專利名稱：用于控制電動機的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于使用逆變器設備來控制電動機的方法和裝置。
背景技術：
用于控制電動機的PWM控制逆變器設備通常是已知的。該逆變器設 ^f吏用功率晶體管或IGBT (insulated gate bipolar transistor,絕^#雙 極晶體管)作為控制元件。功率晶體管或IGBT的開關速度高于晶閘管逆 變器的開關速度。因此，如果連接逆變器設備與電動機的線纜(引線)較 長，則在電動機的端子之間產(chǎn)生浪涌電壓，該電壓大于兩倍的逆變器輸出 電壓峰值。該浪涌電壓可能損壞電動機的線圏或引起絕緣擊穿。
日本第6-38543號專利公凈艮公開了一種抑制浪涌電壓產(chǎn)生的控制裝 置。該控制裝置包括與逆變器設備的輸出端相連的電抗器(reactor)以及 與該電抗器和電動機端子相連的浪涌電壓抑制設備。浪涌電壓抑制設備包 括其中電容器和電阻器彼此串聯(lián)連接的電路。
逆變器設備包括逆變器電路和平滑電容器。逆變器電路由多個半導體 元件的組合來構成。平滑電容器與電源(電池)并聯(lián)連接。該電容器具有 電阻成分，該電阻成分由電極的電阻引起或取決于絕緣體的特性。這樣的 電阻成分被稱作"等效串聯(lián)電阻(ESR， equivalent series resistance)". 當溫度的范圍是從夕卜界溫度到更高溫度時，該ESR可能被忽略。然而， 在低溫下(例如，0r或以下)，ESR增加到不能被忽略的程度。當使用 前述逆變器設備來驅動電動機時，在電容器中流動的電動機電流產(chǎn)生由 ESR引起的浪涌電壓。如果該浪涌電壓超過半導體元件的承受電壓，則 該半導體元件被損壞。因此，如果在PWM控制逆變器設備的外界溫度(環(huán) 境溫度)為0r或以下時，通過控制其中電容器與逆變器電路的輸A^目連 的逆變器設備來為電動機提供電動機電流，則必須考慮電容器的ESR所 帶來的影響。
為了防止逆變器設備的部件被浪涌電壓損壞， 一些控制裝置具有存儲 最大可接受電動機電流值的映射(map)。所述最大可接受電動機電流值
表示在每個溫度下可以提供給電動機的電動機電流的最大值。這種控制裝 置基于該映射來控制逆變器設備。
然而，即使對于通用標準的電容器，ESR的級別也隨著產(chǎn)品的不同 而變化很大。因此，考慮到這些變化，對存儲相對于外界溫度的最大可接 受電動機電流值的映射給出較大的安全余地。這降低了提供給電動機的電 流值，因此減小了電動機的工作范圍。
具體來說，在包括用于空調器的電動壓縮機的工業(yè)車輛(伊車)中， 當車輛在冷藏庫中工作時，由壓縮機進行壓縮的制冷劑可能液化。這增加 了壓縮液化制冷劑所需的扭矩以及用于啟動電動機的扭矩。因此，最大可 接受電動機電流值變得小于產(chǎn)生啟動電動機所需扭矩的電流值。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制電動機的方法和裝置，利用 這種方法和裝置，開動電動機，同時抑制很大的浪涌電壓的產(chǎn)生。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使用逆 變器設備來調整提供給電動機的電動機電流的方法。逆變器設備包括逆變 器電路以及與逆變器電路的輸入相連的電容器。該方法包括使用表示電 容器的溫度和電動機電流的最大值之間的關系的映射或表達式來設置最 大可接受電動機電流值，該最大可接受電動機電流值防止逆變器設備的部 件被電容器的等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的浪涌電壓損壞；估計電動機的轉子的 轉動位置并控制逆變器電路，使得如果電容器的溫度處于一個范圍內，則 將小于最大可接受電動機電流值的直流電流作為d軸電流提供給電動機， 其中在范圍內，最大可接受電動機電流值小于用于產(chǎn)生啟動電動機所需的 扭矩的電流值；以及控制逆變器電路，使得在電容器的溫度達到當最大可 接受電動機電流值變得大于或等于用于產(chǎn)生啟動電動機所需的扭矩的電 流值時所處的溫度之后，為電動機提供交流電流。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，提供一種用于使用逆變器設備來調整提供 給電動機的電動機電流的裝置。逆變器設備包括逆變器電路以及與逆變器 電路的輸入相連的電容器。該裝置包括溫度檢測部分，檢測電容器的溫 度或反映電容器溫度的溫度；存儲器部分，存儲表示最大可接受電動機電 流值和電容器的溫度之間關系的映射或表達式，最大可接受電動機電流值 是防止逆變器設備的部件被電容器的等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的浪涌電壓損
