相電流檢測裝置的制作方法

專利名稱：相電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相電流檢測裝置，該相電流檢測裝置在把來自PWM 逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直 流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流。
背景技術(shù)：
以前，在由逆變器驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，作為用于檢測 電動機(jī)相電流的裝置，提出了一種使輸出脈沖變形為可測定的輸出的裝 置。當(dāng)采用上述結(jié)構(gòu)時，產(chǎn)生以下不良情況，即由振鈴引起的電流測 定誤差，由脈沖輸出時間的延長引起的波形失真，運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的縮小，異 常噪聲的產(chǎn)生等。特別是，由于沒有提出任何對振鈴的解析方案，因而存在以下不良 情況，S卩難以減少振鈴，不能進(jìn)行高速反應(yīng)，或者不能提高測定精度。并且，雖然考慮到可使用并聯(lián)電阻來檢測流過直流鏈路的脈沖電流， 但是難以減少噪聲的影響和提高測定精度，而且由于由并聯(lián)電阻的電感 引起的峰值電壓，存在不能對長脈沖以外的脈沖進(jìn)行電流檢測的不良情 況。因此，使用并聯(lián)電阻來檢測相電流還未達(dá)到實(shí)用化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題作出的，本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制振鈴并以高速和高精度實(shí)現(xiàn)電流取入的相電流檢測裝置。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠使用并聯(lián)電阻以高精度檢測相電流的相電流檢測裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，在功率器件不會由于開關(guān)引起的浪涌電壓而損壞的范圍內(nèi)，把設(shè)置在直流鏈路上的電流檢測器的功率器件側(cè)的旁路電容器的電容設(shè)定得盡量小。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，把設(shè)置在直流鏈路上的電流檢測器的功率器件側(cè)的旁路電容器的電容設(shè)定成使由電源側(cè)的一對電容器的合成電容和這些電容器間的布線電感所產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象引起的電流檢測器上的電流在電流檢測器可檢測的最小電流以下。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，該相電流檢測裝置的結(jié)構(gòu)為把電流從電源側(cè)的旁路電容器通過直流鏈路上的電流檢測器直接提供給功率器件。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的相電流檢測裝置在把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，在電流檢測器中設(shè)置低通濾波器，并把該低通濾波器的截止頻率設(shè)定為能夠在測定誤差范圍內(nèi)，對由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴頻率分量進(jìn)行充分抑制的頻率。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的相電流檢測裝置采用包含用于切換截止頻率的切換部件的低通濾波器作為上述低通濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面的相電流檢測裝置在把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電
流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，在電流檢測器中設(shè)置具有可在規(guī)定的最小電壓矢量長度上檢測電流的響應(yīng)速度的濾波器，并設(shè)定從逆變器到電動機(jī)的線路長度，以便使用該濾波器，使由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴為可抑制的頻率以上。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面的相電流檢測裝置采用包含利用放大器的通過速率的低通濾波器的濾波器作為上述濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面的相電流檢測裝置采用具有把振鈴頻率和最高輸出電壓相乘所獲得的值以下的通過速率的放大器作為上述放大器。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面的相電流檢測裝置采用由運(yùn)算放大器構(gòu)成并且頻帶受反饋電容限制的放大器作為在電流檢測器中包含的放大器。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，與電流檢測器并聯(lián)地設(shè)置由LC串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的濾波器，并使其諧振頻率與由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴頻率一致。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流；其特征在于，該相電流檢測裝置包含決定部件，該決定部件對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，并根據(jù)測定結(jié)果，決定電流檢測定時和最小電壓矢量長度中的至少一方。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面的相電流檢測裝置采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件在起動時，在直流電流流過電動機(jī)的狀態(tài)下，對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定。根據(jù)本發(fā)明的第十三方面的相電流檢測裝置采用使用三角波比較方
