逆变器装置及PWM信号控制方法制造方法及图纸

公开了即使利用通用的微型计算机对功率器件施加PWM控制，也能够使输出侧的线间电压不发生畸变的逆变器装置。该装置中，占空比计算单元(5a)基于电机电流值计算各相的目标占空比。在任意的相(U相)的目标占空比成为无控制占空比(例如，5％以下或95％以上)时，占空比校正单元(5b)求对其他相(V相、W相)的目标占空比加上或减去了任意的相(U相)的目标占空比和可控制占空比(例如，0％或100％)之间的差值即占空比差所得的校正后占空比。PWM输出单元(5c)将基于可控制占空比和校正后占空比的PWM信号施加至功率器件(3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器装置及用于空调装置的电动压缩机
本专利技术涉及对用于驱动电动压缩机等的无刷电机进行控制的逆变器装置及PWM信号控制方法。
技术介绍
以往，对于用来驱动空调装置等中所用的电动压缩机的电机，因能量效率良好，而大多采用将逆变器生成的信号作为驱动电源的三相无刷电机的情形较多。此时，逆变器进行PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)控制而进行施加电压控制和频率控制，由此能够容易地驱动三相无刷电机(以下简称为“电机”)旋转。而且，通过检测电机的绕组产生的感应电压，无需位置传感器便能进行电机的旋转控制。在逆变器进行电机的施加电压控制和频率控制时，通过对控制功率器件的PWM信号的占空比(导通期间相对一个周期期间的比率)进行控制来实现。另外，逆变器的电机控制通过微型计算机检测逆变器的输出电压或输出电流并反馈给施加电压控制来实现。此外，作为相关技术，公开了通过利用微型计算机对逆变器的输出电压进行PWM控制而驱动电机旋转的技术(例如，参照专利文献1)。根据该技术，在进行无位置传感器控制的逆变器通过检测电机的感应电压来估计转子的位置时，通过检测电机的假想中性点的电位，能够高精度地估计该转子的位置。由此，即便不使用用于检测转子位置的位置传感器，也能够高精度地估计转子的位置，从而实现电机的高效驱动和转速的稳定。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-146685号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在微型计算机对逆变器的输出电压进行PWM控制以驱动电机旋转时，根据由该电机驱动的电动压缩机的负载状态，在0～100％的范围内控制PWM信号的占空比。此时，PWM信号的载频的1个周期例如为100μs左右。但是，一般而言，被用于空调装置等家电用品的微型计算机并不在0～100％的整个范围内具备高分辨率(取决于频率特性的性能)，因此无法控制0％附近或100％附近的数μs的占空范围。换言之，在使用被用于家电用品等的通用的微型计算机时，在PWM波形的占空比为0％的附近或100％的附近，无法以期望的占空比进行PWM控制。例如，在想将占空比设为3％时，有时占空比却变成0％，而要将占空比设为97％时，有时占空比却变成100％。另外，逆变器在电机的U相、V相、W相的各相中，在相电压为0V时，例如将占空比设为0％，在各相电压为最大值时，将占空比设为100％，在相电压为0V至最大值之间，设为与相电压相应的占空比，以进行PWM控制。然而，在使用上述的通用微型计算机时，在想设为97％的占空比时，有时却会变成100％的占空比。另外，在想设为3％的占空比时，有时却变成0％的占空比。其结果，在电机的U相、V相、W相的各相中，相电压发生畸变，因此电机的线间电压也发生畸变。若电机的线间电压发生畸变，则电机的扭矩会变得小于期望的值或大于期望的值而无法进行电动压缩机的驱动控制，或者电机的扭矩波动变大而导致该电机产生声音或振动。其结果，电动压缩机的控制能力下降，从而无法使空调装置等高效地连续运转。本专利技术的目的在于，提供即使在利用通用的微型计算机进行PWM控制的逆变器中，也能够以电机的线间电压不会发生畸变的方式对电机施加电压的逆变器装置及PWM信号控制方法。解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术的逆变器装置是生成驱动多相电机的信号的逆变器装置，该装置采用的结构包括：功率器件，基于脉宽调制信号，将直流电转换成交流电并输出；以及控制单元，对所述多相电机的各相，控制占空比，并将基于所述占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，在所述多相电机的任意的相的目标占空比成为无法以所述任意的相来控制的、大于0％且小于规定的第一比的占空比，或者成为无法以所述任意的相来控制的、大于规定的第二比且小于100％的占空比，即无控制占空比时，所述控制单元进行如下动作：计算能够以所述任意的相来控制的、包含0％或100％的占空比即可控制占空比和所述任意的相的目标占空比之间的差值即占空比差；以及对于所述任意的相，在所述任意的相的目标占空比超过所述第二比时，将基于100％的所述可控制占空比即校正后占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，在所述任意的相的目标占空比低于所述第一比时将基于0％的所述可控制占空比即校正后占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