即，在电压最大相(U相)的上桥臂的开关元件31s为接通(导通)时，电压最大相(U相)的下桥臂的开关元件32s成为断开(截止)的状态。

在两个相的检测出的电流值IdcA、IdcB中，将在最初出现的非零电压矢量期间中检测的直流母线5的电流值设为IdcA，将在第二个出现的非零电压矢量期间中检测的直流母线5的电流值设为IdcB。电流值IdcA的电流值检测时刻即图2中的Ta被设定在从电压中间相(V相)的开关元件31s的通断时刻SVP算起的规定时间T1之前。在这里，T1被设定为比电流值检测所需的时间长的时间。然后，电流值IdcB的电流值检测时刻即图2中的Tb被设定在从Ta算起的规定时间T2之后。在这里，T2需要考虑到死区时间区间而进行设定，该死区时间区间是为了避免逆变器3中串联连接的开关元件31s、32s对同时导通而设置的，另外，直流母线5的电流值Idc有时因与开关元件31s、32s的接通、断开动作相伴的电压骤变而发生电流的振动，也需要考虑到该电流的振动而进行设定。

图2示出了上述一个例子，记载有开关元件31s的通断时刻Sup、Svp、Swp的非零电压矢量区间中的由于与开关元件31s的接通、断开动作相伴的电压骤变使电流振动而变得无法检测电流值的区间(以下称为电流值无法检测区间Ti。)和电流值可检测区间Tp。因此，T2以Tb不落在电流值无法检测区间Ti的方式设定。此时，IdcA表示电压最大相(U相)的电流值，IdcB表示电压最小相(W相)的电流值。由相电流运算部13根据上述两个相的电流值计算电压中间相(V相)的电流值，将IdcA与IdcB的电流值检测时刻的差设置得尽可能短。这是由于，通过非零电压矢量，电流流过电机2，直流母线5的电流值也变化，因此如果Ta与Tb远离，则电压中间相(V相)的电流值检测精度降低。

另外，在图2中，示出了在存在于通断周期T内的四个非零电压矢量期间中的前半部分的两个非零电压矢量期间进行电流值检测的例子，但即便是在后半部分的两个非零电压矢量期间进行电流值检测的情况下，也进行相同的处理。该情况下的IdcA表示在第三个非零电压矢量期间中检测的直流母线5的电流值，IdcB表示在第四个非零电压矢量期间中检测的直流母线5的电流值。此时，IdcA表示电压最小相(W相)的电流值，IdcB表示电压最大相(U相)的电流值。

相电流运算部13具有根据在检测电流储存部12储存的两个相的检测出的电流值IdcA和IdcB将三相的交流电流值Iu、Iv、Iw复原的作用。基于由指令电压矢量生成部14生成的三相的指令电压矢量Vu、Vv、Vw，对两相的电流值的符号进行判定。如果利用三相的电流值的总和为零这一点，则能够根据已经判定出符号的两相的电流值IdcA、IdcB容易地求出剩余的一相的电流值。通过以上的运算，能够将所要的流过电机2的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw复原。上述运算出的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw例如用于下述各部分的控制处理等，即，用于指令电压矢量生成部14中的三相的指令电压矢量的更新(生成)处理、或者用于电机2的输出监视等。

指令电压矢量生成部14具有生成作为逆变器3的输出目标的三相指令电压矢量Vu、Vv、Vw的作用。根据电机2的控制方法，已知有各种指令电压矢量生成法，但这些方法并非是本发明的实质内容，因此在这里省略说明。

校正指令电压矢量生成部15具有将电压矢量施加至由指令电压矢量生成部14生成的指令电压矢量V(Vu、Vv、Vw)的作用。在这里，所施加的电压矢量是能够确保两个相的电流值检测区间的电压矢量，该电压矢量例如是各自不同的电压矢量Va、Vb，需要满足以下条件，即，将通断周期的1/2设为单位周期，在n个单位周期施加的电压矢量Va与Vb的总和为零矢量。并且，为了减小通断时的损耗，期望在通断周期的各个周期施加的电压矢量Va、Vb是连续的基本电压矢量V1(100)至V6(101)的合成矢量。

