專(zhuān)利名稱(chēng)：基于兩相調(diào)制技術(shù)控制三相交流電動(dòng)機(jī)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于兩相調(diào)制技術(shù)控制三相AC(交流)電動(dòng)機(jī)的裝置。
背景技術(shù)：
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)涉及并且結(jié)合2004年2月10日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?004-33965的日本專(zhuān)利申請(qǐng)以及2004年2月12日提交的專(zhuān)利號(hào)為2004-35529日本專(zhuān)利申請(qǐng)作為參考。
在電子式電動(dòng)機(jī)的各種應(yīng)用中，減小在電動(dòng)機(jī)中引起的損耗的更高需求增加，部分是由于環(huán)境問(wèn)題。這對(duì)運(yùn)行三相AC電動(dòng)機(jī)的PWM(pulse widthmodulation，脈寬調(diào)制)逆變器也是成立的。
三相AC電動(dòng)機(jī)的PWM控制通?；谌嗾{(diào)制技術(shù)。然而，PWM控制的一個(gè)新近趨勢(shì)是采用分成兩種類(lèi)型的兩相調(diào)制技術(shù)。
一類(lèi)兩相調(diào)制技術(shù)是“π/3固定型”(π/3-fixing type)(有時(shí)稱(chēng)作“固定相60度轉(zhuǎn)換型，fixed-phase 60-degree switchover type)，該技術(shù)是受某些參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)的。兩相調(diào)制技術(shù)所采用的事實(shí)是電動(dòng)機(jī)電流依據(jù)相對(duì)相電壓(phase-to-phase voltage)，而不是依據(jù)相電壓。因此，對(duì)逆變器這樣進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在相對(duì)相電壓保持在預(yù)先指定的電壓的情況下使得指定給每相的開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通一段指定時(shí)間，以便在與電角度π/3(60度)對(duì)應(yīng)的一段時(shí)間內(nèi)將其相電壓固定在高電源電壓電平或者低電源電壓電平。對(duì)于三相U、V和W中每相依次將電壓固定在預(yù)先指定的電源電壓電平，這樣由于在逆變器中的開(kāi)關(guān)所引起的損耗(swithching loss，開(kāi)關(guān)損耗)可以被減小。
另一類(lèi)型的兩相調(diào)制技術(shù)稱(chēng)作“2π/3固定型”(有時(shí)稱(chēng)作“固定相120度轉(zhuǎn)換型)，其由例如日本專(zhuān)利號(hào)2577738以及日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)11-262269進(jìn)行教導(dǎo)。在這些公開(kāi)文獻(xiàn)中，每個(gè)相電壓被固定在高或者低電源電壓電平一段指定時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔與2π/3(120度)的電角度對(duì)應(yīng)，并且依次對(duì)每相U、V、W均執(zhí)行這種相位控制，以減小逆變器中的開(kāi)關(guān)損耗。
前述專(zhuān)利公開(kāi)中的附加配置將基于兩相調(diào)制停止運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，并且取而代之，如果每個(gè)相電壓的幅值較小時(shí)，將施加三相電壓到電動(dòng)機(jī)上。
上述電動(dòng)機(jī)經(jīng)常被用作運(yùn)行電動(dòng)車(chē)輛，電力和汽油混合動(dòng)力車(chē)輛以及其他的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)必須在由分配給電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)的兩條軸線(xiàn)所定義的二維電動(dòng)機(jī)輸出坐標(biāo)系的四個(gè)象限中運(yùn)行。根據(jù)這種需要，上述的“2π/3固定型”是不夠的，這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)損耗在表示更高速度和更大轉(zhuǎn)矩的某些運(yùn)行范圍內(nèi)不能完全被抑制。
在上述“π/3固定型”的情況下，每個(gè)所固定的相的固定時(shí)間周期和流過(guò)每相的相電流的正負(fù)峰值都互相同步。與“2π/3固定型”相比較，因此開(kāi)關(guān)損耗得到了更高的抑制。然而，必須指出的是，當(dāng)輸出電壓幅值較小時(shí)，所固定的相的轉(zhuǎn)換定時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，由此不能保持電動(dòng)機(jī)良好控制的兩相調(diào)制的運(yùn)行。
另外，三相調(diào)制驅(qū)動(dòng)和基于“2π/3固定型”的兩相調(diào)制驅(qū)動(dòng)之間的上述轉(zhuǎn)換不一定總是良好地運(yùn)行。這是因?yàn)槿嚯妷寒a(chǎn)生與時(shí)間有關(guān)的AC波形，該AC波形可能與噪聲電壓進(jìn)行混合，使得轉(zhuǎn)換定時(shí)的精確性變差。換句話(huà)說(shuō)，依據(jù)三相電壓幅值的檢測(cè)的轉(zhuǎn)換難以充分地減小開(kāi)關(guān)損耗。
同時(shí)，在安裝大型電動(dòng)機(jī)，如使車(chē)輛運(yùn)行的三相AC電動(dòng)機(jī)到車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)箱時(shí)，抑制逆變器的開(kāi)關(guān)橋臂元件的溫度是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，其能運(yùn)行三相AC電動(dòng)機(jī)，同時(shí)在或大或小的程度上避免固定的相在惡化情況下進(jìn)行開(kāi)關(guān)，同時(shí)還減小在與該裝置共同運(yùn)行的PWM控制的逆變器中引起的開(kāi)關(guān)損耗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，其能減小基于兩相調(diào)制技術(shù)進(jìn)行控制的逆變器的每個(gè)開(kāi)關(guān)元件上的最大溫度，而不使逆變器的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變大。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一方面，提供一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上，以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電；以及控制電路，基于兩個(gè)調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述兩個(gè)調(diào)制技術(shù)基于表示電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種，所述兩種調(diào)制技術(shù)的一種給定PWM指令為兩相調(diào)制，使得所述電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)依次以π/3的電角度的間隔被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。優(yōu)選的是，表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的所述信息是所述電動(dòng)機(jī)的相電壓，以及兩種調(diào)制技術(shù)的另一種給定PWM調(diào)制為三相調(diào)制；以及，其中控制電路包括確定裝置，確定相電壓是否等于或者大于給定值；以及指令裝置，選擇性地在確定相電壓低于給定值的情況下指令為三相調(diào)制并且在確定相電壓大于給定值的情況下指令為兩相調(diào)制。
舉例說(shuō)明，電動(dòng)機(jī)是為車(chē)輛運(yùn)行產(chǎn)生動(dòng)力的車(chē)載電動(dòng)機(jī)。作為本發(fā)明的另一方面，提供一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作的連接到電動(dòng)機(jī)上，以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電；以及控制電路，基于兩個(gè)調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述兩種調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種，所述兩種調(diào)制技術(shù)的一種給定PWM指令為第一兩相調(diào)制，使得電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)依次以2π/3的電角度的間隔被固定在預(yù)先指定的電壓電平上，兩種調(diào)制技術(shù)的另一種給定PWM指令為第二兩相調(diào)制，使得電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)依次以π/3的電角度的間隔被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。
優(yōu)選的是，所述信息是所述電動(dòng)機(jī)相電壓的幅值，其中所述控制電路包括用于判斷相電壓的幅值是否等于或者大于給定閾值的第一確定裝置，以及指令裝置，用于當(dāng)確定為相電壓的幅值小于所述閾值時(shí)指令為第一兩相調(diào)制并且當(dāng)確定為相電壓的幅值等于或者大于該閾值時(shí)指令為第二兩相調(diào)制。
還優(yōu)選的是將表示所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的所述信息定義為包括四個(gè)象限的二維坐標(biāo)圖，并且所述圖包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含坐標(biāo)原點(diǎn)并且指定三相調(diào)制，所述第二區(qū)域在坐標(biāo)中圍繞第一區(qū)域并且指定兩相調(diào)制。
優(yōu)選的是，所述信息是由所述電動(dòng)機(jī)中的q軸的電流和d軸的電流所確定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定給q軸和d軸的電流的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
還優(yōu)選的是，所述信息是由所述電動(dòng)機(jī)中引起的轉(zhuǎn)矩量和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)所確定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定給轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)數(shù)的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
作為本發(fā)明的另一方面，提供一種用于控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電，所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件，所述上臂元件和下臂元件中的每個(gè)接收對(duì)應(yīng)三相PWM指令的調(diào)制電壓，控制電路基于第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地每隔一段時(shí)間或者交替地從一種切換到另一種，并且每種給定PWM指令為兩相調(diào)制，所述兩相調(diào)制允許電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)依次以2π/3電角度的間隔被固定在預(yù)先指定的電壓電平上，所述第一兩相調(diào)制技術(shù)涉及指定給將要進(jìn)行相電壓固定的相的上臂元件導(dǎo)通和當(dāng)時(shí)下臂元件關(guān)斷，而第二兩相調(diào)制技術(shù)涉及指定給將要進(jìn)行相電壓固定的相的上臂元件關(guān)斷而下臂元件導(dǎo)通。


