專利名稱：旋轉電機的功率變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及配備有開關電路和控制器的旋轉電機的功率變換器，更具體地， 涉及被設計為在處于瞬時狀態(tài)或者經(jīng)受非期望變化時保證改進的操作可靠性的功率變換器。
背景技術：
轉讓給與本申請相同的受讓人的日本專利第一次公開No. 2004-7964公開了用于 三相電動發(fā)電機的逆變器，并且教導了這樣的技術基于各相中另一相的MOS晶體管的接 通時間，即斷開該MOS晶體管的時間設置各相之一的MOS晶體管的斷開時間，即斷開該MOS 晶體管的時間(即，在120度的電角前進之后)，并且基于電動發(fā)電機的速度或勵磁電流控 制器的開關的脈沖信號的占空因數(shù)以最大60度的電角來考慮斷開定時。上述系統(tǒng)在120度到180度電角之間改變MOS晶體管的接通持續(xù)時間。根據(jù)電 動發(fā)動機的速度或處于前饋模式的勵磁電流控制器的開關的占空因數(shù)確定這個改變的范 圍。然而，當系統(tǒng)處于瞬時狀態(tài)或處理例如系統(tǒng)特性的老化退化或周圍溫度變化的意外變 化時，這種控制在準確地設置MOS晶體管的接通持續(xù)時間方面遇到困難，這導致斷開時間 的非期望的偏移。例如，當系統(tǒng)處于瞬時狀態(tài)時，由于激磁線圈的時間常數(shù)的影響，無論勵 磁電流控制器的開關的占空因數(shù)如何，可改變斷開時間。當意外變化已發(fā)生時，也導致斷開 時間的非期望的偏移。斷開時間的提前通常導致逆變器中整流損失的增加。相反地，斷開 時間的延遲導致電流從電源回流到電動發(fā)動機的繞組。換句話說，電流續(xù)流(freewheel) 到充當整流裝置的MOS晶體管的持續(xù)時間易變化，因而導致系統(tǒng)運行可靠性的退化。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的主要目的是避免現(xiàn)有技術的缺點。本發(fā)明的另一個目的是提供一種旋轉電機的功率變換器的改進結構，旋轉電機被 設計為保持電流續(xù)流持續(xù)時間恒定，從而當功率變換器處于瞬時狀態(tài)或經(jīng)受意想不到的變 化時，保證功率變換器運行的可靠性。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種旋轉電機，例如用于機動車輛的電動發(fā)電機的 功率變換器。功率變換器包括(a)開關電路，布置在旋轉電機的電源和相繞組之間，該開 關電路配有被分組成上臂和下臂的開關；和(b)控制器，其控制上臂和下臂的接通和斷開 操作?？刂破骺刂粕媳酆拖卤壑坏慕油ê蛿嚅_操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為上臂和 下臂的所述之一的斷開操作之后的選定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù) 流電流(flywheel current)，即從旋轉電機續(xù)流的電流，從旋轉電機流出，并且所述電流續(xù) 流持續(xù)時間是在相繞組處感應的相電壓超過第一閾值的時刻和所述相電壓降到低于第二 閾值的時刻之間的時間長度。旋轉電機不限于發(fā)電機。電動發(fā)電機也可以被用作旋轉電機。上臂和下臂的數(shù)量 取決于旋轉電機的相的數(shù)量。旋轉電機可以具有單個相、兩個相，或三個或更多相。開關均可以通過FET (例如，MOSFET, JFET或MESFET)、IGBT, GTO或功率晶體管來實現(xiàn)。電流續(xù)流 持續(xù)時間表示一個時間段，在該時間段中，當開關被控制在開關操作時，電流由于在相繞組 處感應的電壓(即，反電動勢)而續(xù)流?？梢葬槍φ麄€功率變換器或針對每一個相設置電 流續(xù)流持續(xù)時間。續(xù)流電流可以穿過開關中由P-N結形成的寄生二極管，并聯(lián)連接到開關 的整流裝置(即，續(xù)流二極管)，或并聯(lián)連接到開關的緩沖電路。定義電流續(xù)流持續(xù)時間的 開始和結束的第一閾值和第二閾值取決于使用條件(例如，旋轉電機類型、旋轉電機的使 用目的、旋轉電機的相的數(shù)量、開關的類型、或并聯(lián)連接到開關的整流裝置或緩沖電路的存 在)。第一和第二閾值之間的量值關系可以取決于使用條件。第一閾值可以大于或小于第 二閾值。