此外，在这里，就基本电压矢量的括弧内的3个数字而言，在上桥臂的开关元件31s的情况下，从左起表示U相、V相、W相的各开关元件31s的通断状态，分别是“1”表示接通，“0”表示断开。例如，V1(100)表示的是，U相的开关元件31s为接通，其他相的开关元件31s为断开。在下桥臂的开关元件32s的情况下也同样如此。

在这里，参照图3，对所施加的电压矢量的一个例子进行说明。在图3中，为了简化说明，将单位周期n设想为3。在图3(a)所示的单位周期的第1个周期，基于指令电压矢量V输出作为非零电压矢量的V1(100)、V2(110)，在图3(b)所示的单位周期的第2个周期，作为用于确保电流值检测区间的电压矢量Va，输出V2(110)、V3(010)。另外，在图3(c)所示的单位周期的第3个周期，作为用于确保电流值检测区间的电压矢量Vb，以将单位周期的第2个周期的电压矢量Va抵消的方式输出V5(001)、V6(101)。因此，在该单位周期的3个周期中除了指令电压矢量V以外施加的电压矢量Va与Vb的总和为零矢量，因此，从单位周期的3个周期总和来看，施加用于确保电流检测区间的电压矢量Va、Vb之后的指令电压矢量V与施加电压矢量Va、Vb之前的指令电压矢量V一致。

在图4中，针对各单位周期的指令电压矢量V与输出电压矢量Vo的关系而示出一个例子。图4(a)示出将单位周期设为n的情况下的从第1个周期直至第n个周期为止的指令电压矢量V与输出电压矢量Vo的关系，图4(b)示出从第n+1个周期直至第n+n个周期为止的指令电压矢量V与输出电压矢量Vo的关系。在从第1个周期直至第n个周期为止的单位周期中，在第k个周期施加将V6和V1合成的电压矢量，在第m个周期施加将V4和V5合成的电压矢量，在第n个周期施加将V2和V3合成的电压矢量。如上所述，在从第1个周期直至第n个周期为止的单位周期期间施加的电压矢量的总和成为零矢量，因此第1个周期的输出电压矢量Vo与指令电压矢量V相同。另外，同样地，在从第n+1个周期直至第n+n个周期为止的单位周期中，在第k个周期施加将V6和V1合成的电压矢量，在第m个周期施加将V4和V5合成的电压矢量，在第n个周期施加将V2和V3合成的电压矢量。在从第n+1个周期直至第n个周期为止的单位周期期间施加的电压矢量的总和为零矢量，因此第n+1个周期的输出电压矢量Vo与指令电压矢量V相同。但是，第1个周期的输出电压矢量Vo与第n+1个周期的输出电压矢量Vo的值不同。即，在单位周期期间施加的电压矢量的总和为零矢量，另外，以n个周期为单位在第k个周期和第n+k个周期始终施加相同的电压矢量。即，施加不依赖于指令电压矢量V的电压矢量。

在图5中，示出所施加的电压矢量的切换的一个例子。如图4所示，在n个周期中的第k个周期施加的电压矢量(将V6和V1合成的电压矢量)始终是施加相同的电压矢量，但以比驱动周期大的周期，例如在逆变器3停止动作、然后重新启动的定时(timing)施加与动作停止之前不同的电压矢量(将V4和V5合成的电压矢量)。另外，如图4所示，就被切换的电压矢量而言，以n个周期为单位始终施加相同的电压矢量。

这样，校正指令电压矢量生成部15针对由指令电压矢量生成部14生成的三相的指令电压矢量V，施加具有能够进行电流值检测的大小的两个相的电流值检测用电压矢量Va以及用于将该电压矢量Va抵消的电压矢量Vb，从而生成校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’。