在附圖中圖1示出配備有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)機(jī)裝置的概括性電結(jié)構(gòu)；圖2示出組合到根據(jù)第一實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)控制裝置中的控制電路的物理電結(jié)構(gòu)(圖2也說(shuō)明本發(fā)明的第二，第三和第四實(shí)施方案)；圖3示出通過(guò)控制電路的電路運(yùn)行在功能上實(shí)現(xiàn)的功能結(jié)構(gòu)；圖4是示出產(chǎn)生分別用于三相U、V和W的三相調(diào)制電壓指令(或者指令電壓)的波形圖；圖5是示出基于具有上臂固定技術(shù)的“2π/3-固定技術(shù)”的兩相調(diào)制電壓指令的波形圖；圖6是示出基于具有下臂固定技術(shù)的“2π/3-固定技術(shù)”的兩相調(diào)制電壓指令的波形圖；圖7是示出基于“π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制電壓指令的波形圖；圖8是說(shuō)明組合到控制電路的驅(qū)動(dòng)電路的部件的電路圖，該驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)逆變器驅(qū)動(dòng)每對(duì)包括相對(duì)相(phase-to-phase)的開(kāi)關(guān)元件并且配備有自舉電路，該自舉電路用于驅(qū)動(dòng)每對(duì)的上開(kāi)關(guān)元件(上臂)；
圖9示出繪圖式的圖，該圖中示出兩個(gè)運(yùn)行范圍，以便由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行定義，基于“π/3固定技術(shù)(內(nèi)部范圍)”以及“2π/3固定技術(shù)(外部范圍)”描述該兩個(gè)運(yùn)行范圍，兩種技術(shù)均用于兩相調(diào)制；圖10是在第一實(shí)施方案中執(zhí)行的概括性流程圖，該流程圖示出怎樣選擇性地轉(zhuǎn)換“π/3-固定技術(shù)”和“2π/3-固定技術(shù)”；圖11是在第一實(shí)施方案的第一修改中執(zhí)行的概括性流程表，該流程表示出在逆變器停止之后立即被執(zhí)行的轉(zhuǎn)換；圖12是在第一實(shí)施方案的第二修改中執(zhí)行的概括性流程表，該流程表示出在逆變器啟動(dòng)之后立即被執(zhí)行的轉(zhuǎn)換；圖13是在第一實(shí)施方案的第三修改中執(zhí)行的概括性流程表，該流程表示出當(dāng)檢測(cè)出錯(cuò)誤或者故障時(shí)被執(zhí)行的轉(zhuǎn)換；圖14是通過(guò)在第五實(shí)施方案以及本發(fā)明的其他實(shí)施方案的控制電路的電路運(yùn)行在功能上實(shí)現(xiàn)的功能結(jié)構(gòu)；圖15示出基于涉及將要被接通的上臂元件的“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制電壓指令的波形；圖16示出基于涉及將要被接通的下臂元件的“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制電壓指令的波形；圖17是概括在兩種兩相調(diào)制模式之間轉(zhuǎn)換的流程表；圖18是解釋在兩種兩相調(diào)制技術(shù)之間轉(zhuǎn)換的時(shí)間表；圖19是概括在兩種兩相調(diào)制模式以及導(dǎo)通臂元件之間的流程表；圖20示出配備有根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方案以及其他實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)機(jī)裝置的概括性電結(jié)構(gòu)；以及圖21和22是修改的示意圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方案)參考圖1-10，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第一實(shí)施方案。
圖1概括出電動(dòng)機(jī)裝置的電結(jié)構(gòu)，其包括根據(jù)本實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)控制裝置。如圖所示，該電動(dòng)機(jī)裝置設(shè)置有DC(直流)電源1，驅(qū)動(dòng)器2，以及三相AC同步電動(dòng)機(jī)3，另外還有兩個(gè)電流傳感器4和5以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器6。電動(dòng)機(jī)3是例如車(chē)載電動(dòng)機(jī)，其產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛如電力和汽油混合動(dòng)力汽車(chē)(hybrid car)的動(dòng)力。
其中，電流傳感器4和5負(fù)責(zé)檢測(cè)表示相電流的信號(hào)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器6負(fù)責(zé)檢測(cè)信號(hào)以顯示表示電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速的電角度并且被用作電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)裝置。
驅(qū)動(dòng)器2配備有逆變器7和控制電路8。逆變器7具有基于PWM控制技術(shù)控制的開(kāi)關(guān)元件。由此逆變器7使得來(lái)自DC電源1的DC電能轉(zhuǎn)換成PWM控制下的三相AC電能，這樣為三相同步電動(dòng)機(jī)3提供所轉(zhuǎn)換的AC電能。設(shè)置控制電路8來(lái)使開(kāi)關(guān)元件以可控制的方式接通/關(guān)斷。具體地說(shuō)，逆變器7具有六個(gè)元件單元，每個(gè)由IGBT(絕緣柵雙極晶體管)和續(xù)流二極管并聯(lián)組成。每個(gè)IGBT具有高壓側(cè)上臂元件以及低壓側(cè)下臂元件。用作開(kāi)關(guān)元件的IGBT可由其他元件如MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管替代。優(yōu)選地，NOMS(N溝道MOS)晶體管可被用作MOS晶體管。這種三相逆變器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行都已經(jīng)公知，因此不再給出更多的解釋。
順便提及，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器6可從上述結(jié)構(gòu)中省略，如果該電路被設(shè)計(jì)，那么使得電角度(即，相角)θ從將要進(jìn)行檢測(cè)的相電流中計(jì)算出來(lái)。
參考圖2和3，然后將描述控制電路8的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行。
圖2示出控制電路8的物理電結(jié)構(gòu)，而圖3示出功能結(jié)構(gòu)，其可通過(guò)控制電路8的電路運(yùn)行在功能上被實(shí)現(xiàn)。
首先，將給出關(guān)于控制電路8的物理電結(jié)構(gòu)的解釋。如圖2所示，設(shè)置有電路板11，其上輸入/輸出接口12，輸入電路13，開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器14，R/D(分解/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器15以及微機(jī)16(包括CPU、ROM、RAM以及定時(shí)器)借助其中通過(guò)總線(xiàn)的電連接進(jìn)行安裝。將連接器15，16和17配備在電路板11上，如圖所示。
通過(guò)控制電路8的組成部分(除開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器14)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)由功能模塊81到89所述的功能，如圖3所示。具體地說(shuō)，控制電路8能夠具有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算模塊81(下文中，簡(jiǎn)稱(chēng)為“轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算模塊81”)，dq軸的電流指令產(chǎn)生模塊82(下文中，簡(jiǎn)稱(chēng)為“電流指令模塊82”)，三相電壓指令產(chǎn)生模塊83(下文中，簡(jiǎn)稱(chēng)為“三相電壓指令模塊83”)，兩相調(diào)制電壓指令產(chǎn)生模塊84(下文中，簡(jiǎn)稱(chēng)為“兩相調(diào)制電壓指令模塊84”)，以及連接到開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器14的PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊85。
在這些模塊中，轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算模塊81從傳感器6中接收表示電動(dòng)機(jī)3的電角度θ的信號(hào)，以計(jì)算電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)Nmot。該模塊81將所計(jì)算的轉(zhuǎn)數(shù)給電流指令模塊82，所述電流指令模塊82還接收與轉(zhuǎn)矩的幅值和方向相關(guān)的轉(zhuǎn)矩指令trq*。
電流指令模塊82使用轉(zhuǎn)矩指令trq*以及電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)計(jì)算d軸的電流id*以及q軸的電流iq*指令(dq軸的電流指令)，所述d軸的電流id*以及所述q軸的電流iq*是流過(guò)電動(dòng)機(jī)3的電流。該模塊82給三相電壓指令模塊83提供dq軸的電流指令。
三相電壓指令模塊83還接收表示電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度θ的信號(hào)以及表示由傳感器5和6實(shí)際檢測(cè)的相電流的信號(hào)。該模塊83使用所接收的信號(hào)以通過(guò)dq軸轉(zhuǎn)換將所檢測(cè)的相電流Iv和Iw轉(zhuǎn)換為實(shí)際的dq軸的電流(d軸的電流id以及q軸的電流iq)，分別計(jì)算分配給坐標(biāo)軸的電流差Δid以及Δiq，并且通過(guò)將PI計(jì)算應(yīng)用到這些電流差Δid以及Δiq，使得電流差Δid以及Δiq變?yōu)榱銇?lái)計(jì)算三相電壓指令U*、V*和W*。然后將所計(jì)算的三相電壓指令U*、V*和W*給兩相調(diào)制電壓指令模塊84。
一旦接收到這些指令U*，V*和W*，指令模塊84運(yùn)行以產(chǎn)生兩相調(diào)制電壓指令U**、V**和W**，以便將這些指令U**、V**和W**提供給PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊85。響應(yīng)這種接收，產(chǎn)生模塊85將致力于產(chǎn)生與兩相調(diào)制電壓指令U**、V**和W**對(duì)應(yīng)的三相PWM電壓VU、VV以及VW。
由PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊85產(chǎn)生的三相PWM電壓VU、VV以及VW，被輸出到開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器86上，其中它們將經(jīng)歷功率放大以產(chǎn)生六個(gè)柵極電壓UU、UL、VU、VL、WU以及WL。將這些柵極電壓分別施加到組成逆變器7的開(kāi)關(guān)元件的柵電極上。
可如上概括控制電路8，其與常規(guī)公知的兩相調(diào)制電動(dòng)機(jī)控制裝置類(lèi)似。因此，下文中將僅描述與常規(guī)不同的控制電路8的結(jié)構(gòu)部分。
上述不同在于兩相調(diào)制電壓指令模塊84，其在本發(fā)明中是典型的。如圖3所示，該模塊84在功能上包括兩相調(diào)制模式轉(zhuǎn)換確定模塊87(下文中稱(chēng)為“轉(zhuǎn)換確定模塊87”)，固定相確定模塊88(下文中稱(chēng)為“固定相確定模塊88”)，以及電壓指令計(jì)算模塊89(下文中稱(chēng)為“指令計(jì)算模塊89”)。
