專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法。具體地 說(shuō)，本發(fā)明涉及用于下述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法該電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)用逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制交流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
常常使用一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換成交 流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)。還提出了用于在這樣的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中 把從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩適當(dāng)?shù)乜刂频侥繕?biāo)轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩命令值)的各種 控制模式。例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-2005-124359描述了一種方法，其中， 在對(duì)同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電流控制的電流反饋中，使用由具有校正項(xiàng)的觀測(cè)器 評(píng)估的電流信號(hào)對(duì)實(shí)際速度與評(píng)估速度之間的誤差進(jìn)行校正。在這種電流 控制中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩電流命令值(用于d軸電流Id的命令值)和電流反饋信 號(hào)來(lái)準(zhǔn)備轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)。根據(jù)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-2005-124359，根據(jù) 上述電流反饋，由根據(jù)脈寬調(diào)制(PWM)控制的逆變器中執(zhí)行的開(kāi)關(guān)操作 來(lái)產(chǎn)生施加到同步電動(dòng)機(jī)(交流電動(dòng)機(jī))各個(gè)相的電壓。為了有效地驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)，通常通過(guò)執(zhí)行矢量控制來(lái)執(zhí)行PWM控制。但是，通過(guò)PWM控制只能獲得有限的基波線路電壓。因此，日本專(zhuān) 利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-11-299297描述了使電動(dòng)機(jī)控制模式根據(jù)情況在正常 PWM控制模式與下述控制模式(方波電壓控制模式)之間切換在方波 電壓控制模式中，PWM占空比固定在最大值的方波電壓被施加到電動(dòng) 機(jī)，并通過(guò)控制方波電壓的相來(lái)控制從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-205-124359中描述的電動(dòng)機(jī)控制模式可 以更加有效地執(zhí)行控制，因?yàn)殡娏鞯玫降木_評(píng)估，并且感生電壓得到了補(bǔ)償。但是，電動(dòng)機(jī)控制模式被固定在PWM控制模式。因此難以不管電 動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)而一直獲得高輸出。為了解決這種不便，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-11-299297描述了使電動(dòng) 機(jī)控制模式在PWM控制模式與方波電壓控制模式之間切換。通過(guò)這樣的 構(gòu)造，需要采取一些措施來(lái)使從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩在切換控制模式時(shí)不發(fā) 生起伏。但是，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)JP-A-11-299297中沒(méi)有與這些措施有關(guān) 的描述。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是考慮到上述情況作出的。因此，本發(fā)明提供了一種用于電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，其具有這樣的控制結(jié)構(gòu)控制模式在脈寬 調(diào)制(PWM)控制模式與方波電壓控制模式之間切換，這種控制設(shè)備和方 法使得能夠在切換控制模式時(shí)恰當(dāng)?shù)乜刂戚敵鲛D(zhuǎn)矩。本發(fā)明的第一方面涉及一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備，該電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器。這種控制設(shè)備包括電流 檢測(cè)器、位置檢測(cè)器、控制模式選擇裝置、第一電動(dòng)機(jī)控制裝置和第二電 動(dòng)機(jī)控制裝置。電流檢測(cè)器檢測(cè)流到交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流。位置檢測(cè) 器檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置?？刂颇Ｊ竭x擇裝置基于交流電動(dòng)機(jī)的操作 狀態(tài)，選擇用于逆變器中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換的控制模式。在控制模式選擇裝 置選擇了第一控制模式時(shí)，第一電動(dòng)機(jī)控制裝置通過(guò)執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行 轉(zhuǎn)矩控制，在第一控制模式中，方波電壓被施加到交流電動(dòng)機(jī)，在所述反 饋控制中，根據(jù)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)調(diào)節(jié) 方波電壓的相。在控制模式選擇裝置選擇了第二控制模式時(shí)，第二電動(dòng)機(jī) 控制裝置通過(guò)根據(jù)與轉(zhuǎn)矩命令值對(duì)應(yīng)的電流命令值對(duì)電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋 控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制，在第二控制模式中，以脈寬調(diào)制方式對(duì)施加到交流 電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行控制。第二電動(dòng)機(jī)控制裝置根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)器和位置 檢測(cè)器的輸出對(duì)電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控制。第一電動(dòng)機(jī)控制裝置包括第一 轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置、電壓相控制裝置和第一電壓控制裝置。第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置 根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器的輸出，對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估。電壓相控制裝置根據(jù)由第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩 命令值的偏差，來(lái)確定方波電壓的相。第一電壓控制裝置用于控制逆變器 中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換，使得具有由電壓相控制裝置確定的相的方波電壓被施 加到交流電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的第二方面涉及一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，該電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器。根據(jù)這種控制方法，對(duì) 流到交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢 測(cè)，并根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)來(lái)選擇逆變器中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換的控制 模式。在選擇了第一控制模式時(shí)，通過(guò)執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制，在 第一控制模式中，方波電壓被施加到交流電動(dòng)機(jī)，在反饋控制中，根據(jù)從 交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)調(diào)節(jié)方波電壓的相。此 時(shí)，從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器的輸出受 到評(píng)估，根據(jù)所評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)確定方波電壓的 相，并對(duì)逆變器中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制使具有所確定的相的方波電壓 被施加到交流電動(dòng)機(jī)。在選擇了第二控制模式時(shí)，通過(guò)根據(jù)與轉(zhuǎn)矩命令值 對(duì)應(yīng)的電流命令值對(duì)電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制，在第二控 制模式中，施加到交流電動(dòng)機(jī)的電壓以脈寬調(diào)制模式受到控制。此時(shí)，根 據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流和所檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置對(duì)電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控 制。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，在第一電動(dòng)機(jī)控制模式(方波電壓控制模式)和第二電動(dòng)機(jī)控制模式(PWM控制模式)中，都通過(guò)用來(lái)自電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器的輸出作為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)量執(zhí)行 反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制。