壞的電動機電流的最大值；轉子位置估計部分，估計電動機的轉子的轉動 位置；最大可接受電動機電流值計算部分，基于由溫度檢測部分檢測到的 溫度以及映射或表達式來計算與電容器的溫度相對應的最大可接受電動 機電流值；以及逆變器設備控制部分，控制逆變器電路，使得基于由轉子 位置估計部分估計出的轉子的轉動位置和由最大可接受電動機電流值計 算部分計算出的最大可接受電動機電流值，對電動枳炎供小于最大可接受 電動機電流值的直流電流，以作為d軸電流。
才艮據(jù)下面結合附圖的i兌明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將變得明顯，下 面的說明通過舉例的方式闡明本發(fā)明的原理。


參考下面當前優(yōu)選實施例的說明以及附圖，可以更好地理解本發(fā)明及 其目標和優(yōu)點，在附圖中
圖l是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制裝置的圖2是表示由圖1中所示控制裝置進行的計算過程的框圖3是表示最大可接受電動機電流值、電容器溫度、以及所要求的電 動機啟動電流值之間的關系的圖4是表示由圖1的控制裝置執(zhí)行的預熱控制過程的流程圖5是表示U、 V和W相的施加電壓的改變的曲線圖6是表示由根據(jù)本發(fā)明第二實施例的控制裝置進行的預熱控制過 程的流程圖7是表示由根據(jù)本發(fā)明第三實施例的控制裝置進行的預熱控制過 程的流程圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的由控制裝置提供給電動機的電 流隨時間的改變的曲線圖；以及
圖9 3_表示才艮據(jù)另一個實施例的開關時間和U相線纜中流動的電流 之間的關系的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考圖1到圖5來說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的控制裝置11。
控制裝置11對用于安裝在車輛中的空調器的電動壓縮機的電動機10進行控制。
如圖1中所示，電動機10的控制裝置11具有逆變器設備12和用作 逆變器設備控制部分的控制部分13。電動機10是三相AC電動機。逆變 器i殳備12通過保險絲15與主電池14或與驅動車輛的電源相連。
逆變器設備12包括逆變器電路16，逆變器電路16具有六個開關元 件Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6。每個開關元件Ql到Q6都是IGBT (絕 ,雙極晶體管)。在逆變器電路16中，第一開關元件Q1、第三開關元 件Q3和第五開關元件Q5分別與第二開關元件Q2、第四開關元件Q4、 和第六開關元件Q6串聯(lián)連接。第一、第三、和第五開關元件Q1、 Q3和 Q5通過線圏17和保險絲15與主電池14的正極端子相連。第二、第四和 第六開關元件Q2、 Q4和Q6與主電池14的負極端子相連。開關元件Ql 和開關元件Q2之間的節(jié)點與電動機10的U相端子相連。開關元件Q3 和開關元件Q4之間的節(jié)點與電動機10的V相端子相連。開關元件Q5 和開關元件Q6之間的節(jié)點與電動機10的W相端子相連。
在連接逆變器設備12到電動機IO的線纜中設置作為電流檢測部分的 電流傳感器18a、 18b。電流傳感器18a、 18b對提供給電動機10的三相 電流Iu、 Iv、 Iw中的兩個電流(在第一實施例中，U相和W相的電流)， 或電流Iu、 Iw進行檢測?？刂蒲b置ll包括與逆變器設備12相連的電壓 傳感器19。
