CN108631655B - 电机控制装置的智能功率模块 - Google Patents

电机控制装置的智能功率模块 Download PDF

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Abstract

电机控制装置的智能功率模块，在没有速度控制输入‑超前角值的专用映射数据的情况下得到与多种电机对应的超前角特性。具有：电压判定部(21)，其判定从A端子输入的与速度控制输入‑超前角值的近似式对应的电压是否为多个第1端子电压中的任意一个；运算式上限值决定部(22)，其决定与由电压判定部(21)判定出的第1端子电压对应的运算式和上限值；系数设定基准值决定部(23)，其决定与从B端子输入的对应于近似式的第2端子电压对应的系数设定基准值；系数决定部(24)，其根据系数设定点和系数设定基准值，决定系数；以及超前角值计算部(25)，其根据来自运算式上限值决定部的运算式、上限值和系数，计算超前角值。

Description

电机控制装置的智能功率模块
技术领域
本发明涉及利用相对于来自微型计算机的速度控制输入的超前角值来控制电机的电机控制装置的智能功率模块。
背景技术
作为带超前角值控制功能的电机控制装置，例如公开了专利文献1所记载的压缩机控制装置。该压缩机控制装置预先存储超前角值及其上限值和下限值，根据由压缩机电流检测部检测出的压缩机电流和由压缩机转速检测部检测出的转速来决定超前角值，由此，用最佳的超前角值进行压缩机控制。
该压缩机控制装置在超前角值控制时内置速度控制输入-超前角值的映射数据，设定了与速度控制输入相应的超前角值。
专利文献1：日本特开2009-261146号公报
但是，在现有的带超前角值控制功能的电机控制装置中，仅能够利用预先保存的映射数据的超前角特性。例如图8所示，利用与使用的电机对应的专用映射A、B，得到相对于速度控制输入的最佳超前角值，但不具有通用性。
即，需要准备具有与各个电机对应地写入了映射数据的存储器的电机控制装置。因此，在电机控制装置的种类增加的情况下，专用映射数据的管理和交付变得烦杂。
发明内容
本发明的课题在于提供一种电机控制装置的智能功率模块，能够在没有速度控制输入-超前角值的专用映射数据的情况下，得到与多种电机对应的超前角特性。
本发明的电机控制装置利用速度控制输入-超前角值的超前角特性的超前角来控制电机，该电机控制装置的智能功率模块的特征在于，具有：判定部，其从第1端子输入与所述电机的所述速度控制输入-超前角值的近似式对应的第1电气信息，判定所输入的第1电气信息是否为多个第1端子电气信息中的任意一个第1端子电气信息；运算式上限值决定部，其参照将所述多个第1端子电气信息、多个运算式和多个超前角值的上限值对应起来的第1表，决定与由所述判定部判定出的第1端子电气信息对应的运算式和上限值；系数设定基准值决定部，其参照将多个第2端子电气信息和多个系数设定基准值对应起来的第2表，决定与从第2端子输入的对应于所述近似式的第2端子电气信息对应的系数设定基准值；系数决定部，其根据按照所述运算式的每个种类确定的作为所述速度控制输入的系数设定点、以及由所述系数设定基准值决定部决定的系数设定基准值，决定所述运算式的系数；以及超前角值计算部，其根据由所述运算式上限值决定部得到的运算式和上限值、以及由所述系数决定部得到的系数，计算超前角值。
根据本发明，运算式上限值决定部决定对应于近似式的运算式和上限值，系数设定基准值决定部决定对应于近似式的系数设定基准值，系数决定部根据系数设定点和系数设定基准值，决定运算式的系数。超前角值计算部根据运算式、上限值和系数，计算超前角值。即，根据运算式、系数、上限值这3个参数进行运算，由此，能够描绘任意的速度控制输入-超前角值的曲线图。
因此，能够在没有速度控制输入-超前角值的专用映射数据的情况下，得到与多种电机对应的超前角特性。
附图说明
图1是本发明实施例1的电机控制装置的电路结构图。
图2是用于说明本发明实施例1的电机控制装置的处理的流程图。
图3是示出本发明实施例1的电机控制装置中的一次式和二次式的相对于速度控制输入的超前角值的图。
图4是示出本发明实施例1的电机控制装置中的相对于系数设定点的系数设定基准值的图。
图5是示出本发明实施例2的电机控制装置中的相对于速度控制输入的超前角值的图。
图6是示出本发明实施例2的电机控制装置中的相对于速度控制输入的超前角值的第1具体例的图。
