電機控制系統的製作方法
2024-01-20 10:11:15 1
專利名稱：電機控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用電功率轉換器，如三相逆變器等，通過脈寬調製(PWM)控制方式驅動電機的電機控制系統。
背景技術：
圖1示出通常已知的在例如JP-A-2002-186171中描述的電機控制系統，其中標號101表示三相無刷電機，102表示逆變器部分，103表示直流(DC)電源，104表示驅動部分，105表示控制部分，106表示溫度傳感器，107表示溫度檢測部分。
逆變器部分102有三對開關元件Us，Xs；Vs，Ys；Ws，Zs。每個開關元件都由電晶體等構成。根據從驅動部分104提供的驅動信號，開關元件Us，Xs；Vs，Ys；Ws，Zs被控制導通/關斷，使得逆變器部分102可以將從DC電源103提供的DC功率轉換為偽三相交流(AC)功率，該AC功率被輸出到電機101的線圈項Uc、Vc、Wc。
控制部分105由微計算機等構成，執行PWM信號發生處理，以生成PWM信號，從而根據轉速指令獲得預定的電機轉速，並且輸出生成的PWM信號到驅動部分104；控制部分105還執行電機轉速反饋處理，用於根據從軸位置檢測部分108提供的軸位置數據計算當前電機轉速，並控制當前電機轉速，使其等於對應於轉速命令的預定電機轉速；控制部分105還執行下面將提到的熱保護處理。
溫度傳感器106檢測逆變器部分102的開關元件Us-Zs的溫度。溫度檢測部分107執行溫度檢測信號的A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分105。溫度傳感器106包括利用電熱調節器等的傳感器，位於能夠檢測到開關元件溫度的位置，如，在安裝在基板上的開關元件附近，或在開關元件封裝的表面上等。
軸位置傳感器108檢測電機101的轉子位置。軸位置檢測部分109對位置檢測信號進行A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分105。軸位置傳感器由分解器、旋轉編碼器等構成，並將其檢測元件耦合到電機102的轉子。
溫度傳感器106用於逆變器部分102的開關元件的熱保護。在上述電機控制系統中，當溫度傳感器106檢測到的溫度超出預定可接受溫度範圍的上限時，執行使電機101停止的控制。
利用上述被設計為僅僅根據由溫度傳感器106檢測到的溫度執行熱保護處理的電機控制系統，即使在開關元件Us-Zs能夠實際工作而不會發生任何問題的溫度狀態，電機101也可能被強制停機。這樣，開關元件的潛力本身不能被充分利用，導致電機的工作範圍被不必要地變窄的缺陷。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種電機控制系統，其能夠通過在熱極限利用電功率轉換器如三相逆變器的開關元件來擴展電機操作範圍。
根據本發明的一方面，提供了一種電機控制系統，用於利用電功率轉換器如三相逆變器等通過PWM控制方式驅動電機。該電機控制系統包括結溫度計算裝置，用於計算電功率轉換器的開關元件的結溫度；和結溫度降低裝置，用於比較由結溫度計算裝置計算的結溫度和預設的溫度限制，以便當結溫度超過溫度限制時，執行結溫度降低處理，使得結溫度等於或低於該溫度限制。
根據該電機控制系統，計算的結溫度與預設的溫度限制相比較，當結溫度超過溫度限制時，執行結溫度降低處理，以使結溫度等於或小於溫度限制。因此，開關元件可以有效地在其最大溫度限制使用，而與檢測到的溫度無關，從而可以擴展電機操作範圍。