式進(jìn)行PWM波產(chǎn)生的電動機(jī)驅(qū)動裝置作為上述電動機(jī)驅(qū)動裝置，并采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，并在三角波的上升邊、下降邊各自的傾斜邊進(jìn)行用于相電流檢測的電流測定。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面的相電流檢測裝置采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件不進(jìn)行用于相電流檢測的電流測定，對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面的相電流檢測裝置采用用于驅(qū)動密閉型壓縮機(jī)的電動機(jī)作為上述電動機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面的相電流檢測裝置在把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測；其特征在于，該相電流檢測裝置具有第一濾波器，該第一濾波器抵消由并聯(lián)電阻附帶的電感分量引起的誤差。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面的相電流檢測裝置采用以下第一濾波器作為上述第一濾波器，該第一濾波器在比電流檢測電路所要求的頻率特性的上限低的頻率處具有極點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面的相電流檢測裝置采用以下第一濾波器作為上述第一濾波器，該第一濾波器內(nèi)含與由并聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻附帶的電感分量所產(chǎn)生的零點(diǎn)頻率相同的極點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第十九方面的相電流檢測裝置還包含第二濾波器，該第二濾波器消除流過并聯(lián)電阻的電流的無用振動分量。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面的相電流檢測裝置采用由無源元件構(gòu)成并與并聯(lián)電阻直接連接的濾波器作為上述第一或第二濾波器。
根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面的相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測；其特征在于，該相電流檢測裝置具有噪聲消除裝置，該噪聲消除裝置消除由從并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通引起的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面的相電流檢測裝置在把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測；其特征在于，該相電流檢測裝置裝有電路元件，以便不受由從并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通引起的噪聲的影響。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面的相電流檢測裝置把電路元件安裝成與由并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通的平面平行。
根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面的相電流檢測裝置用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，并且包含為檢測電動機(jī)電流而插入直流鏈路的并聯(lián)電阻；電流檢測電路；以檢測電流輸出作為輸入的微計算機(jī)；其特征在于，把電流檢測電路的信號地線和微計算機(jī)地線連接在并聯(lián)電阻的一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面的相電流檢測裝置用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，并且包含-為檢測電動機(jī)電流而插入直流鏈路的并聯(lián)電阻；電流檢測電路；以檢測電流輸出作為輸入的微計算機(jī)；其特征在于，把共模扼流圈插入電流檢測輸出和微計算機(jī)地線之間。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，在功率器件不會由于開關(guān)引起的浪涌電壓而損壞的范圍內(nèi)，把設(shè)置在直流鏈路上的電流檢測器的功率器件側(cè)的旁路電容器的電容設(shè)定得盡量小，因而不會使由諧振引起的電流振鈴流到電流檢測器，可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自P觀逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，把設(shè)置在直流鏈路上的電流檢測器的功率器件側(cè)的旁路電容器的電容設(shè)定成使由電源側(cè)的一對電容器的合成電容和這些電容器之間的布線電感所產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象引起的電流檢測器上的電流為電流檢測器可檢測的最小電流以下，因而可大幅減少測定誤差，可提高電流測定精度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，把電流從電源側(cè)的旁路電容器通過直流鏈路上的電流檢測器直接提供給功率器件，因而可
把諧振電流的影響抑制到大致為o，可提高電流測定精度。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，在電流檢測器中設(shè)置低通濾波器，并把該低通濾波器的截止頻率設(shè)定為能夠在測定誤差范圍內(nèi)，對由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴頻率分量進(jìn)行充分抑制的頻率，因而可在測定誤差范圍內(nèi)，對振鈴頻率分量進(jìn)行充分抑制，可提高電流測定精度。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的相電流檢測裝置采用包含用于切換截止頻率的切換部件的低通濾波器作為上述低通濾波器，因而除了能夠靈活適應(yīng)布線長度等的變化以外，還能達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第四方面同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，在電流檢測器中設(shè)置具有可在規(guī)定的最小電壓矢量長度上檢測電流的響應(yīng)速度的濾波器，并設(shè)定從逆變器到電動機(jī)的線路長度，以便使用該濾波器，使由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴為可抑制的頻率以上，因而可對振鈴頻率分量進(jìn)行充分抑制，可提高電流測定精度。