首先，為了理解總體概念，在詳細(xì)描述他們之前將模塊連模塊地簡(jiǎn)要概括上述模塊87、88以及89。
轉(zhuǎn)換確定模塊87接收表示轉(zhuǎn)矩指令值trq*以及電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)Nmot的信號(hào)，并且具有先前存儲(chǔ)在模塊87中的圖。由此，該轉(zhuǎn)換確定模塊87將轉(zhuǎn)矩指令值trq*以及轉(zhuǎn)數(shù)與該圖進(jìn)行參照，以確定當(dāng)前將要采用的兩相調(diào)制模式。此后將以恰當(dāng)?shù)拇涡蛟俅蚊枋鲈撃K87。
固定相確定模塊88負(fù)責(zé)由轉(zhuǎn)換確定模塊87所確定的兩相調(diào)制模式的固定相的確定。通過(guò)這種確定，計(jì)算出要進(jìn)行固定的相以及用于固定該相的時(shí)間，進(jìn)行該固定可基于三相電壓指令U*、V*和W*。此后還將描述該模塊87。
此外，指令計(jì)算模塊89對(duì)三相電壓指令U*、V和W*進(jìn)行處理，使得在這些指令中，選擇要進(jìn)行固定的相并且將其固定在從當(dāng)前具體的兩個(gè)調(diào)制模式預(yù)先指定的電勢(shì)上的相電壓指令，以及剩余的兩相電壓指令被改變以保持預(yù)先指定的相對(duì)相電壓。
因此，如上所知，輸入到兩相調(diào)制電壓指令模塊84中的三相調(diào)制電壓指令U*、V*和W*分別被轉(zhuǎn)換成兩相調(diào)制電壓指令U**、V**、W**。三相調(diào)制電壓指令U*、V*和W*的波形示于圖4中，基于“2π/3-固定技術(shù)”的兩相調(diào)制波形的波形示于圖5和6中，并且基于“π/3-固定技術(shù)”的兩相調(diào)制波形的波形示于圖7中。
圖5中的波形示出一種被稱(chēng)作上臂固定技術(shù)的技術(shù)，采用該技術(shù)使將要電壓固定的每相(繞組)的上臂元件被持續(xù)接通以便將要被固定的周期整體上以2π/3的間隔進(jìn)行重復(fù)，這是因?yàn)閷?duì)于將要電壓固定的各相的相電壓指令依次以2π/3的間隔被保持在其最大值上。相反，圖6所示的波形示出一種被稱(chēng)作下臂固定技術(shù)的技術(shù)，采用該技術(shù)使將要電壓固定的每相(繞組)的下臂被持續(xù)接通以便將要被固定的周期整體上以2π/3的間隔進(jìn)行重復(fù)，這是因?yàn)閷?duì)于將要電壓固定的各相的相電壓指令依次以2π/3的間隔被保持在其最大值上。
在本實(shí)施方案中，“2π/3-固定技術(shù)”采用下臂固定技術(shù)，而這并不是唯一的一種?？商鎿Q的是可采用上臂固定技術(shù)。還可一個(gè)接一個(gè)地采用上臂和下臂固定技術(shù)。
本實(shí)施方案采用“下臂固定技術(shù)”以及“2π/3固定技術(shù)”的原因在于制造電路的成本。特別是，當(dāng)下臂元件(即，下開(kāi)關(guān)元件)101導(dǎo)通并且上臂元件(即，上開(kāi)關(guān)元件)102關(guān)斷時(shí)，給用于驅(qū)動(dòng)上臂元件102的驅(qū)動(dòng)器100供電的電源電路103被制成如圖8所示的自舉電路。該電源電路可以防止電源電壓103的電壓下降，這樣制造該電路的成本可減少。更具體地說(shuō)，當(dāng)下臂元件101導(dǎo)通時(shí)，下臂和上臂元件101和102的連接點(diǎn)上的電勢(shì)下降。電容器103可通過(guò)二極管D由為驅(qū)動(dòng)下臂元件101的驅(qū)動(dòng)器105供電的電源104的電壓VN充電，所述電容器用作為驅(qū)動(dòng)上臂元件102的驅(qū)動(dòng)器100供電的電源電路。
(轉(zhuǎn)換確定模塊87)現(xiàn)在根據(jù)其運(yùn)行描述轉(zhuǎn)換確定模塊87。
該模塊87依據(jù)電動(dòng)機(jī)3的運(yùn)行情況在基于“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制模式和基于“π/3固定技術(shù)”、“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制模式之間負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換調(diào)制模式。為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，該模塊87采用圖9中所示的圖。在安裝于控制電路8中的存儲(chǔ)器如ROM中形成該圖。先前，該圖被給定為二維，其為轉(zhuǎn)矩量以及轉(zhuǎn)數(shù)。因此，轉(zhuǎn)矩指令trq*以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)Nmot把該圖作為參考以確定應(yīng)該采用“2π/3固定技術(shù)”以及“π/3固定技術(shù)”中的哪一種。
圖9所示的圖被制成二維坐標(biāo)，其具有指定給轉(zhuǎn)矩的縱軸以及指定給轉(zhuǎn)數(shù)的橫軸。該二維坐標(biāo)具有內(nèi)部和外部區(qū)域A1和A2，其中內(nèi)部區(qū)域A1包括原點(diǎn)并且表示針對(duì)基于“2π/3固定技術(shù)”的運(yùn)行范圍，而外部區(qū)域A2圍繞內(nèi)部區(qū)域A1并且表示針對(duì)基于“π/3固定技術(shù)”的運(yùn)行范圍。在圖9中，內(nèi)部和外部區(qū)域A1和A2被分成四個(gè)象限。第一象限表示正轉(zhuǎn)以及供電狀態(tài)，第二象限表示反轉(zhuǎn)以及再生狀態(tài)，第三象限表示反轉(zhuǎn)以及供電狀態(tài)，第四象限表示正轉(zhuǎn)以及再生狀態(tài)。如圖9所述，關(guān)于基于“2π/3-固定技術(shù)”的內(nèi)部區(qū)域A1，在第二和第四象限中表示再生狀態(tài)的面積大小比在第一和第三象限中表示供電狀態(tài)的大。理由是，與表示供電狀態(tài)的象限相比，即使要求相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，表示再生狀態(tài)的象限的相電壓指令在其幅值上比較小。圖9中，優(yōu)選地將內(nèi)部區(qū)域A1(即，根據(jù)本發(fā)明預(yù)先指定的區(qū)域)確定為對(duì)應(yīng)于在其內(nèi)相電壓的幅值小于預(yù)先指定的電平的一個(gè)區(qū)域。
現(xiàn)在解釋圖10中示出的流程圖，其解釋轉(zhuǎn)換確定模塊87的運(yùn)行。可以把該確定模塊87可以制成硬件電路，以與圖10所示的軟件運(yùn)行相同的方式運(yùn)行。該確定模塊寫(xiě)入表示轉(zhuǎn)矩量以及電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)的信號(hào)，以得到這些值(步驟S1)。模塊87然后通過(guò)應(yīng)用寫(xiě)入的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)數(shù)到圖9所示的圖上而確定基于“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制模式的調(diào)制模式或者基于“π/3固定技術(shù)”“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制模式(步驟S2)。
(固定相確定模塊88)根據(jù)從“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”中選擇的當(dāng)前技術(shù)，固定相確定模塊88運(yùn)行以固定將要出現(xiàn)的相電壓指令，如圖5或6以及7所示。
如圖5所示，基于上臂固定技術(shù)的“2π/3固定技術(shù)”對(duì)三相電壓指令U*、V*以及W*以這樣的方式進(jìn)行處理，使得在該三種指令中，指令將在逐相地依次循環(huán)的每個(gè)2π/3周期中具有最大幅值的一相的相電壓指令固定為1(其占空比為100％)，并且使剩余兩相的相電壓指令換相以使得三相相對(duì)相電壓在相同的2π/3周期中形成正弦波。
相反，如圖6所示，基于下臂固定技術(shù)的“2π/3固定技術(shù)”對(duì)三個(gè)相電壓指令U*、V*以及W*以這樣的方式進(jìn)行處理，使得在該三種指令中，指令將在逐相地依次重復(fù)的每個(gè)2π/3周期中具有最小幅值的一相的相電壓指令固定為零(其占空比為0％)并且使剩余兩相的相電壓指令換相以使得三相相對(duì)相電壓在相同的2π/3周期中形成正弦波。
如圖7所示，在兩相調(diào)制的“π/3固定技術(shù)”情況下，在三個(gè)三相電壓指令U*、V*以及W*中，依據(jù)極性在每個(gè)π/3周期中將極性與剩余兩相不同的一相的相電壓固定為1(占空比為100％)或者零(占空比為0％)，使剩余兩相的相電壓指令在相同的π/3周期中如下述換相。例如，當(dāng)U*＞0、V*＜0并且W*＜0時(shí)，將U*的指令固定為1(占空比為100％)，同時(shí)使V*以及W*的指令換相，以相對(duì)U*保持預(yù)先指定的相對(duì)相電壓。當(dāng)U*＜0、V*＞0并且W*＞0時(shí)，將U*的指令固定為0(占空比為0％)，同時(shí)使V*以及W*的指令換相以相對(duì)U*保持預(yù)先指定的相對(duì)相電壓。這對(duì)指令V*以及W*也是成立的。
結(jié)果是，在本實(shí)施方案中，兩相調(diào)制可在由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)定義的所有的運(yùn)行范圍上(即，從所有第一到第四象限上)被執(zhí)行，如圖9所示。兩相調(diào)制優(yōu)先于三相調(diào)制，這是因?yàn)橛梢詢(xún)上嗾{(diào)制運(yùn)行的逆變器所執(zhí)行的切換次數(shù)小于三相調(diào)制的運(yùn)行。也就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)損耗在兩相調(diào)制中小于在三相調(diào)制中，由此提高逆變器效率。
從本實(shí)施方案得到的另一個(gè)好處是同時(shí)采用“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”。“2π/3固定技術(shù)”使得兩相調(diào)制在圖上的運(yùn)行區(qū)域A1中可穩(wěn)定地進(jìn)行，其中運(yùn)行區(qū)域A1使得“π/3固定技術(shù)”難以進(jìn)行，這是由于相電壓的幅值在該圖的該區(qū)域中小的緣故。同時(shí)，在該圖上的其他運(yùn)行區(qū)域A2中，有選擇地采用造成更小開(kāi)關(guān)損耗的“π/3固定技術(shù)”。因此，兩種技術(shù)之間的轉(zhuǎn)換變得更加穩(wěn)定并且更加精確。另外，可最佳地使用在開(kāi)關(guān)損耗中呈現(xiàn)最大減小的π/3固定技術(shù)。
(第一修改)第一修改與逆變器7的另一控制有關(guān)。具體地說(shuō)，所有的三個(gè)下臂元件被接通，同時(shí)所有的三個(gè)上臂元件被關(guān)斷。即設(shè)計(jì)控制電路8以運(yùn)行圖11粗略所示的流程表，其中判斷是否已經(jīng)寫(xiě)入逆變器停止指令(步驟S11)。當(dāng)該判斷為是時(shí)，逆變器7停止運(yùn)行(步驟S12)。然后所有的下臂元件被接通并且所有的上臂元件被關(guān)斷(步驟S13)。
因此，在圖8所示的自舉電路中，接通所有的下臂元件101使得電源104的電壓VN快速對(duì)電容器103充電，電源104給驅(qū)動(dòng)下臂元件101的驅(qū)動(dòng)電路供電并且電容器103給驅(qū)動(dòng)上臂元件102的驅(qū)動(dòng)電路100供電。電容器103上的快速充電使得逆變器在以更短間隔設(shè)置的下一個(gè)時(shí)刻更好地被驅(qū)動(dòng)。
(第二修改)第二修改與逆變器7的另一控制有關(guān)。圖12概括出其上逆變器7由控制電路8進(jìn)行控制的流程表。具體地，如在那里所示，通過(guò)檢測(cè)逆變器啟動(dòng)指令，判斷逆變器7是否已被啟動(dòng)(步驟S21)。如果判斷為是，所有的上臂元件被接通并且所有的下臂元件被關(guān)斷(步驟S22)。這種臂元件控制在啟動(dòng)逆變器7后持續(xù)一個(gè)預(yù)先指定的時(shí)間段(步驟S23)。
上臂和下臂元件102和101的這種控制導(dǎo)致，僅對(duì)于在逆變器7啟動(dòng)之后接著的所述預(yù)先指定的時(shí)間段，對(duì)電容器103進(jìn)行充電。與第一修改類(lèi)似，在圖8所示的自舉電路中，接通所有下臂元件101使得電源104的電壓VN快速對(duì)電容器103充電。電容器103上的快速充電也允許逆變器在以更小時(shí)間間隔設(shè)定的下一個(gè)時(shí)刻更好地被驅(qū)動(dòng)。
