電動機驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及檢測母線的過電流的過電流保護方式的電動機驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在對無刷電動機等電動機進(jìn)行驅(qū)動控制的電動機驅(qū)動裝置中，通常，若檢測到異常電流，則停止向電動機進(jìn)行通電以保護電路。另一方面，當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時、或者利用外部負(fù)載向著與驅(qū)動方向相反的方向旋轉(zhuǎn)時，在電阻值較小的電動機中會流過大電流，因此，若將此時的大電流檢測為異常電流，并停止通電，則轉(zhuǎn)子會處于自由旋轉(zhuǎn)的怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而導(dǎo)致反轉(zhuǎn)延遲。因此，在矢量控制方式的電動機驅(qū)動裝置中，進(jìn)行基于相電流的電流反饋，適當(dāng)?shù)貙Ψ崔D(zhuǎn)時的再生電流進(jìn)行控制。
[0003]相反地，在省略了電流反饋的電動機驅(qū)動裝置中，需要進(jìn)行對反轉(zhuǎn)時的過電流進(jìn)行抑制這樣的控制。作為以此為目的的現(xiàn)有技術(shù)，例如有專利文獻(xiàn)I?4。
[0004]專利文獻(xiàn)I中，利用微處理器來進(jìn)行過電流的保護，若根據(jù)電動機施加電壓指令值所得到的電動機轉(zhuǎn)速檢測值與反電動勢系數(shù)相乘而得到的值超過規(guī)定的過電流值與電樞電阻相乘而得到的值，則進(jìn)行異常應(yīng)對處理。
在專利文獻(xiàn)2中，當(dāng)電動機驅(qū)動電流超過規(guī)定值時，對驅(qū)動電動機的電壓指令值進(jìn)行限制。
專利文獻(xiàn)3中，通過對電動機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋來控制電壓指令值，對電壓指令值進(jìn)行限制以使得以比根據(jù)轉(zhuǎn)速推測得到的電動機感應(yīng)電壓要低的值進(jìn)行動作、產(chǎn)生所需轉(zhuǎn)矩且不會發(fā)生過電流。
專利文獻(xiàn)4中，將感應(yīng)電壓預(yù)測值與阻抗電壓降預(yù)測值之和用于限制電壓，由此來對電壓指令值進(jìn)行限制，其中，該感應(yīng)電壓預(yù)測值由使電動機軟啟動的速度指令和感應(yīng)電壓常數(shù)之積來得到，該阻抗電壓降預(yù)測值由電動機的阻抗和最大電流指令之積來得到?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平2-303387號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2008 - 105652號公報專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2006 - 211831號公報專利文獻(xiàn)4:日本專利特開2006 - 230119號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0006]現(xiàn)有的電動機驅(qū)動裝置均是通過限制電壓指令值來抑制過電流的結(jié)構(gòu)，均未考慮到流過母線的電流。因此，在基于母線電流的峰值來檢測過電流的方式中，存在即使是正常狀態(tài)也仍檢測出異常的問題，例如將驅(qū)動方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)時所流過的較大電流檢測為過電流等。
[0007]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，在檢測母線的過電流的過電流保護方式的電動機驅(qū)動裝置中，對即使是正常狀態(tài)也仍檢測到異常的情況進(jìn)行抑制。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置包括:過電流檢測部，該過電流檢測部通過對流過母線的母線電流和電流切斷閾值進(jìn)行比較，來檢測過電流；反饋控制部，該反饋控制部利用PID控制等方法來計算跟蹤目標(biāo)值的占空比指令值；以及柵極驅(qū)動部，該柵極驅(qū)動部基于所述反饋控制部計算出的占空比指令值來對開關(guān)元件的占空比進(jìn)行控制，并向電動機進(jìn)行通電，在由過電流檢測部檢測到過電流的情況下斷開開關(guān)元件并切斷通電，反饋控制部在由過電流檢測部檢測到過電流的情況下，向柵極驅(qū)動部輸出使電動機短路的短路制動指示，在柵極驅(qū)動部中，在向電動機的通電被切斷后使短路制動動作，并從該短路制動狀態(tài)且由反饋控制部計算出的占空比指令值被復(fù)位為O或被復(fù)位為不會產(chǎn)生過電流的值的狀態(tài)起重新開始所述PWM控制。
這里，占空比是指向電動機進(jìn)行通電的時間、或開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)的時間的比例。 發(fā)明效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，通過在檢測到過電流時，使短路制動動作，并且將反饋控制的占空比指令值復(fù)位為O或復(fù)位為不會產(chǎn)生過電流的值，從而在如PID那樣包含有積分控制的反饋控制中，占空比逐漸變大。由此，在重新開始PWM控制時，能夠抑制母線電流，且不易檢測出過電流。因此，能夠抑制電阻值較小的電動機中即使是在反轉(zhuǎn)時等正常狀態(tài)下也仍檢測到異常的情況。并且，能夠減少檢測到異常時切斷通電的情況，抑制因通電切斷而導(dǎo)致的怠速運轉(zhuǎn)，并提尚響應(yīng)性。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是用于說明實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的柵極驅(qū)動部所構(gòu)成的開關(guān)元件的驅(qū)動邏輯的電路圖。