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面的相電流檢測裝置采用包含利用放大器的通過速率的低通濾波器的濾波器作為上述濾波器，因而可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第六方面同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面的相電流檢測裝置采用具有把振鈴頻率和最高輸出電壓相乘所獲得的值以下的通過速率的放大器作為上述放大器，因而可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第七方面同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面的相電流檢測裝置釆用由運(yùn)算放大器構(gòu)成并且頻帶受反饋電容限制的放大器作為在電流檢測器中包含的放大器，因而可大幅減少過沖和下沖，可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第八方面中的任何一項(xiàng)同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，與電流檢測器并聯(lián)地設(shè)置由LC串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的濾波器，并使其諧振頻率與由從電源側(cè)的旁路電容器到功率器件的布線、從功率器件到電動機(jī)的布線以及電動機(jī)所產(chǎn)生的振鈴頻率一致，因而可減少振鈴的影響，可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，根據(jù)直流鏈路的電流和附加的矢量圖來檢測電動機(jī)的相電流時，該相電流檢測裝置包含決定部件，該決定部件對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，并根據(jù)測定結(jié)果，決定電流檢測定時和最小電壓矢量長度中的至少一方，因而可減少由器件引起的延遲等的影響，并可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面的相電流檢測裝置采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件在起動時，在直流電流流到電動機(jī)的狀態(tài)下，對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，因而可在電流值不變化并且PWM寬度也不變化的狀態(tài)下測定延遲時間，進(jìn)而可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面的相電流檢測裝置釆用使用三角波比較方式進(jìn)行P觀波產(chǎn)生的電動機(jī)驅(qū)動裝置作為上述電動機(jī)驅(qū)動裝置，并采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，并在三角波的上升邊、下降邊各自的傾斜邊進(jìn)行用于相電流檢測的電流測定，因而總是可以在測定延遲時間的同時，進(jìn)行相電流測定，可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面的相電流檢測裝置采用以下決定部件作為上述決定部件，該決定部件不進(jìn)行用于相電流檢測的電流測定，對與發(fā)給逆變器的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的電流的上升邊延遲時間、下降邊延遲時間和電流波形中的至少一方進(jìn)行測定，因而即使在采用無對稱性的方式時，也能適當(dāng)停止相電流檢測而進(jìn)行延遲時間測定，可提高電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面的相電流檢測裝置采用用于驅(qū)動密閉型壓縮機(jī)的電動機(jī)作為上述電動機(jī)，因而當(dāng)驅(qū)動密閉型壓縮機(jī)時，可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第十四方面中的任何一項(xiàng)同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆
變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)
電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測時，使用第一濾波器可抵消由并聯(lián)
電阻附帶的電感分量引起的誤差，進(jìn)而可提高相電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面的相電流檢測裝置采用以下濾波器作為上
述第一濾波器，該濾波器在比電流檢測電路所要求的頻率特性的上限低的頻率處具有極點(diǎn)，因而可在寬范圍內(nèi)達(dá)到平直特性，進(jìn)而可提高相電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面的相電流檢測裝置采用以下濾波器作為上述第一濾波器，該濾波器內(nèi)含與由并聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻附帶的電感分量所產(chǎn)生的零點(diǎn)頻率相同的極點(diǎn)，因而可在寬范圍內(nèi)達(dá)到平直特性，進(jìn)而可提高相電流檢測精度。根據(jù)本發(fā)明的第十九方面的相電流檢測裝置還包含第二濾波器，該第二濾波器消除流過并聯(lián)電阻的電流的無用振動分量，因而除了可排除無用振動分量的影響以外，還可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第十六方面至第十八方面中的任何一項(xiàng)同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面的相電流檢測裝置采用由無源元件構(gòu)成并與并聯(lián)電阻直接連接的濾波器作為上述第一或第二濾波器，因而可采用難以產(chǎn)生由非線性引起誤差的廉價結(jié)構(gòu)，達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第十六方面至第十九方面中的任何一項(xiàng)同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自P麗逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測時，使用噪聲消除裝置，可消除由從并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通引起的噪聲，可提高相電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測時，通過安裝電路元件，可不受由從并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通引起的噪聲的影響，可提高相電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面的相電流檢測裝置把電路元件安裝成與從并聯(lián)電阻和直流鏈路產(chǎn)生的磁通平面平行，因而可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面同樣的作用。
根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自PWM逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用為檢測電動機(jī)電流而插入直流鏈路中的并聯(lián)電阻、電流檢測電路、以及以檢測電流輸出作為輸入的微計算機(jī)來檢測相電流時，把電流檢測電路的信號地線和微計算機(jī)地線連接在并聯(lián)電阻的一側(cè)，因而無論流過微計算機(jī)地線的電流如何，都能防止信號地線的電位變化，可提高相電流檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面的相電流檢測裝置當(dāng)在用于把來自P觀逆變器的輸出提供給電動機(jī)并驅(qū)動電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用為檢測電動機(jī)電流而插入直流鏈路中的并聯(lián)電阻、電流檢測電路、以及用于以檢測電流輸出作為輸入的微計算機(jī)來檢測相電流時，把共模扼流圈插入電流檢測輸出和微計算機(jī)地線之間，因而可防止共模信號傳送，可減少流過微計算機(jī)地線的噪聲電流，提高相電流檢測精度。