(第三修改)第三修改涉及在逆變器7和電動(dòng)機(jī)3中出現(xiàn)錯(cuò)誤或者故障時(shí)逆變器7的控制。
如圖13所示，控制電路8采用恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)或者計(jì)算裝置確定是否出現(xiàn)這種錯(cuò)誤或者故障(步驟S31)。當(dāng)判斷為是時(shí)，圖8所示的自舉電路中，所有的上臂元件102被關(guān)斷并且所有的下臂元件101被接通(步驟S32)。
這種的控制允許電容器103(即，用于驅(qū)動(dòng)上臂元件102的電源)，可進(jìn)行放電，這樣使上臂元件102不能接通，由此禁止逆變器7再進(jìn)行運(yùn)行。結(jié)果是，以更安全的方式防止逆變器7出現(xiàn)錯(cuò)誤或者故障。
(第二實(shí)施方案)再次參考圖2，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第二實(shí)施方案。在該第二實(shí)施方案中，與第一實(shí)施方案相同或者相似的元件被給出相同的附圖標(biāo)記，這樣為避免冗余解釋可以簡(jiǎn)化或者省略其解釋。對(duì)隨后的實(shí)施方案以及修改也是使用這種方式解釋。
盡管在上述第一實(shí)施方案中，基于轉(zhuǎn)矩以及電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)在“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但可與常規(guī)的類(lèi)似，根據(jù)三相電壓指令U*、V*以及W*的幅值進(jìn)行那些轉(zhuǎn)換。
為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換確定模塊87被配置來(lái)接收三相電壓指令U*、V*以及W*以檢測(cè)其幅值。并且該確定模塊87判斷在三個(gè)三相電壓指令U*、V*以及W*中所指定的一相指令是否具有大于給定閾值的幅值。當(dāng)該判斷為肯定的時(shí)，選擇“π/3固定技術(shù)”，而當(dāng)其為否定的時(shí)，選擇“2π/3固定技術(shù)”。對(duì)于每個(gè)相電壓指令依次進(jìn)行這種技術(shù)選擇。
在上述選擇技術(shù)中，取代每個(gè)相電壓指令的幅值，而可以使用每個(gè)相電壓指令的均方根或者可以使用相電壓指令的低頻部分的幅值。
結(jié)果是，因?yàn)榭蓤?zhí)行兩相調(diào)制，本實(shí)施方案仍然是有效的，由此可提高逆變器7的效率。這是因?yàn)榫哂懈匍_(kāi)關(guān)損耗(即，開(kāi)關(guān)損耗的數(shù)量小于三相調(diào)制中的數(shù)量)的兩相調(diào)制可在由圖9所示的四個(gè)象限所定義的整個(gè)運(yùn)行范圍上被執(zhí)行。
(第三實(shí)施方案)再次參考圖2，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第三實(shí)施方案。
該實(shí)施方案采用另一個(gè)結(jié)構(gòu)以可切換地選擇“2π/3固定技術(shù)”以及“π/3固定技術(shù)”。具體而言，取代參考基于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)的圖，在本實(shí)施方案中可以使用其他的物理量。即從圖2中的電流指令模塊82輸出的q軸的電流指令值Iq*以及d軸的電流指令值Id*由轉(zhuǎn)換確定模塊87使用。這些指令I(lǐng)q*和Id*被應(yīng)用到保存在模塊87中的圖上，以便可切換地選擇“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”。在模塊87中形成的圖具有二維坐標(biāo)將q軸電流指令值Iq*指定給縱軸和將d軸電流指令值Id*指定給橫軸，如圖21所示。
圖21中所示的圖只是一個(gè)例子，被定義在電流的坐標(biāo)上，其中忽略了旋轉(zhuǎn)方向。該圖包括供電狀態(tài)的第二象限和再生狀態(tài)的第三象限，在這些象限中的指令都被改進(jìn)以適應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率。
如圖21所示，在該二維圖中，由提供相電流指令的q軸的電流指令值Iq*以及d軸電流的指令值Id*定義的坐標(biāo)位置被指定為“2π/3固定技術(shù)”的運(yùn)行區(qū)域A1，該相電流指令的幅值低于給定的閾值。在二維圖中的剩余運(yùn)行區(qū)域A2被指定為“π/3固定技術(shù)”的區(qū)域。當(dāng)然，該圖可預(yù)先被存儲(chǔ)在安裝于轉(zhuǎn)換指令模塊87的存儲(chǔ)器中。
與上述各種實(shí)施方案類(lèi)似，基于從“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”選擇的任何一個(gè)的兩相調(diào)制因此可對(duì)電動(dòng)機(jī)3在所有運(yùn)行象限均被實(shí)現(xiàn)，由此可提高逆變器7的效率。另外，采用“2π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制可在運(yùn)行區(qū)域A1中被執(zhí)行，其中“π/3固定技術(shù)”難以應(yīng)用，這是由于相電壓在由q軸和d軸的電流指令值Iq*以及Id*定義的圖的某些范圍內(nèi)較低。在圖的剩余區(qū)域A2中，轉(zhuǎn)換到具有更少開(kāi)關(guān)損耗的“2π/3固定技術(shù)”。由此，可以以穩(wěn)定而且精確的方式進(jìn)行兩種技術(shù)之間的切換。
(第四實(shí)施方案)再次參考圖2，現(xiàn)在描述本發(fā)明電動(dòng)機(jī)控制裝置的第四實(shí)施方案。
該實(shí)施方案采用另一種結(jié)構(gòu)，該配置切換地選擇用于兩相調(diào)制的“2π/3固定技術(shù)”以及“三相調(diào)制”，而不是在全部用于兩相調(diào)制的“2π/3固定技術(shù)”和“π/3固定技術(shù)”之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)本實(shí)施方案的轉(zhuǎn)換由圖2所示的轉(zhuǎn)換指令模塊87進(jìn)行指令。然而，存儲(chǔ)在該模塊87中的圖提供兩相調(diào)制上的π/3固定范圍以及三相調(diào)制范圍。該圖采用轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)作為它的二維，與第一實(shí)施方案類(lèi)似，或者采用q軸和d軸的電流指令值Iq*以及Id*，以便在圖中形成兩個(gè)選擇性的運(yùn)行區(qū)域。另外，對(duì)于三相調(diào)制，設(shè)計(jì)固定相確定模塊88以忽略任一相電壓指令的固定并且設(shè)計(jì)指令計(jì)算模塊89以輸出已經(jīng)輸入其中的三相電壓指令U*、V*以及W*，沒(méi)有任意處理施加其上。
因此，在其中由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)限定的相電壓幅值小(參考圖22)的運(yùn)行區(qū)域A1中或者在其中由q軸和d軸的電流指令值Iq*以及Id*表示的相電壓幅值小的運(yùn)行區(qū)域A1中，設(shè)置調(diào)制模式與相電壓的幅值本身不同。即，在這種運(yùn)行區(qū)域A1中，可以指定三相調(diào)制，其由于不是正弦波函數(shù)在該時(shí)段波動(dòng)更小，并且精確。
(第五實(shí)施方案)參考圖14-18，現(xiàn)在描述本發(fā)明電動(dòng)機(jī)控制裝置的第五實(shí)施方案。
本實(shí)施方案涉及考慮到上臂與下臂元件上的溫度而在具有“上臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”和具有“下臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換控制。
根據(jù)該實(shí)施方案的電動(dòng)機(jī)裝置的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的類(lèi)似，但是該電動(dòng)機(jī)裝置具有控制電路8’，其在功能結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施方案不同。如圖14所示，與圖1所示的控制電路8相比，該實(shí)施方案的控制電路8’不具有“轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算模塊81”而具有與圖1所示不同的“兩相調(diào)制電壓指令模塊184”。在該模塊184中，圖1中的“切換確定模塊87”與“固定相確定模塊88”分別由“轉(zhuǎn)換確定模塊187”和“固定相確定模塊188”替換。
連接到電動(dòng)機(jī)8上、類(lèi)似于圖1所示的傳感器6的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器6’，能夠檢測(cè)電動(dòng)機(jī)3的旋轉(zhuǎn)角度并且能夠利用所檢測(cè)的結(jié)果計(jì)算表示電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)Nmot的信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)3的電角度θ。表示轉(zhuǎn)數(shù)Nmot的信號(hào)被供給“電流指令模塊82”，同時(shí)表示電角度θ的信號(hào)被提供給“三相電壓指令模塊83”。
尤其，在本實(shí)施方案中，“轉(zhuǎn)換確定模塊187”和“固定相確定模塊188”具有與第一實(shí)施方案不同的特點(diǎn)。
“轉(zhuǎn)換確定模塊187”包括軟件定時(shí)器，以計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖并且判斷定時(shí)器的計(jì)數(shù)是否達(dá)到給定量。并且當(dāng)判斷出計(jì)數(shù)達(dá)到給定量時(shí)，管理兩種調(diào)制模式的模塊187，切換電流調(diào)制模式到另一種。
這些調(diào)制模式是具有“上臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”以及具有“下臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”，其中具有“上臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”下文中被稱(chēng)作“模式A”，具有“下臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”下文中被稱(chēng)作“模式B”。關(guān)于這些模式，三相電壓指令U*、V*以及W*的波形以及兩相調(diào)制電壓指令U**、V**以及W**分別示于圖15和16中。
因此，該“轉(zhuǎn)換確定模塊187”運(yùn)行如圖17所示。判斷定時(shí)器計(jì)數(shù)是否達(dá)到給定值(步驟S41)。并且當(dāng)判斷為是時(shí)，模式從“模式A”改變?yōu)椤澳Ｊ紹”或者相反。例如，這種處理每隔Δt秒以定時(shí)器中斷的形式實(shí)現(xiàn)。因此，如圖18所示，模式A和B以一定的間隔依次進(jìn)行重復(fù)，其中執(zhí)行模式A和模式B中的每個(gè)以持續(xù)相同的指定時(shí)間段實(shí)施。由此一次模式A和一次模式B對(duì)應(yīng)的總時(shí)間T任何時(shí)候都是恒定的。然而，只要模式A和模式B下的平均執(zhí)行時(shí)間互相大致相等，作為變量，總時(shí)間T可每隔一個(gè)周期進(jìn)行改變。
優(yōu)選的是將選擇地切換模式A和B的切換頻率設(shè)定為在聽(tīng)覺(jué)頻率范圍之外。
另外，在前述自舉電路可以被用作驅(qū)動(dòng)逆變器7的上臂元件102的電源的情況下，優(yōu)選的是逆變器7首先通過(guò)固定下臂元件101在其導(dǎo)通狀態(tài)而進(jìn)行啟動(dòng)。還優(yōu)選的是，緊接在逆變器7被啟動(dòng)之后，為其中下臂元件101固定在其導(dǎo)通狀態(tài)的第一時(shí)間段(即，沒(méi)有切換)。
“固定相確定模塊188”響應(yīng)由上述“轉(zhuǎn)換確定模塊187”給出的兩相調(diào)制模式，以便確定將要進(jìn)行固定的相。所確定的相與所確定的兩相調(diào)制模式一致。即，采用三相電壓指令U*、V*以及W*，模塊188確定將要固定的相以及固定相的時(shí)間段。