因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制所用的狀態(tài)量(來(lái)自 檢測(cè)器的輸出)在這些控制模式之間不發(fā)生改變。因此，在切換控制模式 時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩得到了適當(dāng)控制。特別是可以防止由于檢測(cè)器的檢測(cè)誤差而出 現(xiàn)臺(tái)階式的轉(zhuǎn)矩起伏。電流檢測(cè)器可以設(shè)置來(lái)檢測(cè)流到交流電動(dòng)機(jī)各個(gè)相的電流。另外，第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置可以根據(jù)用于交流電動(dòng)機(jī)的d軸電流和q軸電流來(lái)評(píng)估從 交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，d軸電流和q軸電流是根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器的輸出而計(jì)算的?？梢愿鶕?jù)用于交流電動(dòng)機(jī)的d軸電流和q軸電流來(lái)評(píng)估從交流電動(dòng)機(jī) 輸出的轉(zhuǎn)矩。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，根據(jù)第二控制模式 (PWM控制模式)中常用的矢量控制中的d軸電流(Id)和q軸電流 (Iq)，對(duì)第一電動(dòng)機(jī)控制模式(方波電壓控制模式)中從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估。這樣，方波電壓控制以與執(zhí)行PWM控制的方式類(lèi)似的方式執(zhí)行。此外，第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置可以根據(jù)d軸電流、q軸電流以及交流電動(dòng) 機(jī)的電動(dòng)機(jī)常數(shù)來(lái)評(píng)估從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，該控制設(shè)備還可以包括 常數(shù)校正裝置，常數(shù)校正裝置用于根據(jù)d軸電流和q軸電流校正電動(dòng)機(jī)常 數(shù)?？梢愿鶕?jù)d軸電流、q軸電流和交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)常數(shù)來(lái)評(píng)估從交 流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，并可以根據(jù)d軸電流和q軸電流來(lái)校正電動(dòng)機(jī)常 數(shù)。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，在由于電動(dòng)機(jī)電流 (d軸電流和q軸電流)的改變?cè)斐傻碾妱?dòng)機(jī)常數(shù)(具體地說(shuō)，d軸電感和 q軸電感)改變得到補(bǔ)償之后，對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估。這 樣，提高了方波電壓控制模式中評(píng)估轉(zhuǎn)矩的精度，并因而使轉(zhuǎn)矩得到了更 加適當(dāng)?shù)目刂?。在根?jù)本發(fā)明第一方面的控制設(shè)備中，第二電動(dòng)機(jī)控制裝置可以包括 第二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置、轉(zhuǎn)矩命令值變更裝置、電流命令準(zhǔn)備裝置和第二電壓 控制裝置。第二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置以與第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出 的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估的方式類(lèi)似的方式，根據(jù)來(lái)自電流檢測(cè)器和位置檢測(cè)器的 輸出對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估。轉(zhuǎn)矩命令值變更裝置根據(jù)由第 二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)變更轉(zhuǎn)矩命令值。 電流命令準(zhǔn)備裝置根據(jù)由轉(zhuǎn)矩命令值變更裝置變更過(guò)的轉(zhuǎn)矩命令值來(lái)準(zhǔn)備 電流命令值。第二電壓控制裝置用于控制逆變器中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換，從而 根據(jù)基于由電流檢測(cè)器檢測(cè)到的值的電動(dòng)機(jī)電流相對(duì)于由電流命令準(zhǔn)備裝置準(zhǔn)備的電流命令值的偏差，對(duì)施加到交流電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行控制。在選擇了第二控制方法時(shí)，可以以與上述轉(zhuǎn)矩評(píng)估方式類(lèi)似的方式， 根據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流和所檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的 轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估，并可以根據(jù)所評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)變更 轉(zhuǎn)矩命令值。然后，可以根據(jù)經(jīng)變更的轉(zhuǎn)矩命令值來(lái)準(zhǔn)備電流命令值，并 可以對(duì)逆變器中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制，從而根據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電 流相對(duì)于所準(zhǔn)備的電流命令值的偏差來(lái)控制施加到交流電動(dòng)機(jī)的電壓。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，即使在PWM控制模式中，也像方波電壓控制模式的情況一樣根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)電流 執(zhí)行反饋控制。這樣，電動(dòng)機(jī)電流被控制成使得由于溫度改變?cè)斐傻碾妱?dòng) 機(jī)輸出特性改變得到補(bǔ)償。由此，不需要設(shè)置溫度傳感器等即可防止轉(zhuǎn)矩起伏。另外，在PWM控制模式和方波電壓控制模式中，都使用對(duì)這些控 制模式相同的方法評(píng)估的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩反饋控制。由此，還可以可 靠地防止切換控制模式時(shí)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)矩起伏。第二控制模式可以包括正弦波脈寬調(diào)制模式和過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式，在正弦波脈寬調(diào)制模式中，調(diào)制率落在從0至0.61的范圍內(nèi)；在過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式中，基波分量發(fā)生形變，使得調(diào)制率落在從0.61至0.78的范 圍內(nèi)。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，控制模式根據(jù)交流 電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)(通常是轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)狀態(tài))而在常用的正弦波脈寬調(diào)制 (PWM)控制模式、過(guò)調(diào)制PWM控制模式和方波電壓控制模式之間切 換。由此，在中等轉(zhuǎn)速范圍和高轉(zhuǎn)速范圍中，來(lái)自交流電動(dòng)機(jī)的輸出得以 增大。本發(fā)明的第三方面涉及一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備，該電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器。該控制設(shè)備包括控制模 式選擇裝置和多個(gè)電動(dòng)機(jī)控制裝置。控制模式選擇裝置根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的 操作狀態(tài)，從多種控制模式中選擇用于逆變器的控制模式。多個(gè)電動(dòng)機(jī)控 制裝置設(shè)置成與多種控制模式分別對(duì)應(yīng)，并以由控制模式選擇裝置選擇的 控制模式對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。使用經(jīng)評(píng)估的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)控制從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)控制裝置中以對(duì)多種控制模式相同 的方式來(lái)執(zhí)行輸出轉(zhuǎn)矩評(píng)估。本發(fā)明的第四方面涉及一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器。根據(jù)這種控制方法，根據(jù) 交流電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)從多種控制模式中選擇用于逆變器的控制模式的步 驟，并以所選擇的控制模式對(duì)從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的步驟。 使用經(jīng)評(píng)估的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)控制從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，并以對(duì)多種控制 模式相同的方式來(lái)評(píng)估從交流電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，對(duì)于多種控制模 式，轉(zhuǎn)矩評(píng)估方法在使用經(jīng)評(píng)估的輸出轉(zhuǎn)矩執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制這方面是相同 的。因此，可以防止切換控制模式時(shí)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)矩起伏。交流電動(dòng)機(jī)可以是永磁電動(dòng)機(jī)，其中永久磁鐵配裝到轉(zhuǎn)子。通過(guò)上述用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備，在用適于減小尺寸和提高 效率的永磁電動(dòng)機(jī)作為負(fù)載時(shí)，由于永久磁鐵的溫度改變而造成的電動(dòng)機(jī) 輸出特性改變得到補(bǔ)償。由此，防止了轉(zhuǎn)矩起伏。本發(fā)明提供了用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備和方法，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)具有在脈寬調(diào)制(PWM)控制模式與方波電壓控制模式之間切換控制 模式的控制結(jié)構(gòu)，所述控制設(shè)備和方法使得可以防止切換控制模式時(shí)可能 出現(xiàn)的輸出轉(zhuǎn)矩起伏，從而適當(dāng)?shù)乜刂屏宿D(zhuǎn)矩。


結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)本發(fā)明示例實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，可以對(duì)本發(fā)明的 特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)上和產(chǎn)業(yè)上的重要性有更好的理解，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體構(gòu)造；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中所用控制模式的 表格；圖3是用于選擇控制模式的流程圖；圖4的曲線圖示出了根據(jù)電動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)切換控制模式的方式；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用PWM控制模式(正弦波PWM控制模式和過(guò)調(diào)制PWM控制模式)時(shí)的控制框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用方波電壓控制模式 時(shí)的控制框圖；圖7是示出轉(zhuǎn)矩計(jì)算部分結(jié)構(gòu)一種示例的第一框圖；圖8是示出電動(dòng)機(jī)常數(shù)隨轉(zhuǎn)矩計(jì)算式中的電動(dòng)機(jī)電流而改變的曲線圖；圖9是示出轉(zhuǎn)矩計(jì)算部分結(jié)構(gòu)另一種示例的第二框圖； 圖10的控制框圖示出了用作比較示例的方波電壓控制模式； 圖11的曲線圖示出了在切換控制模式時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩的改變方式； 圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種變更示例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用 PWM控制模式時(shí)的控制框圖。
具體實(shí)施方式
在下面的說(shuō)明以及附圖中，將參考示例實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。相同或相應(yīng)的部分將由相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)記，并且基本上只進(jìn)行一次說(shuō) 明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體構(gòu)造。如 圖l所示，根據(jù)本發(fā)明這種實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100包括直流電壓產(chǎn) 生部分10#、濾波電容器C0、逆變器14以及交流電動(dòng)機(jī)M1。交流電動(dòng)機(jī)Ml是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，它產(chǎn)生用于對(duì)混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē) 輛的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩?；蛘撸涣麟妱?dòng)機(jī)Ml也可以構(gòu)造成用作由 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)Ml可以構(gòu)造成既作為電動(dòng)機(jī)也作為發(fā) 電機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)Ml可以作為用于發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)，并可以安裝在混合 動(dòng)力車(chē)輛中作為能夠起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件。直流電壓產(chǎn)生部分10#包括能夠由電能進(jìn)行充電的直流電源B、系統(tǒng) 繼電器SR1和SR2、濾波電容器Cl、升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12。直流電源B可以由二次電池形成，例如鎳氫電池或鋰離子電池?；?者，直流電源B也可以由電儲(chǔ)存裝置(例如電雙層電容器)形成。從直流 電源B輸出的直流電壓Vb由電壓傳感器10檢測(cè)。電壓傳感器10向控制單元30輸出表示直流電壓Vb的信號(hào)。系統(tǒng)繼電器SR1在直流電源B的正極端子與電源線6之間提供連接。 系統(tǒng)繼電器SR2在直流電源B的負(fù)極端子與地線5之間提供連接。系統(tǒng)繼 電器SR1和SR2響應(yīng)于來(lái)自控制單元30的信號(hào)SE而激活(activated) /失 活(deactivated)。具體地說(shuō)，系統(tǒng)繼電器SR1和SR2響應(yīng)于來(lái)自控制單 元30的具有高邏輯電平的信號(hào)SE而激活，并響應(yīng)于來(lái)自控制單元30的 具有低邏輯電平的信號(hào)SE而失活。濾波電容器Cl布置在電源線6與地線 5之間，并連接到電源線6和地線5。升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12包括電抗器Ll、電功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Ql和 Q2、以及二極管D1和D2。電功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Ql和Q2布置在電源線7與地線5之間，連接 到電源線7和地線5，并彼此串聯(lián)連接。電功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件Ql和Q2 分別響應(yīng)于來(lái)自控制單元30的開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl和S2而激活/失活。本發(fā)明的實(shí)施例中可以使用的電功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為 "開(kāi)關(guān)元件")的示例包括IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、電功率MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管、以及電功率雙極晶體管。反并聯(lián)的二極管 Dl和D2布置成分別與開(kāi)關(guān)元件Ql和Q2對(duì)應(yīng)。電抗器Ll布置在開(kāi)關(guān)元件Q2、 Q2相連的節(jié)點(diǎn)與電源線6之間，并 連接到該節(jié)點(diǎn)和電源線6。濾波電容器CO布置在電源線7與地線5之間， 并連接到電源線7和地線5。逆變器14包括U相臂15、 V相臂16和W相臂17，這些臂并聯(lián)布置 在電源線7與地線5之間。U相臂15、 V相臂16和W相臂17各自由布置 在電源線7與地線5之間并彼此串連連接的開(kāi)關(guān)元件形成。例如，U相臂 15由開(kāi)關(guān)元件Q3和Q4形成，V相臂16由開(kāi)關(guān)元件Q5和Q6形成，W 相臂17由開(kāi)關(guān)元件Q7和Q8形成。反并聯(lián)的二極管D3至D8分別連接到 開(kāi)關(guān)元件Q3至Q8。開(kāi)關(guān)元件Q3和Q8響應(yīng)于分別來(lái)自控制單元30的開(kāi) 關(guān)信號(hào)S3至S8而激活/失活。U相臂15、 V相臂16和W相臂17的中點(diǎn)分別連接到交流電動(dòng)機(jī)M1 的U相線圈、V相線圈和W相線圈的末端。通常，交流電動(dòng)機(jī)M1是三相永磁電動(dòng)機(jī)。在交流電動(dòng)機(jī)M1中，U相線圈、V相線圈和W相線圈的一 種末端在中性點(diǎn)處彼此連接。U相線圈、V相線圈和W相線圈的另一種末 端分別連接到U相臂15、 V相臂16和W相臂17的中點(diǎn)。在升壓操作過(guò)程中，升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12使從直流電源B供應(yīng)的直流 電壓Vb增大，并將增大后的直流電壓(下文中，與逆變器14中輸入的電 壓對(duì)應(yīng)的直流電壓有時(shí)將稱(chēng)為"系統(tǒng)電壓")供給逆變器14。具體地說(shuō)， 響應(yīng)于來(lái)自控制單元30的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sl和S2，交替地設(shè)置開(kāi)關(guān)元件 Ql激活的時(shí)間段以及開(kāi)關(guān)元件Q2激活的時(shí)間段。增壓比對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)元件 Ql和Q2激活的時(shí)間長(zhǎng)度與總的時(shí)間長(zhǎng)度之比。在降壓操作過(guò)程中，升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12使從逆變器14經(jīng)濾波電容器 CO提供的直流電壓(系統(tǒng)電壓)降低，并將降低過(guò)的直流電壓供給直流電 源B。具體地說(shuō)，響應(yīng)于來(lái)自控制單元30的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S1和S2，交替 地設(shè)置只有開(kāi)關(guān)元件Ql失活的時(shí)間段以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件Ql和Q2都失活 的時(shí)間段。降壓比對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)元件Ql激活的時(shí)間長(zhǎng)度與總的時(shí)間長(zhǎng)度之 比。濾波電容器CO使來(lái)自升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12的直流電壓平滑，并將平滑 處理后的直流電壓供給逆變器14。電壓傳感器13檢測(cè)濾波電容器CO兩端 之間的電壓(即系統(tǒng)電壓)，并向控制單元30輸出表示所檢測(cè)到的值VH 的信號(hào)。在用于交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值為正值(Trqcom〉0)的情況下， 當(dāng)從濾波電容器CO向逆變器14供給直流電壓時(shí)，逆變器14通過(guò)響應(yīng)于 來(lái)自控制單元30的各個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8而使開(kāi)關(guān)元件Q3至Q8激 活/失活，來(lái)將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml使交流電 動(dòng)機(jī)Ml輸出正轉(zhuǎn)矩?；蛘撸谟糜诮涣麟妱?dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值為零 (Trqcom=0)時(shí)，逆變器14通過(guò)響應(yīng)于各個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8而使 開(kāi)關(guān)元件Q3至Q8激活/失活，來(lái)將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并驅(qū)動(dòng)交 流電動(dòng)機(jī)M1使從交流電動(dòng)機(jī)M1輸出的轉(zhuǎn)矩為零。這樣，交流電動(dòng)機(jī)M1 被驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生等于零的轉(zhuǎn)矩或正轉(zhuǎn)矩，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)矩命令值 Trqcom指定的。在包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100的混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛中執(zhí)行再生制動(dòng)操作時(shí)，用于交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom被設(shè)定到負(fù)值 (TrqcomO)。在此情況下，逆變器14通過(guò)響應(yīng)于各個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3 至S8使開(kāi)關(guān)元件Q3至Q8激活/失活來(lái)將交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓 轉(zhuǎn)換成直流電壓，并通過(guò)濾波電容器CO向升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12提供該直流 電壓(系統(tǒng)電壓)。這種情況下的再生制動(dòng)的示例包括駕駛混合動(dòng)力車(chē)輛 或電動(dòng)車(chē)輛的駕駛員操作腳踏閘時(shí)執(zhí)行的與產(chǎn)生再生電能相伴的制動(dòng)操 作，以及在車(chē)輛行駛過(guò)程中由于松開(kāi)加速器踏板而非操作腳踏閘所引起的 與產(chǎn)生再生電能相伴的車(chē)輛減速(或取消加速)。電流傳感器24檢測(cè)流至交流電動(dòng)機(jī)M1的電動(dòng)機(jī)電流，并向控制單元 30輸出表示所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流的信號(hào)。三相電流iu、 iv和iw的瞬時(shí) 值之和為0。因此，設(shè)置兩個(gè)電流傳感器24來(lái)檢測(cè)流至交流電動(dòng)機(jī)Ml兩 個(gè)相的電動(dòng)機(jī)電流(例如V相電流iv和W相電流iw)就足夠了。旋轉(zhuǎn)角度傳感器(解算器)25檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度 e，并向控制單元30傳遞表示旋轉(zhuǎn)角度e的信號(hào)。控制單元30根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度e來(lái)計(jì)算交流電動(dòng)機(jī)Mi的轉(zhuǎn)速?？刂茊卧?0根據(jù)從外部電子控制單元(更高級(jí)別的ECU，未示出) 接收的信號(hào)所表示的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom、電壓傳感器10檢測(cè)到的電池電 壓Vb、電壓傳感器B檢測(cè)到的系統(tǒng)電壓VH、由來(lái)自電流傳感器24的信 號(hào)表示的電動(dòng)機(jī)電流iv、 iw以及由來(lái)自轉(zhuǎn)速傳感器25的信號(hào)表示的旋轉(zhuǎn) 角度e，來(lái)控制升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12和逆變器14的操作，使交流電動(dòng)機(jī)M1 根據(jù)下文中說(shuō)明的方法來(lái)輸出與轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。即，控 制單元30準(zhǔn)備用于以上述方式控制升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12的開(kāi)關(guān)控制信號(hào) Sl和S2以及用于以上述方式控制逆變器14的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8，并 向升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12輸出控制信號(hào)Sl和S2，向逆變器14輸出控制信號(hào) S3至S8。在升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12執(zhí)行的升壓操作過(guò)程中，控制單元30以反饋方 式對(duì)來(lái)自濾波電容器C0的輸出電壓VH進(jìn)行控制，并準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)控制信號(hào) S1和S2，輸出電壓VH根據(jù)這些信號(hào)來(lái)與電壓命令值匹配。信號(hào)RGE表示混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛被置于再生制動(dòng)模式，在從 外部ECU接收到信號(hào)RGE時(shí)，控制單元30準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8并 向逆變器輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8，交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓被 根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8轉(zhuǎn)換成直流電壓。這樣，逆變器14將交流電 動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并向升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12提供 該直流電壓。信號(hào)RGE表示混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛被置于再生制動(dòng)模式，在從 外部ECU接收到信號(hào)RGE時(shí)，控制單元30準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sl和S2并 向升壓/降壓轉(zhuǎn)換器12輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sl和S2，從逆變器14供應(yīng)的直 流電壓被根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Sl和S2降低。這樣，交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的 交流電壓被轉(zhuǎn)換成直流電壓并降低，然后供應(yīng)給直流電源B。另外，控制單元30準(zhǔn)備用于使系統(tǒng)繼電器SR1和SR2激活/失活的信 號(hào)SE，并向系統(tǒng)繼電器SR1和SR2輸出信號(hào)SE。接下來(lái)將對(duì)由逆變器14執(zhí)行并由控制單元30控制的電功率轉(zhuǎn)換進(jìn)行 說(shuō)明。如圖2所示，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100中，逆變器 14中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換所用的控制模式在三種控制模式中切換，這些模式是 正弦波PWM控制模式、過(guò)調(diào)制PWM控制模式和方波電壓控制模式。正弦波PWM控制模式用作正常的PWM控制模式。在正弦波PWM 控制模式中，根據(jù)正弦波電壓命令值與載波(通常為三角波)之間的電壓 比較，來(lái)對(duì)U相臂、V相臂和W相臂各自中的開(kāi)關(guān)元件的激活/失活進(jìn)行 控制。由此，占空比被控制為使得綜合波形的基波分量成為預(yù)定周期的正 弦波，所述綜合波形是通過(guò)將高電平時(shí)間段中的波形與低電平時(shí)間段中的 波形綜合而得到的，所述高電平時(shí)間段對(duì)應(yīng)于上臂元件被激活的時(shí)間段， 所述低電平時(shí)間段對(duì)應(yīng)于下臂元件被激活的時(shí)間段。眾所周知，在正弦波 PWM控制中，基波分量的幅度只被增大到逆變器中輸入電壓的0.61倍。另一方面，在方波電壓控制中，在預(yù)定時(shí)間段中向交流電動(dòng)機(jī)Ml施 加一個(gè)方波脈沖，該脈沖中高電平時(shí)間長(zhǎng)度與低電平時(shí)間長(zhǎng)度之比為 1:1，這與PWM占空比被維持在最大值時(shí)的比對(duì)應(yīng)。這樣，調(diào)制率增大到0.78。在過(guò)調(diào)制PWM控制中，基波分量發(fā)生形變以減小載波的幅度，然后 執(zhí)行與正弦波PWM控制類(lèi)似的PWM控制。通過(guò)使基波分量形變，調(diào)制 率被增大到0.61至0.78范圍內(nèi)的值。在本發(fā)明的這種實(shí)施例中，作為正 常PWM控制模式的正弦波PWM控制模式、以及過(guò)調(diào)制PWM控制模式 都被劃分到PWM控制模式中。在交流電動(dòng)機(jī)Ml中，感生電壓隨著轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的增大而增大， 輸出轉(zhuǎn)矩也使所需電壓增大。轉(zhuǎn)換器12實(shí)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)增大的電壓(即系統(tǒng) 電壓VH)需要高于電動(dòng)機(jī)所需的電壓(下文中稱(chēng)為"電動(dòng)機(jī)所需電 壓")(感生電壓)。同時(shí)，轉(zhuǎn)換器12實(shí)現(xiàn)的經(jīng)過(guò)增大的電壓(即系統(tǒng) 電壓)存在極限值(VH最大電壓)。因此，在電動(dòng)機(jī)所需電壓(感生電壓)低于系統(tǒng)電壓的最大值(VH 最大電壓)的范圍內(nèi)，使用PWM控制模式(即正弦波PWM控制模式或 過(guò)調(diào)制PWM控制模式)，由通過(guò)執(zhí)行矢量控制而執(zhí)行的電動(dòng)機(jī)電流控制 將輸出轉(zhuǎn)矩控制到轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom。在電動(dòng)機(jī)所需電壓(感生電壓)達(dá)到系統(tǒng)電壓的最大值(VH最大電 壓)時(shí)，維持系統(tǒng)電壓VH，并使用方波電壓控制模式(即一種弱場(chǎng)控制 模式)。在方波控制模式中，基波分量的幅度是固定的。因此，根據(jù)實(shí)際 轉(zhuǎn)矩值相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值的偏差來(lái)控制方波脈沖的電壓相以控制轉(zhuǎn)矩，所 述轉(zhuǎn)矩命令值是通過(guò)電功率計(jì)算獲得的。如圖3中的流程圖所示，更高級(jí)別的ECU (未示出)根據(jù)加速器踏板 操作量等，基于車(chē)輛所需的輸出來(lái)計(jì)算用于交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值 Trqcom (步驟S100)。然后，控制單元30使用預(yù)定的對(duì)照?qǐng)D等，根據(jù)用 于交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom和交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算電 動(dòng)機(jī)所需電壓(感生電壓)(步驟S110)。然后，控制單元30根據(jù)電動(dòng) 機(jī)所需電壓與系統(tǒng)電壓的最大值(VH最大電壓)之間的關(guān)系，來(lái)判定使 用方波電壓控制模式還是PWM控制模式(正弦波PWM控制模式或過(guò)調(diào) 制PWM控制模式)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)(步驟S120)。在判定為使用PWM控 制模式時(shí)，根據(jù)矢量控制基于電壓命令值的調(diào)制率范圍來(lái)確定使用正弦波PWM控制模式還是過(guò)調(diào)制PWM控制模式。根據(jù)該流程圖，根據(jù)交流電 動(dòng)機(jī)Ml的操作狀態(tài)，從圖2所示的多種控制模式中選擇適當(dāng)?shù)目刂颇?式。由此，如圖4所示，在低轉(zhuǎn)速范圍Al中使用正弦波PWM控制模式 以減小轉(zhuǎn)矩起伏。在中等轉(zhuǎn)速范圍A2中使用過(guò)調(diào)制PWM控制模式。在 高轉(zhuǎn)速范圍A3中使用方波電壓控制模式。特別是，通過(guò)使用過(guò)調(diào)制PWM 控制模式和方波電壓控制模式增大了來(lái)自交流電動(dòng)機(jī)Ml的輸出。如前所 述，從圖2所示的多種控制模式中選擇哪種控制模式是根據(jù)可實(shí)現(xiàn)的調(diào)制 率范圍來(lái)確定的。圖5是在控制單元30執(zhí)行PWM控制時(shí)的控制框圖。如圖5所示， PWM控制框200包括電流命令準(zhǔn)備部分210、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分220和250、 轉(zhuǎn)速計(jì)算部分230、 PI計(jì)算部分240、 PWM信號(hào)準(zhǔn)備部分260以及控制模 式確定部分270。電流命令準(zhǔn)備部分210例如使用預(yù)先準(zhǔn)備的圖表，準(zhǔn)備與轉(zhuǎn)矩命令值 Trqcom對(duì)應(yīng)的d軸電流命令值Idcom和q軸電流命令值Iqcom。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分220通過(guò)利用由旋轉(zhuǎn)角度傳感器25檢測(cè)到的交流電動(dòng) 機(jī)Ml的旋轉(zhuǎn)角度e執(zhí)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(三相至兩相)，來(lái)根據(jù)由電流傳感器 24檢測(cè)到的V相電流iv和W相電流iw計(jì)算d軸電流Id和q軸電流Iq。 轉(zhuǎn)速計(jì)算部分230根據(jù)來(lái)自旋轉(zhuǎn)角度傳感器25的輸出，計(jì)算交流電動(dòng)機(jī) Ml的轉(zhuǎn)速Nmt (或旋轉(zhuǎn)角速度co)。PI計(jì)算部分240接收表示偏差A(yù)Id和偏差A(yù)Iq的信號(hào)，所述偏差A(yù)Id是 d軸電流Id相對(duì)于命令值Idcom的偏差(AId-Idcom - Id)，所述偏差A(yù)Iq 是q軸電流Iq相對(duì)于命令值Iqcom的偏差(AIq=Iqcom - Iq) 。 PI計(jì)算部 分240通過(guò)用預(yù)定增益對(duì)d軸電流偏差A(yù)Id和q軸電流偏差A(yù)Iq執(zhí)行PI計(jì) 算來(lái)獲得控制偏差。然后，PI計(jì)算部分240準(zhǔn)備與該控制偏差對(duì)應(yīng)的d軸 電壓命令值Vd弁和q軸電壓命令值Vq弁。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分250通過(guò)用交流電動(dòng)機(jī)Ml的旋轉(zhuǎn)角度e執(zhí)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 (兩相至三相)，將d軸電壓命令值Vd弁和q軸電壓命令值Vq弁轉(zhuǎn)換成用 于各個(gè)U相、V相和W相的電壓命令值Vu、 Vv和Vw。對(duì)于各個(gè)U相、V相和W相，從d軸電壓命令值Vd弁和q軸電壓命令值Vq弁向電壓命令值 Vu、 Vv和Vw的轉(zhuǎn)換反映了系統(tǒng)電壓VH。如果根據(jù)圖3的流程圖選擇了 PWM控制模式(正弦波PWM控制模 式或過(guò)調(diào)制PWM控制模式)，則控制模式判定部分270通過(guò)以下述方式 計(jì)算調(diào)制率，來(lái)選擇正弦波PWM控制模式與過(guò)調(diào)制PWM控制模式中的 一者?？刂颇Ｊ脚卸ú糠?70使用由PI計(jì)算部分240準(zhǔn)備的d軸電壓命令值 Vd存和q軸電壓命令值Vq#，根據(jù)下面的式子(1) 、 (2)來(lái)計(jì)算線電壓 幅度Vamp。Vamp = |Vd#| x cos小+ |Vq#| x sin(() (1)tan"Vq弁/Vd弁(2)然后，控制模式判定部分270計(jì)算調(diào)制率Kmd，調(diào)制率Kmd是根據(jù) 上述式子獲得的線電壓幅度Vamp與系統(tǒng)電壓VH之比。 Kmd = Vamp/VH# (3)控制模式判定部分270基于根據(jù)上述式子獲得的調(diào)制率Kmd，選擇正 弦波PWM控制模式與過(guò)調(diào)制PWM控制模式中的一者。如上所述，控制 模式判定部分270所選擇的控制模式反映在由PWM信號(hào)準(zhǔn)備部分260執(zhí) 行的載波切換上。即，在選擇了過(guò)調(diào)制PWM控制模式時(shí)，PWM信號(hào)準(zhǔn) 備部分260中執(zhí)行的PWM調(diào)制中使用的載波被從正弦波PWM控制模式 中所用的普通載波進(jìn)行切換。在式子(3)獲得的調(diào)制率Kmd超過(guò)了 PWM控制模式中能夠?qū)崿F(xiàn)的 調(diào)制率上限時(shí)，控制模式判定部分270可以向更高級(jí)別的ECU (未示出) 傳遞信號(hào)，該信號(hào)用于引起控制模式向方波電壓控制模式的改變。PWM信號(hào)準(zhǔn)備部分260根據(jù)用于各個(gè)U相、V相和W相的每個(gè)電壓 命令值Vu、 Vv、 Vw與預(yù)定載波之間的比較，來(lái)準(zhǔn)備如圖l所示的開(kāi)關(guān)控 制信號(hào)S3至S8。在根據(jù)由PWM控制框200準(zhǔn)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)S3至S8控 制逆變器14時(shí)，交流電壓被施加，使得交流電動(dòng)機(jī)M1輸出轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩 與電流命令準(zhǔn)備部分210中輸入的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom對(duì)應(yīng)。這樣形成了封閉環(huán)路，電動(dòng)機(jī)電流通過(guò)該環(huán)路被控制到與轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom對(duì)應(yīng)的電流命令值(Idcom、 Iqcom)。由此，從交流電動(dòng)機(jī)M1輸 出的轉(zhuǎn)矩根據(jù)轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom得到控制。接下來(lái)將參考圖6對(duì)方波電壓控制模式中的控制框圖進(jìn)行說(shuō)明。如圖 6所示，方波電壓控制框400包括與PWM控制模式中所用相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換部分220，以及轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420、 PI計(jì)算部分430、方波產(chǎn)生部分 440、信號(hào)準(zhǔn)備部分450。與PWM控制模式中的情況一樣，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分220執(zhí)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換， 使根據(jù)電流傳感器24檢測(cè)到的V相電流iv和W相電流iw而獲得的U相 電流、V相電流和W相電流被轉(zhuǎn)換到d軸電流Id和q軸電流Iq。轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420使用由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分220獲得的d軸電流Id和q軸 電流Iq，對(duì)來(lái)自交流電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩輸出進(jìn)行評(píng)估。轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420例如如圖7所示由轉(zhuǎn)矩計(jì)算對(duì)照?qǐng)D422形成，對(duì)照 圖422使用d軸電流Id和q軸電流Iq作為自變量來(lái)輸出轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq。除了使用對(duì)照?qǐng)D，也可以根據(jù)下面的式子(4)由轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420 計(jì)算轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq，式子(4)是交流電動(dòng)機(jī)Ml的特征方程。Trq = Kt x Iq + p x (Ld-Lq) x Id x Iq (4)在式子(4)中，"Kt"為轉(zhuǎn)矩常數(shù)(Nm/A) ， "p"為極對(duì)數(shù)， "Ld"為d軸電感(H) ， "Lq"為q軸電感(H)。根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)Ml 的構(gòu)造，"Kt" 、 "Ld"和"Lq"作為電動(dòng)機(jī)的電路常數(shù)(電動(dòng)機(jī)常數(shù)) 是唯一確定的。眾所周知，如圖8所示，式子(4)中的電動(dòng)機(jī)常數(shù)d軸電感Ld和q 軸電感Lq分別隨著d軸電流Id和q軸電流Iq的增大而相對(duì)減小。因此， 轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420可以如圖9所示構(gòu)造。如圖9所示，轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420包括電動(dòng)機(jī)常數(shù)校正部分424和轉(zhuǎn)矩 計(jì)算部分426。電動(dòng)機(jī)常數(shù)校正部分424通常由對(duì)照?qǐng)D形成，該對(duì)照?qǐng)D使用d軸電流 Id和q軸電流Iq作為自變量來(lái)輸出d軸電感Ld弁和q軸電感Lq#。該對(duì)照 圖被準(zhǔn)備成反映了圖8所示的特性。轉(zhuǎn)矩計(jì)算部分426根據(jù)式子(5)， 利用d軸電感Ld弁和q軸電感Lq弁計(jì)算轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq， d軸電感Ld弁和q軸電感Lq弁是經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)常數(shù)校正部分424校正的電動(dòng)機(jī)常數(shù)。 