根據本發明另一方面的電機控制系統是利用電功率轉換器如三相逆變器等通過PWM控制方式驅動電機的一種電機控制系統，其主要包括損耗計算裝置，用於計算電功率轉換器的開關元件的損耗；和損耗減小裝置，用於比較由損耗計算裝置計算的損耗和預設的損耗限制，並且當損耗超出所述損耗限制時，執行損耗減小處理，使損耗等於或小於損耗限制。
根據該電機控制系統，計算的損耗與預設的損耗限制相互比較，當損耗超出損耗限制時，執行損耗減小處理，使損耗等於或小於損耗限制。因此，開關元件可以有效地在其最大溫度限制使用，而與檢測到的溫度無關，從而可以擴展電機操作範圍。
根據本發明另一方面的電機控制系統是利用電功率轉換器如三相逆變器等通過PWM控制方式驅動電機的一種電機控制系統，其主要包括溫度檢測裝置，用於檢測電功率轉換器的開關元件的溫度；結溫度計算裝置，用於當由溫度檢測裝置檢測到的溫度在開關元件的最大溫度限制與低於最大溫度限制的預定溫度之間時，計算電功率轉換器的開關元件的結溫度；結溫度降低裝置，用於當由溫度檢測裝置檢測到的溫度在開關元件的最大溫度限制與低於最大溫度限制的預定溫度之間時，比較由結溫度計算裝置計算的結溫度和預設的溫度限制，並且當結溫度超出溫度限制時，執行結溫度降低處理；損耗計算裝置，用於當由溫度檢測裝置檢測到的溫度等於或低於預定溫度時，計算電功率轉換器的開關元件的損耗；以及損耗減小裝置，用於當由溫度檢測裝置檢測到的溫度等於或低於預定溫度時，比較由損耗計算裝置計算的損耗和預設損耗限制，並且當損耗超出損耗限制時，執行損耗減小處理，使損耗等於或低於損耗限制。
根據該電機控制系統，當由溫度檢測裝置檢測到的溫度在開關元件的最大溫度限制與低於該最大溫度限制的預定溫度之間時，預設的溫度限制與計算的結溫度相比較，當結溫度高於溫度限制時，執行結溫度降低處理，使結溫度等於或低於溫度限制。另一方面，當由溫度檢測裝置檢測到的溫度等於或低於預定溫度時，預設損耗限制與計算的損耗相比較，當損耗超過損耗限制時，執行損耗減小處理，使損耗等於或低於損耗限制。因此，開關元件能夠有效地在其最高溫度限制下使用，而不管檢測到的溫度，從而可以擴展電機操作範圍。
根據本發明另一方面的電機控制系統是利用電功率轉換器如三相逆變器等通過PWM控制方式驅動電機的一種電機控制系統，其主要包括損耗計算裝置，用於計算電功率轉換器的開關元件的損耗；結溫度計算裝置，用於計算電功率轉換器的開關元件的結溫度；損耗減小裝置，用於比較由損耗計算裝置計算的損耗與預設損耗限制，並且當損耗超過損耗限制時，執行損耗減小處理，使損耗等於或小於損耗限制；以及結溫度降低裝置，用於當由比較判斷出損耗等於或小於損耗限制時，或者當通過損耗減小處理使損耗變得等於或小於損耗限制時，比較由結溫度計算裝置計算的溫度和預設溫度限制，並且當結溫度超出溫度限制時，執行結溫度降低處理，使結溫度等於或低於溫度限制。
根據該電機控制系統，由損耗計算裝置計算的損耗與預設損耗限制相比較，當損耗超過損耗限制時，執行損耗減小處理，使得損耗等於或低於損耗限制。當比較判斷出損耗等於或小於損耗限制時，或通過損耗減小處理使得損耗變得等於或小於損耗限制時，由結溫度計算裝置計算的結溫度與預設溫度限制相比較，並且當結溫度超過溫度限制時，執行結溫度降低處理，使得結溫度等於或低於溫度限制。因此，開關元件可以有效地在其最大溫度限制使用，而與檢測到的溫度無關，從而可以擴展電機工作範圍。
本發明的上述和其它目的、結構特徵、功能、以及優點在以下的說明和附圖中會更加清楚。
圖1示出傳統電機控制系統的框圖；圖2示出根據本發明的電機控制系統的框圖；圖3示出圖2所示電機控制系統的第一工作範圍限制方法流程圖；圖4示出根據第一工作範圍限制方法的開關元件工作範圍圖；圖5A和5B是解釋根據第一工作範圍限制方法用於減小開關次數的方法的圖；圖6是在圖2所示電機控制系統中執行的第二工作範圍限制方法流程圖；圖7示出根據第二工作範圍限制方法的開關元件工作範圍圖；圖8是在圖2所示電機控制系統中執行的第三工作範圍限制方法流程圖；圖9示出根據第三工作範圍限制方法的開關元件工作範圍圖；圖10是在圖2所示電機控制系統中執行的第四工作範圍限制方法流程圖；圖11示出根據第四工作範圍限制方法的開關元件工作範圍圖；具體實施方式