圖3是表示輸入到實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的3相轉(zhuǎn)子位置檢測信號的曲線圖。
圖4是表示實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的柵極驅(qū)動部所生成的信號波形的曲線圖。
圖5是表示實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的柵極驅(qū)動部所生成的3相柵極驅(qū)動信號的曲線圖。
圖6是表示實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的動作波形的曲線圖。
圖7是用于幫助理解實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的參考例，是表示在檢測出過電流后不進(jìn)行復(fù)位而重新開始PWM控制的情況下的動作波形的曲線圖。
圖8是表示實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置的反饋控制部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示在圖8的反饋控制部進(jìn)行通常的反饋控制的狀態(tài)下使復(fù)位占空比設(shè)定值從O變化為I時的占空比指令值的變化的曲線圖。
圖10是用于幫助理解本發(fā)明的實施方式2所涉及的電動機驅(qū)動裝置的參考例，是表示短路制動結(jié)束時的動作波形的曲線圖。 圖11是表示實施方式2所涉及的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12是用于說明實施方式2所涉及的電動機驅(qū)動裝置的占空比限制部所使用的速度閾值和占空比上下限的曲線圖。
圖13是表示實施方式2所涉及的電動機驅(qū)動裝置的動作波形的曲線圖。
圖14是用于說明本發(fā)明的實施方式3所涉及的電動機驅(qū)動裝置的占空比限制部所使用的速度閾值和占空比上下限的曲線圖。
圖15是表示實施方式3所涉及的電動機驅(qū)動裝置的動作波形的曲線圖。
圖16是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的電動機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖17是用于說明實施方式4所涉及的電動機驅(qū)動裝置的占空比限制部所使用的速度閾值和占空比上下限的曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]下面，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，根據(jù)附圖對用于實施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。
實施方式1.如圖1所示，本實施方式I所涉及的電動機驅(qū)動裝置利用3相逆變器4的交流輸出來驅(qū)動電動機(無刷電動機)1，由此來操作致動器2。微型計算機(以下稱為微機)13通過對構(gòu)成3相橋臂的開關(guān)元件5?10的柵極驅(qū)動信號進(jìn)行操作，來控制從直流電源3向電動機I的通電，從而將電動機I控制為所希望的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，用MOS-FET的標(biāo)記來對開關(guān)元件5?10進(jìn)行圖示，但也可以是IGBT等其他的開關(guān)元件。
[0012]電動機I的母線電流的大小始終由母線電流檢測部11進(jìn)行監(jiān)控，并輸入到過電流檢測部12。圖1中是將直流電源3的正極側(cè)的電流作為母線電流進(jìn)行檢測的結(jié)構(gòu)，但也可以是檢測負(fù)極側(cè)的GND電流的結(jié)構(gòu)。過電流檢測部12將母線電流檢測值轉(zhuǎn)換為絕對值，若母線電流絕對值超過預(yù)先設(shè)定的電流切斷閾值，則向柵極驅(qū)動部14輸出用于使所有的開關(guān)元件5?10截止的斷開信號。例如，若過電流檢測部12檢測到超過電流切斷值的過電流，則從單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(未圖示)向柵極驅(qū)動部14輸出斷開信號，且該輸出持續(xù)規(guī)定時間。
[0013]此外，若母線電流絕對值超過電流切斷閾值，則過電流檢測部12向微機13輸出為了使所有的開關(guān)元件5?10的柵極驅(qū)動信號的占空比為O而針對后述圖2的斷開信號的指令、以及用于使U相、V相、W相的各相上側(cè)的開關(guān)元件5、7、9截止并使各相下側(cè)的開關(guān)元件6、8、10導(dǎo)通從而使電動機I短路的短路制動指示。另外，在本實施方式1，如后述那樣，占空比=O的指令兼作為短路制動指示。
[0014]圖2是用于說明柵極驅(qū)動部14所構(gòu)成的開關(guān)元件5?10的驅(qū)動邏輯的電路圖。 圖2中雖然省略了圖示，但電動機I具備檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的霍爾傳感器，從霍爾傳感器輸出用于對電動機I進(jìn)行120°通電的3相的轉(zhuǎn)子位置檢測信號。該3相轉(zhuǎn)子位置檢測信號被從U相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 101、V相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 102、以及W相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 103輸入到柵極驅(qū)動部14。這里，圖3(a)示出了輸入到U相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 101的U相轉(zhuǎn)子位置檢測信號的波形，圖3(b)示出了輸入到V相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 102的V相轉(zhuǎn)子位置檢測信號的波形，圖3(c)示出了輸入到W相轉(zhuǎn)子位置檢測信號輸入端口 103的W相轉(zhuǎn)子位置檢測信號的波形。在各曲線圖中，縱軸均為電壓、橫軸均為時間。U