马达控制装置、热泵系统及空气调和机制造方法及图纸

提供避免开关损失的增加且能够采用通过1个电流检测元件来检测电流的方式的马达控制装置、热泵系统和空气调和机。马达控制装置中，电流检测单元基于与逆变器电路的直流侧连接的电流检测元件对应于电流值而产生的信号和PWM信号模式检测马达的相电流，转子位置决定单元基于所述相电流来决定转子位置，PWM信号生成单元以追随转子位置的方式生成2相或3相的PWM信号模式，电流检测单元以能够在PWM信号的载波周期内在固定的2个定时检测2相的电流的方式生成3相的模式。切换指令输出单元对PWM信号生成单元输出切换指令，使得在马达处于高速旋转区域时下生成2相的PWM信号模式，在马达处于低速旋转区域时生成3相的PWM信号模式。

【技术实现步骤摘要】
马达控制装置、热泵系统及空气调和机
本专利技术的实施方式涉及马达控制装置、以及具备该控制装置的热泵系统和空气调和机，上述马达控制装置通过对3相桥接的多个开关元件进行PWM控制，来经由逆变器（inverter）电路对马达进行驱动。
技术介绍
在为了对马达进行控制而检测U、V、W各相的电流的情况下，有使用插入到逆变器电路的直流部中的1个分流电阻来进行电流检测的技术。为了通过该方式来检测全部3相的电流，需要在PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）载波（carrier）的1个周期内产生3相的PWM信号模式，以能够检测2相以上的电流。因此，提出了以下的马达控制装置，该马达控制装置通过使1周期内的PWM信号的相位偏移，能够在不增大噪声的情况下始终检测2相以上的电流（专利文献1）。专利文献1：特开2012-70591号公报此外，在对3相马达进行PWM控制时，有3相调制方式和2相调制方式。在3相调制方式中，逆变器电路中的开关损失增加，所以从抑制损失的增加的观点来看，希望采用2相调制方式。但是，如果采用专利文献1所公开的电流检测方式，存在在马达的低速旋转区域难以进行电流检测的问题。
技术实现思路
在此，提供一种马达控制装置、以及具备该控制装置的热泵系统和空气调和机，上述马达控制装置避免开关损失的增加，并且能够采用通过1个电流检测元件来进行电流检测的方式。根据实施方式的马达控制装置，电流检测单元基于与逆变器电路的直流侧连接的电流检测元件对应于电流值而产生的信号和PWM信号模式来检测马达的相电流，转子位置决定单元基于所述相电流来决定转子位置，PWM信号生成单元以追随转子位置的方式生成2相或3相的PWM信号模式。这时，PWM信号生成单元对于3相的PWM信号模式，使3相中的某1相的占空比以载波周期的任意相位为基准相位向延后侧和前进侧的双方向增减，使另外2相中的某1相的占空比从所述基准相位向前进侧、使剩下的1相的占空比从所述基准相位向延后侧进行增减。由此，PWM信号生成单元生成3相的PWM信号模式，以使电流检测单元能够在PWM信号的载波周期内在固定的2个定时检测2相的电流。并且，切换指令输出单元输出切换指令，以使得PWM信号生成单元在马达处于高速旋转区域的情况下生成2相的PWM信号模式，在马达处于低速旋转区域的情况下生成3相的PWM信号模式。附图说明图1是第1实施方式，是表示马达控制装置的构成的功能框图。图2是表示热泵系统的构成的图。图3是表示使空调的运转开始的情况下、内置于压缩机的马达的转速的变化和以2相调制及3相调制的哪一个来进行PWM控制的切换的图。图4是概略性地表示与图3对应的驱动控制方式的切换的流程图。图5是概略性地表示空调运转中的调制方式的切换处理的流程图。图6是表示进行2相调制的情况下按照每载波周期执行的中断处理的流程图。图7是将图6所示的处理的执行时间示意与PWM载波波形一起示出的图。图8中，（a）是表示2相调制的情况下输出PWM占空比脉冲的相位和对电阻元件的端子电压进行A/D变换的定时的图，（b）是表示用于根据正交电压Vα、Vβ来计算2相PWM占空比的表的图，（c）是在αβ坐标上表示扇区的图。图9是表示进行3相调制的情况下按照载波周期的每半周期执行的中断处理的流程图。图10是3相调制的情况下的与图7相当的图。图11是表示3相调制下的各相PWM占空比脉冲的输出相位的图。图12是3相调制的情况下的与图8（b）相当的图。图13是主要表示由处理负荷监视部执行的控制内容的流程图。图14是表示中断处理负荷判定处理的流程图。图15是表示第2实施方式的与图9相当的图。图16是表示第2实施方式的与图10相当的图。图17是表示第3实施方式的与图14相当的图。图18中，（a）是2相调制时的强磁场运转所导致的消耗电力增加量WSF的表的一例，（b）是表示对（a）的增加量WSF进行修正的修正系数βIq的一例的图。图19是表示第4实施方式的与图14相当的图。