通断时刻设定部16具有基于由校正指令电压矢量生成部15生成的校正后的三相的指令电压矢量Vu’、Vv’、Vw’而设定通断时刻Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn的作用。图6是对指令电压矢量以及所施加的电压矢量与通断时刻的关系进行说明的图。在图6中，示出基于在图3中生成的第1个周期的指令电压矢量V而设定通断时刻Sup～Swn的情况的一个例子。在图6中，图6(a)示出输出电压矢量Vo，图6(b)示出所施加的电压矢量Va，图6(c)示出指令电压矢量V，图6(d)示出输出电压矢量Vo。另外，与图2同样地，图6(e)、图6(f)、图6(g)示出各相的上侧的桥臂的开关元件31s的栅极的通断状态，分别示出电压最大相(U相)的通断状态、电压中间相(V相)的通断状态、电压最小相(W相)的通断状态。下侧的桥臂的开关元件32s的栅极的通断状态成为与上侧的桥臂的开关元件31s的栅极的通断状态相反的状态。图6(h)示出开关元件31s、32s的通断时刻Sup、Svp、Swp、Swn、Svn、Sun。

在这里，如图6(d)所示，在单位周期的n个周期内，分别输出指令电压矢量V(图6(c))和所施加的电压矢量Va(图6(b))。在图6(d)中，输出电压矢量Vo栏的括弧内的数字表示基本电压矢量。此外，“0”表示V0(000)，示出了三相的开关元件31s全部断开的状态，“7”表示V7(111)，示出了三相的开关元件31s全部接通的状态。在图6的例子中，首先，从三相的开关元件31s全部断开的状态，基于所施加的电压矢量Va而成为V相的开关元件31s接通的状态，成为U相的开关元件31s接通的状态，然后成为三相的开关元件31s全部接通的状态，进一步，基于指令电压矢量V，成为W相的开关元件31s断开的状态，成为V相以及W相的开关元件31s断开的状态，最后成为三相的开关元件31s全部断开的状态。

因此，如图6(d)所示，基于对三相施加的电压矢量Va，输出的通断用脉冲状电压的区间成为直流母线5的电流值检测区间。另外，在通断周期内指令电压矢量V和所施加的电压矢量Va是分别输出的，因此在各通断周期的所施加的电压矢量Va的输出区间能够进行电流值检测，在各通断周期能够进行三相的交流电流值Iu、Iv、Iw的复原。

逆变器控制部17基于由通断时刻设定部16设定的通断时刻Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swn，分别将接通/断开的控制信号Guu、Gvu、Gwu输出至上侧的桥臂的三相的开关元件31s的栅极，另外，将与上侧的桥臂的三相的开关元件31s相反的接通/断开的控制信号Gul、Gvl、Gwl输出至下侧的桥臂的三相的开关元件32s的栅极，对由逆变器3输出的相电流进行控制。

在图7中示出本实施方式的逆变器控制装置的相电流输出波形的例子。另外，在图8中示出专利文献1所示的现有的逆变器控制方法下的相电流的输出波形。在这里，将专利文献1所示的技术与本实施方式涉及的技术的效果进行比较，因此示出了在以通断频率2kHz、频率指令0.5Hz进行驱动的情况下的相电流的波形。由图7明确可知，在现有技术中发生的周期性的电流脉动的变化(图8的由圆圈包围的部分)在本实施方式中减少。

因此，通过仅施加确保直流母线的电流值检测区间所需的最低限度的电压矢量，从而不需要依赖于指令电压矢量的大小关系的补偿电压，另外，上述所施加的电压矢量的设定也不依赖于指令电压矢量，因此能够设定在各个控制周期进行检测的相。由此，例如，能够始终对相同相的电流值进行检测，实现检测精度的提高。另外，通过使每n个周期的在第k次施加的电压矢量为恒定的，从而无论指令电压矢量的大小关系如何，电流脉动的形状都是恒定的，不会发生周期性变化。通过消除周期性的电流脉动的变化，从而能够消除频率是对电机2进行驱动的频率的6倍的嗡鸣音。另外，通过以比驱动周期大的周期对第k次施加的电压矢量进行切换，从而还能够防止由重复进行相同的通断导致的各开关元件的消耗。