逆變器電路16與電容器(輸入電容器)20相連，電容器20與主電 池14并聯(lián)連接。第一實施例中的電容器20是電解電容器。第一、第三、 和第五開關元件Q1、 Q3和Q5與電容器20的正極端子相連。第二、第 四和第六開關元件Q2、 Q4和Q6與電容器20的負極端子相連。圖l示 出與電容器20串聯(lián)連接的電阻Rs。電阻Rs表示電容器20的等效串聯(lián)電 阻(ESR )。
控制裝置11也包括溫度傳感器21，或對反映電容器20溫度的溫度 進行檢測的溫度檢測部分。溫度傳感器21與控制部分13相連。溫度傳感 器21可以被設置在任何合適的位置，只要溫度傳感器21位于其能夠測量 反映電容器20溫度的溫度的位置。即，溫度傳感器21的位置不限于靠近 電容器20的位置。在第一實施例中，溫度傳感器21被置于開關元件的附 近。
控制部分13對逆變器設備12進行控制，控制部分13包括CPU (中 央處理單元)22和用作存儲部分的存儲器23。存儲器23存儲控制程序和 執(zhí)行控制程序所需要的數(shù)據(jù)和映射，其中根據(jù)該控制程序來控制電動機 10?？刂瞥绦虬ㄓ脕韺﹄妱訖C10進行矢量控制的控制程序；用來基 于溫度傳感器21的檢測結果或參考映射，針對某個電容器溫度來計算最 大可接受電動機電流值的控制程序；以及據(jù)以對電動機10提供d軸直流 電流的控制程序。
CPU 22通過未示出的驅動電路與開關元件Ql到Q6的每一個的柵 極或控制端子相連。CPU 22通過未示出的輸入接口與電流傳感器18a、 18b以及電壓傳感器19相連。CPU 22基于來自傳感器18a、 18b、 19、 21的檢測信號通過驅動電路將控制信號輸出到每個開關元件Ql到Q6。 根據(jù)控制信號對電動機10進行控制，使得電動機10的輸出達到目標輸出 值。逆變器電路16將從主電池14提供的直流電壓轉換成具有合適頻率的 三相交流電壓并將該交流電壓輸出到電動機10。
控制部分13根據(jù)圖2所示的過程進行計算。具體來說，控制部分13 包括電容器溫度計算部分24、最大可接受電動機電流值計算部分25、轉 子相位估計部分(轉子位置估計部分)26、目標d軸電動機電流值計算部 分27以及命令電壓計算部分28。電容器溫度計算部分24根據(jù)溫度傳感 器21的檢測信號估計電容器溫度。最大可接受電動機電流值計算部分25 參考映射針對由電容器溫度計算部分24獲得的電容器溫度計算最大可接 受電動機電流值。轉子相位估計部分26基于電流傳感器18a、 18b和電壓 傳感器19的輸出信號來估計轉子的轉動位置(轉動相位6 )。例如，可以 按下面的方式來估計轉子的轉動位置。即，根據(jù)由電壓傳感器19檢測到 的電壓計算電壓脈沖。然后，將電壓脈沖施加到電動機IO的U、 V和W 相，并用電流傳感器18a、 18b中相應的一個電流傳感器**測流過每個 相中的電流量。然后，通過在電流傳感器18a、 18b的檢測信號與存儲器 23中存儲的轉子位置估計映射之間進行比較來估計轉子的轉動位置。目 標d軸電動機電流值計算部分27使用由最大可接受電動機電流值計算部 分25獲得的最大可接受電動機電流值和由轉子相位估計部分26確定的相 位6來設置目標d軸電動機電流值。命令電壓計算部分28計算g給到 電動機10的命令電壓。換言之，命令電壓計算部分28將命令d軸電流和 命令q軸電流轉換成相應的命令兩相電壓。然后，通過未示出的兩相/三 相轉換部分將該命令兩相電壓轉換成與U、 V和W相相對應的命令三相 電壓。最終，將命令三相電壓輸出到電動機IO。下文中將參考圖4所示的流程圖來說明控制裝置11的操作。
在控制裝置11被啟動后，CPU 22首先從溫度傳感器21接收檢測信 號，并計算電容器溫度(步驟S1)。然后，CPU 22參考表示電容器溫度 和最大可接受電動機電流值之間關系的映射來確定與該電容器溫度相對 應的最大可接受電動機電流值。此外，CPU22確定最大可接受電動機電 流值是否小于產(chǎn)生啟動電動機10所需的扭矩時的電流值(步驟S2)。參 考圖3，映射存儲電容器溫度、最大可接受電動機電流值以及產(chǎn)生用于啟 動電動機IO的必要扭矩所需的電流值之間的關系。在第一實施例中，參 考圖3，最大可接受電動機電流在0匸或大于0匸時被提供。然而，取決