图20是用于对无法检测电流的周期进行计数的流程图。图21是表示第5实施方式的与图19相当的图。图22是表示第6实施方式的与图14相当的图。图23是表示第7实施方式的与图5相当的图。图24是表示第7实施方式的与图9相当的图。图25是说明图24的步骤S36b的处理内容的图。附图说明1热泵系统；2压缩机（负荷）；4马达；7室内侧热交换器；8减压装置；9室外侧热交换器；23逆变器电路；24分流电阻（电流检测元件、电流检测单元）；27电流检测部（电流检测单元）；30矢量运算部；35检测方式选择部；36处理负荷监视部具体实施方式（第1实施方式）以下作为热泵系统的一例，参照图1～图14说明对空气调和机的压缩机马达进行驱动的第1实施方式。在图2所示的空调机E中，构成热泵系统1的压缩机（负荷）2将压缩部3和马达4收容在同一个铁制密闭容器5内而构成，马达4的转子轴与压缩部3连结。并且，压缩机2、四通阀6、室内侧热交换器7、减压装置8、室外侧热交换器9通过作为热传递介质流路的管道连接成构成闭合回路。另外，压缩机2例如是回旋型的压缩机，马达4例如是作为无刷DC马达动作的3相IPM（InteriorPermanentMagnet）马达。空气调和机E具有上述的热泵系统1而构成。在制热时，四通阀6处于实线所示的状态，被压缩机2的压缩部3压缩后的高温制冷剂从四通阀6供给至室内侧热交换器7而冷凝，然后被减压装置8减压，成为低温而流到室外侧热交换器9，在这里蒸发并返回压缩机2。另一方面，在制冷时，四通阀6被切换到虚线所示的状态。因此，被压缩机2的压缩部3压缩后的高温制冷剂从四通阀6供给至室外侧热交换器9而冷凝，然后被减压装置8减压，成为低温而流到室内侧热交换器7，在这里蒸发并返回压缩机2。并且，构成为分别通过风扇10、11向室内侧、室外侧的各热交换器7、9送风，通过该送风，高效地进行各热交换器7、9和室内空气、室外空气的热交换。图1是表示马达控制装置的构成的功能框图。直流电源部21以直流电源的符号表示，但是在从商用交流电源生成直流电源的情况下，还包括整流电路和平滑电容器等。在直流电源部21上经由正侧母线22a、负侧母线22b连接着逆变器电路（直流交流变换器）23。在负侧母线22b侧插入有作为电流检测元件的分流电阻24。逆变器电路23是作为开关元件将例如N沟道型的功率MOSFET25（U＋，V＋，W＋，U－，V－，W－）3相桥接而构成的。逆变器电路23的各相的输出端子分别与马达4的各相绕组连接。分流电阻（电流检测元件）24的端子电压（与电流值对应的信号）由电流检测部（电流检测单元）27检测。电流检测部27对所述端子电压进行A/D变换并读入后，基于向逆变器电路23输出的2相或3相的PWM信号模式来检测U、V、W各相的电流Iu、Iv、Iw。电流检测部27检测到的各相电流被输入到矢量运算部30。矢量运算部30具有转子位置决定单元。在矢量运算部30中，若被设定控制条件的微计算机给出马达4的旋转速度指令ωref，则基于该旋转速度指令ωref与推测的马达4的旋转速度的差分，生成转矩电流指令Iqref。根据马达4的各相电流Iu、Iv、Iw决定马达4的转子位置θ，通过使用该转子位置θ的矢量控制运算，计算转矩电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达控制装置，根据规定的PWM信号模式对3相桥接的多个开关元件进行接通/断开控制，从而经由将直流变换为3相交流的逆变器电路对马达进行驱动，其特征在于，具备：电流检测元件，与所述逆变器电路的直流侧连接，产生与电流值对应的信号；转子位置决定单元，基于所述马达的相电流来决定转子位置；PWM信号生成单元，以追随所述转子位置的方式生成2相或3相的PWM信号模式；以及电流检测单元，基于所述电流检测元件所产生的信号和所述PWM信号模式，检测所述马达的相电流；所述PWM信号生成单元对于所述3相的PWM信号模式中的某1相，使占空比以载波周期的任意相位为基准相位向延后侧、前进侧的双方向增减，对于其他2相中的某1相，使占空比从所述基准相位向前进侧增减，对于剩余的1相，使占空比从所述基准相位向延后侧增减，由此，所述电流检测单元以能够在所述PWM信号的载波周期内在固定的2个定时检测2相的电流的方式生成3相的PWM信号模式，所述马达控制装置具有切换指令输出单元，该切换指令输出单元对所述PWM信号生成单元输出切换指令，使得在所述马达处于高速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成2相的PWM信号模式，在所述马达处于低速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成3相的PWM信号模式。...