因此，模塊188負(fù)責(zé)依據(jù)在具有“上臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”和具有“下臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”之間選擇的一種，確定兩相調(diào)制的固定相電壓指令。在前者中，如圖15所示，在三相電壓指令U*、V*以及W*中，將其幅值在每個(gè)特定的120度周期最高的一個(gè)特定指令固定為1(占空比為100％)并且使剩余兩個(gè)指令移位以產(chǎn)生三相相對(duì)相電壓的正弦波。相反，在后者中，如圖16所示，在三相電壓指令U*、V*以及W*中，將其幅值在每個(gè)特定的120度周期最低的一個(gè)特定指令固定為0(占空比為0％)并且使剩余兩個(gè)指令移位以產(chǎn)生三相相對(duì)相電壓的正弦波。
此外，指令除了從模塊87中接收表示所確定的兩相調(diào)制模式的信息，指令計(jì)算模塊189與圖1所示的相同。
如上所述，在本實(shí)施方案中，在對(duì)兩種模式所設(shè)置的平均時(shí)間周期互相大致相等的情況下，使具有“上臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”以及具有“下臂固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”交替進(jìn)行。因此可能抑制上臂和下臂元件102和101上增加的溫度的改變。這意味著可降低逆變器7的所有開(kāi)關(guān)元件上的最大溫度，由此使逆變器7的冷卻系統(tǒng)機(jī)械簡(jiǎn)化并且緊湊。
(第六實(shí)施方案)參考圖14和20，現(xiàn)在描述本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第六實(shí)施方案。
本實(shí)施方案涉及包括在逆變器7的某些臂元件上的溫度檢測(cè)的模式轉(zhuǎn)換。即，取代對(duì)模式A和模式B中的每個(gè)指定相同的周期性能，而是對(duì)模式轉(zhuǎn)換控制設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)溫度傳感器。如圖20所示，將溫度傳感器T/S安裝在靠近下臂元件101以提供表示實(shí)際溫度的信號(hào)Sts給控制電路8。
在控制電路8中，與上述不同，設(shè)計(jì)“轉(zhuǎn)換確定模塊187”以從溫度傳感器接收信號(hào)Sts(參考圖14中的鏈狀雙虛線(xiàn))并且如果實(shí)際檢測(cè)的溫度超出給定溫度時(shí)，指令上臂元件102固定導(dǎo)通(即，模式A)僅一個(gè)指定時(shí)間段。設(shè)置預(yù)先指定的時(shí)間段，從而將要進(jìn)行“導(dǎo)通”固定運(yùn)行的上臂元件上的溫度處在可允許的最大溫度內(nèi)。
盡管給下臂元件101以?xún)?yōu)先權(quán)對(duì)上述自舉電路的穩(wěn)定輸出是必要的，但僅對(duì)下臂元件101的溫度增加進(jìn)行檢測(cè)，以借助于將上臂元件102固定在導(dǎo)通狀態(tài)而對(duì)溫度增加進(jìn)行抑制。
可將溫度傳感器TS安裝在每個(gè)下臂元件101附近而進(jìn)行上述控制。
可提供關(guān)于該實(shí)施方案的修改，其中可將溫度傳感器TS分別安裝在上臂和下臂元件附近，并且當(dāng)任意一側(cè)的溫度傳感器檢測(cè)到其量超出給定閾值的信號(hào)時(shí)，進(jìn)行前述轉(zhuǎn)換控制。
此外，溫度傳感器并不是必須的，然而可以通過(guò)計(jì)算估計(jì)上臂和/或下臂元件上的溫度。這種計(jì)算使用所檢測(cè)的相電流值以及與相電流有關(guān)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)而進(jìn)行。在這種判斷中，可考慮周?chē)臏囟纫蕴岣邷囟裙烙?jì)的精確性。
此外，也可改變前述導(dǎo)通固定控制。在下臂元件102上的溫度達(dá)到前述實(shí)施方案中給定的閾值的情況下，可以將上臂和下臂元件102和101以交替方式固定在其導(dǎo)通狀態(tài)(即，沒(méi)有切換)?？商鎿Q地，上臂和下臂元件102和101上的溫度差等于或者大于期望閾值，則可以將上臂和下臂元件102和101交替地固定在其導(dǎo)通狀態(tài)。
(第七實(shí)施方案)參考圖20和18，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第七實(shí)施方案。
該實(shí)施方案仍涉及所檢測(cè)溫度的模式控制。假定在逆變器7中，有時(shí)安裝上臂元件102的冷卻條件有時(shí)設(shè)置為次于下臂元件。這種冷卻條件可由本實(shí)施方案來(lái)補(bǔ)償。實(shí)際上，在這種條件下，將下臂元件101固定在導(dǎo)通狀態(tài)(模式A)的時(shí)間段比將上臂元件102固定在導(dǎo)通狀態(tài)(模式B)的長(zhǎng)。
因此，可減小上臂和下臂元件102和101上的溫度之間的不平衡，由此可使下臂元件101的固定導(dǎo)通周期更長(zhǎng)，所述下臂元件101的固定導(dǎo)通周期在穩(wěn)定自舉電路的輸出方面起著明顯的作用。
(第八實(shí)施方案)參考圖19，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第八實(shí)施方案。
本實(shí)施方案涉及基于相電流的模式切換控制。當(dāng)相電流低于預(yù)先指定的值時(shí)，將下臂元件101固定為導(dǎo)通(模式B；圖19中的步驟S51和S52)。然而，當(dāng)相電流等于或者大于預(yù)先指定的值時(shí)，模式A和B以交替方式在固定時(shí)間間隔上重復(fù)。這對(duì)于在相電流比較小的情況下使自舉電路的輸出穩(wěn)定是有效的。
順便提及，與上面相同的模式轉(zhuǎn)換控制可采用某些其他的參數(shù)進(jìn)行，其他參數(shù)如臂元件102和/或101上的溫度以及電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)矩。
(第九實(shí)施方案)參考圖8，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第九實(shí)施方案。
本實(shí)施方案提供圖8所示的自舉電路，其中將逆變器的下臂元件101固定在其導(dǎo)通狀態(tài)，由此有時(shí)必須有間隔地降低連接下臂和上臂元件101和102的節(jié)點(diǎn)處的電勢(shì)。因此相應(yīng)于電源104對(duì)下臂元件101的電壓VN經(jīng)由二極管D對(duì)電容器103充電，所述電容器用作給上臂元件102的驅(qū)動(dòng)器100供電的電源?？梢砸种苼?lái)自自舉電路的電源電壓的下降。
在采用自舉電路的情況下，檢測(cè)指定的運(yùn)行條件以每隔一段時(shí)間將上臂元件固定在導(dǎo)通狀態(tài)。這種預(yù)先指定的運(yùn)行條件表示其中判斷將要固定導(dǎo)通的下臂元件上的溫度已經(jīng)超過(guò)給定溫度的情形。
(第十實(shí)施方案)現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第十實(shí)施方案。
本實(shí)施方案的特征在于在模式A和模式B之間插入基于三相調(diào)制的第三模式。在電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)高時(shí)，在每個(gè)饋送給電動(dòng)機(jī)3的正弦電流的周期中PWM切換次數(shù)變少。如果模式A和模式B之間的切換在對(duì)應(yīng)于約等于電流一個(gè)周期的一半的時(shí)間間隔上進(jìn)行，那么PWM切換時(shí)間次數(shù)減小。在這種情況下，將執(zhí)行三相調(diào)制的時(shí)間段插入在模式A和B的間隔之間。該插入能夠暫時(shí)增加PWM切換時(shí)間次數(shù)，由此提供改進(jìn)的對(duì)控制電流的遵守。因此，可以對(duì)缺陷，例如包括在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩中的波動(dòng)的低抗擾生提供一個(gè)解決方案，這些缺陷在當(dāng)PWM的切換次數(shù)非常小時(shí)出現(xiàn)。
(第十一實(shí)施方案)參考圖20，現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置的第十一實(shí)施方案。
本實(shí)施方案涉及致力使用模式B(即，具有“下臂導(dǎo)通固定技術(shù)”的“2π/3固定技術(shù)”)以及其中執(zhí)行具有“π/3固定技術(shù)”(參考圖7)的兩相調(diào)制運(yùn)行的模式。在不不用考慮開(kāi)關(guān)器件上溫度增加的運(yùn)行情況下(如電流、溫度和/或轉(zhuǎn)矩條件)致力使用前一個(gè)技術(shù)，而如果不用考慮逆變器7的下臂元件上的增加則致力使用后一種技術(shù)。這種控制代替了涉及分別切換的上臂和下臂元件的技術(shù)之間的上述交替轉(zhuǎn)換。
當(dāng)執(zhí)行具有“π/3固定技術(shù)”的兩相調(diào)制運(yùn)行時(shí)，將“π/3固定技術(shù)”分別以交替方式應(yīng)用到上臂元件和下臂元件上，其由此阻止上臂元件和下臂元件的溫度波動(dòng)的出現(xiàn)。
尤其，如果三相AC電動(dòng)機(jī)3運(yùn)行在從非常低的速度到更低速度的速度范圍內(nèi)(電動(dòng)機(jī)相電流的頻率為約100Hz或者更小)時(shí)，在第五到第九以及第十一實(shí)施方案中涉及的前述兩相調(diào)制具有較高的效率。
(實(shí)施方案總結(jié))可以將關(guān)于前述實(shí)施方案的總結(jié)以與本發(fā)明各種模式相比較的方式列舉如下。
首先，現(xiàn)在將總結(jié)第一到第四實(shí)施方案。
(1)在包括用于控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，當(dāng)相電壓較大時(shí)，采用π/3固定技術(shù)替代傳統(tǒng)的2π/3固定技術(shù)。從而，可以減小由于逆變器的切換而引起的損耗，尤其在供電、大轉(zhuǎn)矩和高速度的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)區(qū)域引起的這種損耗，由此可以提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。
(2)根據(jù)用于該三相AC電動(dòng)機(jī)裝置的另一種模式，在三相調(diào)制和兩相調(diào)制之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所述兩相調(diào)制是基于q軸和d軸的電流iq和id，而不是采用相電壓的幅值，與前述的不同。確切地說(shuō)，使用表示q軸和d軸的電流iq和id的圖，使得在那些電流的絕對(duì)值較小(換句話(huà)說(shuō)，在由q軸和d軸的電流iq和id定義的三相電壓的幅值比較小的運(yùn)行區(qū)域)的情況下，使用三相調(diào)制。然而，在與上述相反的情況下，執(zhí)行兩相調(diào)制。該兩相調(diào)制技術(shù)可以是2π/3固定或者π/3固定技術(shù)。
切換固定技術(shù)的方式使得可能簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換并且提高轉(zhuǎn)換中的精確性。與相電壓的幅值相比較，q軸和d軸的電流iq和id基本上幾乎沒(méi)有波動(dòng)。從而采用這種電流iq和id可以容易地并且穩(wěn)定地檢測(cè)這種波動(dòng)以提高轉(zhuǎn)換的精確性。
(3)根據(jù)三相AC電動(dòng)機(jī)裝置的另一種模式，采用由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)確定的圖(即，變量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)的函數(shù))也可以執(zhí)行兩相調(diào)制。在那些變量的絕對(duì)值的運(yùn)行范圍(即，由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)定義的三相電壓的幅值比較小的運(yùn)行范圍)內(nèi)，將三相電壓輸出給電動(dòng)機(jī)。在與上述相反的情況下，轉(zhuǎn)換控制被切換到兩相調(diào)制。
這種方式使得能夠容易地而且精確地執(zhí)行轉(zhuǎn)換。另外可以將極大地改善了開(kāi)關(guān)損耗的π/3固定技術(shù)發(fā)揮到極至。與相電壓幅值相比較，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)本質(zhì)上造成極小波動(dòng)并且可以容易地和精確地檢測(cè)他們的波動(dòng)。因此可以提高在轉(zhuǎn)換控制中的精確性，同時(shí)將控制范圍拓寬到能夠適當(dāng)?shù)夭捎忙?3固定技術(shù)的范圍。