这样，在实施方式1涉及的逆变器控制装置中，在将通断周期的1/2设为单位周期，将n设为大于或等于3的自然数的n个周期中，设定为使在至少2个周期为了检测电流值而施加的电压矢量的总和为零矢量，在除此以外的周期，施加基于指令电压矢量的电压矢量，从而进行电流值检测区间的设定，因此能够设定在各个控制周期进行检测的相而不依赖于指令电压矢量，由此，通过将k设为小于或等于n的自然数，使n个周期中的第k次施加的电压矢量始终相同，从而具有如下效果，即，能够减少由电流脉动的大小周期性变化导致的成为噪声的嗡鸣音。

此外，图9示出实施方式1涉及的逆变器控制装置的硬件结构，逆变器控制装置10由处理器50、存储装置51以及电流传感器52构成，由它们实现上述各部分的功能。例如，在存储装置51中，除了控制用程序以外，还对通过运算得到的数据、检测电流值、三相的指令电压矢量等各种数据进行保存、储存。处理器50使用在存储装置51储存的为了执行本实施方式的动作所需的各个程序以及数据而进行运算。作为电流检测元件的电流传感器52从直流母线5取得电流值。存储装置51具有随机存取存储器等易失性存储装置和闪存存储器等非易失性的辅助存储装置。另外，作为非易失性的辅助存储装置，也可以取代闪存存储器而具有硬盘等辅助存储装置。

实施方式2.

图10是包括实施方式2涉及的逆变器控制装置的电动机控制系统的概略结构图。图11是对指令电压矢量以及所施加的电压矢量与通断时刻的关系进行说明的图。实施方式2涉及的逆变器控制装置与实施方式1涉及的逆变器控制装置的不同点在于，如图10所示，在实施方式2的电动机控制系统9的逆变器控制装置20中，分别将检测电流储存部12变更为检测电流储存部22，相电流运算部13变更为相电流运算部23。其他结构要素与实施方式1的图1相同，因此省略说明。

在上述实施方式1中，对如图6所示将n设为大于或等于3，在通断周期的1/2即单位周期n个周期施加的电压矢量的输出区间进行电流值检测的情况进行了说明，但在实施方式2中，对进行n为2时的电流值检测的情况进行说明。在将n设为2的情况下，所施加的电压矢量的输出区间只有一个，因此，如图11所示，将通断周期分割成前半部分和后半部分这两个部分，以每个通断周期为单位按照前半部分和后半部分交替的方式施加电流值检测用电压矢量。

接下来，参照图10及图11对本实施方式2涉及的逆变器控制装置20的动作进行说明。

在实施方式1中，如图6所示，针对通断周期的1/2的单位周期的每1个周期，分别输出指令电压矢量V和用于确保电流值检测区间而施加的电压矢量Va，需要在单位周期n个周期使输出电压矢量Vo与指令电压矢量V相同。因此，为了施加要施加的电压矢量Va、Vb，单位周期至少需要2个周期，如果与用于输出指令电压矢量V的最少1个单位周期加在一起，则单位周期需要3个周期。在实施方式2中，如图11所示，在通断时刻设定部16中，在单位周期2个周期中的一个周期输出指令电压矢量V，在另一个周期输出用于确保电流值检测区间而施加的电压矢量Va。另外，就上述指令电压矢量V和所施加的电压矢量Va、Vb各自的输出而言，以通断周期的1个周期为单位对输出的顺序进行调换。与此相伴，电流值检测的位置也以1个周期为单位进行调换。这样，能够通过在第2个周期施加的为了检测电流值而施加的电压矢量Vb来抵消在第1个周期施加的为了检测电流值而施加的电压矢量Va，在n个周期中不需要如实施方式1那样为了抵消而施加的电压矢量Vb，能够实现单位周期2个周期下的指令电压矢量V和用于确保电流值检测区间而施加的电压矢量Va、Vb的输出。

检测电流储存部22具有取得、储存最近的通断周期的2个周期的量的检测出的电流值IdcA、IdcB、IdcC、IdcD的功能，相电流运算部23具有下述功能，即，根据上述四个检测出的电流值计算通断周期的2个周期的量的三相的交流电流值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2，输出被平均化的三相的交流电流值Iu、Iv、Iw。这样，通过改变最近的通断周期的2个周期的电流值检测位置，输出其平均值，能够实现电流脉动的影响小的高精度电流检测。