如上所述，本發(fā)明的功率變換器進行工作以控制各臂之一的斷開操作，以使電流 續(xù)流持續(xù)時間保持期望長度，該期望長度在各臂之一的斷開操作之后提供，從而保證設置 將在接通_斷開操作中后續(xù)控制其它臂的時間的準確性。這最小化整流損失，并且避免電 流從電源回流到相繞組。在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，當相電壓達到第三閾值并且然后達到第四閾值時，控制 器可以接通上臂和下臂之一。第三和第四閾值之間的量值關系可以取決于使用條件。控制 器進行工作以在不使用旋轉電機的角位置和旋轉電機中的電流的情況下斷開臂，因而消除 了對測量旋轉電機的角位置和旋轉電機中的電流的傳感器的需要。這導致功率變換器的生 產成本的減少，和整流損失的減少，以及避免電流從電源回流到相繞組。當相電流達到第五閾值時，控制器可以接通上臂和下臂之一?？梢愿鶕?jù)使用條件 確定第五閾值。如果控制器在相電流已達到第五閾值時未接通臂之一，則導致整流損失的 增加和電流從電源回流到相繞組。控制器的上述操作減輕了這樣的問題。當旋轉電機的角位置達到指定位置時，控制器可以接通上臂和下臂之一。例如旋 轉變壓器(resolver)或旋轉編碼器的位置傳感器可以被用來測量旋轉電機的角位置?？?選地，可以使用來自另一傳感器的輸出數(shù)學計算角位置。如果已知旋轉電機的參考角位置 (例如，電角為零(0))，則可以根據(jù)從旋轉電機經(jīng)過該參考角位置時起經(jīng)過的時間導出角 位置。如果控制器在旋轉電機的角位置已達到指定位置時未接通臂之一，則導致整流損失 的增加和電流從電源回流到相繞組?？刂破鞯纳鲜霾僮鳒p輕了這樣的問題。功率變換器還可以包含用于測量旋轉電機的角位置和輸出指示該角位置的信號 的位置傳感器。控制器可以根據(jù)來自位置傳感器的輸出斷開上臂和下臂之一。例如，當由 位置傳感器調整的旋轉電機的角位置達到0度、120度和240度電角中的一個時，控制器斷 開上臂和下臂之一以后續(xù)保證電流續(xù)流持續(xù)時間。如果例如速度突變的意外變化出現(xiàn)在旋 轉電機中，但是控制器在正常時間斷開臂之一，則可以導致電流續(xù)流持續(xù)時間的開始時間 的延遲，這導致無法保證期望長度的電流續(xù)流持續(xù)時間?？刂破鞯纳鲜霾僮鳒p輕了這樣的 問題，因而無論旋轉電機的工作條件如何，最小化整流的損失并且避免電流從電源回流到 相繞組。功率變換器還可以包含用于測量相繞組中產生的相電流和輸出指示該相電流的 信號的電流傳感器。控制器可以根據(jù)來自電流傳感器的輸出斷開上臂和下臂之一。如果例 如速度突變的意外變化出現(xiàn)在旋轉電機中，但是控制器在正常時間斷開臂之一，則可以導 致電流續(xù)流持續(xù)時間的開始時間的延遲，這導致無法保證期望長度的電流續(xù)流持續(xù)時間?？刂破鞯纳鲜霾僮鳒p輕了這樣的問題，因而無論旋轉電機的電負載如何，最小化整流的損 失并且避免電流從電源回流到相繞組。控制器可以根據(jù)旋轉電機的速度、相電流和相電壓中的至少之一確定電流續(xù)流持 續(xù)時間的長度。具體地，無論第一和第二閾值如何，控制器導出期望長度的電流續(xù)流持續(xù)時 間。例如，控制器可以增加或減小由第一和第二閾值確定的電流續(xù)流持續(xù)時間?？蛇x地，如 果尚未提供電流續(xù)流持續(xù)時間，則控制器根據(jù)旋轉電機的速度、相電流或相電壓中的至少 之一新確定所需長度的電流續(xù)流持續(xù)時間。這最小化整流的損失并且避免電流從電源回流 到相繞組，導致功率變換器運行可靠性的提高。當旋轉電機的速度、相電流或相電壓中的至少之一處于容許范圍之外時，控制器 可以立即或在經(jīng)過指定時間段之后斷開上臂和下臂之一。容許范圍可以由每單位時間速 度、相電流或相電壓的變化的上限和下限或每單位時間其容許值來確定。如上所述，可以根 據(jù)使用條件確定指定時間段。控制器的上述操作最小化了整流的損失，并且避免電流從電 源回流到相繞組?？刂破靼焉媳酆拖卤壑糜跀嚅_狀態(tài)，除非在相繞組中產生的電流大于給定值。換 言之，當產生的電流變得大于給定值時，控制器開始切換上臂和下臂，從而保證旋轉電機的 控制的穩(wěn)定?？刂破鞅O(jiān)視相電壓。當相電壓具有非正常值時，控制器可以斷開上臂和下臂的對 應部分或所有上臂和下臂以初始化功率變換器，從而避免無法控制臂以提高功率變換器運 行的可靠性。控制器可以監(jiān)視上臂和下臂的開關的接通操作和斷開操作之一的序列。當所監(jiān)視 的序列是非正常序列時，控制器可以斷開上臂和下臂的對應部分或所有上臂和下臂以初始 化功率變換器，從而避免無法控制臂以提高功率變換器運行的可靠性?？