，而对于除所述任意的相以外的其他相，将基于对各自的目标占空比加上或减去了所述占空比差所得的校正后占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，所述控制单元包括：占空比计算单元，基于流经所述多相电机的电机电流的值计算各相的目标占空比；占空比校正单元，在所述占空比计算单元计算出的任意的相的目标占空比成为所述无控制占空比时，求所述校正后占空比；以及脉宽调制输出单元，将所述可控制占空比和所述占空比校正单元求得的校正后占空比的脉宽调制信号施加至所述功率器件，所述占空比校正单元将所述任意的相的可控制占空比设为0％或100％，计算与所述任意的相的目标占空比之间的差值即占空比差，对各相的目标占空比加上或减去所述占空比差，从而求各相的校正后占空比。另外，本专利技术的用于空调装置的电动压缩机包括上述的逆变器装置。专利技术的效果根据本专利技术，在利用通用的微型计算机对功率器件进行PWM控制时，即使成为无法控制的占空比，也能够以电机的线间电压的波形不会发生畸变的方式进行校正。由此，电机电流的波动成分消失，所以能够高效且稳定地驱动电机旋转。其结果，能够抑制从电机和其负载即电动压缩机产生的声音或振动。另外，由于能够使用廉价的微型计算机，因此能够实现逆变器装置和使用该逆变器装置的空调装置等的成本降低。而且，由于能够使用廉价且具有通用性的微型计算机，因此能够扩大用于逆变器装置的微型计算机的选择范围。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的逆变器装置和周边结构的框图。图2是表示图1所示的控制单元的内部结构的框图。图3是表示本实施方式的逆变器装置的动作流程的流程图。图4是对三相电机施加线间电压时的U相、V相、W相的理想的相电压波形。图5是由图4所示的相电压产生的U相-V相间、V相-W相间、W相-U相间的各线间电压的波形。图6是在由通用的微型计算机进行的功率器件的PWM控制中不进行占空比校正时的U相、V相、W相的相电压波形。图7是由图6所示的相电压产生的U相-V相间、V相-W相间、W相-U相间的各线间电压的波形。图8是在由通用的微型计算机进行的功率器件的PWM控制中进行了占空比校正时的U相、V相、W相的相电压波形。图9是由图8所示的相电压产生的U相-V相间、V相-W相间、W相-U相间的各线间电压的波形。具体实施方式《概要》本专利技术中，在具有通常的分辨率(取决于频率特性的性能)的通用微型计算机控制对驱动电机的逆变器的功率器件施加的PWM信号的占空比的情况下，在某一相(例如，U相)的占空比(目标占空比)成为无法控制的占空比(以下称为“无控制占空比”)时，设定能够控制的占空比。并且，通过计算该相(U相)的目标占空比与能够控制的占空比之间的差值(占空比差)，并对目标占空比加上或减去占空比差，从而计算校正后占空比(＝能够控制的占空比)。而且，对其他相(例如，V相、W相)的目标占空比加上或减去占空比差。由此，各相间的电位差即各线间电压能够分别施加期望的波形(正弦波)的电压。另外，对电机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
逆变器装置，生成驱动多相电机的信号，包括：功率器件，基于脉宽调制信号，将直流电转换成交流电并输出；以及控制单元，对所述多相电机的各相，控制占空比，并将基于所述占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，在所述多相电机的任意的相的目标占空比成为无法以所述任意的相来控制的占空比即无控制占空比时，所述控制单元进行如下动作：计算能够以所述任意的相来控制的占空比即可控制占空比和所述任意的相的目标占空比之间的差值即占空比差；以及对所述任意的相，将基于所述可控制占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，而对除所述任意的相以外的其他相，将基于对于各自的目标占空比加上或减去了所述占空比差所得的校正后占空比的所述脉宽调制信号，输出至所述功率器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.25 JP 2012-0998681.逆变器装置，生成驱动多相电机的信号，包括：功率器件，基于脉宽调制信号，将直流电转换成交流电并输出；以及控制单元，对所述多相电机的各相，控制占空比，并将基于所述占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，在所述多相电机的任意的相的目标占空比成为无法以所述任意的相来控制的、大于0％且小于规定的第一比的占空比，或者成为无法以所述任意的相来控制的、大于规定的第二比且小于100％的占空比，即无控制占空比时，所述控制单元进行如下动作：计算能够以所述任意的相来控制的、包含0％或100％的占空比即可控制占空比和所述任意的相的目标占空比之间的差值即占空比差；以及对于所述任意的相，在所述任意的相的目标占空比超过所述第二比时，将基于100％的所述可控制占空比即校正后占空比的所述脉宽调制信号输出至所述功率器件，在所述任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：井谷悟，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP