專利名稱：同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，特別涉及適于以無傳感器方式推定轉(zhuǎn)子的磁極位置、控制同步電動機的用途的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在家電、工業(yè)、機動車等領(lǐng)域中，例如，對風(fēng)扇、泵、壓縮機、輸送機、升降機等的旋轉(zhuǎn)速度控制、以及扭矩輔助設(shè)備、定位控制使用電機驅(qū)動裝置。這些領(lǐng)域的電機驅(qū)動裝置中，小型、高效的永磁體電機(同步電動機)被廣泛地使用。但是，驅(qū)動永磁體電機(以下，稱為“PM電機”)時，需要電機轉(zhuǎn)子的磁極位置的信息，為此，必須要有解析器、霍爾IC等位置傳感器。近年來，不用該位置傳感器而進行PM電機的轉(zhuǎn)速、扭矩控制的“無傳感器控制”正在普及。由于無傳感器控制的實用化，能夠削減位置傳感器所需費用(傳感器本身的成本、傳感器的布線所用的成本)，此外，不再需要傳感器，使得裝置的小型化、惡劣的環(huán)境中的使用成為可能，所以具有大的優(yōu)勢。現(xiàn)在，PM電機的無傳感器控制采用的是直接檢測由于負(fù)載旋轉(zhuǎn)所發(fā)生的感生電壓(速度起電壓)作為轉(zhuǎn)子的位置信息來驅(qū)動PM電機的方式、或根據(jù)成為對象的電機的數(shù)學(xué)模型來推定運算轉(zhuǎn)子位置的位置推定技術(shù)等。這些無傳感器控制方式的大問題是低速運轉(zhuǎn)時的位置檢測方法?，F(xiàn)在，進行了實用化的大半的無傳感器控制是基于PM電機的發(fā)生的感生電壓(速度起電壓)的控制，所以在小感生電壓的停止、低速域中靈敏度低，位置信息會淹沒在噪聲中。相對于此，已知例如以PM電機的120度通電控制為基礎(chǔ)的低速域中的無位置傳感器方式，在感生電壓小的速度區(qū)域中也能控制PM電機(例如，參照專利文獻I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻1:日本特開2009-189176號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻I記載的方案中，在電機停止、低速狀態(tài)下能夠得到良好的控制性能，但在低速驅(qū)動時，來自外部的沖擊等對旋轉(zhuǎn)方向加上逆扭矩，在轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn)的情況下有失步這樣的問題。此外，在希望將PM電機控制為在速度零附近正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)的用途中，是不能應(yīng)用的。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)零速度近旁的驅(qū)動的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)。為了達(dá)成(I)上述目的，本發(fā)明的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)是具有三相同步電動機；逆變器，向該三相同步電動機供給交流電力并且由多個開關(guān)元件構(gòu)成；控制器，選擇上述三相同步電動機的三相繞組中的、通電的兩個相，在6個通電模式中，根據(jù)脈沖寬度調(diào)制動作對上述逆變器進行通電控制，并具有該控制器檢測上述三相同步電動機的非通電相的端子電位或上述三相同步傳送器的定子繞組連接點電位(中性點電位)，根據(jù)該電位的檢測值順次切換上述通電模式的通電模式?jīng)Q定器的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于上述控制器，為了作為上述6個通電模式中各自的通電相的線間電壓波形，將對于上述同步電動機產(chǎn)生正旋轉(zhuǎn)的扭矩的極性的正脈沖電壓、對于上述同步電動機產(chǎn)生逆旋轉(zhuǎn)的扭矩的逆脈沖電壓、和零電壓這三種電壓的重復(fù)波形向上述同步電動機供給，而具備修正對于上述同步電動機的施加電壓指令的電壓指令修正器，將上述通電相的線間電壓向上述同步電動機施加。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使同步電動機能夠?qū)崿F(xiàn)零速度近旁的驅(qū)動。(2)在上述(I)中，優(yōu)選地，具備對于上述非通電相的端子電位或上述三相同步傳送器的定子繞組連接點電位(中性點電位)的檢測值，與通電相的上述正脈沖電壓以及上述負(fù)脈沖電壓同步地進行各個采樣，將該采樣值與相對于各個檢測值的基準(zhǔn)電壓進行電平比較，根據(jù)該電平比較的結(jié)果，輸出將上述通電模式順次切換為正轉(zhuǎn)方向、以及逆轉(zhuǎn)方向的模式切換觸發(fā)信號的模式切換觸發(fā)發(fā)生器，上述控制器的上述通電模式?jīng)Q定器，根據(jù)該模式切換觸發(fā)發(fā)生器輸出的模式切換觸發(fā)信號順次切換上述通電模式。(3)在上述(I)中，優(yōu)選地，上述控制器具備將三角波載波和與向上述兩個通電相的施加電壓相當(dāng)?shù)碾妷褐噶钸M行比較而進行脈沖寬度調(diào)制的PWM發(fā)生器，上述電壓指令修正器，通過對于上述兩個通電相電壓指令加上修正電壓，來生成上述正脈沖以及負(fù)脈沖的電壓。(4)在上述(I)中，優(yōu)選地，上述控制器，在上述6個通電模式的各個中，交替地輸出上述正脈沖電壓和上述負(fù)脈沖電壓，并且在上述正脈沖電壓和負(fù)脈沖電壓的脈沖列之間，輸出零電壓，向上述同步電動機施加。(5)在上述(I)中，優(yōu)選地，上述控制器，在上述6個通電模式的各個中，重復(fù)地向上述同步電動機施加正脈沖電壓和零電壓這兩種電壓、或負(fù)脈沖電壓和零電壓，并且，多次重復(fù)該電壓的組合之后，將上述正脈沖電壓或負(fù)脈沖電壓的逆極性的脈沖電壓向上述同步電動機施加。(6)在上述(4)或者(5)中，優(yōu)選地，上述控制器，在將上述同步電動機從低速緩緩地向正旋轉(zhuǎn)方向加速時，不改變上述通電相中的負(fù)脈沖電壓的脈沖寬度，緩緩地擴大上述正脈沖電壓的脈沖寬度而加速，然后，使負(fù)脈沖的寬度緩緩地變短，而向正轉(zhuǎn)方向加速，或者，在將上述同步電動機從低速緩緩地向逆旋轉(zhuǎn)方向加速時，實質(zhì)上不改變上述通電相中的正脈沖電壓的脈沖寬度地，緩緩地擴大上述負(fù)脈沖電壓的脈沖寬度而加速，然后，緩緩地使正脈沖的寬度變短而向逆轉(zhuǎn)方向加速。(7)在上述(I)中，優(yōu)選地，上述控制器，使用微處理器，利用該微處理器具備的三相PWM功能的互補動作，并且，使用外裝門陣列電路使與上述逆變器的非通電相相當(dāng)?shù)南嗟膬蓚€開關(guān)器件關(guān)斷。(8)在上述(I)中，優(yōu)選地，上述控制器使用單片機，該單片機中，從上述控制器向上述逆變器輸出的6個門信號中的、通電相的兩相輸出分別對上下開關(guān)元件進行互補動作的脈沖，殘留的非通電相對上下的開關(guān)元件進行關(guān)斷。(9)在上述(I)中，優(yōu)選地，具備(I)中記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，作為上述同步電動機的負(fù)荷，而驅(qū)動電動油壓泵。