(4)根據(jù)三相AC電動(dòng)機(jī)裝置的另一種模式，作為兩相調(diào)制技術(shù)通常采用π/3固定技術(shù)，而不采用通常的2π/3固定技術(shù)。從而，可以減小由于逆變器切換而引起的損耗，尤其在供電、大轉(zhuǎn)矩和高速度的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)區(qū)域引起的這種損耗，由此可以提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。另外，在相電壓的幅值如此小以至于不能精確地改變要固定的相的情況下，而采用具有高轉(zhuǎn)換精確性的2π/3固定技術(shù)。
(5)其他優(yōu)選的模式如下。通過(guò)舉例，元件對(duì)中的每個(gè)包括上臂元件和下臂元件，其負(fù)責(zé)輸出需要固定的相電壓，2π/3固定技術(shù)允許上臂元件被固定在其關(guān)斷狀態(tài)，而下臂元件被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)。該固定控制在對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路供電以驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路中不會(huì)引起任何運(yùn)行問(wèn)題，即使上臂元件包括NMOS晶體管或者IBGT。
另外，緊接給三相AC電動(dòng)機(jī)提供三相電壓的逆變器啟動(dòng)之后，所有上臂元件被關(guān)斷和所有下臂元件被接通。因此，即使上臂元件包括如NMOS晶體管或者IGBT這樣的元件，與下臂元件類(lèi)似，在自舉電路的運(yùn)行中不會(huì)引起任何問(wèn)題。
另外，當(dāng)逆變器被停止時(shí)，所有上臂元件被關(guān)斷和所有下臂元件導(dǎo)被接通。這使得驅(qū)動(dòng)器處于其待機(jī)狀態(tài)，從而防止自舉電路運(yùn)行故障。同時(shí)，當(dāng)檢測(cè)出給三相AC電動(dòng)機(jī)提供兩相調(diào)制下的三相電壓的逆變器在其運(yùn)行中引起故障時(shí)，則所有上臂元件被接通而所有下臂元件被關(guān)斷，其禁止逆變器運(yùn)行。在這種情況下，自舉電路中的內(nèi)部電容器保持不充電，以便自舉電路中不發(fā)生故障。
兩相調(diào)制電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)可以被應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)，其中能耗將被大大降低。
其次，現(xiàn)在總結(jié)第五到第十一實(shí)施方案。
將詳述關(guān)于逆變器的開(kāi)關(guān)元件溫度升高的問(wèn)題。當(dāng)采用基于2π/3固定技術(shù)的兩相調(diào)制，在上臂元件的損耗(即，熱量產(chǎn)生)和下臂元件的損耗(即，熱量產(chǎn)生)之間將發(fā)生不平衡。這意味著，在逆變器的開(kāi)關(guān)元件中承受最大損耗(即，熱量產(chǎn)生)的一個(gè)元件的損耗不能充分降低，即使逆變器的損耗在整體上降低。
這可以通過(guò)舉例說(shuō)明上臂元件以電角度2π/3的間隔依次被固定在他們的導(dǎo)通狀態(tài)(即，沒(méi)有轉(zhuǎn)換)來(lái)阻止。
開(kāi)關(guān)元件的電阻損耗(簡(jiǎn)單損耗)是穩(wěn)態(tài)損耗(導(dǎo)通損耗)和瞬態(tài)損耗之和。穩(wěn)態(tài)損耗是當(dāng)開(kāi)關(guān)元件被接通時(shí)引起的電阻損耗，而瞬態(tài)損耗是在每個(gè)下臂元件的導(dǎo)通和關(guān)斷之間的瞬間(狀態(tài)躍遷期間)引起的電阻損耗。在普通條件下，可以說(shuō)由于來(lái)自基于PWM方式驅(qū)動(dòng)的下臂元件的熱量產(chǎn)生導(dǎo)致的瞬態(tài)損耗比來(lái)自總是被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)的上臂元件的要大。
然而，使在關(guān)斷基于PWM控制的下臂元件后流通的續(xù)流電流(flywheelcurrent)流經(jīng)二極管，該二極管與被固定在導(dǎo)通狀態(tài)的上臂元件和其他相的上臂元件相聯(lián)。另外，流經(jīng)兩相的下臂元件的電流的總電流大體上流過(guò)剩余一相的固定導(dǎo)通的上臂元件。結(jié)果是，固定導(dǎo)通的上臂元件的電阻損耗(即，熱量產(chǎn)生)比由PWM驅(qū)動(dòng)的下臂元件的大。順便提及，電阻損耗與電流的平方成比例。
因此，當(dāng)采用MOS晶體管作為逆變器的開(kāi)關(guān)元件時(shí)，則上述問(wèn)題值得注意，該MOS晶體管通過(guò)使開(kāi)關(guān)元件和續(xù)流二極管相互結(jié)合而產(chǎn)生。在這種結(jié)構(gòu)中，上臂元件的溫度增長(zhǎng)加速，是因?yàn)檫@種溫度增長(zhǎng)促使上臂元件的導(dǎo)通電阻的增長(zhǎng)。而且，強(qiáng)制從上臂元件產(chǎn)生的熱量的這種增長(zhǎng)以縮短電流的供應(yīng)時(shí)間來(lái)防止元件過(guò)熱?？s短的電流供應(yīng)時(shí)間使供應(yīng)到三相AC電動(dòng)機(jī)的電流的波形的正負(fù)對(duì)稱(chēng)性變差。該缺點(diǎn)另外引起振動(dòng)(轉(zhuǎn)矩波動(dòng))的增加和電動(dòng)機(jī)噪聲。
比較而言，第五和第十一實(shí)施方案可以提供一種兩相調(diào)制技術(shù)，其與常規(guī)的相比，能夠減小每個(gè)開(kāi)關(guān)逆變器的最大溫度，而沒(méi)有為逆變器增加制冷性能。
(6)具體而言，作為根據(jù)三相AC電動(dòng)機(jī)裝置的另一種模式，借助于在兩種技術(shù)之間的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)基于2π/3固定技術(shù)的兩相調(diào)制。一種技術(shù)是使用在下臂元件與上臂元件比較而言引起較小熱量產(chǎn)生的上臂固定技術(shù)。另一種技術(shù)是使用在下臂元件上引起與上臂元件相比較大的熱量產(chǎn)生的下臂固定技術(shù)。適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換或者以一定的間隔以交替的方式執(zhí)行上臂和下臂固定技術(shù)。從而可以降低在上臂元件和下臂元件產(chǎn)生的熱量之間的變化，以致與常規(guī)相比能夠以一種很好的控制方式使逆變器的開(kāi)關(guān)元件的最大溫度下降。
開(kāi)關(guān)元件的最大溫度的上述下降也有助于緩解安裝在逆變器中的制冷系統(tǒng)的性能。因此可以使整個(gè)電動(dòng)機(jī)控制裝置緊湊和輕便。
通過(guò)舉例，基于采用2π/3固定的上臂固定技術(shù)的兩相調(diào)制和采用2π/3固定的下臂固定技術(shù)的兩相調(diào)制在執(zhí)行每種調(diào)制的時(shí)間上相互相等或者近似相等。這使得在上臂或者下臂元件上產(chǎn)生的熱量相互近似相等，導(dǎo)致上臂和下臂元件的溫度變得相互近似相等。在實(shí)施方案中，這里所指的“近似相等”應(yīng)當(dāng)被解釋為產(chǎn)生的熱量具有從-30％到30％范圍的誤差。應(yīng)該作為平均值測(cè)量上述執(zhí)行時(shí)間。另外，對(duì)于在溫度被平均的短時(shí)間周期，可以將產(chǎn)生的熱量指定為處于上述范圍之外的值。當(dāng)然，以一定的間隔交替地選擇導(dǎo)通固定的上臂和導(dǎo)通固定的下臂在控制中是簡(jiǎn)單的，并且是最適用的。
優(yōu)選地，當(dāng)在上臂或者下臂元件(即，在導(dǎo)通固定的臂元件；即在沒(méi)有接收到PWM切換的元件)的溫度或者溫度的相應(yīng)量時(shí)可以進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換。在這種情況下，當(dāng)在被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)的元件的溫度達(dá)到給定值時(shí)，轉(zhuǎn)換到另一元件。從而，在保證元件安全的同時(shí)，可以提高在選擇被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)的元件時(shí)的自由度。溫度的相應(yīng)量可以是電流或者它的函數(shù)值(例如，電流平均值)。選擇地，還可以使用與電流有關(guān)的參數(shù)，例如轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)數(shù)。保護(hù)臂元件的溫度傳感器的輸出也可被用作這樣一種參數(shù)。在使用電流作為參數(shù)的情況下，也可以使用q軸和d軸的電流指令I(lǐng)q*和Id*的矢量和或者矢量和的函數(shù)值。
可以將對(duì)于不同參數(shù)的這些變化應(yīng)用于轉(zhuǎn)換，所述轉(zhuǎn)換是通過(guò)將給定值應(yīng)用于上臂和下臂元件的溫度和相應(yīng)的值之間的差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這能夠?qū)⑸媳酆拖卤墼臏囟雀淖兿拗圃诮o定的范圍內(nèi)。
可以在逆變器中以相互分開(kāi)的方式排列上臂和下臂元件，其中一邊的元件比另一邊的元件離高溫源比較近或者在制冷裝置方面比較薄弱。在這種情況下，優(yōu)選地如果電動(dòng)機(jī)處于供電運(yùn)行時(shí)，排列在這樣一種溫度不利的環(huán)境下的元件進(jìn)行導(dǎo)通固定，其平均延續(xù)時(shí)間比其他元件的要短。這可以抑制溫度不利元件的溫度上升，從而減小逆變器開(kāi)關(guān)元件的溫度變化，而同時(shí)降低它們的最大溫度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生運(yùn)行時(shí)，排列在這樣一種溫度不利的環(huán)境下的元件進(jìn)行關(guān)斷固定，其平均延續(xù)時(shí)間比其他元件的要短。與上述導(dǎo)通固定類(lèi)似，這對(duì)于抑制溫度變化和它們的最大溫度上升也是有效的。
在外部環(huán)境溫度低或者逆變器在啟動(dòng)后處于早期階段的情況下，不必要太過(guò)注意元件的溫度上升。從而另一優(yōu)選的技術(shù)是為了簡(jiǎn)化控制和減小由切換產(chǎn)生的噪音，可以停止在運(yùn)行模式之間的上述轉(zhuǎn)換。
當(dāng)逆變器的上臂和下臂元件由MOS晶體管制成時(shí)，使根據(jù)關(guān)斷PWM控制下的元件所引起的續(xù)流電流流過(guò)處于導(dǎo)通固定的MOS晶體管的寄生二極管。這增加了在導(dǎo)通固定MOS晶體管的熱量產(chǎn)生。從而可能提高減小溫度變化的效果。
優(yōu)選地，將在兩相調(diào)制技術(shù)之間的轉(zhuǎn)換頻率設(shè)置為處于音頻范圍之外的一個(gè)值，所述兩相調(diào)制技術(shù)分別采用基于2π/3固定的上臂固定技術(shù)和基于2π/3固定的下臂固定技術(shù)。該音頻范圍通?？梢员辉O(shè)置為40-15000Hz的范圍，但是也可以考慮20-20000Hz的范圍。因此可以減小由開(kāi)關(guān)元件引起的噪聲。
優(yōu)選地，可以采用自舉電路給上臂元件的驅(qū)動(dòng)器供電。在該電路中，優(yōu)選的基礎(chǔ)控制是進(jìn)行下臂元件的導(dǎo)通固定，其中只有當(dāng)下臂元件的溫度過(guò)度地升高時(shí)，才交替地執(zhí)行下臂和上臂元件的導(dǎo)通控制，。在這種情況下，可以轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通固定的上臂元件一段預(yù)先指定的時(shí)間段。
這使得自舉電路簡(jiǎn)化，因?yàn)樗梢詫?duì)上臂元件的驅(qū)動(dòng)器供電。這是因?yàn)?，在如圖8所示的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)下臂元件都可以被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)并且在電容器的放電對(duì)下臂元件的驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行產(chǎn)生影響之前，通過(guò)二極管可以由電源對(duì)電容器再充電。
順便提及，當(dāng)采用自舉電路時(shí)，設(shè)計(jì)上臂元件以在下列方式的源上(通常用于NMOS晶體管)或者下列方式的發(fā)射器上運(yùn)行。在使上臂元件運(yùn)行在下述運(yùn)行的源上的情況下，有時(shí)不容易大幅地增加?xùn)艠O電壓。在這種情況下，與作為接地運(yùn)行的下臂元件的MOS晶體管相比，運(yùn)行在下列方式的源上的上臂元件(MOS晶體管)的導(dǎo)通電阻傾向于變大。因此，在這種情況下，期望上臂元件的導(dǎo)通固定時(shí)間的平均值比下臂元件的小一些，從而抑制上臂元件的熱量產(chǎn)生的增加。
優(yōu)選地，可以在用于兩相調(diào)制的上臂固定以及2π/3固定技術(shù)和用于兩相調(diào)制的下臂固定和2π/3固定技術(shù)之間設(shè)置三相調(diào)制。這對(duì)于防止電流波動(dòng)是有效的，尤其當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高到饋給電動(dòng)機(jī)的正弦電流的每個(gè)周期中PWM的切換次數(shù)變得相當(dāng)少時(shí)。
另外，可以檢測(cè)借助于兩相調(diào)制的下臂元件導(dǎo)通固定的2π/3固定技術(shù)下臂元件的溫度過(guò)度地升高，所述2π/3固定技術(shù)適用于自舉電路的穩(wěn)定運(yùn)行。在這種情況下，替代在分別涉及被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)的上臂元件和下臂元件的兩相調(diào)制之間的交替轉(zhuǎn)換，可以執(zhí)行采用π/3固定技術(shù)的兩相調(diào)制。由此減小下臂元件的溫度上升，所述下臂元件借助于導(dǎo)通固定的下臂元件的2π/3固定技術(shù)處于運(yùn)行中。
可以以幾種其他的形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而沒(méi)有背離本發(fā)明的精神。既然本發(fā)明的范圍是由附加的權(quán)利要求書(shū)而不是由在他們之前的說(shuō)明書(shū)定義的，所以所述的本實(shí)施方案是說(shuō)明性的而不是限制性的。因此，落于權(quán)利要求書(shū)的界限和范圍或者這種界限和范圍的等價(jià)之內(nèi)的所有改變包含在權(quán)利要求書(shū)中。例如，可以省略電流傳感器和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器以得到三相AC電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器類(lèi)型，只要表示這種物理量的信息能夠通過(guò)計(jì)算或者其他手段獲得。
權(quán)利要求
1.一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上，以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電；以及控制電路，基于兩種調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述兩種調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種，所述兩種調(diào)制技術(shù)中的一種給定PWM指令為兩相調(diào)制，允許所述電動(dòng)機(jī)的三相電壓中的每個(gè)以π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的所述信息是所述電動(dòng)機(jī)的相電壓，以及兩種調(diào)制技術(shù)中的另一種給定所述PWM調(diào)制為三相調(diào)制；以及其中所述控制電路包括確定裝置，確定相電壓是否等于或者大于給定值，以及指令裝置，選擇性地指令在確定所述相電壓小于所述給定值的情況下為三相調(diào)制，并且在確定所述相電壓大于所述給定值的情況下為兩相調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)是為車(chē)輛運(yùn)行產(chǎn)生動(dòng)力的車(chē)載電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的所述信息為所述電動(dòng)機(jī)的相電壓，并且所述兩種調(diào)制技術(shù)中的另一種給定所述PWM調(diào)制為另一種兩相調(diào)制，其中所述電動(dòng)機(jī)三個(gè)相電壓的每個(gè)以2π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上；并且其中所述控制電路包括確定裝置，確定相電壓是否大于給定值，以及指令裝置，選擇性地指令在確定所述相電壓小于所述給定值的情況下為所述另一種兩相調(diào)制，并且在確定所述相電壓大于所述給定值的情況下為所述兩相調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述另一種兩相調(diào)制不僅允許上臂元件固定在其關(guān)斷狀態(tài)而且允許下臂元件固定在其導(dǎo)通狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述控制電路具有檢測(cè)逆變器啟動(dòng)的裝置，以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器已經(jīng)開(kāi)始工作時(shí)指令所有上臂元件關(guān)斷并且所有下臂元件導(dǎo)通的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述控制電路具有檢測(cè)逆變器停止的裝置，以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器停止工作時(shí)指令所有的上臂元件關(guān)斷并且所有的下臂元件導(dǎo)通使得逆變器處于待機(jī)狀態(tài)的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中控制電路具有檢測(cè)逆變器故障的裝置，以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器具有故障時(shí)指令所有的上臂元件導(dǎo)通并且所有的下臂元件關(guān)斷使得逆變器禁止工作的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中電動(dòng)機(jī)是為車(chē)輛運(yùn)行產(chǎn)生動(dòng)力的車(chē)載電動(dòng)機(jī)。
10.一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上，以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電；以及控制電路，基于兩種調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述兩種調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種，兩種調(diào)制技術(shù)中的一種給定PWM指令為兩相調(diào)制，兩種調(diào)制技術(shù)中的另一種給定PWM指令為三相調(diào)制，將表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的所述信息定義為具有四個(gè)象限的二維坐標(biāo)圖，并且該圖包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含坐標(biāo)原點(diǎn)并且指定三相調(diào)制，所述第二區(qū)域在坐標(biāo)中圍繞所述第一區(qū)域并且指定兩相調(diào)制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述控制電路包括存儲(chǔ)裝置，存儲(chǔ)所述圖；獲取裝置，獲取表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息；確定裝置，通過(guò)確定所述獲取的信息落入所述圖上的哪個(gè)區(qū)域中而確定兩相和三相調(diào)制中的哪個(gè)將要被選擇。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述信息是由電動(dòng)機(jī)中的q軸的電流和d軸的電流所確定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定為q軸的電流和d軸的電流的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述兩相調(diào)制使得電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)以π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述信息為由電動(dòng)機(jī)中引起的轉(zhuǎn)矩量以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)所限定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定給轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述兩相調(diào)制使得電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)以π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述圖具有包括四個(gè)象限的二維坐標(biāo)，所述四個(gè)象限包括表示正轉(zhuǎn)以及供電狀態(tài)的第一象限、表示反轉(zhuǎn)以及再生狀態(tài)的第二象限、表示反轉(zhuǎn)以及供電狀態(tài)的第三象限以及表示正轉(zhuǎn)以及再生狀態(tài)的第四象限。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述坐標(biāo)中的第一區(qū)域定義相同旋轉(zhuǎn)方向以及相同轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)矩量或旋轉(zhuǎn)，使得在表示再生的象限中定義的轉(zhuǎn)矩量大于在表示供電的象限中定義的轉(zhuǎn)矩量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中定義所述坐標(biāo)中的第一區(qū)域，使得第一象限中第一區(qū)域部分與第三象限中的第一區(qū)域部分具有基本相等的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，并且第一象限中的第四區(qū)域部分與第三象限中的第二區(qū)域部分具有基本相等的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。
19.一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上，以響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電；以及控制電路，基于兩種調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述兩種調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種，所述兩種調(diào)制技術(shù)中的一種給定PWM指令為第一兩相調(diào)制，所述第一兩相調(diào)制允許電動(dòng)機(jī)三個(gè)相電壓中的每個(gè)以2π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上，所述兩種調(diào)制技術(shù)中的另一種給定PWM指令為第二兩相調(diào)制，所述第二兩相調(diào)制允許電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓中的每個(gè)以π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述信息為所述電動(dòng)機(jī)相電壓的幅值其中所述控制電路包括第一確定裝置，用于確定該相電壓的幅值是否等于或者大于給定閾值，以及指令裝置，用于當(dāng)確定為相電壓幅值小于所述閾值時(shí)指令第一兩相調(diào)制，并且當(dāng)確定為相電壓幅值等于或者大于所述閾值時(shí)指令第二兩相調(diào)制。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中將表示所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的所述信息定義為包括四個(gè)象限的二維坐標(biāo)圖，并且所述圖包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含坐標(biāo)原點(diǎn)并且指定三相調(diào)制，所述第二區(qū)域在坐標(biāo)中圍繞第一區(qū)域并且指定兩相調(diào)制。