于采用的電容器類型，也可以在低于or的溫度下提供最大可接受電動機電流。
如果在步驟S2中，如果電容器的溫度處于一個范圍內，在該范圍內， 最大可接受電動機電流值大于或等于用于產(chǎn)生啟動電動機10所需的扭矩 的電流值，則CPU22進行正常控制(步驟S3)。在正?？刂浦校瑢﹂_關 元件Ql到Q6進行控制，使得d軸電流和q軸電流小于最大可接受電動 機電流值，并且使得電動機10的輸出達到目標速度和目標扭矩。
如果步驟S2的確定結果是肯定的，即，如果電容器的溫度處于一個 范圍內，在該范圍內，最大可接受電動機電流值小于用于產(chǎn)生啟動電動機 10所需的扭矩的電流值，則CPU 22對電容器20提供電流并執(zhí)行預熱控 制。CPU 22計算與當前電容器溫度相對應的最大可接受電動機電流值(步 驟S4)。然后，CPU 22才艮據(jù)電流傳感器18a、 18b和電壓傳感器19的檢 測信號估計轉子的轉動位置(相位6 )(步驟S5)。隨后，CPU22使用計 算出的最大可接受電動機電流值和所確定的相位6來確定目標d軸電流 (步驟S6 )。
接著，CPU22確定命令d軸電壓值和命令q軸電壓值，并將控制信 號輸出到逆變器電路16 (步驟S7)，根據(jù)該控制信號，d軸電動機電流值 和q軸電動機電流值分別達到目標d軸電流值和目標q軸電流值(O[A)。 然后，利用與控制信號相對應的占空比來選擇性地接通和斷開開關元件 Q1到Q6。在該階段，目標q軸電流值被調整為O[A。這為電動機10提 供了與目標d軸電流值相對應的直流電流。此外，選擇性地接通和斷開開 關元件Q1到Q6，使得該直流電流也被提供給電容器20。這樣提供給電 容器20的直流電流加熱電容器20。然后，重復執(zhí)行與步驟S1到S7相對 應的過程，直到電容器溫度達到當最大可接受電動機電流值大于或等于用
于產(chǎn)生啟動電動機10所需的扭矩的電流值時所處的溫度。當電容器溫度 達到當最大可接受電動機電流值大于或等于用于產(chǎn)生啟動電動機10所需 的扭矩的電流值時所處的溫度時，CPU 22結束預熱控制并切換到正?？?制。
根據(jù)最大可接受電動機電流值和當前時刻的轉子位置確定提供給U、 V和W相中相應相的電流的最大值。CPU22對提供給U、 V和W相中 每個相的電壓進行控制，使得在U、 V和W相的每個相中流動的電流逐 漸達到目標電流值，而不^l對電壓提供ii行控制，使得目標d軸電流從一 開始就被提供給U、 V和W相。
第一實施例具有下面的優(yōu)點。
(1) 控制裝置11包括溫度傳感器21以及映射，其中，溫度傳感器 21檢測與逆變器電路16的輸入相連的電容器20的溫度或反映該電容器 溫度的溫度，而映射表示電容器20的溫度和最大可接受電動機電流值之 間的關系，該最大可接受電動機電流值防止逆變器設備12的部件被由電 容器20的等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的浪涌電壓所損壞。使用映射，控制裝置 11對逆變器電路16進行控制，使得電動機10中所流動的電流小于最大 可接受電動機電流值。以這種方式，防止了逆變器設備12的部件在低溫 下被浪涌電壓所損壞。
(2) 控制裝置11具有最大可接受電動機電流值計算部分25，該部 分基于映射計算最大可接受電動機電流值?？刂蒲b置11還包括控制部分 13，控制部分13對逆變器設備12進行控制，使得基于根據(jù)電流傳感器 18a、 18b和電壓傳感器19的檢測信號所估計出的轉子的位置和由最大可 接受電動機電流值計算部分25所計算出的最大可接受電動機電流值，小 于最大可接受電動機電流值的直流電流被作為d軸電流提供給電動機10。 如果電容器20的溫度處于一個范圍內，在該范圍內，最大可接受電動機 電流值小于用于產(chǎn)生啟動電動機IO所需的扭矩的電流值，則控制裝置11 進行預熱控制。具體來說，控制裝置11將小于最大可接受電動機電流值 的d軸電流提供給電容器20，從而加熱電容器20。然后，控制裝置11 將交流電提供給電動機IO以啟動電動機IO。其結果是，如果電容器的溫 度處于一個范圍內，在該范圍內，最大可接受電動機電流值小于用于產(chǎn)生 啟動電動機10所需的扭矩的電流值，即，如果控制裝置11的外界溫度(環(huán) 境溫度)較低，則產(chǎn)生啟動電動機10所需的扭矩，同時，防止產(chǎn)生非常 大的浪涌電壓。