根據(jù)本發(fā)明完成能夠?qū)崿F(xiàn)零速度近旁的驅(qū)動的系統(tǒng)。


圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、各通電模式中所選擇的對兩相的線間電壓的說明圖。圖3是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的動作說明圖。圖5是示出本發(fā)明的一個實施方式的的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的三相PWM發(fā)生器和門信號切換器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器和三相PWM發(fā)生器的動作的時序圖。圖7是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器和三相PWM發(fā)生器的動作的時序圖。圖8是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器和三相PWM發(fā)生器的動作的時序圖。圖9是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器和三相PWM發(fā)生器的動作的時序圖。圖10是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號的時序圖。圖11是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號的時序圖。圖12是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號的時序圖。圖13是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號的時序圖。圖14是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的非通電相選擇器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖15是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的非通電相選擇器的動作的時序圖。圖16是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖17是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的比較器的動作的時序圖。圖18是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖19是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的比較器的動作的時序圖。圖20是在本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中、作為線間電壓而交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖時的效果的說明圖。圖21是在本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、向各通電模式中所選擇的向兩個相的線間電壓的另一例的說明圖。圖22是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。圖23是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。圖24是示出使用了本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的電動油壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖25是示出使用了本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的電動油壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。符號說明I V *發(fā)生器；2 :控制器；3 :逆變器；4 :同步電動機(PM電機)；5 :PWM發(fā)生器；6 通電模式?jīng)Q定器；7 :門信號切換器；8 :電壓指令修正器；9 :模式切換觸發(fā)發(fā)生器；10 :非通電相電位選擇器；11 :正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器；12、13 :比較器；13 :正逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器；31 :直流電源；32 :逆變器主電路部；33 :輸出前置驅(qū)動器。
具體實施例方式以下，使用圖1 圖23，說明本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及動作。首先，使用圖1說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)具備電壓指令發(fā)生器(V *發(fā)生器)1、控制器2、逆變器3和同步電動機(PM電機)4。PM電機4是在轉(zhuǎn)子上保持多個永磁體的三相同步電動機。V 發(fā)生器I是產(chǎn)生向PM電機4的施加電壓指令V *的、位于控制器2的上級的控制器。例如，在控制PM電機4的電流的情況下，V *發(fā)生器的輸出能夠視為電流控制器的輸出?？刂破?進行脈沖寬度調(diào)制(PWM)，進行動作而將與該指令V *相當(dāng)?shù)碾妷合騊M電機4施加。V *發(fā)生器1，例如，如果產(chǎn)生正的施加電壓指令V *則PM電機4正轉(zhuǎn)，如果產(chǎn)生負(fù)的施加電壓指令V *則PM電機4逆轉(zhuǎn)。另外，為了在發(fā)生負(fù)的施加電壓指令V *時使PM電機4逆轉(zhuǎn)，在本實施方式中，控制器2成為與負(fù)的施加電壓指令V *對應(yīng)的結(jié)構(gòu)?？刂破?根據(jù)施加電壓指令V *運算向PM電機4的施加電壓，生成給逆變器3的脈沖寬度調(diào)制波(PWM)信號?？刂破?具備P麗發(fā)生器5、通電模式?jīng)Q定器6、門信號切換器7、電壓指令修正器8和模式切換觸發(fā)發(fā)生器9。這里，本實施方式的特征性的結(jié)構(gòu)是電壓指令修正器8和模式切換觸發(fā)發(fā)生器9中的逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13及比較器14。電壓指令修正器8修正V *發(fā)生器I發(fā)生的向PM電機4的施加電壓指令V *。通過修正施加電壓指令V *，能夠在正轉(zhuǎn)動作中逆轉(zhuǎn)的情況下防止失步，此外，能夠進行逆轉(zhuǎn)動作，使用圖3說明其詳細(xì)結(jié)構(gòu)，使用圖4、圖6 圖13在后文敘述它的動作。另外，在電壓指令修正器8不進行修正時，V *發(fā)生器I的施加電壓指令V *直接不變地向PWM發(fā)生器5施加。電壓指令修正器8，在PM電機4的旋轉(zhuǎn)速度是低速、正轉(zhuǎn)或者逆轉(zhuǎn)時，修正V *發(fā)生器I發(fā)生的向PM電機4的施加電壓指令V *。PWM發(fā)生器5根據(jù)由電壓指令修正器8修正的V *發(fā)生器I的輸出，生成脈沖寬度調(diào)制后的PWM波。在門信號切換器7中，切換PWM波的供給目標(biāo)，以將PWM發(fā)生器5生成的PWM波向逆變器3的6個開關(guān)元件Sup、Sun、Svp> Svn> Swp> Swn之內(nèi)的兩個開關(guān)元件供給。該切換目標(biāo)根據(jù)來自后述的通電模式?jīng)Q定器6的指令而決定。另外，使用圖5說明PWM發(fā)生器5及門信號切換器7的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，使用圖6 圖13在后文敘述它的動作。通電模式?jīng)Q定器6順次輸出決定逆變器主電路部3的6個開關(guān)模式的模式指令。通電模式?jīng)Q定器6根據(jù)模式切換觸發(fā)發(fā)生器9發(fā)生的信號來切換通電模式。模式切換觸發(fā)發(fā)生器9產(chǎn)生用于切換通電模式的觸發(fā)信號。模式切換觸發(fā)發(fā)生器9具備非通電相選擇器10、正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器11、比較器12、逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13、比較器14。非通電相選擇器10根據(jù)通電模式?jīng)Q定器6輸出的模式指令選擇非通電相，對非通電相電位米樣。使用圖13在后文敘述非通電相選擇器10的詳情。正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器11對于PM電機4的起電壓，發(fā)生作為正轉(zhuǎn)方向的閾值的電壓。比較器12比較非通電相的電壓和正轉(zhuǎn)閾值，產(chǎn)生向正轉(zhuǎn)方向的模式切換觸發(fā)信號。使用圖18及圖19在后文敘述正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器11及比較器12的詳情。逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13對于PM電機4的起電壓產(chǎn)生作為逆轉(zhuǎn)方向的閾值的電壓。比較器14比較非通電相的電壓和逆轉(zhuǎn)閾值，產(chǎn)生向逆轉(zhuǎn)方向的模式切換觸發(fā)信號。使用圖16及圖17在后文敘述逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13及比較器14的詳情。逆變器3基于控制器2的PWM信號根據(jù)直流電源31的直流電壓產(chǎn)生三相交流電壓，由此控制PM電機4。逆變器3具備向逆變器供給電力的直流電源31、由6個開關(guān)元件Sup、Sun、Svp> Svn> Swp> Swn構(gòu)成的逆變器主電路部32、直接驅(qū)動逆變器主電路部32的輸出前置驅(qū)動器33。開關(guān)元件Sup是U相上臂的開關(guān)元件，開關(guān)元件Sun是U相下臂的開關(guān)元件，兩者串聯(lián)連接。開關(guān)元件Sup、Sun的中點與PM電機4的U相線圈Lu連接。開關(guān)元件Svp是V相上臂的開關(guān)元件，開關(guān)元件Svn是V相下臂的開關(guān)元件，兩者串聯(lián)連接。開關(guān)元件Svp、Svn的中點與PM電機4的V相線圈Lv連接。開關(guān)元件Swp是W相上臂的開關(guān)元件，開關(guān)元件Swn是W相下臂的開關(guān)元件，兩者串聯(lián)連接。開關(guān)元件Swp、Swn的中點與PM電機4的W相線圈Lw連接。例如，在開關(guān)元件Sup與開關(guān)元件Svn接通、其它的開關(guān)元件關(guān)斷的情況下，從U相線圈Lu向V相線圈Lv流動電流。在以下的說明中，將其稱為根據(jù)UV脈沖從U相線圈Lu向V相線圈Lv流動電流的通電模式I。此外，在開關(guān)元件Svp和開關(guān)元件Sun接通、其它開關(guān)元件關(guān)斷的情況下，與前述的情況下相反地，從V相線圈Lv向U相線圈Lu流動電流。在以下的說明中，將其稱為基于VU脈沖從V相線圈Lv向U相線圈Lu流動電流的通電模式4。在6個開關(guān)元件Sup、Sun、Svp、Svn> Swp、Swn之內(nèi)、兩個接通、其它關(guān)斷的組合有6種，分別是:基于UV脈沖從U相線圈Lu向V相線圈Lv流動電流的通電模式1、基于UW脈沖從U相線圈Lu向W相線圈Lw流動電流的通電模式2、基于VW脈沖從V相線圈Lv向W相線圈Lw流動電流的通電模式3、基于VU脈沖從V相線圈Lv向U相線圈Lu流動電流的通電模式4、基于WU脈沖從W相線圈Lw向U相線圈Lu流動電流的通電模式5、基于WV脈沖從W相線圈Lw向V相線圈Lv流動電流的通電模式6。接下來，使用圖2說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、向在各通電模式中所選擇的兩個相的線間電壓。圖2是本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、向在各通電模式中所選擇的向兩個相的線間電壓的說明圖。在圖2中，圖2 (A)表示向U相線圈Lu及V相線圈Lv施加的線間電壓，圖2 (B)表示向V相線圈Lv及W相線圈Lw施加的線間電壓，圖2 (C)表示向W相線圈Lw及U相線圈Lu施加的線間電壓。圖2 (D)表示前述6個通電模式，圖2 (E)表示6個開關(guān)元件內(nèi)、在上臂側(cè)通電的開關(guān)元件，圖2 (F)表示6個開關(guān)元件內(nèi)、在下臂側(cè)通電的開關(guān)元件。如專利文獻I的圖2所記載的那樣，以往，在各通電模式中所選擇的一個通電模式中的向兩個相的線間電壓變?yōu)檎蜇?fù)的脈沖列。相對于此，在本實施方式中，通過導(dǎo)入電壓指令修正器8，在各通電模式中向所選擇的一個通電模式中的兩個相的線間電壓交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖。例如,在通電模式3中，在寬度寬的正脈沖之后，施加寬度窄的負(fù)脈沖，然后，像正脈沖那樣，交替地施加4個正脈沖和4個負(fù)脈沖。圖2 (E)、(F)表示為了得到寬度寬的脈沖而進行通電的開關(guān)元件，所以例如在通電模式3中，對于將正的脈沖向電機施加，而向圖1所示的上臂側(cè)的開關(guān)元件Svp和下臂側(cè)的開關(guān)元件Swn通電。此外，在將負(fù)的脈沖向電機施加時，向圖1所示的上臂側(cè)的開關(guān)元件Swp和下臂側(cè)的開關(guān)元件Svn通電。此外，在正脈沖和負(fù)脈沖之間設(shè)置零電位。例如，相對于 在通電模式3中，以往僅在正脈沖(V — W脈沖)中發(fā)生正轉(zhuǎn)方向的扭矩，本實施方式中，有意地，除了寬度寬的正脈沖(V — W脈沖)之外，輸出寬度窄的負(fù)脈沖(W 一 V脈沖)。其結(jié)果，施加電壓的平均值變?yōu)檎较虻碾妷?，電機正轉(zhuǎn)，但基于負(fù)脈沖，能夠進行逆旋轉(zhuǎn)方向的起電壓的檢測。即，在各個通電模式中，能夠同時地進行正旋轉(zhuǎn)和逆旋轉(zhuǎn)方向的檢測。另外，在圖2中，如下部的箭頭所示，在PM電機4的正轉(zhuǎn)時，以1、2、3、…、6、1的順序切換通電模式。此外，在逆轉(zhuǎn)時，以6、5、4、…、1、6的順序切換通電模式。接下來，使用圖3及圖4說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器8的結(jié)構(gòu)及動作。圖3是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的動作說明圖。電壓指令修正器8具有:使輸入的電壓指令V *的值變?yōu)?/2而輸出的增益乘法器81、使輸入的值的符號反轉(zhuǎn)的符號反轉(zhuǎn)器82、將輸入信號相加的加法器83a、83b、83c、進行減法的減法器84、輸出逆變器的直流電源的一半的值的VDC/2發(fā)生器85、和計算向電壓指令V *提供的修正量AV的AV發(fā)生器86。
在電壓指令修正器8中，將電壓指令V *加之于通電相的線間電壓的同時，進行用于如果電壓指令V *為正則施加負(fù)脈沖，如果電壓指令V *為負(fù)則施加正脈沖的指令值修正。所以，在增益乘法器81中暫時使電壓指令V *變?yōu)?/2。然后，將其值與VDC/2發(fā)生器85輸出的VDC/2相加后的值作為第I指令值VX0，將使符號反轉(zhuǎn)而加上VDC/2發(fā)生器85VDC/2的值為第2指令值VY0，暫時生成指令值。指令值VXO以及指令值VYO與進行通電的兩個相的各個相電壓指令相當(dāng)。這里，使用圖4說明電壓指令V *和指令值VXO、VYO的關(guān)系。電壓指令V *越大第I指令值VXO也越大，反之第2指令值VYO減少。通過對兩者使VDC/2發(fā)生器85發(fā)生的VDC/2偏壓，能夠輸出正及負(fù)的兩方的電壓。然后，在加法器83c中，將第I指令值VXO與修正量Λ V相加，并且，使第2指令值VYO減去修正量Λν。這些運算值，分別作為最終的第I電壓指令VXl、第2電壓指令VYl輸出。接下來，使用圖5說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的三相PWM發(fā)生器5和門信號切換器7的結(jié)構(gòu)及動作。圖5是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的三相PWM發(fā)生器和門信號切換器的結(jié)構(gòu)的框圖。三相PWM發(fā)生器5具備:產(chǎn)生零的零發(fā)生器51、根據(jù)圖1所示的通電模式?jīng)Q定器6輸出的模式指令選擇各相的電壓指令的開關(guān)52u、52v、52w、比較三相的各電壓指令VU *、VV * , Vff *和三角波載波而發(fā)生脈沖寬度調(diào)制信號的比較器53u、53v、53w、發(fā)生三角波載波的三角波載波發(fā)生器54、和反轉(zhuǎn)PWM脈沖的符號的符號反轉(zhuǎn)器55u、55V、55W。

此外，門信號切換器7由根據(jù)圖1所示的通電模式?jīng)Q定器6輸出的模式指令，切換PWM信號的有效/無效的開關(guān)71、72、73、74、75、76構(gòu)成。接下來，說明這些動作。在圖3中說明的基于電壓指令修正器8的修正后的電壓指令VXUVYl被分配為三相之中的任意兩相的電壓指令。利用開關(guān)52u、52v、52w，與模式對應(yīng)地將其切換。此外，對不通電的相(非通電相)，為了便利，提供了零，分配零發(fā)生器51的信號。例如，在向VW相通電的情況下，U相變?yōu)榉峭娤?。這樣一來，求與各模式對應(yīng)的電壓指令，由比較器53u、52v、53w對各個進行三角波發(fā)生器54的輸出即三角波載波的比較，生成PWM信號PupO、PunO、PvpO、PvnO、PwpO、PwnO。例如,對PWM信號Pup0、Pvp0、Pwp0分配在圖6 圖9中后述的PWM信號PX或者PYJ^PWM信號PunO、PvnO、PwnO分配PWM信號PXn或者PYn。此外，PWM信號PupO、PvpO、PwpO變?yōu)槟孀兤?中的開關(guān)元件Sup、Svp、Swp的各自的門信號，PWM信號PunO、PvnO、PwnO作為開關(guān)元件Sun、Svn, Swn的門信號而進行動作。這些開關(guān)元件的上下的開關(guān)由于符號反轉(zhuǎn)器55而分別變?yōu)榛パa動作，所以保持這種狀態(tài)不變地不能做成非通電相。所以，與模式對應(yīng)地，將開關(guān)71、…、76切換為零，強制性地同時關(guān)斷上下開關(guān)元件。通過這樣動作，在保持不變地直接活用基于三角波比較的互補功能的狀態(tài)下生產(chǎn)非通電相。接下來，使用圖6 圖9及圖10 圖13說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器8和三相PWM發(fā)生器5的動作。圖6 圖9是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器和三相PWM發(fā)生器的動作的時序圖。圖10 圖13是不出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號的時序圖。圖6 圖9示出基于電壓指令修正器8進行修正量Λ V的加法的波形的變化。圖6表示不進行修正時(AV=O)的PWM生成的形式。圖6 (A)是作為電壓指令修正器8內(nèi)部的值的指令值VXO、VY0。相對于此，加上修正電壓AV后的波形變?yōu)殡妷褐噶頥X1、VY1，但這里，如圖6 (B)所示地，由于AV=O的條件，圖6 (C)所示的電壓指令VXl以及VYl變?yōu)榕c指令值VXO、VYO相等的波形。圖5所示的比較器53u、53v、53w比較這些電壓指令VXUVYl和三角波載波的大小關(guān)系，進行PWM脈沖的生成。圖6 (C)所示的三角波載波，在O和VDC之間變化。將三角波載波的上升周期定義為Tcl，下降周期定義為TcO。比較電壓指令VXl和三角波載波的結(jié)果、所得的波形是圖6 (D)的PWM信號PX，其反轉(zhuǎn)信號是圖6 (E)的PWM信號PXn。同樣地，比較電壓指令VYl和三角波載波，得到PWM信號PY (圖6 (F)),PYn (圖6 (G))。此外，與通電相的線間電壓相當(dāng)?shù)牟ㄐ问荘麗信號PX與PY的差，變?yōu)閳D6 (H)那樣。在該PWM方式中，以輸出載波頻率的兩倍的頻率輸出脈沖列。圖7示出加上修正量Λ V后的情況下的PWM生成的情形。修正量Λ V變?yōu)榕c三角波載波的TcUTcO的周期同步的圖7 (B)那樣的矩形波。其結(jié)果，電壓指令VXUVYl的波形變?yōu)閳D7 (C)那樣，其結(jié)果，線間電壓波形變?yōu)閳D7 (H)。由此，本實施方式的特征即在線間電壓能實現(xiàn)正脈沖以及負(fù)脈沖的施加。此外，修正后的電壓AV的平均值變?yōu)榱悖詧D6 (H)的平均值和圖7 (H)的平均值一致。圖8示出電壓指令V ★為負(fù)的值的情況下的PWM生成的情形。在這種情況下，也能夠通過加上與圖7 (B)相同的修正量Λ V，對線間電壓交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖。由于電壓指令V *為負(fù)，所以根據(jù)圖8 (H)能夠確認(rèn)線間電壓的平均值也變?yōu)樨?fù)的樣子。圖9示出了電壓指令V * =0的情況下的PWM生成的情形。在這種情況下，線間電壓交替地發(fā)生脈沖寬度相等的正脈沖和負(fù)脈沖(圖9 (H))。接下來，使用圖10 圖13說明電壓指令修正器的修正量改變時的、三相PWM信號。在電機驅(qū)動系統(tǒng)中，需要從停止?fàn)顟B(tài)向正轉(zhuǎn)方向加速、減速、向逆轉(zhuǎn)方向加速等在寬度寬的速度范圍內(nèi)驅(qū)動PM電機4。至此為止的本發(fā)明的實施例中，說明了以低速域中的一定速為前提進行了說明，但這里對從低速到高速域進行說明。圖10 (A) (H)，作為通電著的兩個相的線間電壓波形的例子，示出了模式3的狀態(tài)的線間電壓Vvw。圖10 (A)是電壓指令V * =0的條件，圖10 (E)是相對于直流電壓VDC，它的一半的電壓指令V * =VDC/2，圖10 (F)是V * =VDC的條件中的線間電壓波形。圖10 (B) (D)、(F)、(G)是它們中間的線間電壓波形。如圖10 (A)所示，在電壓指令V * =0的情況下，正脈沖、負(fù)脈沖，對非通電相的電壓檢測所需的量的最小限的脈沖寬度進行了電機施加。隨著使電壓提高，則負(fù)脈沖(V - W脈沖)的寬度維持為最小限，使正脈沖的寬度增加。在圖10 (C)的狀態(tài)下，正脈沖的寬度變?yōu)檎w的50%。這種狀態(tài)中，電壓高，所以幾乎必定地，電機應(yīng)該正轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)著。由此，負(fù)脈沖施加時的非通電相的起電壓的 檢測對于至此為止的電壓指令而進行，到圖10 (C)為止將負(fù)脈沖維持為預(yù)定的最小的寬度，從圖10 (D)開始使負(fù)脈沖的寬度變窄，從而使平均電壓增加。在圖10 (E)中，完全沒有負(fù)脈沖，然后，使正脈沖的寬度緩緩地增加，與電壓指令
V*的上升符合。同樣地，向逆轉(zhuǎn)方向加速時，如圖11所示，伴隨電壓指令V *的降低，在維持正脈沖寬度的大小的狀態(tài)下，使負(fù)脈沖寬度擴大即可。以上，示出了電壓指令和脈沖波形的關(guān)系，但電機的轉(zhuǎn)速與施加電壓成比例，所以與速度增加相伴地觀測對圖10的(A) (H)的波形變化。此外，在向逆轉(zhuǎn)方向加速的情況下也得到圖11 (A) (H)的波形。此外，如果是使正轉(zhuǎn)時的負(fù)脈沖、逆轉(zhuǎn)時的正脈沖施加優(yōu)先，則也可知如圖12、圖13所示地，到不再有零電壓為止前，確保負(fù)脈沖或正脈沖的脈沖寬度的方法。在這些情況下，適于從轉(zhuǎn)速高的運轉(zhuǎn)狀態(tài)一口氣進行減速到逆轉(zhuǎn)的需要高響應(yīng)的系統(tǒng)。接下來，使用圖14及圖15說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的非通電相選擇器10的結(jié)構(gòu)及動作。 圖14是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的非通電相選擇器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖15是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的非通電相選擇器的動作的時序圖。如圖14所示，非通電相選擇器10具備:與模式指令對應(yīng)地，判斷選擇哪個相的非通電相選擇部101 ;利用該非通電相選擇部101選擇三相電壓的非通電狀態(tài)的相的開關(guān)102 ;對非通電相的電壓采樣保持的采樣保持器103AU03B。采樣保持器具備兩個，分別采樣正脈沖電壓施加時的非通電相的電壓、負(fù)脈沖電壓施加時的非通電相的起電壓，將各自的值作為信號B1、B2輸出。圖15示出模式指令為通電模式3的情況下的各部的波形。通電模式3，如圖2所示，是VW相通電，所以非通電相選擇部101切換開關(guān)102，選擇非通電相即U相的電壓Vu，向采樣保持器103A、103B輸出。圖15 (B)示出非通電相即U相的電壓Vu。采樣保持器103A在圖15 (A)所示的正的VW脈沖的下降沿，采樣保持電壓Vu，如圖15 (C)所示地，作為信號BI進行輸出。采樣保持器103A在圖15 (A)所示的負(fù)的WV脈沖的上升沿，采樣保持電壓Vu，如圖15 (D)所示地，作為信號B2進行輸出。信號B1、B2分別被提供給比較器12、13(圖1 )，進行與正轉(zhuǎn)閾值、逆轉(zhuǎn)閾值的比較，根據(jù)與閾值的大小關(guān)系判定模式的增減。與以往例不同的點在于，加上了逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13和其比較器14，能進行向逆轉(zhuǎn)方向的模式切換。接下來，使用圖16及圖17說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13的結(jié)構(gòu)及比較器14的動作。圖16是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖17是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的比較器的動作的時序圖。如圖16所示，逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13具備:逆轉(zhuǎn) 正側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器131、逆轉(zhuǎn) 負(fù)側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器132、切換開關(guān)133。在模式指令為1、3、5的情況下，將切換開關(guān)133置為I側(cè)，設(shè)閾值為由逆轉(zhuǎn).正側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器131設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vhyp，在模式指令為2、4、6的情況下，將切換開關(guān)133置為2側(cè)，設(shè)閾值為由逆轉(zhuǎn).負(fù)側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器132設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vhyn。在比較器14中，比較該閾值和非通電相的感生電壓，產(chǎn)生模式切換觸發(fā)。由此，即使轉(zhuǎn)子位置向逆轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，也能選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?。接下來，根?jù)圖17說明比較器14的動作。圖17示出負(fù)脈沖施加時的通電模式、非通電相以及非通電相的起電壓的關(guān)系。在負(fù)脈沖施加時，發(fā)生圖示那樣的非通電相電壓B2，分別重復(fù)上升、減少。該非通電相電壓B2是由圖14說明的非通電相選擇器10的采樣保持器103B的輸出。圖1所示的比較器14比較非通電相電壓B2和基準(zhǔn)電壓Vhyp或者基準(zhǔn)電壓Vhyn，如果兩者一致，則輸出圖1所示的逆轉(zhuǎn)模式切換觸發(fā)C2。接下來，使用圖18及圖19說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器11的結(jié)構(gòu)及比較器12的動作。圖18是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖19是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)所用的比較器的動作的時序圖。圖18所示地，正轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器11具備:正轉(zhuǎn) 正側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器111、正轉(zhuǎn) 負(fù)側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器112、切換開關(guān)113。在模式指令為1、3、5的情況下，將切換開關(guān)113置于I側(cè)，將閾值設(shè)定為由正轉(zhuǎn) 正側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器111設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vhxp,在模式指令為2、4、6的情況下，將切換開關(guān)113置于2側(cè)，將閾值設(shè)定為由正轉(zhuǎn) 負(fù)側(cè)基準(zhǔn)電壓設(shè)定器112設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vhxn。在比較器12中，比較該閾值和非通電相的感生電壓，產(chǎn)生模式切換觸發(fā)。由此，選擇轉(zhuǎn)子位置正轉(zhuǎn)時的恰當(dāng)?shù)哪Ｊ健＝酉聛?，利用圖19，說明比較器12的動作。圖19示出正脈沖施加時的通電模式、非通電相以及非通電相的起電壓的關(guān)系。在正脈沖施加時，發(fā)生圖示那樣的非通電相電壓BI，分別重復(fù)上升、減少。該非通電相電壓BI是在圖14中說明的非通電相選擇器10的采樣保持器103A的輸出。圖1所示的比較器12比較非通電相電壓B1、和基準(zhǔn)電壓Vhxp或者基準(zhǔn)電壓Vhxn，如果兩者一致，則輸出圖1所示的正轉(zhuǎn)模式切換觸發(fā)Cl。這里，向圖1所示的通電模式?jīng)Q定部6輸入比較器12輸出的模式切換觸發(fā)Cl、和比較器14輸出的模式切換觸發(fā)C2。這里，例如，在圖2中，PM電機正轉(zhuǎn)，設(shè)這時的通電模式是3。如前所述，通電模式，在正轉(zhuǎn)的情況下，順次切換3、4、5，在逆轉(zhuǎn)的情況下，順次切換3、2、I。因此，此時，如果輸入模式切換觸發(fā)Cl，則是正轉(zhuǎn)的模式切換觸發(fā)，所以通電模式?jīng)Q定部6，在輸入模式切換觸發(fā)Cl的定時，向門信號切換器7、模式切換觸發(fā)發(fā)生器9輸出接下來的正轉(zhuǎn)側(cè)的模式即通電模式4。另一方面，如果模式切換觸發(fā)C2輸入，則是逆轉(zhuǎn)的模式切換觸發(fā)，所以通電模式?jīng)Q定部6在模式切換觸發(fā)C2輸入的定時，向門信號切換器7、模式切換觸發(fā)發(fā)生器9輸出接下來的逆轉(zhuǎn)側(cè)的模式即通電模式2。這樣，在正轉(zhuǎn)中， 即使對于逆轉(zhuǎn)，并且即使在持續(xù)逆轉(zhuǎn)的情況下，也能夠由逆轉(zhuǎn)閾值發(fā)生器13，對正側(cè).負(fù)側(cè)分別設(shè)定閾值電壓(Vhyp、Vhyn)，能夠由比較器14，通過與起電壓比較，產(chǎn)生模式切換(使模式返回的方向)的觸發(fā)。接下來，使用圖20，說明在本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中、作為線間電壓交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖的情況的效果。圖20是在本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中、作為線間電壓交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖的情況下的效果的說明圖。圖20是示意性地示出通電的兩相的線間電壓波形和此時的相電流波形。圖20 (A)、(B)是以往的線間電壓和相電流波形。如圖20 (B)所示，電流波形上由于正脈沖電壓的影響而發(fā)生了電流紋波。該電流紋波，如圖20 (D)所示地，在例如圖20(C)那樣的電壓波形的情況下變大。在該波形中，電壓的變化幅度激烈，巨大的高頻波流向電機，高頻波損失帶來的發(fā)熱可能成為問題。此外，對于非通電相的電壓的檢測，如果能確保數(shù)μ s 10數(shù)μ s左右的脈沖寬度，則足夠，所以在圖6(C)的波形中，僅高頻波增大化，效率大幅降低。相對于此，在本實施方式中，通過導(dǎo)入電壓指令修正器8，如圖20 (E)所示地，向在各通電模式中所選擇的一個通電模式中的兩個相的線間電壓，交替地施加正脈沖和負(fù)脈沖。此外，將零電壓配置于正脈沖和負(fù)脈沖之間。通過將零電壓插入到正脈沖和負(fù)脈沖之間，能夠大幅削減線間電壓中包含的高頻波，如圖20(F)所示地，能夠減小電流紋波。此外，能夠使負(fù)脈沖所需的寬度變窄到最小限。另外，負(fù)脈沖電壓的脈沖寬度，對于抑制電流紋波而言盡量短的好。但是，為了檢測非通電相電壓，需要某種程度的脈沖寬度。所以，在本實施方式中，將負(fù)脈沖的寬度確保為2μ s以上20μ s以下。通過在該范圍內(nèi)進行調(diào)整，能夠防止電流紋波的增大化，并且確保非通電相電壓的檢測所需的脈沖覽度。接下來，使用圖21說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、向在各通電模式中所選擇的兩個相的線間電壓的另一個例子。圖21是本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中的、向在各通電模式中所選擇的兩個相的線間電壓另一個例子的說明圖。在圖21中，圖21 (A)表示向U相線圈Lu及V相線圈Lv施加的線間電壓，圖21(B)示出向V相線圈Lv及W相線圈Lw施加的線間電壓，圖21 (C)示出向W相線圈Lw及U相線圈Lu施加的線間電壓。圖21 (D)示出前述的6種通電模式，圖21 (E)示出在6個開關(guān)元件內(nèi)、在上臂側(cè)通電的開關(guān)元件，圖21 (F)示出在6個開關(guān)元件內(nèi)、在下臂側(cè)通電的開關(guān)元件。在圖2中說明的例子中，作為線間電壓交替地施加正脈沖、零電壓、負(fù)脈沖、零電壓。這里，為了與PM電機4的逆轉(zhuǎn)對應(yīng)，需要對于通電的兩個相的線間電壓施加負(fù)脈沖。其中，根據(jù)系統(tǒng)，而也有時通常動作僅是正轉(zhuǎn)，如果作為異常動作而探測逆轉(zhuǎn)，則輸出負(fù)脈沖的頻度至少沒有問題。在圖21所示的另一個例子中，在多個正脈沖電壓重復(fù)輸出之后，輸出一個負(fù)脈沖。這樣的波形，也能由控制器2的電壓指令修正器8生成。如果利用圖21所示的波形驅(qū)動PM電機4，則能夠大幅減少電流紋波的發(fā)生量。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻波損失少的電機驅(qū)動系統(tǒng)。其中，對于正脈沖列的周期，以更長的周期插入負(fù)脈沖，所以有作為高頻波的頻率分量而產(chǎn)生低頻波分量的噪聲的危險。接下來，使用圖22及圖23說明本實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖22及圖23是示出本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。另外，與圖1相同的符號表示相同的部分。符號7是圖1所不的門信號切換器7,由AND電路構(gòu)成。符號1、2’是圖1所不的
V*發(fā)生器1、和從控制器2中除去了門信號切換器7的部分，由微處理器構(gòu)成。在門信號切換器7中，由微處理器1、2’的輸出端口的信號決定PWM信號是有效，還是無效。另外，作為向電機4的施加電壓，附加正、負(fù)、兩極性的脈沖電壓時，采用通用微處理器的互補PWM功能是優(yōu)選的，但在這種情況下，難以生成非通電相，但是通過由基于AND電路門電路構(gòu)成門信號切換器7，能夠簡單地進行實現(xiàn)。此外，如圖23所示地，符號1、2與圖1所示的V *發(fā)生器1、控制器2相當(dāng)，將全部的功能由一個數(shù)字運算器(例如，單片機微處理器、DSP、專用門陣列等)來實現(xiàn)。數(shù)字運算器具有以下功能從控制器向逆變器輸出的6個門信號中的、通電相的兩相分別輸出對上下開關(guān)元件進行互補動作的脈沖，殘留的非通電相關(guān)斷上下的開關(guān)元件。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)更小型的電機驅(qū)動系統(tǒng)。另外，除了使用非通電相電壓的電位的方法之外，使用PM電機的中性點電位的方法、以假想中性點電位為基準(zhǔn)的方法、或以逆變器的直流電壓的中間電位為基準(zhǔn)的方法等、對任何的手法都能應(yīng)用。在使用PM電機的中性點電位的情況下，該電壓與使用非通電相電壓的電位相比，降低非通電相的線圈的電感帶來的電壓降的大小。但是，在檢測非通電相電壓的電位時，相對于在三個位置需要布線，中性點是一個位置，所以能將用于電壓檢測的布線設(shè)為一根。接下來，使用圖24及圖25說明使用本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的電動油壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖24及圖25是示出使用本發(fā)明的一個實施方式的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的電動油壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖24是機動車的怠速熄火中驅(qū)動的電動油壓泵系統(tǒng)。不只是怠速熄火時，在像混合動力車那樣引擎完全停止的機動車中，用于確認(rèn)向變速器、離合器、制動器等的油壓。在圖24中，同步電動機驅(qū)動系統(tǒng)23與圖22所示的相同，具備指令發(fā)生器1G、控制器2、逆變器3和電動泵24。電動泵24由電機4和泵25構(gòu)成。在引擎停止時，由電動泵24控制油壓電路50的油壓。油壓電路50具備以引擎51作為動力而驅(qū)動的工藝泵52、儲存油的油箱53、防止從工藝泵52向電動泵24的逆流的止回閥54。在以往的電動油壓泵系統(tǒng)具備有用于將油壓保持在設(shè)定值以下的減壓閥55，但在本發(fā)明的系統(tǒng)中，能夠去掉其。接下來，使用圖25說明本電動油壓系統(tǒng)的動作。圖25 (A)示出工藝泵及電動泵的轉(zhuǎn)速，圖25 (B)示出由工藝泵及電動泵產(chǎn)生的油壓的壓力。在引擎旋轉(zhuǎn)、工藝泵產(chǎn)生足夠的油壓期間，電動泵停止，油壓由工藝泵生成。在怠速熄火等的需求時引擎的驅(qū)動被停止的同時，旋轉(zhuǎn)降低，工藝泵的吐出壓開始降低。另一方面，電動泵起動，開始生成油壓。在工藝泵和電動泵的吐出壓逆轉(zhuǎn)的時刻，止回閥54打開，電動泵24確保油壓。這時，為了在工藝泵的油壓變?yōu)橐嫱Ｖ箷r電動泵供給的油壓以下的定時電動泵的油壓是足夠的值，優(yōu)選在工藝泵、即引擎的停止之前開始電動泵的起動，具體而言，在引擎停止指示時或其前后進行設(shè)定即可。此外，在引擎的再啟動時，也有伴隨引擎旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)上升的工藝泵的油壓上升，所以到工藝泵的油壓超過引擎停止中的電動泵的供給的油壓為止驅(qū)動電動泵即可。例如由引擎驅(qū)動電動泵直到工藝泵的油壓變?yōu)轭A(yù)定值的轉(zhuǎn)速為止，或者在從引擎再啟動開始的時間等內(nèi)設(shè)定電動泵的驅(qū)動時間即可。以上是電動油壓系統(tǒng)的概要。這里，說明以往系統(tǒng)中的減壓閥的動作。作為止回閥打開的條件，電動泵壓需要超過工藝泵壓。其壓力，由于油壓電路的負(fù)荷條件、溫度條件等而變化，并由于場合的不同，在電動泵側(cè)附加過大負(fù)荷。這時，需要通過減壓閥55打開、放掉油壓，從而減輕電動泵的負(fù)荷。在沒有減壓閥的情況下，電機在低速域?qū)⒛孓D(zhuǎn)·失步，不能再確保電動泵所致的油壓。如果不再有電動泵的吐出壓或者其不足，則在到工藝泵的油壓上升期為止之間，怠速熄火結(jié)束時有變速器、離合器壓力不足，車輛起動遲緩或起動故障發(fā)生。電機失步停止的理由，如以往技術(shù)所記載的那樣，是因為沒有低速域中的轉(zhuǎn)子位置的推定技術(shù)。當(dāng)然，如果安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器，則這個問題能解決，但在這種情況下，有傳感器的可靠性的問題、布線、安裝調(diào)整作業(yè)等問題。但是，在本發(fā)明的同步電動機驅(qū)動系統(tǒng)中，即使是停止?fàn)顟B(tài)以及逆轉(zhuǎn)狀態(tài)，能夠推定轉(zhuǎn)子位置，所以不會有任何問題。根據(jù)本發(fā)明，如圖24那樣，能夠排除減壓閥55。作為結(jié)果，不再有電動泵的無謂的動作，能以高效提供靜音的電動油壓系統(tǒng)。如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式，在保持將控制結(jié)構(gòu)與以往的120度通電無傳感器方式大致相同的狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)從停止?fàn)顟B(tài)向正轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)的兩方向的極低速驅(qū)動。由此，不用PM電機的轉(zhuǎn)子位置傳感器，就能實現(xiàn)以往實現(xiàn)困難的在零速度附近的4象限驅(qū)動，能夠達(dá)成系統(tǒng)的小型化、可靠性提高。