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述信息是由所述電動(dòng)機(jī)中的q軸的電流和d軸的電流所確定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定給q軸和d軸的電流的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述信息是由所述電動(dòng)機(jī)中引起的轉(zhuǎn)矩量和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)所確定的二維坐標(biāo)點(diǎn)，并且所述圖的坐標(biāo)由指定給轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)數(shù)的互相正交的兩軸進(jìn)行定義。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述圖具有包括四個(gè)象限的二維坐標(biāo)，所述四個(gè)象限包括表示正轉(zhuǎn)和供電狀態(tài)的第一象限、表示反轉(zhuǎn)和再生狀態(tài)的第二象限、表示反轉(zhuǎn)和供電狀態(tài)的第三象限以及表示正轉(zhuǎn)和再生狀態(tài)的第四象限。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述坐標(biāo)中第一區(qū)域定義相同旋轉(zhuǎn)方向以及相同轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)矩量或旋轉(zhuǎn)，使得在表示再生的象限中定義的轉(zhuǎn)矩量大于在表示供電的象限中定義的轉(zhuǎn)矩量。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中定義所述坐標(biāo)中的第一區(qū)域，使得第一象限中第一區(qū)域部分與第三象限中的第一區(qū)域部分具有基本相等的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，并且第一象限中的第四區(qū)域部分與第三象限中的第二區(qū)域部分具有基本相等的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述另一種兩相調(diào)制不僅允許上臂元件被固定在其關(guān)斷狀態(tài)而且允許下臂元件被固定在其導(dǎo)通狀態(tài)。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述控制電路具有檢測(cè)逆變器啟動(dòng)的裝置，以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器已經(jīng)開(kāi)始工作時(shí)指令所有上臂元件關(guān)斷以及所有下臂元件導(dǎo)通的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述控制電路具有檢測(cè)逆變器停止的裝置以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器已經(jīng)停止工作時(shí)指令所有上臂元件關(guān)斷以及所有下臂元件導(dǎo)通而使得逆變器成為待機(jī)狀態(tài)的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件以及驅(qū)動(dòng)上臂元件的自舉電路，所述上臂元件和下臂元件中的任何一個(gè)承受固定在預(yù)先指定的電壓電平上的相電壓的輸出，其中所述控制電路具有檢測(cè)逆變器故障的裝置以及當(dāng)檢測(cè)到逆變器故障時(shí)指令所有上臂元件導(dǎo)通以及所有下臂元件關(guān)斷而使得逆變器禁止工作的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述電動(dòng)機(jī)是為車(chē)輛運(yùn)行產(chǎn)生動(dòng)力的車(chē)載電動(dòng)機(jī)。
32.一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上以響應(yīng)三相PWM指令而給電動(dòng)機(jī)供電，所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)包括上臂元件和下臂元件，所述上臂元件和下臂元件中的每個(gè)接收對(duì)應(yīng)三相PWM指令的調(diào)制電壓，控制電路，基于第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地每隔一段時(shí)間或者交替地從一種切換到另一種，并且每個(gè)給定PWM指令為兩相調(diào)制，所述兩相調(diào)制允許電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相電壓的每個(gè)以2π/3電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上，所述第一兩相調(diào)制技術(shù)涉及指定給將要進(jìn)行相電壓固定的相的上臂元件導(dǎo)通和當(dāng)時(shí)下臂元件關(guān)斷，而第二兩相調(diào)制技術(shù)涉及指定給將要進(jìn)行相電壓固定的相的上臂元件關(guān)斷和當(dāng)時(shí)下臂元件導(dǎo)通。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中每個(gè)均涉及將要進(jìn)行相電壓固定的上臂或者下臂元件的所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)在執(zhí)行每種調(diào)制技術(shù)的時(shí)間上互相相等或基本相等。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路包括獲得任一個(gè)將要進(jìn)行相電壓固定的上臂或者下臂元件上的溫度或者與該溫度對(duì)應(yīng)的物理量的裝置、確定溫度或者相應(yīng)的物理量是否超過(guò)給定值的裝置以及當(dāng)確定溫度或者相應(yīng)的物理量超過(guò)給定值時(shí)在第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)之間指令進(jìn)行切換的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路包括用于獲取表示在上臂和下臂元件上引起的溫度之間的差超出給定值的信息的裝置，以及當(dāng)確定溫度之間的差超過(guò)給定值時(shí)指令在第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制裝置包括控制轉(zhuǎn)換的裝置，使得在電動(dòng)機(jī)處于上臂和下臂元件的供電運(yùn)行的情況下，離高溫加熱物質(zhì)較近的元件的導(dǎo)通時(shí)間平均短于離高溫加熱物質(zhì)遠(yuǎn)的元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制裝置包括控制轉(zhuǎn)換的裝置，使得在電動(dòng)機(jī)處于上臂和下臂元件的再生運(yùn)行的情況下，離高溫加熱物質(zhì)較近的元件的關(guān)斷時(shí)間平均短于離高溫加熱物質(zhì)遠(yuǎn)的元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路包括獲得任一個(gè)將要進(jìn)行相電壓固定的上臂或者下臂元件上的溫度或者與該溫度對(duì)應(yīng)的物理量的裝置、判斷溫度或者相應(yīng)的物理量是否低于給定值的裝置以及當(dāng)確定溫度或者相應(yīng)的物理量低于給定值時(shí)在第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)之間指令停止轉(zhuǎn)換的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路被構(gòu)造成基于所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)控制所述逆變器，所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)以設(shè)置在音頻范圍以外的開(kāi)關(guān)頻率有選擇地從一種切換到另一種。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述逆變器的上臂和下臂元件分別是MOS晶體管。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路具有自舉電路，所述自舉電路將電源電壓供給驅(qū)動(dòng)指定給每相的上臂元件的驅(qū)動(dòng)器，其中所述自舉電路包括電源，給用于驅(qū)動(dòng)指定給每相的下臂元件的驅(qū)動(dòng)器供電，電容器，被電連接在上臂元件的驅(qū)動(dòng)器以及連接上臂和下臂元件的連接點(diǎn)之間，以及二極管，被連接在電容器和電源之間，以使得來(lái)自電源和電容的電流可以流動(dòng)，其中對(duì)上臂和下臂元件的驅(qū)動(dòng)器這樣進(jìn)行控制，使得在上臂元件導(dǎo)通之后，下臂元件在不影響上臂元件的驅(qū)動(dòng)器工作的時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述控制電路被構(gòu)造成將基于三相調(diào)制控制逆變器的一段時(shí)間插入到基于第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)控制的逆變器的兩種運(yùn)行中。
43.一種控制三相AC電動(dòng)機(jī)的裝置，包括逆變器，可操作地被連接到電動(dòng)機(jī)上以響應(yīng)三相PWM指令供電給電動(dòng)機(jī)，所述逆變器配備有三個(gè)元件對(duì)，每個(gè)元件對(duì)包括上臂元件和下臂元件，所述上臂元件和下臂元件的每個(gè)接收對(duì)應(yīng)于三相PWM指令的調(diào)制電壓，控制電路，基于所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)控制逆變器，所述第一和第二兩相調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息有選擇地從一種切換到另一種并且被構(gòu)造成給定PWM指令為兩相調(diào)制，該兩相調(diào)制使得電動(dòng)機(jī)三個(gè)相電壓中的每個(gè)分別以2π/3和π/3的電角度的間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上，并且所述第一兩相調(diào)制技術(shù)涉及指定給將要進(jìn)行相電壓固定的相的上臂元件導(dǎo)通和當(dāng)時(shí)下臂元件關(guān)斷，其中當(dāng)導(dǎo)通的臂元件上的溫度或者與該溫度對(duì)應(yīng)的物理量超過(guò)給定值時(shí)進(jìn)行從第一兩相調(diào)制技術(shù)到第二兩相調(diào)制技術(shù)的切換。
全文摘要
提供一種裝置以控制三相AC電動(dòng)機(jī)，并且該裝置包括逆變器和控制器。該逆變器響應(yīng)三相PWM指令給電動(dòng)機(jī)供電?？刂齐娐坊趦煞N調(diào)制技術(shù)控制逆變器，該兩種調(diào)制技術(shù)依據(jù)表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息選擇性地從一種切換到另一種。一種調(diào)制技術(shù)給定PWM指令為第一兩相調(diào)制，該第一兩相調(diào)制使得每個(gè)相電壓以2π/3電角度的時(shí)間間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。另一種調(diào)制技術(shù)給定PWM指令為第二兩相調(diào)制，該第二兩相調(diào)制使得每個(gè)相電壓以π/3電角度的時(shí)間間隔依次被固定在預(yù)先指定的電壓電平上。該切換可在兩相和三相調(diào)制之間進(jìn)行或者可考慮到開(kāi)關(guān)元件上的溫度而進(jìn)行。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK1658486SQ200510064079
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者伊藤武志, 辻浩也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