这样，在实施方式2涉及的逆变器控制装置中，通过在单位周期2个周期中的一个周期输出指令电压矢量，在另一个周期输出用于确保电流值检测区间而施加的电压矢量，从而进行电流值检测区间的设定，因此能够设定在各个控制周期进行检测的相而不依赖于指令电压矢量，由此，通过使2个周期中的第1次施加的电压矢量始终相同，从而具有如下效果，即，能够进一步减少由电流脉动的大小周期性变化导致的成为噪声的嗡鸣音。

此外，作为本发明涉及的逆变器控制装置，适用于电动机控制系统，该电动机控制系统广泛地与对各种电机等旋转机进行驱动的系统相适配，特别适合于在低三角载波频率且指令电压调制率低的区域进行驱动的电动机控制系统。

另外，本发明能够在其发明的范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。

另外，在图中，相同标号表示相同或相当的部分。

标号的说明

1、9电动机控制系统，2电机，3逆变器，4直流电源，5直流母线，10逆变器控制装置，11电流检测部，31s、32s开关元件，31d、32d二极管，12、22检测电流储存部，13、23相电流运算部，14指令电压矢量生成部，15校正指令电压矢量生成部，16通断时刻设定部，17逆变器控制部，50处理器，51存储装置，52电流传感器。

Claims (7)

1.一种逆变器控制装置，其特征在于，具有：

逆变器控制部，其根据规定的通断时刻对将直流电力转换为交流电力的逆变器的开关元件进行控制；

电流检测部，其检测向所述逆变器供给直流电力的直流电源的电流值；

检测电流储存部，其基于所述通断时刻，设定电流值检测时刻，并且从所述电流检测部取得所述电流值，对所述电流值进行储存、保存；

相电流运算部，其从所述检测电流储存部根据复原所需的相数的量的所述电流值对由所述逆变器生成的交流电流值进行运算、复原；

指令电压矢量生成部，其基于复原出的所述交流电流值和转速指令值生成指令电压矢量；

校正指令电压矢量生成部，其基于所述指令电压矢量生成校正后的指令电压矢量；以及

通断时刻设定部，其基于所述校正后的指令电压矢量来设定所述通断时刻，输出至所述逆变器控制部以及所述检测电流储存部，

就所述校正指令电压矢量生成部而言，将所述逆变器的通断周期的1/2设为单位周期，在所述单位周期的n个周期中，在n大于或等于3时，施加其矢量的总和成为零矢量的多个电压矢量，在将k设为小于或等于n的自然数的情况下，使在所述n个周期的第k个周期施加的所述电压矢量恒定，在n为2时，在所述单位周期的4个周期中，施加其矢量的总和成为零矢量的多个电压矢量，生成所述校正后的指令电压矢量，

其中，n为大于或等于2的自然数。

2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，

所述n个周期为大于或等于3个周期，在至少其2个周期中，分别施加具有如下大小的所述多个电压矢量，即，能够确保所述复原所需的相数的量的所述电流值的检测区间的大小。

3.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，

在所述第k个周期施加的所述电压矢量在比所述n个周期大的情况下切换为不同的电压矢量。

4.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，

所述n个周期为2个周期，在前半周期以及后半周期中的一方，施加具有如下大小的所述多个电压矢量，即，能够确保所述复原所需的相数的量的所述电流值的检测区间的大小，并且在每段不同的所述n个周期中，交替地在所述前半周期或所述后半周期施加所述多个电压矢量。

5.根据权利要求4所述的逆变器控制装置，其特征在于，

在所述前半周期施加的所述电压矢量是以2n个周期为单位的相同的电压矢量，在所述后半周期施加的所述电压矢量是以2n个周期为单位的相同的电压矢量。

6.根据权利要求5所述的逆变器控制装置，其特征在于，

在所述前半周期以及所述后半周期中的一方，所施加的所述多个电压矢量在比所述n个周期大的情况下，切换为具有不同值的电压矢量。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，

将在不同的所述n个周期检测出的所述复原所需的相数的量的所述电流值各自的平均值作为所述电流值。

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