Trq = KtxIq + p x (Ld# —Lq#) xldxlq (5)根據(jù)電動(dòng)機(jī)電流W和Iq對(duì)電動(dòng)機(jī)常數(shù)進(jìn)行校正，并使用經(jīng)校正的電 動(dòng)機(jī)常數(shù)來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)矩。這樣，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)矩的評(píng)估精度，并因而更加適當(dāng)?shù)?控制了輸出轉(zhuǎn)矩。再參考圖6， PI計(jì)算部分430接收信號(hào)，該信號(hào)表示了轉(zhuǎn)矩評(píng)估值 Trq相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom的偏差A(yù)Trq (ATrq-Trqcom - Trq) 。 PI計(jì) 算部分430通過(guò)使用預(yù)定增益對(duì)轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Trq執(zhí)行PI計(jì)算來(lái)獲得該控制 偏差，并根據(jù)所獲得的控制偏差來(lái)設(shè)定方波電壓的相(()。具體地說(shuō)，在轉(zhuǎn) 矩命令值Trqcom為正值(Trqcom>0)時(shí)，如果轉(zhuǎn)矩不足，則使電壓相提 前。另一方面，如果轉(zhuǎn)矩過(guò)大，則使電壓相延遲。在轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom 為負(fù)值(TrqcomO)時(shí)，如果轉(zhuǎn)矩不足，則使電壓相延遲。另一方面，如 果轉(zhuǎn)矩過(guò)大，則使電壓相提前。方波產(chǎn)生部分440根據(jù)由PI計(jì)算部分430設(shè)定的電壓相(()v，來(lái)準(zhǔn)備相 電壓命令值(方波脈沖)Vu、 Vv和Vw。信號(hào)準(zhǔn)備部分450根據(jù)相電壓命 令值Vu、 Vv和Vw，來(lái)準(zhǔn)備開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S3至S8。在逆變器14根據(jù)開(kāi) 關(guān)控制信號(hào)S3至S8執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作時(shí)，根據(jù)電壓相(])v產(chǎn)生的方波脈沖被施 加作為電動(dòng)機(jī)的各個(gè)相電壓。在圖6所示的方波電壓控制框400中，與圖5所示PWM控制中一 樣，轉(zhuǎn)矩反饋控制中使用的轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq是僅根據(jù)來(lái)自電流傳感器24和 位置傳感器24的輸出來(lái)計(jì)算的。因此，即使控制模式在PWM控制模式與 方波電壓控制模式之間切換，電動(dòng)機(jī)控制中所用的交流電動(dòng)機(jī)狀態(tài)量(傳 感器檢測(cè)到的量)也不改變。圖10示出了方波電壓控制框400#，它用作與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方 波電壓控制框400相比的一種示例。方波電壓控制框400#不是包括方波電 壓控制框400 (圖6)中包括的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分220和轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420，而 是包括電功率計(jì)算部分460和轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分470。 g卩，方波電壓控制框 400和400#都以反饋方式對(duì)來(lái)自交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。但是， 方波電壓控制框400和400#在用于評(píng)估輸出轉(zhuǎn)矩的方法方面彼此不同。電功率計(jì)算部分460根據(jù)下面的式子(6)，使用根據(jù)電流傳感器24 檢測(cè)到的V相電流iv和W相電流iw獲得的相電流以及根據(jù)電壓傳感器 13檢測(cè)值的各個(gè)U相、V相和W相的相電壓Vu、 Vv、 Vw，來(lái)計(jì)算電動(dòng) 機(jī)供電功率Pmt。Pmt = iu x Vu + iv x Vv + iw x Vw (6 )轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分470根據(jù)式子(7)，使用根據(jù)由電功率計(jì)算部分460 獲得的電動(dòng)機(jī)供電功率Pmt以及由旋轉(zhuǎn)角度傳感器25檢測(cè)到的交流電機(jī) Ml的旋轉(zhuǎn)角度e計(jì)算出的角速度co，來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq。Trq = Pmt/co (7)計(jì)算了轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq之后的轉(zhuǎn)矩反饋控制結(jié)構(gòu)與圖6中方波控制框 400中的控制結(jié)構(gòu)一樣。因此，下面將不再進(jìn)行與計(jì)算了轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq 之后的轉(zhuǎn)矩反饋控制結(jié)構(gòu)有關(guān)的詳細(xì)說(shuō)明。如圖IO所示，在根據(jù)這種比較示例的方波電壓控制框400#中，除了 需要來(lái)自電流傳感器24和位置傳感器25的輸出之外，還需要來(lái)自電壓傳 感器13的輸出。因此，當(dāng)控制模式在PWM控制模式與方波電壓控制模式 之間切換時(shí)，電動(dòng)機(jī)控制中所用的交流電動(dòng)機(jī)Ml的狀態(tài)量(由傳感器檢 測(cè)到的量)發(fā)生改變。圖11的曲線圖示出了當(dāng)控制模式在方波電壓控制框400 (圖6)與方 波電壓控制框400弁(圖8)之間切換時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩改變的方式的差別。如圖11所示，隨著轉(zhuǎn)矩命令值500增大，用于交流電動(dòng)機(jī)M1的控制 模式逐漸從正弦波PWM控制模式改變到過(guò)調(diào)制PWM控制模式，然后從 過(guò)調(diào)制PWM控制模式改變到方波電壓控制模式以獲得高輸出。特別是，當(dāng)控制模式在過(guò)調(diào)制PWM控制模式與方波電壓控制模式之 間切換時(shí)，控制框從PWM控制框200 (圖5)改變到方波電壓控制框400 (圖6)或方波電壓控制框400# (圖10)。在使用了被示出作為比較示例的方波電壓控制框400# (圖10)的轉(zhuǎn) 矩控制中，除了由電流傳感器24和位置傳感器25檢測(cè)的值外，輸出轉(zhuǎn)矩 控制中還使用了由電壓傳感器13檢測(cè)的值。因此，由于轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420 獲得的轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq中的誤差，輸出轉(zhuǎn)矩可能以標(biāo)號(hào)510所示的階梯方式起伏，所述誤差例如是由電壓傳感器13的檢測(cè)誤差造成的。相反，在使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方波電壓控制框400 (圖6)的輸出轉(zhuǎn)矩控制中，即使切換控制模式，反饋控制中使用的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)量(由傳感器檢測(cè)到的量)也不發(fā)生改變。因此，如標(biāo)號(hào)520所示，可以防止輸 出轉(zhuǎn)矩中的臺(tái)階式起伏，所述起伏容易在切換控制模式時(shí)發(fā)生。這樣，可 以避免輸出轉(zhuǎn)矩控制的效率降低，所述降低容易在PWM控制模式與方波 電壓控制模式之間切換時(shí)造成。具體地說(shuō)，可以防止由于評(píng)估轉(zhuǎn)矩中的誤 差造成的轉(zhuǎn)矩階梯式起伏，所述誤差例如是由電壓傳感器13的檢測(cè)誤差 造成的。在本實(shí)施例中所示的結(jié)構(gòu)中，電流傳感器24和旋轉(zhuǎn)角度傳感器25分 別對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"電流檢測(cè)器"和"位置檢測(cè)器"。圖3中的步驟 S120對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"控制模式選擇裝置"。PWM控制框200 (圖5) 對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"第二電動(dòng)機(jī)控制裝置"，方波電壓控制框400 (圖 6)對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"第一電動(dòng)機(jī)控制裝置"。圖6中的轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分 420、 PI計(jì)算部分430和方波產(chǎn)生部分440/信號(hào)準(zhǔn)備部分450分別對(duì)應(yīng)于 本發(fā)明中的"第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置"、"電壓相控制裝置"和"第一電壓控 制裝置"。圖9中的電動(dòng)機(jī)常數(shù)校正部分424對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"常數(shù)校 正裝置"。接下來(lái)將說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的一種變更示例。圖12示出了根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例這種變更示例的PWM控制模式的控制框。如圖12所示，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例這種變更示例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 中，在PWM控制模式中，通過(guò)進(jìn)一步設(shè)置轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420'和轉(zhuǎn)矩命令 值變更部分320，給圖6所示的電動(dòng)機(jī)電流反饋控制增加了轉(zhuǎn)矩反饋控制 環(huán)。與方波電壓控制模式中的情況一樣，轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420'根據(jù)d軸電流 Id和q軸電流Iq計(jì)算轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq。轉(zhuǎn)矩命令值變更部分320包括相加 點(diǎn)322、 324和PI計(jì)算部分325。在相加點(diǎn)322，獲得由轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420' 評(píng)估的轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq相對(duì)于用于交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom的 偏差A(yù)Trq (ATrq=Trqcom - Trq) 。 PI計(jì)算部分325通過(guò)用預(yù)定增益對(duì)轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Trq執(zhí)行PI計(jì)算來(lái)獲得控制偏差。