(3 )基于電流傳感器18a、 18b和電壓傳感器19的檢測信號來估計 轉子的位置。這就不需要提供額外的傳感器來估計電動機10的轉子的轉 動位置。
(4) 在對電容器20進行的預熱控制中，開關元件Ql到Q6選擇性 地閉合和斷開，使得提供給電動機10的電流逐漸增加到目標電流值(最 大可接受電動機電流值)，而不是操作開關元件Q1到Q6，使得從開始就 將目標d軸電流提供給電動機10。這就降低了過沖電流并抑制了噪聲。
(5) 電動機10是用于電動壓縮機的電動機。如果在低溫下(例如0 "C或以下)驅動電動壓縮機，則由壓縮機進行壓縮的制冷劑液化，并增加 驅動電動機IO所需的扭矩。因此，如果沒有預熱控制，則允許在低溫下 開動電動機IO的溫度范圍受到限制。然而，通過預熱控制，該范圍被擴 大。因此，電動機10有望用作電動壓縮機用電動機。
下面將參考圖6來說明本發(fā)明的第二實施例。第二實施例釆用與第一 實施例不同的計算電容器溫度的方法。與第一實施例中的相應部件相同或 類似的第二實施例中的部件釆用相同或類似的附圖標記，并省略其說明。
在第一實施例中，CPU 22接收溫度傳感器21的當前檢測信號并計算 電容器溫度。然而，在第二實施例中，只有在逆變器設備12啟動時，CPU 22才基于溫度傳感器21的檢測信號計算電容器溫度。此后，逆變器設備 12啟動時的電容器溫度被用作參考溫度。因此，CPU22基于該參考溫度、 提供給逆變器設備12的電流的量以及提供該電流的持續(xù)時間來估計(計 算)電容器溫度。
存儲器23存儲參考溫度以及映射或表達式，使用該映射或表達式， 基于提供給逆變器設備12的電流的量和提供該電流的持續(xù)時間來計算控 制裝置11啟動之后的電容器溫度。該映射通過電動機10的仿真或實際操 作來預先創(chuàng)建。此外，CPU22相繼地計算提供給逆變器設備12的電流的 量和提供該電流的持續(xù)時間，并將結果存儲在存儲器23中。
下面將參考圖6的流程圖來說明根據(jù)第二實施例的控制裝置11的操 作。在第二實施例中，控制裝置ll執(zhí)行的過程與第一實施例中的過程相 同，只有與步驟S1相對應的各步驟不同。因此，在圖6中，圖4的步驟 S2到S7被省略。如圖6中所示，在第二實施例中，替代步驟S1，控制 裝置11順序執(zhí)行步驟Sla、步驟Slb和步驟Slc。在圖6的流程圖中的步 驟S7之后，控制裝置ll返回步驟Slc,而不是S1。
具體來說，在第二實施例中，在控制裝置ll啟動之后，CPU22接收 溫度傳感器21的檢測信號(步驟Sla)。然后，CPU22確定電容器溫度， 將該電容器溫度設置為參考溫度，并將該參考溫度存儲在存儲器23中(步 驟Slb)。隨后，CPU 22使用映射并根據(jù)參考溫度、直到當前時刻所提供 的電流的量以及提供該電流的持續(xù)時間來確定控制裝置11啟動后的電容 器溫度(步驟Slc)。然后，CPU22執(zhí)行步驟S2到S7，與第一實施例一 樣。在步驟S7之后，CPU22返回步驟Slc。換言之，第二實施例與第一 實施例的不同之處在于，CPU 22從溫度傳感器21接收檢測信號只發(fā)生在 控制裝置ll啟動時。CPU22使用映射并根據(jù)參考溫度、直到當前時刻所 提供的電流的量以及提供該電流的持續(xù)時間來計算電容器溫度，其中不僅 在預熱控制中，而且在CPU22所進行的控制被切換到正?？刂浦?，都 不接收溫度傳感器21的檢測信號。
除了與笫一實施例的(1)到(5)中說明的優(yōu)點相當?shù)膬?yōu)點之外，第 二實施例還具有下面的優(yōu)點.就與(2)相當?shù)膬?yōu)點來說，不是參考映射 來計算與由溫度傳感器21檢測到的溫度相對應的最大可接受電動機電流 值，而是使用映射并且根據(jù)參考溫度、直到當前時刻所提供的電流的量以 及提供該電流的持續(xù)時間來確定與計算出的電容器溫度相對應的最大可 接受電動機電流值。