图7是示出本发明实施例2的电机控制装置中的相对于速度控制输入的超前角值的第2具体例的图。
图8是示出现有的电机控制装置的相对于速度控制输入的超前角值的映射数据的图。
标号说明
1：微型计算机；2：电机控制装置；3：电机；11：智能功率模块(IPM)；12：超前角值决定部；13：电机驱动电路；21：电压判定部；22：运算式上限值决定部；23：系数设定基准值决定部；24：系数决定部；25：超前角值计算部。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明实施方式的电机控制装置的智能功率模块详细地进行说明。
本发明不记录速度控制输入-超前角值的曲线图作为映射数据，而能够利用y＝kx2(y：超前角值，x：速度控制输入值，k：系数)等可设定系数的运算式进行运算，描绘任意的速度控制输入-超前角值的曲线图，从而能够提高通用性。
(实施例1)
图1是本发明实施例1的电机控制装置的电路结构图。电机3是无刷直流电机。电机控制装置2利用相对于速度控制输入的超前角值来控制无刷直流电机3(下面，简称作电机3。)，其中，速度控制输入基于来自微型计算机1的速度指令。
电机控制装置2具有智能功率模块(IPM)11。智能功率模块(IPM)11由超前角值决定部12和电机驱动电路13构成，该超前角值决定部12决定电机3的超前角值。
超前角值决定部12具有电压判定部21、运算式上限值决定部22、系数设定基准值决定部23、系数决定部24、超前角值计算部25。超前角值决定部12由ASIC(applicationspecification integrated circuit：专用集成电路)或CPU(中央处理装置)、以及存储器构成，由ASIC执行存储器所存储的超前角值决定程序来实现功能。
为了再现速度控制输入-超前角值的曲线图的近似式，将对应于近似式的电压输入到端子A。电压判定部21对应于本发明的判定部，判定从A端子输入的电压是否为0～1.25V、1.25V～2.5V、2.5V～3.75V、3.75V～5V中的任意一个电压。
运算式上限值决定部22参照将多个端子电压(0～1.25V、1.25V～2.5V、2.5V～3.75V、3.75V～5V)、多个运算式(二次式、一次式)和多个超前角值的上限值(58°、45°)对应起来的表1，决定与由电压判定部21判定出的电压对应的一次式或者二次式的运算式和上限值。
系数设定基准值决定部23参照将端子电压(0～5V)和系数设定基准值(0～58°)对应起来的表2，决定与从B端子输入的对应于近似式的电压相应的系数设定基准值。
系数决定部24根据按照运算式的每个种类确定的作为所述速度控制输入的系数设定点、和由系数设定基准值决定部23决定的系数设定基准值，决定运算式的系数。
超前角值计算部25根据由运算式上限值决定部22得到的一次式或者二次式的运算式和上限值、以及由系数决定部24得到的运算式的系数，计算与来自外部的速度指令相应的超前角值。
接着，参照图2所示的流程图对这样构成的实施例1的电机控制装置的智能功率模块的动作详细地进行说明。
首先，作为事先准备，评价电机所需的超前角特性，计算速度控制输入-超前角值的曲线图的近似式。对于该近似式，在智能功率模块11中设定运算式，因此，从A端子(对应于本发明的第1端子)输入对应于近似式的端子电压。
电压判定部21从A端子读入端子电压(步骤S11)，判定所输入的电压是否为0～1.25V、1.25V～2.5V、2.5V～3.75V、3.75V～5V中的任意一个电压(步骤S12a～12d)。
在从A端子输入的电压是1.25～2.5V的情况下，参照表1，运算式选择二次式，上限值选择45°，在IPM 11中设定的超前角值LA成为LA＝k×Vsp2(步骤S12b)。
表1
Figure BDA0001592661950000041
在从A端子输入的电压是0～1.25V的情况下，参照表1，运算式选择二次式，上限值选择58°，在IPM 11中设定的超前角值LA成为LA＝k×Vsp2(步骤S12a)。
在从A端子输入的电压是2.5～3.75V的情况下，参照表1，运算式选择一次式、上限值选择58°，在IPM 11中设定的超前角值LA成为LA＝k×Vsp(步骤S12c)。