權(quán)利要求
1.一種同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，具有: 三相同步電動機； 逆變器，向該 三相同步電動機供給交流電力，并且由多個開關(guān)元件構(gòu)成；以及控制器，選擇所述三相同步電動機的三相繞組中的、通電的兩個相，在6個通電模式中，根據(jù)脈沖寬度調(diào)制動作對所述逆變器進行通電控制， 該控制器具有通電模式?jīng)Q定器，該通電模式?jīng)Q定器檢測所述三相同步電動機的非通電相的端子電位、或所述三相同步傳送器的定子繞組連接點電位、即中性點電位，根據(jù)該電位的檢測值順次切換所述通電模式， 所述同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)的特征在于， 所述控制器具備電壓指令修正器，該電壓指令修正器為了作為所述6個通電模式各自中的通電相的線間電壓波形，將對于所述同步電動機發(fā)生正旋轉(zhuǎn)的扭矩的極性的正脈沖電壓、對于所述同步電動機發(fā)生逆旋轉(zhuǎn)的扭矩的逆脈沖電壓、和零電壓這3種電壓的重復(fù)波形向所述同步電動機供給，修正對于所述同步電動機的施加電壓指令； 將所述通電相的線間電壓向所述同步電動機施加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 對于所述非通電相的端子電位或所述三相同步傳送器的定子繞組連接點電位、即中性點電位的檢測值，與通電相的所述正脈沖電壓以及所述負(fù)脈沖電壓同步地進行各個的采樣； 將該采樣值與對于各個的檢測值的基準(zhǔn)電壓進行電平比較； 所述同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)具備模式切換觸發(fā)發(fā)生器，該模式切換觸發(fā)發(fā)生器與該電平比較的結(jié)果對應(yīng)地輸出向正轉(zhuǎn)方向以及逆轉(zhuǎn)方向順次切換所述通電模式的模式切換觸發(fā)信號； 所述控制器的所述通電模式?jīng)Q定器根據(jù)該模式切換觸發(fā)發(fā)生器輸出的模式切換觸發(fā)信號順次切換所述通電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器具備PWM發(fā)生器，該PWM發(fā)生器比較三角波載波和與向所述兩個通電相施加的施加電壓相當(dāng)?shù)碾妷褐噶疃M行脈沖寬度調(diào)制； 所述電壓指令修正器通過對于所述兩個通電相電壓指令附加修正電壓，而生成所述正脈沖電壓以及負(fù)脈沖電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 在所述6個通電模式的各個中，所述控制器設(shè)為交替地輸出所述正脈沖電壓和所述負(fù)脈沖電壓，并且在所述正脈沖電壓和負(fù)脈沖電壓的脈沖列之間輸出零電壓，向所述同步電動機施加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 在所述6個通電模式的各個中，所述控制器重復(fù)正脈沖電壓和零電壓這兩種電壓、或負(fù)脈沖電壓和零電壓而向所述同步電動機施加，并且，在將該電壓的組合進行多次的重復(fù)之后，將所述正脈沖電壓或負(fù)脈沖電壓的逆極性的脈沖電壓向所述同步電動機施加。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者權(quán)利要求5記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器在將所述同步電動機從低速緩緩地向正旋轉(zhuǎn)方向加速時，不改變所述通電相中的負(fù)脈沖電壓的脈沖寬度，緩緩地擴大所述正脈沖電壓的脈沖寬度而加速，然后，緩緩地縮短負(fù)脈沖的寬度而向正轉(zhuǎn)方向加速， 或者，在將所述同步電動機從低速緩緩地向逆旋轉(zhuǎn)方向加速時，實質(zhì)上不改變所述通電相中的正脈沖電壓的脈沖寬度，而緩緩地擴大所述負(fù)脈沖電壓的脈沖寬度而加速，然后，緩緩地縮短正脈沖的寬度而向逆轉(zhuǎn)方向加速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器使用微處理器； 使用該微處理器所具備的三相PWM功能的互補動作，并且，使用外裝門陣列電路而關(guān)斷與所述逆變器的非通電相相當(dāng)?shù)南嗟膬蓚€開關(guān)器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器使用單片機；該單片機，輸出從所述控制器向所述逆變器輸出的6個門信號中的、通電相的兩相分別對上下開關(guān)元件進行互補動作的脈沖，殘留的非通電相關(guān)斷上下的開關(guān)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 作為所述同步電動機的負(fù)荷，驅(qū)動電動油壓泵。
全文摘要
提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)零速度近旁的驅(qū)動的同步電動機的驅(qū)動系統(tǒng)。通電模式?jīng)Q定器(9)檢測三相同步電動機(4)的非通電相的端子電位或所述三相同步傳送器的定子繞組連接點電位(中性點電位)，根據(jù)該電位的檢測值順次切換6個通電模式。電壓指令修正器(8)，為了作為6個通電模式的各個中的通電相的線間電壓波形，將對于同步電動機發(fā)生正旋轉(zhuǎn)的扭矩的極性的正脈沖電壓、對于同步電動機發(fā)生逆旋轉(zhuǎn)的扭矩的逆脈沖電壓、和零電壓這3種電壓的重復(fù)波形向同步電動機供給，而根據(jù)修正量ΔV修正對于同步電動機的施加電壓指令。而且，將上述的通電相的線間電壓向同步電動機施加。
文檔編號H02P6/18GK103081344SQ201180041779
公開日2013年5月1日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者巖路善尚, 青柳滋久, 戶張和明, 高畑良一 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社, 株式會社日立汽車工程