【技术特征摘要】
2013.03.04 JP 2013-0418831.一种马达控制装置，根据规定的PWM信号模式对3相桥接的多个开关元件进行接通/断开控制，从而经由将直流变换为3相交流的逆变器电路对马达进行驱动，其特征在于，具备：电流检测元件，与所述逆变器电路的直流侧连接，产生与电流值对应的信号；转子位置决定单元，基于所述马达的相电流来决定转子位置；PWM信号生成单元，以追随所述转子位置的方式生成2相或3相的PWM信号模式；以及电流检测单元，基于所述电流检测元件所产生的信号和所述PWM信号模式，检测所述马达的相电流；所述PWM信号生成单元对于所述3相的PWM信号模式中的某1相，使占空比以载波周期的任意相位为基准相位向延后侧、前进侧的双方向增减，对于其他2相中的某1相，使占空比从所述基准相位向前进侧增减，对于剩余的1相，使占空比从所述基准相位向延后侧增减，由此，所述电流检测单元以能够在所述PWM信号的载波周期内在固定的2个定时检测2相的电流的方式生成3相的PWM信号模式，并且所述马达控制装置具有切换指令输出单元，该切换指令输出单元对所述PWM信号生成单元输出切换指令，使得在所述马达处于高速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成2相的PWM信号模式，在所述马达处于低速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成3相的PWM信号模式，所述各单元的至少一部分是由微计算机实现的功能，所述切换指令输出单元基于至少参照了所述载波周期内的由所述微计算机进行的当前的处理时间的长度、以及所述载波周期内的电流检测可能期间的长度中的某1个而得的结果，输出所述切换指令。2.一种马达控制装置，根据规定的PWM信号模式对3相桥接的多个开关元件进行接通/断开控制，从而经由将直流变换为3相交流的逆变器电路对马达进行驱动，其特征在于，具备：电流检测元件，与所述逆变器电路的直流侧连接，产生与电流值对应的信号；转子位置决定单元，基于所述马达的相电流来决定转子位置；PWM信号生成单元，以追随所述转子位置的方式生成2相或3相的PWM信号模式；以及电流检测单元，基于所述电流检测元件所产生的信号和所述PWM信号模式，检测所述马达的相电流；所述PWM信号生成单元对于所述3相的PWM信号模式中的某1相，使占空比以载波周期的任意相位为基准相位向延后侧、前进侧的双方向增减，对于其他2相中的某1相，使占空比从所述基准相位向前进侧增减，对于剩余的1相，使占空比从所述基准相位向延后侧增减，由此，所述电流检测单元以能够在所述PWM信号的载波周期内在固定的2个定时检测2相的电流的方式生成3相的PWM信号模式，并且所述马达控制装置具有切换指令输出单元，该切换指令输出单元对所述PWM信号生成单元输出切换指令，使得在所述马达处于高速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成2相的PWM信号模式，在所述马达处于低速旋转区域的情况下，使所述PWM信号生成单元生成3相的PWM信号模式，所述各单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木信行，野木雅也，前川佐理，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝家用电器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP