專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗計(jì)算方法和利用功率消耗計(jì)算方法的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(下文稱為偽電流源逆變器)的驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率消耗計(jì)算方法，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置裝有斬波電路和120度導(dǎo)通型逆變器，以及涉及一種利用功率消耗計(jì)算方法的控制方法。
背景技術(shù)：


圖1為示出普通的偽電流源逆變器的一個(gè)實(shí)例的電路配置圖。如圖1中所示，偽電流源逆變器包括斬波電路ch、輸入到斬波電路ch中的輸入電壓Vdc、六階逆變器INV以及與斬波電路部分ch反向并聯(lián)連接的二極管Dl，該六階逆變器INV被配置為接收從斬波電路ch輸出的直流功率并執(zhí)行120度導(dǎo)通。首先，通過切換斬波電路ch的開關(guān)元件Swl和Sw2來控制直流Idc，以使輸入電壓Vdc和斬波電路ch用作控制電流源。通過切換逆變器INV的半導(dǎo)體開關(guān)元件的操作來把功率供應(yīng)給作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)M。在偽電流源逆變器中，控制電流源和逆變器INV如上所述被分開。在該控制電流源的斬波電路ch中執(zhí)行電流控制。專利文獻(xiàn)1公開了一種偽電流源逆變器，它使用輸入電壓Vdc和斬波電路ch作為控制電流源并且通過120度導(dǎo)通方法驅(qū)動(dòng)逆變器INV。此外，已知一種在混合系統(tǒng)中采用偽電流源逆變器作為用于驅(qū)動(dòng)PM電動(dòng)機(jī)的逆變器的設(shè)備，在該混合系統(tǒng)中，PM電動(dòng)機(jī)被嵌入在渦輪增壓器中(非專利文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請(qǐng)公開第2008-295280號(hào)(第
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段，圖1)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 日本電氣工程師學(xué)會(huì)應(yīng)用協(xié)會(huì)的技術(shù)委員會(huì)1-9，平成16 年 U004)，Yosuke Takata 和其他四人的 “220000r/min，2kWPM Motor Drive for Turbocharger"( “用于渦輪增壓器的220000r/min，2kW PM電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)”)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在上述的偽電流源逆變器中，需要知道電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率消耗。這是因?yàn)樵谙蛑鳈C(jī)控制器或識(shí)別裝置反饋目前的功率消耗時(shí)、當(dāng)電動(dòng)機(jī)M由功率指令驅(qū)動(dòng)時(shí)等，需要當(dāng)前的功率消耗。通常已知一種這樣的方法，其中在輸入電壓Vdc部分中設(shè)置電流檢測(cè)器并且從輸入電壓Vdc部分的電流值計(jì)算功率消耗。但是，電流檢測(cè)器是昂貴的，并因此這引起成本增力口。而且，這需要安裝面積，并因此增大設(shè)備的尺寸。類似地，通常已知一種這樣的方法，其中在逆變器輸入部分中設(shè)置電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器并且通過測(cè)量逆變器輸入電流lout 和逆變器輸入電壓Vout來計(jì)算驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M時(shí)的功率消耗。然而，在這種方法中，需要設(shè)置兩種新的檢測(cè)器(電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器)。從而成本增加，并且需要安裝空間，使得設(shè)備的尺寸增大。此外，作為計(jì)算在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M時(shí)的功率消耗的方法，有這樣的一種方法，其中， 從通常先前已知的電抗器電流Idc和在電壓檢測(cè)器中測(cè)得的逆變器輸入電壓Vout計(jì)算在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M時(shí)的功率消耗。然而，電抗器電流Idc包括由于在逆變器INV的半導(dǎo)體開關(guān)元件切換時(shí)產(chǎn)生換向浪涌(commutation surge)而流入二極管Dl的返回(回流)電流Id。 該返回電流Id是未流入電動(dòng)機(jī)M的無功功率。從而，為了通過利用電抗器電流Idc精確地計(jì)算電動(dòng)機(jī)M的功率消耗，需要考慮返回電流Id。而且，逆變器輸入電壓Vout由于通過斬波電路ch的開關(guān)元件Swl和Sw2的切換而變?yōu)榫匦蔚碾妷翰ㄐ?。從而，難以檢測(cè)電壓值。因此，存在的問題是，即使有電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器也不能確定精確的電流值和精確的電壓值。如上所述，目的是在沒有成本增加和尺寸增大的情況下計(jì)算精確的功率消耗。問題的解決方案本發(fā)明是一種為解決上述問題所創(chuàng)作的技術(shù)思想，并通過利用通常先前已知的輸入電壓、開關(guān)元件的開關(guān)占空系數(shù)和電抗器電流來計(jì)算驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的功率消耗而解決這些問題。具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗計(jì)算方法， 該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被配置為通過斬波電路降低輸入到斬波電路的輸入電壓，該斬波電路包括第一開關(guān)元件和電抗器的串聯(lián)電路以及第二開關(guān)元件，該第一開關(guān)元件的一端連接于輸入的直流電壓的正電壓側(cè)，該電抗器的一端連接于第一開關(guān)元件的另一端，該第二開關(guān)元件被布置在第一開關(guān)元件的另一端和電抗器的一端之間的連接點(diǎn)與輸入電壓的負(fù)電壓側(cè)之間；配置為通過以120度導(dǎo)通來驅(qū)動(dòng)逆變器而把從斬波電路輸出的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率以輸出到電動(dòng)機(jī)；和配置為通過與串聯(lián)電路反向并聯(lián)連接的二極管把在逆變器換向時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓箝位為輸入電壓，該功率消耗計(jì)算方法包括通過以下的公式(a)從斬波電路的輸入電壓、開關(guān)占空系數(shù)、流入電抗器的電抗器電流、電動(dòng)機(jī)的繞組電抗和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的功率消耗，其中，該開關(guān)占空系數(shù)表示第一開關(guān)元件的ON(通)狀態(tài)與第一開關(guān)元件的0N/0FF(通/斷)周期的比率。[公式1]
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗計(jì)算方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被配置為通過斬波電路降低輸入到斬波電路的輸入電壓，所述斬波電路包括第一開關(guān)元件和電抗器的串聯(lián)電路以及第二開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件的一端連接于輸入的直流電壓的正電壓側(cè)， 所述電抗器的一端連接于第一開關(guān)元件的另一端，所述第二開關(guān)元件被布置在第一開關(guān)元件的所述另一端和電抗器的所述一端之間的連接點(diǎn)與輸入電壓的負(fù)電壓側(cè)之間；配置為通過以120度導(dǎo)通來驅(qū)動(dòng)逆變器把從斬波電路輸出的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率以輸出到電動(dòng)機(jī)；和配置為通過與串聯(lián)電路反向并聯(lián)連接的二極管把在逆變器換向時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓箝位為輸入電壓，所述功率消耗計(jì)算方法包括通過以下的公式(a)從斬波電路的輸入電壓、開關(guān)占空系數(shù)、流入電抗器的電抗器電流、電動(dòng)機(jī)的繞組電抗和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來計(jì)算電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的功率消耗，其中，所述開關(guān)占空系數(shù)表示第一開關(guān)元件的通狀態(tài)與第一開關(guān)元件的通/斷周期的比率[公式1]
2.如權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗計(jì)算方法，其特征在于，通過把在公式(a)中計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗乘以逆變器效率來計(jì)算功率消耗。
3.—種通過利用如權(quán)利要求1或2所述的功率消耗計(jì)算方法的用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于，通過執(zhí)行電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗至自動(dòng)控制器的反饋來執(zhí)行功率控制。
4.一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被配置為通過斬波電路降低輸入到斬波電路的輸入電壓，所述斬波電路包括第一開關(guān)元件和電抗器的串聯(lián)電路以及第二開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件的一端連接于輸入的直流電壓的正電壓側(cè)，所述電抗器的一端連接于第一開關(guān)元件的另一端，所述第二開關(guān)元件被布置在第一開關(guān)元件的所述另一端和電抗器的所述一端之間的連接點(diǎn)與輸入電壓的負(fù)電壓側(cè)之間；配置為通過以120 度導(dǎo)通來驅(qū)動(dòng)逆變器把從斬波電路輸出的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率以輸出到電動(dòng)機(jī)；和配置為通過與串聯(lián)電路反向并聯(lián)連接的二極管把在逆變器換向時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓箝位為輸入電壓，所述控制方法包括通過以下的公式(b)或(c)從斬波電路的輸入電壓、開關(guān)占空系數(shù)、流入電抗器的電抗器電流、電動(dòng)機(jī)的繞組電抗、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗指令值和逆變器效率來計(jì)算電流指令值，其中，開關(guān)占空系數(shù)表示第一開關(guān)元件的通狀態(tài)與第一開關(guān)元件的通/斷周期的比率；以及通過使用該電流指令值執(zhí)行功率控制， [公式2]
全文摘要
在不提高成本或不使裝置更大的情況下計(jì)算精確的功率消耗。在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，從輸入電壓(Vdc)、設(shè)有開關(guān)裝置(Sw1)和電抗器(Ldc)的斬波電路(ch)的開關(guān)裝置(Sw1)的開關(guān)占空系數(shù)、電抗器電流(Idc)、電動(dòng)機(jī)繞組電抗(Lm)和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(N)來計(jì)算在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的功率消耗(P)，其中，通過斬波電路(ch)降低輸入到斬波電路(ch)的輸入電壓(Vdc)，通過以120度導(dǎo)通來驅(qū)動(dòng)逆變器(INV)把斬波電路(ch)輸出的直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率并將其輸出到電動(dòng)機(jī)(M)；和通過與斬波電路(ch)反向并聯(lián)連接的二極管(D1)把在逆變器(INV)經(jīng)歷換向時(shí)將產(chǎn)生的浪涌電壓箝位為輸入電壓(Vdc)。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102474209SQ201080030399
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者山口崇, 掛林徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