圖1是示出使用逆變器的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用二維表示向電動機(jī)施加的施加電壓的圖。
圖3是對VI矢量輸出時的電流的流動進(jìn)行說明的圖。
圖4是對流過直流鏈路的電流進(jìn)行說明的圖。
圖5是示出流過直流鏈路的電流的實(shí)測例的圖。
圖6是示出應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是著眼于諧振在概念上對圖6進(jìn)行重畫的圖。
圖8是示出從電流檢測來看的電動機(jī)驅(qū)動裝置的概念電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是示出流過直流鏈路的電流的實(shí)測例的圖。
圖10是示出在布線長度為2m時流過直流鏈路的電流的實(shí)測例的圖。
圖11是示出電纜長度和振鈴振動周期的關(guān)系的圖。
圖12是示出RC —階濾波器的構(gòu)成的圖。
圖13是示出RC—階濾波器的響應(yīng)特性的圖。
圖14是示出RC —階濾波器的頻率特性的圖。
圖15是示出在省略濾波器時的電流波形的圖。
圖16是示出在使用低速放大器時的電流波形的圖。
圖17是示出由低速放大器產(chǎn)生的電流波形的圖。
圖18是示出頻帶受期間電容限制的放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是示出在省略電容器時的電流波形的圖。
圖20是示出在設(shè)置電容器時的電流波形的圖。
圖21是示出應(yīng)用本發(fā)明的相電流檢測裝置的另一實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是示出應(yīng)用本發(fā)明的相電流檢測裝置的又一實(shí)施例的電動機(jī) 驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是對各部分的延遲時間進(jìn)行說明的圖。 圖24是對電流波形測定進(jìn)行說明的圖。 圖25是對電流的檢測進(jìn)行說明的圖。
圖26是示出在采用三角波比較方式時的直流鏈路電流的圖。
圖27是并聯(lián)電阻的等效電路圖。
圖28是示出并聯(lián)電阻特性的圖。
圖29示出濾波器與并聯(lián)電阻的連接狀態(tài)的電路圖。
圖30是示出電感消除濾波器的特性的圖。
圖31是示出具有電感消除濾波器的電流檢測電路的特性的圖。
圖32是示出在消除寄生電感狀態(tài)下的電流測定波形的圖。
圖33是示出在消除無用振動分量狀態(tài)下的電流測定波形的圖。
圖34是對未實(shí)施噪聲消除對策的狀態(tài)下的并聯(lián)電阻和放大器之間
的環(huán)路和產(chǎn)生磁通的關(guān)系進(jìn)行說明的圖。
圖35是對使并聯(lián)電阻和放大器之間的環(huán)路閉合、并在并聯(lián)電阻側(cè)和
放大器側(cè)消除磁通的狀態(tài)進(jìn)行說明的圖。
圖36是示出把放大器安裝成與磁通平面平行的狀態(tài)的圖。
圖37是示出電流檢測電路的信號地線和微計算機(jī)地線的常規(guī)連接
狀態(tài)的圖。
圖38是示出使電流檢測電路的信號地線和微計算機(jī)地線連接在并 聯(lián)電阻的一側(cè)的狀態(tài)的電路圖。
圖39是示出把共模扼流圈插入檢測電流輸出和微計算機(jī)地線之間 的狀態(tài)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，對本發(fā)明的相電流檢測裝置的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是示出使用逆變器的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。表1示出了 逆變器(功率器件)的輸出電壓矢量和開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)的關(guān)系。
表l
TVTV
voOFFOFFOFF
VIOFFOFFON
V2OFFONOFF
V3OFFONON
V4ONOFFOFF
V5ONOFFON
V6ONONOFF
V7ONONON
其中，Tu+、 T/、 T/分別表示ii相、v相、w相的上橋臂的開關(guān)元件， Tu—、 Tv—、 T/分別表示u相、v相、w相的下橋臂的開關(guān)元件，在表l中， ON表示上橋臂的開關(guān)元件為ON并且下橋臂的開關(guān)元件為OFF的狀態(tài)，OFF 表示上橋臂的開關(guān)元件為OFF并且下橋臂的開關(guān)元件為ON的狀態(tài)。
在上述電動機(jī)驅(qū)動裝置中，在用于以交流電源1為輸入的整流電路 2的輸出端子之間連接第一電容器2a，將三相逆變器3與第一電容器2a 并聯(lián)連接，并把三相逆變器3的輸出提供給電動機(jī)4。而在三相逆變器3 的輸入側(cè)并聯(lián)連接第二電容器，并在第一電容器2a和第二電容器3a之 間連接電流檢測器5。
該電流檢測器5具有并聯(lián)電阻5a，其被插入在第一電容器2a和 第二電容器3a之間的布線上；以及電流輸出部5b，其以并聯(lián)電阻5a的 端子間電壓為輸入，并作為檢測電流輸出。
因此，當(dāng)電壓矢量為V0和V7時，電動機(jī)4的所有端子與電源的負(fù)(-) 線或者正(+)線連接，并且不向電動機(jī)4施加使電流增減的電壓(以下僅 稱為電壓)。而當(dāng)電壓矢量例如為VI時，電動機(jī)的w相的端子與電源的 正(+)線連接，其他相的端子與電源的負(fù)(-)線連接，并在使w相電流增 加的方向(u相和v相為負(fù)方向)施加電壓。
在P麗的情況下，由于電壓的大小由在載波內(nèi)輸出電壓矢量的時間 比率來決定，因此當(dāng)各相的電壓大致相等時，輸出與各相之間的電壓差相當(dāng)?shù)臉O短期間的電壓矢量(以下將其稱為電壓矢量短)。并且，當(dāng)輸出
電壓低時，輸出特別短的電壓矢量，并且不向電動機(jī)4施加電壓的電壓 矢量V0和V7占用載波內(nèi)的大部分期間。
圖2是用二維表示向電動機(jī)4施加的施加電壓的圖。把向u相施加 正電壓并向v相和w相施加負(fù)電壓的情況定義為u相方向，同樣定義v 相方向和w相方向，并且電壓大小用矢量長度來表示。
在此情況下，電壓矢量V0 V7如圖2所示配置，例如，當(dāng)輸出夾在 電壓矢量Vl和電壓矢量V3之間的a矢量時，使用一般空間矢量法，例 如，在按照VO、 VI、 V3和V7的順序適當(dāng)改變電壓矢量的同時，輸出該 電壓矢量。
當(dāng)減小輸出電壓(縮短矢量長度)時，為了延長電壓矢量VO和V7的 輸出時間并保存a矢量的方向，可使電壓矢量VI和V3的輸出時間的比 率保持恒定。