由PI計(jì)算部分325獲得的控制偏 差被用作轉(zhuǎn)矩變更量ATrqc，在相加點(diǎn)324從轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom減去轉(zhuǎn)矩 變更量ATrqc，從而獲得由轉(zhuǎn)矩反饋控制變更過(guò)的轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom#。在計(jì)算了轉(zhuǎn)矩命令值Trqcom弁之后，通過(guò)與圖6所示根據(jù)轉(zhuǎn)矩命令值 Trqcom執(zhí)行的電動(dòng)機(jī)電流控制一樣的反饋控制，來(lái)根據(jù)轉(zhuǎn)矩命令值 Trqcom幷計(jì)算從交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出的轉(zhuǎn)矩。通過(guò)這樣的構(gòu)造，方波電壓控制模式中的轉(zhuǎn)矩評(píng)估值Trq相對(duì)于轉(zhuǎn)矩 命令值Trqcom的偏差被反映在由電流命令準(zhǔn)備部分210所準(zhǔn)備的d軸電 流命令值Idcom和q軸電流命令值Iqcom中。因此，在根據(jù)同樣的轉(zhuǎn)矩評(píng) 估的PWM控制模式和方波電壓控制模式中都形成了轉(zhuǎn)矩反饋環(huán)。因此， 可以更有效地防止對(duì)控制模式進(jìn)行切換時(shí)可能發(fā)生的輸出轉(zhuǎn)矩起伏。在交流電動(dòng)機(jī)Ml由永磁電動(dòng)機(jī)形成時(shí)，如果由于向電動(dòng)機(jī)供電而產(chǎn) 生的熱量使磁鐵的溫度升高，則輸出轉(zhuǎn)矩可能因去磁(demagnetization) 行為而減小。因此，通過(guò)執(zhí)行增加了轉(zhuǎn)矩反饋環(huán)的電動(dòng)機(jī)電流反饋控制， 不需要檢測(cè)磁鐵的溫度并將其反映在反饋控制中即可對(duì)由于磁鐵溫度改變 造成的電動(dòng)機(jī)特性改變進(jìn)行平衡。由此，輸出轉(zhuǎn)矩得到更加適當(dāng)?shù)目刂啤D12中的轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分420'、轉(zhuǎn)矩命令變更部分320和電流命令準(zhǔn) 備部分210分別對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"第二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置"、"轉(zhuǎn)矩命令值 變更裝置"和"電流命令準(zhǔn)備裝置"。PI計(jì)算部分240、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分 250和PWM信號(hào)準(zhǔn)備部分260對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的"第二電壓控制裝 置"。本發(fā)明的這種實(shí)施例中描述了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)安裝在混合 動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛中作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。但是， 本發(fā)明的應(yīng)用不限于這種。即，不管要控制的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型以及要安裝的裝 置和系統(tǒng)如何，都可以將本發(fā)明應(yīng)用于在具有下述控制結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)中執(zhí)行的輸出轉(zhuǎn)矩控制在所述控制結(jié)構(gòu)中，控制模式在PWM控制 模式與方波電壓控制模式之間進(jìn)行切換。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示例實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)明白， 本發(fā)明不限于這種示例性實(shí)施例或構(gòu)造。相反，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)認(rèn)為覆蓋了各種變更形式和等效布置。另外，盡管以各種組合和構(gòu)造方式示出了示例實(shí) 施例中的各個(gè)部件，但是這只是示例性的，包括更多、更少或單一部件的 其他組合和構(gòu)造也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)交流電動(dòng)機(jī)(M1)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器(14)，所述控制設(shè)備的特征在于包括電流檢測(cè)器(24)，其檢測(cè)流到所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)的電動(dòng)機(jī)電流；位置檢測(cè)器(25)，其檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)的旋轉(zhuǎn)位置；控制模式選擇裝置(S120)，其基于所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)的操作狀態(tài)，選擇用于所述逆變器(14)中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換的控制模式；第一電動(dòng)機(jī)控制裝置(400)，其在所述控制模式選擇裝置(S120)選擇了第一控制模式時(shí)，通過(guò)執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制，在所述第一控制模式中，方波電壓被施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)，在所述反饋控制中，根據(jù)從所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)輸出的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)的偏差來(lái)調(diào)節(jié)所述方波電壓的相；和第二電動(dòng)機(jī)控制裝置(200)，其在所述控制模式選擇裝置(S120)選擇了第二控制模式時(shí)，通過(guò)根據(jù)與所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)對(duì)應(yīng)的電流命令值對(duì)所述電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制，在所述第二控制模式中，以脈寬調(diào)制方式對(duì)施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)的電壓進(jìn)行控制，其中，所述第一電動(dòng)機(jī)控制裝置包括第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(420)，其根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)器(24)和所述位置檢測(cè)器(25)的輸出，對(duì)從所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估；電壓相控制裝置，其根據(jù)由所述第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(420)評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)的偏差，來(lái)確定所述方波電壓的相；以及第一電壓控制裝置，其用于控制所述逆變器(14)中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換，使得具有由所述電壓相控制裝置確定的相的方波電壓被施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(M1)；并且所述第二電動(dòng)機(jī)控制裝置(200)根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)器(24)和所述位置檢測(cè)器(25)的輸出，對(duì)所述電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行所述反饋控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述電流檢測(cè)器(24)設(shè)置成對(duì)流到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的各個(gè)相的電流進(jìn)行檢測(cè)；并且所述第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(420)根據(jù)用于所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的d 軸電流(Id)和q軸電流(Iq)來(lái)評(píng)估從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn) 矩，所述d軸電流(Id)和所述q軸電流(Iq)是根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè) 器(24)和所述位置檢測(cè)器(25)的輸出計(jì)算的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(420)根據(jù)所述d軸電流(Id)、所述q軸電流(Iq)以及所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電動(dòng)機(jī)常數(shù)，來(lái)評(píng)估從所述交流電 動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩，并且所述控制設(shè)備還包括常數(shù)校正裝置，所述常數(shù)校正裝置用于根據(jù)所述 d軸電流(Id)和所述q軸電流(Iq)校正所述電動(dòng)機(jī)常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述第二電動(dòng)機(jī)控制裝置(200)包括第二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(4200 ，其以與所述第一轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置(420)對(duì) 從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估的方式類(lèi)似的方式，根據(jù)來(lái) 自所述電流檢測(cè)器(24)和所述位置檢測(cè)器(25)的輸出對(duì)從所述交流電 動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估；轉(zhuǎn)矩命令值變更裝置(320)，其根據(jù)由所述第二轉(zhuǎn)矩評(píng)估裝置 (420')評(píng)估的轉(zhuǎn)矩(Trq)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)的偏差來(lái)變 更所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom);電流命令準(zhǔn)備裝置(210)，其根據(jù)由所述轉(zhuǎn)矩命令值變更裝置 (320)變更過(guò)的轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom#)來(lái)準(zhǔn)備所述電流命令值；和第二電壓控制裝置(240、 240、 260)，其用于控制所述逆變器 (14)中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換，從而根據(jù)基于由所述電流檢測(cè)器(24)檢測(cè)到的值的電動(dòng)機(jī)電流相對(duì)于由所述電流命令準(zhǔn)備裝置(210)準(zhǔn)備的電流命 令值的偏差，對(duì)施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電壓進(jìn)行控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述第二控制模式包括正弦波脈寬調(diào)制模式和過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式，在所述正弦波脈寬調(diào)制模式中，調(diào)制率落在從0至0.61的范圍內(nèi)，在所述 過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式中，基波分量發(fā)生形變，使得所述調(diào)制率落在從0.61 至0.78的范圍內(nèi)。