(6 )在低外界溫度下(例如0 C或0 C以下)，當電容器溫度通過電 動機10的暖機而升高時，逆變器設備12的每個部分的溫度不會變得與電 容器溫度相等，或不會與電容器溫度成比例變化。尤其是，與電容器20 隔開的各部分的溫度不反映電容器溫度。因此，如果溫度傳感器21位于 其本地溫度不反映電容器20的實際溫度的位置，則電容器溫度的增加量 變得極小，盡管事實上電容器20的實際溫度自從電動機10的啟動隨時間 過去而升高。這減小了預熱控制中所提供的d軸電流的量。其結果是，需 要更長的時間使電動機電流變?yōu)楫a(chǎn)生用于啟動電動機10的必要扭矩所需 的電流值。然而，在第二實施例中，由溫度傳感器21獲得的逆變器設備 12啟動時的電容器溫度被用作參考溫度。根據(jù)參考溫度、提供給逆變器 設備12的電流的量和提供該電流的持續(xù)時間估計電容器20的溫度。因此， 無論溫度傳感器21被置于何處，都可以準確地估計電容器20的溫度。因 此，與電容器20的實際溫度相對應的受限電流被作為d軸電流來提供。 其結果是，電動機10的暖機快速完成。此外，即使溫度傳感器21被設置 于在低外界溫度下(例如，OC或以下)電容器20的溫度的增加不收良映 出來的位置，也不需采用額外的傳感器來直接檢測電容器20的溫度。
下面將參考圖7和圖8說明本發(fā)明的第三實施例。當預熱控制被切換 到正?？刂茣r，第三實施例采用與第一實施例不同的條件。與第一實施例 中的相應部件相同或類似的第三實施例中的部件采用相同或類似的附圖 標記給出，并省略其說明。
在第一實施例中，如果電容器溫度達到一個范圍，在該范圍內，最大 可接受電動機電流值大于或等于產(chǎn)生啟動電動機10所需扭矩的電流值， 則執(zhí)行正?？刂啤Ｔ诘谌龑嵤├?，當電容器溫度達到該范圍之后，將q 軸電流提供給電動機10,同時限制電動機輸出，并將在這種輸出限制下 可以提供的剩余電流作為d軸電流提供給電動機10，直到電容器溫度達 到使輸出限制變得不必要的值。在電容器溫度達到該值之后，進行正?？?制。
第三實施例的控制裝置11不同于第一實施例中的控制裝置之處在 于，執(zhí)行步驟S8、 S9、 S10,而不是第一實施例中的步驟S3。
在第三實施例中，如果步驟S2的確定結果是否定的，即，如果電容 器的溫度處于一個范圍內，在該范圍內，最大可接受電動機電流值大于或 等于用于產(chǎn)生啟動電動機10所需的扭矩的電流值，則CPU 22確定電容 器溫度是否低于不需要進行輸出限制時的溫度(步驟S8 )。如果在步驟S8 中得到否定的確定結果，或者說電容器溫度大于或等于不需要進行輸出限 制時的溫度，則CPU 22就進行正常控制(步驟S10 )。
如果步驟S8的確定結果是肯定的，即，如果電容器溫度低于不需要 進行輸出限制時的溫度，則CPU 22以低速操作電動機10 (步驟S9 )。換 言之，當電動機10低速轉動時，電容器溫度小于可以提供最大可接受電 動機電流值時的溫度值，或不需要輸出限制時的溫度值。CPU22控制電 動機IO,使得電動機10的輸出變得接近于負載所需要的扭矩，而不超過 與電容器溫度相對應的最大可接受電動機電流值。在該階段，即使CPU 22 從開始就能夠為電動機10提供與所要求的扭矩相對應的電流，CPU 22 仍控制逆變器設備12，使得電流值以規(guī)則的時間間隔順序增加，如圖8 所示，而不是從開始就為電動機10提供與所要求的扭矩相對應的電流。
在圖8的每個時間點將q軸電流設置為與當前電流值相對應的值。將 d軸電流設置為不超過當前溫度下的限制值的最大電流值。其結果是，如 果與負載所要求的扭矩相對應的電流一直小于當前溫度下的最大可接受 電動機電流值，則與提供對應于q軸電流的d軸電流的情形相比，在短時 間內完成了電動機10的暖機。 除了與第一實施例的優(yōu)點(1)到(5)等同的優(yōu)點之外，第三實施例 還具有下面的優(yōu)點。
(7)在電容器溫度增加到使最大可接受電動機電流值大于或等于用 于產(chǎn)生啟動電動機10所需扭矩的電流值的范圍之后，提供q軸電流，并 按在這種限制下允許的量來饋送電流，直到電容器溫度達到不需要輸出限 制時的值。這縮短了電容器溫度達到不需要輸出限制時的值所用的時間。 因此，允許電動機10在早期階段以大的所要求的扭矩進行工作。