圖2示出根據本發明的電機控制系統的一個實施例，其中，標號1表示三相無刷電機，2表示逆變器部分，3表示直流電源部分，4表示驅動部分，5表示控制部分，6表示溫度傳感器，7表示溫度檢測部分，8表示電流傳感器，9表示電流檢測部分，10表示電壓傳感器，11表示電壓檢測部分，12表示軸位置傳感器，13表示軸位置檢測部分。
逆變器部分2具有3對開關元件Us，Xs；Vs，Ys；Ws，Zs，每個開關元件都由電晶體等構成。這些開關元件Us-Zs根據從驅動部分4提供的驅動信號被控制來導通和關斷，逆變器部分2將直流功率轉換為偽三相交流功率，該交流功率被輸出到電機1的線圈相Uc、Vc和Wc上。
控制部分5由微計算機等構成，執行脈寬調製(PWM)信號發生處理，用於生成一個PWM信號，以根據轉速命令而達到預定電機轉速，並用於輸出生成的PWM信號到驅動部分4；還執行電機轉速反饋處理，用於根據從軸位置檢測部分13提供的軸位置數據計算當前電機轉速，並控制當前電機轉速，使其等於對應於轉速命令的預定電機轉速；還執行下面將提到的工作範圍限制處理。
溫度傳感器6檢測逆變器部分2的開關元件Us-Zs的溫度。溫度檢測部分7執行溫度檢測信號的A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分5。溫度傳感器6包括利用電熱調節器等的傳感器，位於能夠檢測到開關元件溫度的位置，如，在安裝在基板上的開關元件附近，或在開關元件封裝的表面上等。
電流傳感器8檢測從直流電源3流向逆變器部分2的電流。電流檢測部分9對電流檢測信號進行A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分5。電流傳感器8由公知的傳感器利用旁路電阻等構成，並在從直流電源3到逆變器部分2之間的功率路徑中提供。
電壓傳感器10檢測從直流電源3流向逆變器部分2的電壓。電壓檢測部分11對電壓檢測信號進行A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分5。電壓傳感器由公知的傳感器利用電壓驅動電阻等構成，並在從直流電源3到逆變器部分2之間的功率路徑中提供。
軸位置傳感器12檢測電機1的轉子位置。軸位置檢測部分13對檢測到的信號進行A/D轉換，並將經過A/D轉換的信號傳遞到控制部分5。軸位置傳感器12由分解器、旋轉編碼器等構成，並將其檢測元件耦合到電機1的轉子。同時，在電機1為不具備軸位置傳感器12的無傳感器類型電機的情況下，軸位置傳感器12可以省略，其中，提供一個傳感器用於檢測從逆變器部分2輸出到電機1的線圈相的相電流，或用於檢測相電流和相電壓，且其中根據從該傳感器提供的信號，控制部分5執行計算電機轉速的處理。
下面將說明由該電機控制系統執行的工作範圍限制處理。
圖3和圖4示出第一工作範圍限制方法，其中圖3是工作範圍限制處理的流程圖，圖4示出開關元件的工作範圍。
在圖4中，Td表示由溫度傳感器6檢測到的溫度；Ts-Tj表示預定溫度限制Ts減去計算的開關元件結溫度Tj所得的差；X1表示結溫度限制線；OR1表示在結溫度限制線X1下形成的開關元件工作範圍(圖4中的陰影部分)。結溫度限制線按照左-上方向梯度從最大溫度限制Max，如150℃，向較低溫度區延伸。
第一工作範圍限制方法的特徵在於計算開關元件Us-Zs的結溫度，並進行控制，使計算的結溫度Tj在圖4所示工作範圍OR1內。