在从A端子输入的电压是3.75～5V的情况下，参照表1，运算式选择一次式，上限值选择45°，在IPM 11中设定的超前角值LA成为LA＝k×Vsp(步骤S12d)。表1是准备了作为两种的一次式和二次式这2个运算式的例子，也可以准备3个以上的运算式。
接着，系数设定基准值决定部23读入来自B端子的电压(步骤S13a、13b)。接着，系数设定基准值决定部23参照将端子电压(0～5V)和系数设定基准值(0～58°)对应起来的表2，决定与从B端子输入的对应于近似式的电压相应的系数设定基准值。
表2
系数设定基准值[°] 端子电压[V]
0～58 0～5
如图3所示，系数决定部24根据按照运算式的每个种类确定的作为所述速度控制输入的系数设定点、和由系数设定基准值决定部23决定的系数设定基准值，决定运算式的系数k。
在运算式为二次式的情况下，通过将B端子电压除以系数设定点的平方，求出系数k(步骤S14a)。在运算式为一次式的情况下，通过将B端子电压除以系数设定点，求出系数k(步骤S14b)。以上的处理在电机驱动前进行。
接着，在电机驱动时，超前角值计算部25根据由运算式上限值决定部22得到的一次式或者二次式的运算式和上限值、以及由系数决定部24得到的运算式的系数k，计算与来自外部的速度指令值Vsp相应的超前角值LA(步骤S15)。
由此，能够确定运算式、系数、上限值，从而设定任意的运算式。在实施例1中，通过在A端子、B端子设定运算式、上限值、系数这3个参数，能够实现与顾客持有的种类的电机对应的超前角特性。
根据使用的电机3的超前角特性的评价结果，在系数设定点为4.2V处的超前角值需要58°的情况下，对A端子(运算式、上限值设定)施加1V、B端子(系数设定)施加5V。于是，运算出系数设定点4.2V处的超前角值为58°的图4的曲线图。
另外，通过对表1的运算式、上限值设定的端子电压进一步进行细分，能够增加参数。此外，表1中示出了使用电压作为电气信息、根据端子电压设定运算式和上限值的例子。
例如，作为电气信息，也可以向A端子、B端子输入电流，并利用电流进行运算式、上限值设定。或者，作为电气信息，也可以对A端子、B端子连接电阻，并利用电阻值设定运算式、上限值。
根据这样构成的实施例1的电机控制装置的智能功率模块，运算式上限值决定部22决定对应于近似式的运算式和上限值，系数设定基准值决定部23决定对应于近似式的系数设定基准值，系数决定部24根据系数设定点和系数设定基准值，决定运算式的系数。超前角值计算部25根据运算式、上限值和系数，计算超前角值。即，根据运算式、系数、上限值这3个参数进行运算，由此，能够描绘任意的速度控制输入-超前角值的曲线图。
因此，能够在没有速度控制输入-超前角值的专用映射数据的情况下，得到与多种电机对应的超前角特性。
(实施例2)
在超前角值控制时，设定与速度控制输入对应的超前角值，此时，如图3所示，在上限值以内，遵循一个运算式绘制速度控制输入-超前角值的曲线图，成为斜率在上限值附近为最大的曲线图。
在该情况下，在上限值附近，超前角值由于速度控制输入的微小变动而发生较大变化，导致转速的不匀和效率的下降。
因此，在实施例2中，在上限值近前设置拐点，在超前角值达到了上限值近前的任意值时，减小斜率，由此，抑制转速的不匀和效率的下降。
在实施例2中，超前角值决定部12构成斜率设定部，在设定与速度控制输入对应的超前角值时，如图5所示，该斜率设定部将从小于超前角值的上限值的规定值到上限值为止的、超前角值相对于速度控制输入的斜率设定为比规定值处的超前角值相对于速度控制输入的斜率小。由此，能够实现控制的稳定化。
作为抑制超前角值的斜率的方法，考虑运算式的变更、系数的变更、对运算式的计算结果的追加运算。例如，在运算式的情况下，在速度控制输入超过了规定阈值的时刻，斜率设定部将运算式从二次式切换为一次式。
或者，在速度控制输入超过了规定阈值的时刻，斜率设定部变更系数。或者，在速度控制输入超过了规定阈值的时刻，斜率设定部通过对运算式的计算结果进行追加运算来变更斜率。
图6示出代入了数值的速度控制输入-超前角值的曲线图的具体例。在超前角值处于48°～58°的范围时，通过减小斜率，能够防止转速的不匀和效率的下降。
图7示出将超前角值处于48°～58°的范围的运算式变更为了对数式的曲线图。例如，在超前角值处于48°～58°的范围时，通过切换速度控制输入-超前角值的曲线图的运算式，变更斜率。另外，通过使对数式的切换时的初始值与在此之前的超前角值为48°处的数值一致，能够顺利地进行切换。