所示實施例不限于上面的說明，而是可以以下述方式進行變型。
轉子的位置可以按下面的方式來估計。具體來說，將恒定的電流提供 給電動機10的U、 V和W相中的每個相的線纜。用電壓傳感器來檢測每 個線纜的電壓?；陔妷簜鞲衅鞯臋z測信號來估計轉子的位置。在這種情 形中，設置用于檢測U、 V和W相中至少兩個相的線纜電壓的電壓傳感 器。
可以在電動機10中設置包括在轉子相位估計部分中的轉子位置傳感 器30以檢測轉子的位置，如由圖1中的虛線所示。轉子位置傳感器30 可以是例如轉動編碼器(rotary encoder)或解算器(resolver)。
開關元件Ql到Q6在電容器20的預熱控制中的開關頻率可以高于開 關元件Ql到Q6在正常控制中的開關頻率。這縮短了電流流進流出電容 器20的周期，從而快速升高電容器20的溫度。在正?？刂浦械拈_關頻率 不大于幾百微秒。
在電容器20的預熱中，可以逐漸減小開關元件Ql到Q6的當值時間 (on-duty),使得流過U、 V和W相中的每個相的電流的量增加。圖9 表示流過U相線纜的電流的變化。這進一步減小過沖電流。
通過預熱控制，電容器溫度升至一個范圍，在該范圍內，最大可接受 電動機電流值大于或等于用于產(chǎn)生啟動電動機10所需扭矩的電流值。此 后，當交流電流被提供給電動機10時，電動機10在目標扭矩升高之前可 以以較低的目標扭矩工作預定的時間。與電動機10從開始就以升高了的 目標扭矩來工作的情形相比，在這種情形中，電動機10可以穩(wěn)定地工作。
不必在電容器20的溫度達到當相應的最大可接受電動機電流值產(chǎn)生 啟動電動機10所需的扭矩時所處的溫度之后，立即開始將交流電流提供 給電動機10以啟動電動機10。代替地，電動機10可以在電容器20的溫 度升至0C或更高之后啟動。在笫三實施例中，在每次接收到溫度傳感器21的檢測信號時，根據(jù) 該檢測信號來計算電容器溫度。然而，如在第二實施例中，可以只在啟動 控制裝置ll時進行電容器溫度的計算。之后，使用映射，根據(jù)參考溫度、 當前時刻所提供的電流的量、以及提供該電流的持續(xù)時間計算電容器溫 度。
在第二實施例中，將逆變器設備12啟動時的電容器溫度用作參考溫 度?；谒鰠⒖紲囟?、提供給逆變器設備12的電流的量以及提供該電 流的持續(xù)時間來計算電容器溫度。然而，這種計算方法可以只用在預熱控
制中。在這種情形中，當電容器溫度升得足夠高，超過了例如ot;之后，
可以基于溫度傳感器21的檢測信號來計算電容器20的溫度。
存儲器23可以存儲表示最大可接受電動機電流值和電容器溫度之間 關系的表達式，而不是表示這種關系的映射。使用該表達式來計算最大可 接受電動機電流值。
如果電動機10通過逆變器設備12來驅動，則電動機常數(shù)依電動機規(guī) 格而變化。這相應地改變電容器溫度和電動機電流限制映射，根據(jù)該映射， 可以最優(yōu)地控制和命令逆變器設備12。當制造具有不同恥格的多種類型 的電動機10并且將電動機輸出的計算所需的具體信息提供給各電動機10 時，軟件的管理負荷增加。另外，可能發(fā)生軟件的誤寫。如果所需信息作 為掩膜ROM而不是按軟件來提供，則必須提供大量類型的掩膜ROM, 這會導致餘溪的安裝。為了解決這些問題，計算恥格不同的電動機的輸出 所需的信息可以作為包括在軟件中的映射來提供。為了使用該映射，利用 ROM外部的開關或上拉/下拉電阻來指定電動機的類型。在這種情形中， 只需要一種類型的軟件，且軟件的管理負荷減小。此外，防止了軟件的誤 寫。如果在基本的軟件部分中出現(xiàn)了缺陷，則只通過改變單個軟件就可以 解決問題。如果信息作為掩膜ROM來提供，則有利地減小了由于缺陷之 類所導致的切換成本。
開關元件Ql到Q6可以是MOSFET或雙極晶體管。
電動機10不限于電動壓縮機用電動機。電動機10可以是任何合適的 類型，只要該電動機通過逆變器來控制并在低溫下使用。例如，電動機 10可以是用在車輛中的電動機，或是用于加工工具的電動機。如果電動 機10是車輛用電動機，則電動機10可以有效地工作在水點以下的溫度下。
權利要求