具體地，如圖3中的流程圖所示，當前開關元件Us-Zs的結溫度Tj按照以下公式計算(步驟S1)Tj＝Td+(Rh×Lo)，...公式1其中，Td表示由溫度傳感器6檢測到的溫度；Rh表示溫度傳感器6與開關元件Us-Zs之間的熱阻(攝製度每瓦)；Lo表示開關元件Us-Zs中的損耗。
公式1中的熱阻Rh可以從溫度傳感器6和開關元件Us-Zs的說明書中得到。公式1中的損耗Lo是當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。損耗Lo1可以根據以下公式計算Lo1＝Ns×f(電壓，電流)...公式2其中，Ns表示每單位時間的開關次數(或切換次數)，f(電壓，電流)表示電壓和電流的函數，可以表示為f＝α(常數)×電壓×函數。開關次數Ns可以根據從控制部分5提供到驅動部分4，用於產生PWM信號的控制信號來確定，電流可以根據從電流檢測部分9提供給控制部分5的電流數據確定，電壓可以根據從電壓檢測部分11提供給控制部分5的電壓數據確定。
確定Lo2的方法隨開關元件是FET，還是電晶體，還是IGBT而不同。當開關元件是FET時，Lo2可以用以下公式計算Lo2＝Rs×Is2，...公式3而當開關元件是電晶體或IGBT時，Lo2可以用以下公式計算Lo2＝Vcesat×Is，...公式4
公式3中的符號Rs和Is分別表示開關元件Us-Zs的阻抗和流過開關元件Us-Zs的電流。電阻Rs可以根據開關元件Us-Zs的說明書事先確定，電流Is根據從電流檢測部分9提供給控制部分5的電流數據確定。在公式4中，Vcesat可以根據從電壓檢測部分11提供給控制部分5的電壓數據確定，電流Is根據從電流檢測部分9提供給控制部分5的電流數據確定。
然後，比較由圖4中的結溫度限制線X1所表示的溫度限制Ts和計算的結溫度Tj(步驟S2)。如果Tj≤Ts，則流程返回步驟S1。如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理(步驟S3)。溫度限制Ts事先根據開關元件Us-Zs的說明書確定，例如為150℃。
降低結溫度Tj的處理是通過降低公式1中的損耗Lo實現的，更具體地，通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3和4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。
開關次數Ns可以通過降低用於產生PWM信號的基本載波的頻率來降低，根據該PWM信號可以獲得預定電機轉速。在如圖5A所示通過在基本載波(三角波)CW上疊加一個輸出設定信號CS來產生PWM信號MS的PWM方法中，開關次數Ns可以通過如圖5B所示降低基本調製波CW的頻率來降低。在該情況下，儘管基本調製波的頻率降低，但輸出信號MS的有效電壓值不變，所以可以保持電機轉速不變。
電流Is可以通過減小所產生的PWM信號的佔空比來減小。在PWM信號如圖5A所示生成的情況下，電流Is可以通過使所產生的PWM信號MS的高電平部分的時間寬度變窄來降低。在該情況下，輸出信號MS的有效電壓值減小，從而電機轉速降低。
當通過執行結溫度Tj降低處理(步驟S4)使得滿足Tj≤Ts時，流程返回步驟S1。然後重複類似的步驟。
根據第一工作範圍限制方法，預設溫度限制Ts與計算的結溫度Tj比較，如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理，使得滿足Tj≤Ts。因此，電機1的工作範圍可以通過在開關元件Us-Zs的最大溫度限制有效地加以利用而擴展，而不管檢測到的溫度Td為多少。
圖6和7示出第二工作範圍限制方法，其中圖6是工作範圍限制處理流程圖，圖7是開關元件的工作範圍示意圖。