Claims (3)

1.一种电机控制装置的智能功率模块，该电机控制装置利用速度控制输入-超前角值的超前角特性的超前角来控制电机，该电机控制装置的智能功率模块的特征在于，具有：
判定部，其从第1端子输入与所述电机的所述速度控制输入-超前角值的近似式对应的第1电气信息，判定所输入的第1电气信息是否为多个第1端子电气信息中的任意一个第1端子电气信息；
运算式上限值决定部，其参照将所述多个第1端子电气信息、多个运算式和多个超前角值的上限值对应起来的第1表，决定与由所述判定部判定出的第1端子电气信息对应的运算式和上限值；
系数设定基准值决定部，其参照将多个第2端子电气信息和多个系数设定基准值对应起来的第2表，决定与从第2端子输入的对应于所述近似式的第2端子电气信息对应的系数设定基准值；
系数决定部，其根据按照所述运算式的每个种类确定的作为所述速度控制输入的系数设定点、以及由所述系数设定基准值决定部决定的系数设定基准值，决定所述运算式的系数；以及
超前角值计算部，其根据由所述运算式上限值决定部得到的运算式和上限值、以及由所述系数决定部得到的系数，计算超前角值，
在所述运算式为二次式的情况下，通过将所述第2端子电气信息除以所述系数设定点的平方，求出所述运算式的系数，在所述运算式为一次式的情况下，通过将所述第2端子电气信息除以所述系数设定点，求出所述运算式的系数。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置的智能功率模块，其特征在于，
该电机控制装置的智能功率模块具有斜率设定部，该斜率设定部将从小于所述超前角值的所述上限值的规定值到所述上限值为止的、超前角值相对于所述速度控制输入的斜率设定为比所述规定值处的超前角值相对于所述速度控制输入的斜率小。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置的智能功率模块，其特征在于，
所述第1电气信息、所述多个第1端子电气信息、所述多个第2端子电气信息的全部电气信息是电压、电流或者电阻值。
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