1.一種用于使用逆變器設備來調整提供給電動機的電動機電流的方法，所述逆變器設備包括逆變器電路以及與所述逆變器電路的輸入相連的電容器，所述方法包括使用表示所述電容器的溫度和所述電動機電流的最大值之間的關系的映射或表達式來設置最大可接受電動機電流值，所述最大可接受電動機電流值防止所述逆變器設備的部件被所述電容器的等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的浪涌電壓損壞；估計所述電動機的轉子的轉動位置并控制所述逆變器電路，使得如果所述電容器的溫度處于一個范圍內，則將小于所述最大可接受電動機電流值的直流電流作為d軸電流提供給所述電動機，其中在所述范圍內，所述最大可接受電動機電流值小于用于產(chǎn)生啟動所述電動機所需的扭矩的電流值；以及控制所述逆變器電路，使得在所述電容器的溫度達到當所述最大可接受電動機電流值變得大于或等于用于產(chǎn)生啟動所述電動機所需的扭矩的電流值時所處的溫度之后，為所述電動機提供交流電流。
2. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，所述電動機具有U相、V相 和W相，基于當將某個水平的電壓或電流提供給所述U、 V和W相的線 纜時從所述線纜獲得的電流信號或電壓信號來估計所述轉子的轉動位置。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，還包括當啟動所述逆變器設備時，測量除所述電容器之外的部分的溫度作為 參考溫度；以及基于所述參考溫度、提供給所述逆變器設備的電流的量、以及對所述 逆變器設備的電流供應的持續(xù)時間來估計所述電容器的溫度。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，還包括在所述電容器的溫度達到當所述最大可接受電動機電流值變得大于 或等于用于產(chǎn)生啟動所述電動機所需的扭矩的電流值時所處的溫度之后， 在將所述逆變器設備的輸出限制到小于或等于限制值的值的同時提供q 軸電流給所述電動機，并將在這種輸出限制下能夠提供的剩余電流作為d 軸電流供給到所述逆變器設備，直到所述電容器的溫度達到當對所述逆變 器詔:備輸出的限制變得不必要時所處的溫度。
5. —種用于使用逆變器設備來調整提供給電動機的電動機電流的裝 置，所述逆變器設備包括逆變器電路以及與所述逆變器電路的輸入相連的 電容器，所述裝置包括溫度檢測部分，檢測所述電容器的溫度或反映所述電容器溫度的溫度；存儲器部分，存儲表示最大可接受電動機電流值和所述電容器的溫度 之間關系的映射或表達式，所述最大可接受電動機電流值是防止所述逆變 器設備的部件被所述電容器的等效串聯(lián)電阻所產(chǎn)生的浪涌電壓損壞的電動機電纟充的最大值；轉子位置估計部分，估計所述電動機的轉子的轉動位置；最大可接受電動機電流值計算部分，基于由所述溫度檢測部分檢測到 的溫度以及所述映射或所&達式，計算與所述電容器的溫度相對應的最 大可接受電動機電流值；以及逆變器設備控制部分，控制所述逆變器電路，使得基于由所述轉子位 置估計部分估計出的所述轉子的轉動位置和由所述最大可接受電動機電 流值計算部分計算出的最大可接受電動機電流值，對所述電動M供小于 所述最大可接受電動機電流值的直流電流，以作為d軸電流。
6. 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述轉子位置估計部分包括 轉子位置傳感器。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的裝置，其中，所述電動機是用于電動 壓縮機的電動機。
全文摘要
一種用于控制電動機的方法和裝置。一種用于通過使用逆變器設備來控制提供給電動機的電動機電流的方法，其中，逆變器設備包括逆變器電路以及與逆變器電路的輸入相連的電容器，該方法包括控制逆變器電路，使得在電容器的溫度達到當最大可接受電動機電流值變得大于或等于用于產(chǎn)生啟動電動機所需的扭矩的電流值時所處的溫度之后，為電動機提供交流電流。
文檔編號H02M7/48GK101364780SQ20081014583
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權日2007年8月6日
發(fā)明者山田洋平, 福田仁志 申請人:株式會社豐田自動織機