在圖7中，Td表示由溫度傳感器6檢測到的溫度，Lo表示通過計算得到的開關元件損耗；X2表示損耗限制線；OR2表示在損耗限制線X2之下形成的開關元件的工作範圍(圖7中的陰影部分)。結溫度限制線X2在從最大溫度限制Max，例如150℃到較低溫度區域的範圍內具有常值。
第二工作範圍限制方法的特徵在於，計算開關元件Us-Zs的損耗Lo，並進行控制，使得計算的損Lo在圖7所示工作範圍OR2內。
具體而言，如圖6的流程圖所示，計算當前開關元件Us-Zs的損耗Lo(步驟S11)。損耗Lo是當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。Lo1可以從公式1確定，Lo2可以從公式3和4確定。
然後，比較由圖7中的結溫度限制線X2所表示的損耗限制Ls和計算的損耗Lo(步驟S12)。如果Lo≤Ls，則流程返回步驟S11。如果Lo＞Ls，則執行降低損耗Lo的處理(步驟S13)。損耗限制Ls事先根據開關元件Us-Zs的說明書確定。
降低損耗Lo的處理是通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3和4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。至於降低開關次數Ns和電流Is的方法，與上述方法相同，在此省略對其解釋。
當通過執行損耗Lo降低處理使得滿足Lo≤Ls時，流程返回S11。隨後，重複類似的處理。
根據該第二工作範圍限制方法，預設的損耗限制與計算的損耗Lo相比較，如果Lo＞Ls，則執行Lo降低處理，使得滿足Lo≤Ls。因此，電機1的工作範圍可以通過在開關元件Us-Zs的最大溫度限制有效地加以利用而擴展，而不管檢測到的溫度Td為多少。
圖8和圖9示出第三工作範圍限制方法，其中，圖8是工作範圍限制處理流程圖，圖9是開關元件的工作範圍示意圖。
圖9中，Td表示由溫度傳感器6檢測到的溫度；Ts-Tj表示預定溫度限制Ts減去計算的開關元件結溫度Tj所得的差；Lo表示通過計算得到的開關元件損耗；X1表示結溫度限制線；X2表示損耗限制線；OR3表示在結溫度限制線X1和損耗限制線X2之下形成的開關元件的工作範圍(圖9中的陰影部分)。結溫度限制線X1按照左-上方向梯度從最大溫度限制Max，如150℃，向較低溫度區延伸。損耗限制線X2在最大溫度限制Max，例如150℃，到較低溫度區域內，是一個常值。
第三工作範圍限制方法的特徵在於，當溫度傳感器6檢測到的溫度Td在最大溫度限制Max與預定溫度T1之間時，計算開關元件Us-Zs的結溫度Tj，並進行控制，使得計算的溫度Tj在圖9所示工作範圍OR3中T1的右側。當溫度傳感器6檢測到的溫度Td等於或低於預定溫度T1時，計算開關元件Us-Zs的損耗Lo，並將計算的損耗Lo控制在圖9所示工作範圍OR3中T1的左側。
具體而言，如圖8中的流程圖所示，溫度傳感器6檢測到的溫度Td與預定溫度T1比較(步驟S21)。當Td＞T1時，流程前進到步驟S22。當Td≤T1時，流程前進到步驟S26。
如果Td＞T1，則根據公式1計算當前開關元件Us-Zs的結溫度(步驟S22)。公式1中的損耗Lo為當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。Lo1可以從公式1確定，Lo2可以從公式3和4確定。
然後，比較由圖9中的結溫度限制線X1描述的溫度限制Ts和通過計算獲得的結溫度Tj。如果Tj≤Ts，則流程返回到步驟S21。如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理(步驟S24)。溫度限制Ts根據開關元件Us-Zs的說明書事先確定，例如，是150℃。
降低結溫度Tj的處理是通過降低公式1中的損耗Lo實現的，更具體地，通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3和4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。至於降低開關次數Ns和電流Is的方法，與上述方法相同，在此省略對其解釋。
當通過執行降低結溫度Tj的處理使得Tj≤Ts時(步驟S25)，流程返回步驟S21。然後重複類似的處理。
另一方面，如果在步驟S21判斷出Td≤T1，則計算當前開關元件Us-Zs的損耗Lo(步驟S26)。損耗Lo為當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。Lo1可以從公式1確定，Lo2可以從公式3和4確定。
然後，比較由圖9中的損耗限制線X2所指示的損耗限制Ls與通過計算獲得的損耗Lo(步驟S27)。如果Lo≤Ls，則流程返回步驟S21。如果Lo＞Ls，則執行降低損耗Lo的處理(步驟S28)。損耗限制事先根據開關元件Us-Zs的說明書確定。
降低損耗Lo的處理是通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3和4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。至於降低開關次數Ns和電流Is的方法，與上述方法相同，在此省略對其解釋。
當通過執行損耗使得滿足Lo≤Ls時(步驟S29)，流程返回到步驟S21。隨後重複類似的程序。
根據該第三工作範圍限制方法，當溫度傳感器6檢測到的溫度Td高於預定溫度T1，且等於或低於開關元件Us-Zs的最大溫度限制Max時，預設的溫度限制Ts與計算的溫度Tj相互比較，如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理，使得滿足Tj≤Ts。另一方面，當溫度傳感器6檢測到的溫度Td等於或低於預定溫度T1時，預設的損耗限制Ls與計算的損耗Lo相互比較，如果Lo＞Ls，則執行降低損耗Lo的處理，使得滿足Lo≤Ls。因此，電機1的工作範圍可以通過在開關元件Us-Zs的最大溫度限制有效地加以利用而擴展，而不管檢測到的溫度Td為多少。
圖10和11示出第四工作範圍限制方法，其中，圖10是工作範圍限制處理流程圖，圖11是開關元件的工作範圍示意圖。
在圖11中，Td表示溫度傳感器6檢測到的溫度；Ts-Tj表示預定溫度限制Ts減去計算的開關元件結溫度Tj所得的差；Lo表示通過計算得到的開關元件損耗；X1表示結溫度限制線；X2表示損耗限制線；OR4表示在結溫度限制線X1和損耗限制線X2之下形成的開關元件的工作範圍(圖11中的陰影部分)。結溫度限制線X1按照左-上方向梯度從最大溫度限制Max，如150℃，向較低溫度區延伸。損耗限制線X2在最大溫度限制Max，例如150℃，到較低溫度區域內，是一個常值。這些限制線X1和X2在低於最大溫度限制Max的預定溫度例如25℃相交。
第四工作範圍限制方法的特徵在於，計算開關元件Us-Zs的損耗Lo，如果Lo＞Ls，則執行控制，使得計算的損耗Lo在圖11所示的工作範圍OR4內。如果Lo≤Ls，則計算開關元件Us-Zs的結溫度Tj，並執行控制，使得結溫度Tj在圖11所示的工作範圍OR4內。
更具體地，如圖10的流程圖所示，計算當前開關元件Us-Zs的損耗Lo(步驟S31)。損耗Lo是當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。Lo1可以從公式1確定，Lo2可以從公式3和4確定。
然後，比較由圖11中的損耗限制線X2所表示的損耗限制Ls和計算的損耗Lo(步驟S32)。如果Lo≤Ls，則流程返回步驟S31。如果Lo＞Ls，則執行降低損耗Lo的處理(步驟S33)。損耗限制Ls事先根據開關元件Us-Zs的說明書確定。
降低損耗Lo的處理是通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3或4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。至於降低開關次數Ns和電流Is的方法，與上述方法相同，在此省略對其解釋。
當通過執行損耗Lo降低處理使得滿足Lo≤Ls時(步驟S34)，或當在步驟S32判斷出Lo≤Ls時，根據公式1計算當前開關元件Us-Zs的損耗Lo(步驟S35)。損耗Lo是當開關元件Us-Zs被導通或關斷時所產生的損耗Lo1與流過開關元件的電流產生的損耗Lo2之和(Lo＝Lo1+Lo2)。Lo1可以從公式1確定，Lo2可以從公式3和4確定。
然後，比較由圖11中的結溫度限制線X1描述的溫度限制Ts和通過計算獲得的結溫度Tj(步驟S36)。如果Tj≤Ts，則流程返回到步驟S31。如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理(步驟S37)。溫度限制Ts根據開關元件Us-Zs的說明書事先確定，例如，是150℃。
降低結溫度Tj的處理是通過降低公式1中的損耗Lo實現的，更具體地，通過減少公式2中的開關次數Ns或降低公式3和4中的電流Is實現，或結合這兩種方法實現。至於降低開關次數Ns和電流Is的方法，與上述方法相同，在此省略對其解釋。
當通過執行降低結溫度Tj的處理使得Tj≤Ts時(步驟S38)，流程返回步驟S31。然後重複類似的處理。
根據該第四工作範圍限制方法，對計算的損耗Lo和預設損耗限制Ls進行比較，當Lo＞Ls，則執行降低損耗Lo的處理，使得滿足Lo≤Ls。如果通過比較判斷出Lo≤Ls或通過執行降低損耗Lo的處理，使得Lo≤Ls，則將預設的溫度限制Ts與計算的溫度Tj相互比較，如果Tj＞Ts，則執行降低結溫度Tj的處理，使得滿足Tj≤Ts。因此，電機1的工作範圍可以通過在開關元件Us-Zs的最大溫度限制有效地加以利用而擴展，而不管檢測到的溫度Td為多少。
在上述說明中，通過舉例的方式描述了通過逆變器部分2驅動三項無刷電機1的情況。除了無刷電機外，上述工作範圍限制方法還可以應用於包括用於驅動電機的逆變器的電機控制系統，如磁阻電機或感應電機，並能獲得類似於以上所述的功能和優點。
權利要求
1.一種電機控制系統，用於利用電功率轉換器如三項逆變器等通過脈寬調製控制驅動電機，包括損耗計算裝置，用於計算所述電功率轉換器的開關元件的損耗；和損耗減小裝置，用於比較由損耗計算裝置計算得到的損耗和預設的損耗限制，並且當損耗超過所述損耗限制時，執行損耗減小處理，使得損耗等於或小於所述損耗限制。
2.根據權利要求1所述的電機控制系統，其中所述損耗減小裝置通過減少單位時間內所述開關的開關次數的方法和降低流過所述開關元件的電流的方法中的至少一種方法執行損耗減小處理。
3.根據權利要求2所述的電機控制系統，其中所述開關元件的開關次數是通過降低用於產生脈寬調製信號的基本載波頻率來減少的。
4.根據權利要求2所述的電機控制系統，其中所述電流是通過減小脈寬調製信號的佔空比來降低的。
全文摘要
一種電機控制系統包括一個控制部分，該控制部分執行操作範圍限制處理，其中計算電功率轉換器的開關元件的結溫度，並將該結溫度與預設溫度限制相比較，當結溫度超過溫度限制時，執行結溫度降低處理，使得結溫度等於或低於所述溫度限制，從而開關元件實際上可以在其最大溫度限制使用，而與溫度傳感器檢測到的溫度無關，從而擴大電機的工作範圍。
文檔編號H02H7/122GK1741365SQ20051009249
公開日2006年3月1日 申請日期2003年12月25日 優先權日2002年12月26日
發明者廣野大輔 申請人:三電有限公司