當(dāng)從直流鏈路檢測相電流時，例如，當(dāng)輸出a矢量時，使用在輸出 電壓矢量V1的期間，w相電流流過直流鏈路(參照圖3中的箭頭)，在輸 出電壓矢量V3的期間，u相電流的正負(fù)相反的電流流過直流鏈路的這種 性質(zhì)，可從直流鏈路檢測相電流{參照圖4，以及"P麗4 ^"'一夕o三 相出力電流o直流側(cè)"C o検出法(PWM逆變器的三相輸出電流的直流側(cè)的 檢測法)"，谷沢等人，IEa-94-17(以下稱為參考文獻(xiàn)M。
如果考慮實(shí)際的電流檢測，則在從電流值變化到電路穩(wěn)定的過渡狀 態(tài)下有無法測定的期間(參照圖5)。因此，必須盡量縮短過渡狀態(tài)，以便 沒有無用脈沖限制地測定電流。
圖6是示出應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的電動機(jī)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
該電動機(jī)驅(qū)動裝置與圖1的電動機(jī)驅(qū)動裝置的不同點(diǎn)僅在于在電 流檢測器5的略微上游側(cè)還設(shè)置有第三電容器3b，該第三電容器3b與第 一電容器2a并聯(lián)連接；以及在功率器件不會由于開關(guān)引起的浪涌電壓而 損壞的范圍內(nèi)把第二電容器3a的電容設(shè)定得盡量小。
上述結(jié)構(gòu)的電動機(jī)驅(qū)動裝置的作用如下所述。
從交流電源1輸入的功率由整流電路2進(jìn)行整流，然后由第一電容器2a進(jìn)行平滑化，并被提供給逆變器3，然后根據(jù)電壓矢量被提供給電 動機(jī)4。
然后，為了保護(hù)逆變器3的功率器件，把第二電容器3a設(shè)置在功率 器件的附近，并且使從第二電容器3a到功率器件的電感分量盡量小。
并且，由于第一電容器2a是大電容電容器，因而第一電容器2a和 第三電容器3b之間的布線長度較長。
圖7是著眼于諧振而對圖6進(jìn)行重畫的圖。在第一電容器2a和第三 電容器3b之間連接有由布線產(chǎn)生的電感2b和2c。
從圖7可知，如果在第一電容器2a和第三電容器3b之間的由布線 產(chǎn)生的電感2b和2c、第二電容器3a和第三電容器3b的合成電容之間產(chǎn) 生諧振，并且把第二電容器3a和第三電容器3b的電容設(shè)定為同等程度 (例如，lnF左右)，則周期長并且電流大的振鈴電流會流過電流檢測器5。
然而，在本實(shí)施例中，由于在功率器件不會由于開關(guān)引起的浪涌電 壓而損壞的范圍內(nèi)，把第二電容器3a的電容設(shè)定得盡量小，因而可使由 諧振引起的電流振鈴基本不會流過電流檢測器5,進(jìn)而可提高電流檢測精 度。
并且，諧振電流由第一電容器2a和第三電容器3b之間的由布線產(chǎn) 生的電感2b和2c、電動機(jī)相電流、第二電容器3a和第三電容器3b來決 定，并且流過電流檢測器5的諧振電流由第二電容器3a和第三電容器3b 的電容比來決定(由于諧振電流被分配給第二電容器3a和第三電容器3b， 因而只有流過第二電容器3a的諧振電流才流過電流檢測器5)。
因此，如果可決定第一電容器2a和第三電容器3b之間的由布線產(chǎn) 生的電感2b和2c、電動機(jī)相電流、第二電容器3a的電容和第三電容器 3b的電容，則可容易算出由流過電流檢測器5的諧振電流引起的誤差， 然而，卻很難對第一電容器2a和第三電容器3b之間的由布線產(chǎn)生的電 感2b和2c進(jìn)行正確的設(shè)計。因此，通過對由電流最大時(功率器件0N 時的電流階躍為最大時)的諧振電流引起的誤差進(jìn)行實(shí)測，并把第二電容 器3a和第三電容器3b的電容比設(shè)定成使由諧振電流引起的誤差為設(shè)定 的檢測電流的最小值以下，可消除測定誤差。并且，如上所述，在第二電容器3a的影響下，由第一電容器2a和 第三電容器3b之間的由布線產(chǎn)生的電感2b和2c、第二電容器3a和第三 電容器3b引起的諧振電流流過電流檢測器5而產(chǎn)生誤差。另一方面，雖 然第二電容器3a防止功率器件由于伴隨開關(guān)的峰值電壓而被破壞，但是 由于電流檢測器5前后的電壓差很小，因而通過使用盡量短的布線來連 接第三電容器3b、電流檢測器5和功率器件，可使第三電容器3b承擔(dān)第 二電容器3a的功能，而把第二電容器3a的電容設(shè)定為0。
結(jié)果，可防止諧振電流流過電流檢測器5，可把諧振電流的影響抑 制到大致為0。
圖8是示出從電流檢測來看的電動機(jī)驅(qū)動裝置的概念電路結(jié)構(gòu)的圖。
在第三電容器3b和功率器件之間，電感分量占主要地位，在功率器 件和電動機(jī)4之間，電容分量占主要地位。并且，電動機(jī)4由繞組構(gòu)成， 盡管具有大電感，如果考慮振鈴的頻率分量，則電容分量還是占主要地 位。并且，電動機(jī)4具有提供給定子的雜散電容。因此，由這些電感和 電容產(chǎn)生諧振。此時的頻率同由第一電容器2a和第三電容器3b之間的 由布線產(chǎn)生的電感2b和2c、第二電容器3a和第三電容器3b的合成電容 所產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象相比是高速的，并且如圖9所示，流過電流檢測器5 的電流在從電壓矢量輸出開始的短暫的期間內(nèi)振動。
圖10示出了在把布線長度設(shè)定為2m時的實(shí)測波形。
在該觀測波形中，在2m的布線長度下觀測到200ns左右的諧振頻率。 該頻率同由第一電容器2a和第三電容器3b之間的由布線產(chǎn)生的電感2b 和2c、第二電容器3a和第三電容器3b的合成電容所產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象相 比為IO倍左右的高速，并在進(jìn)行上述實(shí)施例處理的電動機(jī)驅(qū)動裝置中成 為最大的誤差因素。
圖11示出了根據(jù)這種波形測定的從功率器件到電動機(jī)4的布線和有 無電動機(jī)4的諧振周期的關(guān)系。
由圖可知，振動周期由于電動機(jī)4的附加而增加恒定的值，并隨著 布線長度(電纜長度)的增加而直線增加。從圖ll中可知，在電纜長度從2m到16m的范圍內(nèi)有多達(dá)三倍的周期變化，考慮到如果適應(yīng)例如16m把 截止頻率設(shè)定較低，則電流檢測用的所需矢量長度變長，則由電流檢測 器5形成的濾波器必須具有適應(yīng)該頻率的頻率特性。
從以上可知，在進(jìn)行上述實(shí)施例的處理的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，通過 設(shè)置能夠在測定誤差范圍內(nèi)，對由從第三電容器3b到功率器件的布線、 從功率器件到電動機(jī)4的布線以及電動機(jī)4所產(chǎn)生的振鈴頻率分量進(jìn)行 充分抑制的濾波器，可迸一步提高電流測定精度。
并且，作為該濾波器，優(yōu)選的是采用具有用于切換截止頻率的部件 的濾波器，通過切換頻率特性，可靈活適應(yīng)布線長度等的變化。
以下，對該濾波器進(jìn)行進(jìn)一步說明。
其中，為了簡化說明，以圖12所示的RC—階濾波器電路為例進(jìn)行 說明。
該RC —階濾波器電路的階躍響應(yīng)特性如圖13所示，頻率特性如圖 14所示。如果假定在最小矢量長度輸出時在矢量的最后檢測電流，則根 據(jù)由檢測定時的響應(yīng)速度決定的容許誤差Es，使用
1 - Es = {1 - exp (- tmin / CR) }
(式中，tmin是檢測定時的時刻)
的關(guān)系來決定CR值，并使用該值來算出濾波器的截止頻率f0。根 據(jù)tmin時的振鈴的振幅Vr和由振鈴引起的容許誤差Es，算出應(yīng)抑制的 振鈴量Es/Vr，并據(jù)此求出振鈴頻率fr。
因此，通過設(shè)定從逆變器3到電動機(jī)4的布線長度使在振鈴頻率fr 以上，可提高電流檢測精度。
并且，圖15示出了不進(jìn)行濾波時的實(shí)測波形，圖16示出了使用低 速放大器(25V/Vs)時的實(shí)測波形。
參照圖15和圖16可知，通過使用低速放大器，可有效抑制振鈴。 換言之，通過使用利用放大器的通過速率的低通濾波器，可有效抑制振 鈴。
然后，如果用通過速率為f x Vmax(V/s)的放大器對頻率為f 、振幅 為Vrnax的方形波進(jìn)行放大，則如圖17所示，則變?yōu)檎穹鵙max/2，成為其以上的頻率分量大大衰減，而其以下的頻率分量通過的所謂的截止頻 率。
圖18是示出電流輸出部5b的結(jié)構(gòu)的一例的電路圖。
該電流輸出部5b把輸入信號提供給正向輸入端子，并且使反向輸入 端子通過電阻5b2與地線連接。該電流輸出部5b具有運(yùn)算放大器5bl， 用于從輸出端子輸出輸出信號；以及電阻5b3和電容器5b4，該兩者在運(yùn) 算放大器5bl的反向輸入端子和輸出端子之間相互并聯(lián)連接。
圖19示出了在省略電容器5b4時的實(shí)測波形，圖20示出了在設(shè)置 電容器5b4時的實(shí)測波形。對比圖19和圖20可知，通過設(shè)置電容器5b4， 可大幅減少過沖(overshoot)和下沖(undershoot),而且盡管對頻帶 進(jìn)行了限制，也能實(shí)現(xiàn)高速化。
圖21是示出應(yīng)用本發(fā)明的相電流檢測裝置的另一實(shí)施例的電動機(jī) 驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
該電動機(jī)驅(qū)動裝置與圖6的電動機(jī)驅(qū)動裝置的不同點(diǎn)僅在于，將LC 串聯(lián)諧振電路5c與并聯(lián)電阻5a并聯(lián)連接。并且，使該LC串聯(lián)諧振電路 5c的諧振頻率與由從第三電容器3b到功率器件的布線、從功率器件到電 動機(jī)4的布線以及電動機(jī)4所產(chǎn)生的振鈴頻率一致。
當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時，可通過LC串聯(lián)諧振電路使由振鈴引起的電流旁 路，提高電流檢測精度。
圖22是示出應(yīng)用本發(fā)明的相電流檢測裝置的又一實(shí)施例的電動機(jī) 驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
該電動機(jī)驅(qū)動裝置與圖6的電動機(jī)驅(qū)動裝置的不同點(diǎn)在于，把來自 電流檢測器5的電流輸出提供給CPU7，把來自CPU7的端口輸出提供給驅(qū) 動器電路7a,并把來自驅(qū)動器電路7a的驅(qū)動器輸出提供給逆變器3(功 率器件〉。
當(dāng)釆用該結(jié)構(gòu)時，電流檢測器5依次檢測流過直流鏈路的電流，并 把該電流提供給CPU7。
CPU7在每個電流檢測定時對電流進(jìn)行抽樣，并通過如參考文獻(xiàn)所示 的處理來檢測相電流。然后，進(jìn)行速度控制和電流控制等用于電動機(jī)驅(qū)動的處理，并在驅(qū)動器電路7a中指定輸出電壓矢量。驅(qū)動器電路7a根 據(jù)CPU7的指令來驅(qū)動功率器件的開關(guān)元件，并把電壓(電流)提供給電動 機(jī)4。此時，參考文獻(xiàn)利用根據(jù)功率器件的開關(guān)狀態(tài)相電流出現(xiàn)在直流鏈 路上這一情況來檢測相電流，該電動機(jī)驅(qū)動裝置也可同樣檢測相電流。
當(dāng)在上述結(jié)構(gòu)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中檢測相電流時，如參考文獻(xiàn)所示， 對窄脈沖的電流檢測成為問題。
在輸出極窄脈沖(電壓矢量長度盡量短)的情況下，由于不能進(jìn)行電 流測定，因而進(jìn)行限制最小脈沖寬度(最小電壓矢量長度)等的處理，但 是如果最小電壓矢量長度變長，則會產(chǎn)生不能輸出的電壓矢量增加、電 壓(電流)波形失真的問題，因而必須把最小電壓矢量長度設(shè)定得盡量短。
如上所述對窄脈沖的振鈴等的影響進(jìn)行排除，然而為了進(jìn)行正確的 電流檢測，還必須考慮由器件引起的延遲等，使檢測定時與電流一致。
圖23示出了各部分的延遲。
把CPU7的端口延遲、驅(qū)動器電路7a的延遲、以及功率器件的延遲 相加作為總延遲。盡管圖23僅示出了上升邊延遲，但在下降邊也同樣產(chǎn) 生延遲。
在通常使用的電路中，這些延遲各自均為數(shù)百ns，綜合起來為 500ns lns，并隨著溫度、偏差等而成倍左右地變化。因此，當(dāng)考慮lps 左右以下的脈沖限制時，不能忽視延遲時間的變化。
考慮到這種情況，通過對與CPU7的指令對應(yīng)的至少流過直流鏈路的 電流的上升邊延遲時間、或者下降邊延遲時間、或者電流波形中的一項(xiàng) 或者多項(xiàng)的關(guān)系進(jìn)行測定，并根據(jù)該結(jié)果來決定電流檢測定時或者最小 電壓矢量，可使檢測定時與電流一致。
參照圖24進(jìn)行進(jìn)一步說明。
圖24是對電流波形的測定方法進(jìn)行說明的圖，假定如圖24所示從 輸出指令定時開始，經(jīng)過各延遲，輸出功率器件輸出。
由于電流波形是每個P麗的重復(fù)波形，因而可以認(rèn)為按每個P觀周 期重復(fù)輸出從輸出開始到輸出結(jié)束的時間不同但形狀相同的波形。
此時，如果對每個PWM使用各種電流檢測延遲時間來檢測電流，則可測定從輸出開始定時起輸出何種波形。對下降邊也是同樣，可觀測從 輸出結(jié)束定時起的延遲時間和波形。
因此，可通過該操作來取得綜合上升邊延遲時間和下降邊延遲時間、 上升時的振鈴波形等。
然后，如圖25中(a)所示，可把
綜合上升時間+振鈴波形的收斂時間(到電路穩(wěn)定的時間)設(shè)定為 電流檢測延遲時間的下限， 如圖25中(b)所示，可把
綜合上升時間+到電路穩(wěn)定的時間-綜合下降時間 (其中，綜合下降時間是從輸出結(jié)束定時到下降邊開始的時間)
設(shè)定為最小矢量長度的下限即可，可以不依賴延遲時間，準(zhǔn)確地進(jìn) 行相電流的測定。當(dāng)然，最小值是使用各下限值的情況。
這里，由于該測定是使用圖22的裝置的電流檢測器5進(jìn)行的，因而 電流檢測器5的檢測時間等延遲包含在各延遲內(nèi)被檢測出來。
并且，優(yōu)選的是在起動時，在直流電流流過電動機(jī)4的狀態(tài)下，對 與CPU7的指令對應(yīng)的各延遲時間進(jìn)行測定。在這種情況下，由于電流值 不變化，而且P麗寬度也不變化，因而可實(shí)現(xiàn)正確測定。并且，由于在 起動后很難使直流電流流動，因而必須在起動時使直流電流流動。
而且，優(yōu)選的是在P麗波產(chǎn)生中使用三角波比較方式，并在上升邊 下降邊的各自的傾斜邊進(jìn)行與CPU7的指令對應(yīng)的延遲時間等的測定和用 于相電流檢測的電流測定。
圖26是示出三角波比較方式中的直流鏈路電流的圖。
Vn是輸出電壓矢量的例子。在三角波比較方式中，在一個載波內(nèi)輸 出相互對稱的兩個電壓矢量，可觀測到兩個相互對稱的電流波形。因此， 優(yōu)選的是將其中之一用于相電流檢測，而將另一個用于延遲時間測定， 從而總是可以在測定延遲時間的同時進(jìn)行相電流測定，可提高電流檢測 精度。
在P麗波產(chǎn)生中使用鋸齒波比較方式時，由于沒有上述對稱性，因 而不能在一個載波內(nèi)進(jìn)行相電流檢測和延遲時間測定。然而，在這種情況下，通過適當(dāng)停止相電流檢測而進(jìn)行延遲時間測定，可提高電流檢測 精度。
而且，可使用由上述各電動機(jī)驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機(jī)4來驅(qū)動密閉 型壓縮機(jī)。
這里，密閉型壓縮機(jī)通常不使用位置傳感器(不使用位置傳感器來檢 測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的方法)來驅(qū)動。而近年來，由于使用相電壓、相電流 以及機(jī)器常數(shù)來檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的技術(shù)不斷發(fā)展，因而應(yīng)用能夠根據(jù) 直流鏈路電流來正確檢測相電壓的上述各實(shí)施例是有效的。
并且，由于密閉型壓縮機(jī)采用把電動機(jī)配置在密封制冷劑和冷凍機(jī) 油的空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因而介電常數(shù)比空氣中還高，因此應(yīng)用圖8至圖26 的實(shí)施例特別有效。
以下將對使用并聯(lián)電阻進(jìn)行相電流檢測的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖27是示出并聯(lián)電阻的等效電路的圖，電阻分量Rs和寄生電感Ls 串聯(lián)連接。
因此，假定流過并聯(lián)電阻的電流為Is，頻率為co，則寄生電感產(chǎn)生 jcoLsIs的電動勢，導(dǎo)致產(chǎn)生測定誤差。由于高頻率分量越高該誤差越大， 因而在進(jìn)行脈沖電流之類的高速電流測定時，尤其成為大問題。
圖28示出了 Rs = 0. 0025Q、 Ls = 10e —時從Is到所檢測的電壓(Rs + jcoLs)Is的傳遞函數(shù)的波德圖。從圖28可知，在約40kHz時存在零點(diǎn)， 并且在該值以上的頻率時振幅增大。在設(shè)計通常電流檢測電路時，通過 對必要的電流檢測頻帶進(jìn)行頻帶限制來減少噪聲。當(dāng)測定脈沖電流時， 1MHz左右的電流檢測頻帶是必要的，因此，存在的問題是高頻電流在具 有這種零點(diǎn)的并聯(lián)電阻上會成為噪聲，因而不能進(jìn)行正確的電流測定。
因此，通過在電流檢測器中設(shè)置用于消除由寄生電感Ls引起的電動 勢的濾波器，可消除該影響，并可進(jìn)行正確和高速的電流檢測。
圖29示出了該電路結(jié)構(gòu)的一例，在并聯(lián)電阻的輸出上設(shè)置有RC濾 波器。
這里，選擇消除由寄生電感Ls引起的電動勢用的電容器Cc和電阻 Rc，以滿足CcRc = Ls/Rs的關(guān)系。此時，從在并聯(lián)電阻上產(chǎn)生的電壓到輸出vo的傳遞函數(shù)為
1/(jcoCcRc + 1)。
如果用波德圖表示Cc = 0. le-卞、Rc = 40Q時的傳遞函數(shù)，則如圖 30所示，可知在約40kHz處存在極點(diǎn)。
此時從電流Is到輸出VO的傳遞函數(shù)為
VO = (Rs + jcoLs) Is / (1 + jcoCc (Rs + Rc) - co2LsCc)，
特性如圖31所示，在高至100MHz以上時為平直特性，并且在高頻 區(qū)域?yàn)樗p的特性，因而沒有噪聲影響，能以極高精度測定相電流。
也就是說，通過把極點(diǎn)設(shè)定在比電流檢測電路所要求的頻帶(例如 lMHz)低的頻率(例如40kHz)，可獲得100MHz以上的平直特性。
并且，由于極點(diǎn)和零點(diǎn)的偏差表現(xiàn)為頻率高低上的增益差，因而通 過保持若干偏差，可把頻率特性整形為期望形狀。
例如，通過使極點(diǎn)大于零點(diǎn)，可使高頻增益大于低頻增益，并可強(qiáng) 調(diào)脈沖上升邊。然而，如果偏差過大，則會產(chǎn)生測定誤差，因而優(yōu)選的 是在不產(chǎn)生測定誤差的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
并且，妨礙振鈴電流等的測定的電流分量流過并聯(lián)電阻，通過對該 分量進(jìn)一步濾波，可實(shí)現(xiàn)誤差極小的高精度測定。圖32示出了消除寄生 電感Ls時的實(shí)機(jī)測定波形，而圖33示出了消除了無用振動分量時的實(shí) 機(jī)測定波形。從圖32和圖33可知，通過實(shí)施兩種濾波，可進(jìn)行極好的 電流測定。
如上所述，存在以下情況，即由于在并聯(lián)電阻上寄生的電感分量 而產(chǎn)生數(shù)十kHz的零點(diǎn)。因此，當(dāng)測定具有數(shù)MHz分量的脈沖電流時， 會產(chǎn)生大的峰值電壓，當(dāng)把該峰值電壓直接輸入到放大器等有源元件時， 會受到放大器的通過速率和動態(tài)范圍的限制影響而不能正確進(jìn)行放大， 或者必須使用非常昂貴的電路結(jié)構(gòu)。
因此，通過在預(yù)先通過濾波器整形為適合測定的波形之后，把該波 形輸入到放大器等有源元件，可進(jìn)行電流測定，而不會產(chǎn)生上述問題。
此外，盡管可以考慮把濾波器設(shè)置在取動態(tài)范圍較大的放大器等有 源元件以后的級，然而由于濾波器難以集成化，因而在使電流檢測器集成化時存在問題。由于在這種情況下，上述濾波器也可以觀測到極好的 電流波形，因而通過把濾波器直接設(shè)置在并聯(lián)電阻的近旁，可使濾波器 以后的電路集成化。
并且，如圖34所示，如果電流流過并聯(lián)電阻，則其周邊產(chǎn)生磁通。 而如果該磁通通過由并聯(lián)電阻兩端和放大器等電路形成的環(huán)路內(nèi)，則產(chǎn) 生電動勢，成為噪聲，而產(chǎn)生測定誤差。因此，通常，通過把環(huán)路設(shè)計 得盡量小來減少該噪聲，但是，環(huán)路減少卻由于并聯(lián)電阻大小等的制約 和與放大器的設(shè)置位置有關(guān)的制約等而存在限度。然而，通過設(shè)置用于 消除由交鏈磁通引起的電動勢的噪聲消除部，可使噪聲減少。
圖35示出了這種情況的一例。這里，采用使由布線形成的環(huán)路閉合， 在并聯(lián)電阻側(cè)和放大器側(cè)消除磁通的結(jié)構(gòu)。因此，可消除由交鏈磁通引 起的電動勢，可提高電流檢測精度。 ，
圖36示出了不接受由磁通引起的噪聲的安裝結(jié)構(gòu)。這里，通過把電 流配置成與由電流引起的磁通的平面平行，即，通過把電路元件安裝成 與由并聯(lián)龜阻和上述直流鏈路產(chǎn)生的磁通平面平行，可實(shí)現(xiàn)不受磁通影 響的結(jié)構(gòu)。
并且，當(dāng)進(jìn)行圖37所示的布線(常規(guī)上一般不進(jìn)行的布線)時，由于 噪聲電流和布線上的寄生電阻而使測定電流產(chǎn)生誤差。雖然通過釆用設(shè) 置上述噪聲消除部，而不接受噪聲或者能回避噪聲的安裝結(jié)構(gòu)，可以減 少在電流檢測電路輸入上產(chǎn)生的噪聲，但是，減少流過微計算機(jī)地線的 噪聲電流是不容易的。因此，如圖38所示，通過使電流檢測電路的信號 地線和微計算機(jī)地線連接在并聯(lián)電阻的一端，可防止流過微計算機(jī)地線 的電流使信號地線的電位發(fā)生變化而成為噪聲，能進(jìn)行正確的電流測定。
并且，如圖39所示，通過配備共模扼流圈，可防止共模信號傳送， 可減少流到微計算機(jī)地線的噪聲電流，并防止噪聲產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的發(fā)明可達(dá)到使由諧振引起的電流振鈴不會 流過電流檢測器，可提高電流檢測精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面的發(fā)明可達(dá)到大幅減少測定誤差，提髙電流 測定精度的特有效果。根據(jù)本發(fā)明的第三方面的發(fā)明可達(dá)到把諧振電流的影響抑制到大致 為0，提高電流測定精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的發(fā)明可達(dá)到在測定誤差范圍內(nèi)對振鈴頻率 分量進(jìn)行充分抑制，提高電流測定精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的發(fā)明除了可靈活適應(yīng)布線長度等的變化以 外，還可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第四方面同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面的發(fā)明可達(dá)到對振鈴頻率分量進(jìn)行充分抑 制，提高電流測定精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面的發(fā)明可達(dá)到與第六方面同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面的發(fā)明可達(dá)到與第七方面同樣的效果。 根據(jù)本發(fā)明的第九方面的發(fā)明可大幅減少過沖和下沖，可達(dá)到與根
據(jù)本發(fā)明的第一方面至第八方面中的任何一項(xiàng)同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面的發(fā)明可達(dá)到減少振鈴影響，提高電流檢測
精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的發(fā)明可達(dá)到減少由部件引起的延遲等的
影響，提高電流檢測精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面的發(fā)明可達(dá)到能夠在電流值不變化并且
PWM寬度也不變化的狀態(tài)下測定延遲時間，進(jìn)而提高電流檢測精度的特有 效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面的發(fā)明可達(dá)到總是可以在測定延遲時間的
同時進(jìn)行電流檢測，可提高電流檢測精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面的發(fā)明可達(dá)到即使在采用無對稱性的方式 時，也能適當(dāng)停止相電流檢測而進(jìn)行延遲時間測定，可提高電流檢測精 度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面的發(fā)明在驅(qū)動密閉型壓縮機(jī)時，可達(dá)到與 根據(jù)本發(fā)明的第一方面至根據(jù)本發(fā)明的第十四方面中的任何一項(xiàng)同樣的 效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面的發(fā)明可達(dá)到提高相電流檢測精度的特有 效果。根據(jù)本發(fā)明的第十七方面的發(fā)明可達(dá)到在寬范圍內(nèi)達(dá)到平直特性， 進(jìn)而可提高相電流檢測精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面的發(fā)明可達(dá)到在寬范圍內(nèi)達(dá)到平直特性， 進(jìn)而可提高相電流檢測精度的特有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第十九方面的發(fā)明除了可排除無用振動分量的影響以 外，還可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第十六方面至第十八方面中的任何一項(xiàng)同 樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十方面的發(fā)明可以采用難以產(chǎn)生由非線性引起的 誤差的廉價結(jié)構(gòu)，達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第十六方面至第十九方面中的任 何一項(xiàng)同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十一方面的發(fā)明可達(dá)到提高相電流檢測精度的特 有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十二方面的發(fā)明可達(dá)到提高相電流檢測精度的特 有效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三方面的發(fā)明可達(dá)到與根據(jù)本發(fā)明的第二十二 方面同樣的效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十四方面的發(fā)明可達(dá)到不管流過微計算機(jī)地線的 電流如何，都可防止信號地線的電位變化，提高相電流檢測精度的特有 效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二十五方面的發(fā)明可達(dá)到防止共模信號傳送，減少 流過微計算機(jī)地線的噪聲電流，提高相電流檢測精度的特有效果。
權(quán)利要求
1、一種相電流檢測裝置，該相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器(3)的輸出提供給電動機(jī)(4)并驅(qū)動電動機(jī)(4)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測；其特征在于，把電路元件安裝成與由并聯(lián)電阻和上述直流鏈路產(chǎn)生的磁通平面平行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相電流檢測裝置。該相電流檢測裝置在把來自PWM逆變器(3)的輸出提供給電動機(jī)(4)并驅(qū)動電動機(jī)(4)的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使用并聯(lián)電阻對流過直流鏈路的電流進(jìn)行檢測；其中，把電路元件安裝成與由并聯(lián)電阻和上述直流鏈路產(chǎn)生的磁通平面平行。
文檔編號H02M7/5387GK101552571SQ200910137869
公開日2009年10月7日 申請日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者前田敏行, 谷口智勇 申請人:大金工業(yè)株式會社