6. —種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì) 交流電動(dòng)機(jī)(Ml)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器(14)，所述控制設(shè)備的特征在于包 括控制模式選擇裝置(S120)，其根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的操作 狀態(tài)，從多種控制模式中選擇用于所述逆變器(14)的控制模式；和多個(gè)電動(dòng)機(jī)控制裝置(200、 400)，其設(shè)置成與所述多種控制模式分 別對(duì)應(yīng)，并以由所述控制模式選擇裝置(S120)選擇的控制模式對(duì)從所述 交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，其中，使用經(jīng)評(píng)估的輸出轉(zhuǎn)矩(Trq)來(lái)控制從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出 的轉(zhuǎn)矩，所述電動(dòng)機(jī)控制裝置(200、 400)中以對(duì)所述多種控制模式相同 的方式來(lái)執(zhí)行輸出轉(zhuǎn)矩評(píng)估。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)是永磁電動(dòng)機(jī)，在所述永磁電動(dòng)機(jī)中，永久磁鐵被配裝到轉(zhuǎn)子。
8. —種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì) 交流電動(dòng)機(jī)(Ml)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器(14)，所述控制方法的特征在于包 括對(duì)流到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)的步驟； 對(duì)所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)的步驟； 根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的操作狀態(tài)對(duì)所述逆變器(14)中執(zhí)行的 電壓轉(zhuǎn)換的控制模式進(jìn)行選擇的步驟；以及在選擇了第一控制模式時(shí)通過(guò)執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制的步驟，在所述第一控制模式中，方波電壓被施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)，在所 述反饋控制中，根據(jù)從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令 值(Trqcom)的偏差來(lái)調(diào)節(jié)所述方波電壓的相，其中，從所述交流電動(dòng)機(jī) (Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)器(24)和所述位置檢測(cè)器 (25)的輸出受到評(píng)估；根據(jù)所評(píng)估的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于所述轉(zhuǎn)矩命令值 (Trqcom)的偏差來(lái)確定所述方波電壓的相；對(duì)所述逆變器(24)中執(zhí)行 的電壓轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制使具有所確定的相的方波電壓被施加到所述交流電動(dòng) 機(jī)(Ml);和在選擇了第二控制模式時(shí)通過(guò)根據(jù)與所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)對(duì)應(yīng) 的電流命令值對(duì)所述電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控制來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制的步驟，在 所述第二控制模式中，施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電壓以脈寬調(diào)制模 式受到控制，其中，根據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流和所檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置對(duì) 所述電動(dòng)機(jī)電流執(zhí)行反饋控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于， 從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩是根據(jù)用于所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的d軸電流(Id)和q軸電流(Iq)來(lái)評(píng)估的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于， 從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所述d軸電流(Id)、所述q軸電流(Iq)和所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電動(dòng)機(jī)常數(shù)來(lái)評(píng)估的，并且 所述電動(dòng)機(jī)常數(shù)根據(jù)所述d軸電流(Id)和所述q軸電流(Iq)受到 校正。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于， 在選擇了所述第二控制方法時(shí)，以與所述轉(zhuǎn)矩評(píng)估的方式類(lèi)似的方式，根據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流和 所檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置對(duì)從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)所評(píng)估的轉(zhuǎn)矩(Trq)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)的偏差 來(lái)變更所述轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)，根據(jù)經(jīng)變更的轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom#)來(lái)準(zhǔn)備所述電流命令值；并且對(duì)所述逆變器(14)中執(zhí)行的電壓轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制，從而根據(jù)所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流相對(duì)于所準(zhǔn)備的電流命令值的偏差來(lái)控制施加到所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于， 所述第二控制模式包括正弦波脈寬調(diào)制模式和過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式，在所述正弦波脈寬調(diào)制模式中，調(diào)制率落在從0至0.61的范圍內(nèi)，在所述 過(guò)調(diào)制脈寬調(diào)制模式中，基波分量發(fā)生形變，使得所述調(diào)制率落在從0.61 至0.78的范圍內(nèi)。
13. —種用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括 對(duì)交流電動(dòng)機(jī)(Ml)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器(14)，所述控制方法的特征在于 包括根據(jù)所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的操作狀態(tài)從多種控制模式中選擇用于所 述逆變器(14)的控制模式的步驟(S120);和以所選擇的控制模式對(duì)從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制 的步驟，其中，使用經(jīng)評(píng)估的轉(zhuǎn)矩(Trq)來(lái)控制從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)輸出的轉(zhuǎn) 矩，并以對(duì)所述多種控制模式相同的方式來(lái)評(píng)估從所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml) 輸出的轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
在方波電壓控制模式中，執(zhí)行轉(zhuǎn)矩反饋控制，其中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩評(píng)估值(Trq)相對(duì)于轉(zhuǎn)矩命令值(Trqcom)的偏差來(lái)調(diào)節(jié)方波電壓的電壓相(φv)。像PWM控制模式中的情況一樣，轉(zhuǎn)矩評(píng)估部分(420)使用根據(jù)電流傳感器(24)和旋轉(zhuǎn)位置傳感器(25)檢測(cè)到的值計(jì)算的電動(dòng)機(jī)電流(Id、Iq)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩評(píng)估值(Trq)。即，在方波電壓控制模式和PWM控制模式中，都在電動(dòng)機(jī)控制中使用交流電動(dòng)機(jī)(M1)的相同狀態(tài)量(由傳感器檢測(cè)到的量)。
文檔編號(hào)H02P6/08GK101326708SQ200680046030
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者佐藤亮次 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社