刂破骺梢愿鶕?jù)電流續(xù)流持續(xù)時間斷開上臂和下臂之一。這消除了對測量旋轉電 機的角位置或旋轉電機中的電流的傳感器的需要，因而最小化功率變換器的生產成本和整 流的損失，并且避免電流從電源回流到相繞組。當未提供電流續(xù)流持續(xù)時間時，控制器可以在比根據(jù)電流續(xù)流持續(xù)時間計算的時 間更早的時間斷開上臂和下臂之一。換句話說，當尚未確定電流續(xù)流持續(xù)時間時，控制器在 比相電壓達到第一閾值的時間，即由第一和第二閾值指定的電流續(xù)流持續(xù)時間的開始時間 更早的時間斷開臂之一。這保證允許續(xù)流電流流動的時間段，并且該時間段比電流續(xù)流持 續(xù)時間的長度更長。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種多相旋轉電機的功率變換器，包括(a)開關電 路，布置在旋轉電機的電源和相繞組之間，該開關電路配有被分組成針對所述相繞組的每 個的上臂和下臂的開關；和(b)控制器，其控制上臂和下臂的每一個開關的接通和斷開操 作?？刂破骺刂粕媳酆拖卤壑坏拈_關之一的斷開操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為所述 開關的所述之一的斷開操作之后的選定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù) 流電流，即從旋轉電機續(xù)流的電流，從旋轉電機流出，并且所述電流續(xù)流持續(xù)時間是在所述 相繞組中與作為斷開操作的目標的所述開關的所述之一相關聯(lián)的相繞組處感應的相電壓 超過第一閾值的時刻和所述相電壓降到低于第二閾值的時刻之間的時間長度。當相電壓達 到第三閾值并且然后達到第四閾值時，控制器接通所述開關的所述之一。
7
在本發(fā)明的優(yōu)選模式中，控制器可以根據(jù)第一延遲時間斷開開關的所述之一，所 述第一延遲時間從接通目標開關，即各相之一的作為斷開操作的目標的開關之一，或非目 標開關，即所述各相中另一個的未作為斷開操作的目標的開關之一的時刻開始?？刂破骺梢愿鶕?jù)針對與所述開關的所述之一相關的各相之一設置的電流續(xù)流持 續(xù)時間，斷開所述開關的所述之一?？刂破骺梢愿鶕?jù)針對非目標開關，即未作為斷開操作的目標的所述開關之一設置 的電流續(xù)流持續(xù)時間，斷開開關的所述之一。控制器可以在經(jīng)過第二延遲時間之后，斷開開關的所述之一，第二延遲時間從斷 開非目標開關，即現(xiàn)在未作為斷開操作的目標的開關之一的時刻開始?？刂破骺梢愿鶕?jù)旋轉電機的速度、相電流或相電壓中的至少之一，確定電流續(xù)流 持續(xù)時間的長度。當旋轉電機的速度、相電流或相電壓中的至少之一處于容許范圍之外時，控制器 可以立即或在經(jīng)過指定時間段之后斷開開關之一?？刂破靼焉媳酆拖卤壑糜跀嚅_狀態(tài)，除非在相繞組的對應相繞組中產生的電流大 于給定值。換言之，當產生的電流變得大于給定值時，控制器開始切換上臂和下臂，從而保 證旋轉電機的控制的穩(wěn)定。控制器可以監(jiān)視相電壓。當相電壓具有非正常值時，控制器可以斷開上臂和下臂 的對應部分或所有上臂和下臂?？刂破骺梢员O(jiān)視上臂和下臂的開關的接通操作和斷開操作之一的序列。當所監(jiān)視 的序列是非正常序列時，控制器可以斷開上臂和下臂的對應部分或所有上臂和下臂。當未提供電流續(xù)流持續(xù)時間時，控制器可以在比根據(jù)電流續(xù)流持續(xù)時間計算的時 間更早的時間斷開開關的所述之一。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種多相旋轉電機的功率變換器，包括多個整流器 模塊，其進行工作以將多相旋轉電機中產生的交流電流轉換為直流電流。每個整流器模塊 是針對旋轉電機的相繞組之一提供的，并且布置在電源和相繞組的所述之一之間。每個整 流器模塊配有充當上臂和下臂的開關和控制上臂和下臂的每個的接通操作和斷開操作的 控制器?？刂破骺刂粕媳酆拖卤壑坏臄嚅_操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為上臂和下臂 的所述之一的斷開操作之后的選定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù)流電 流，即從所述相繞組中的對應相繞組續(xù)流的電流流出，并且所述電流續(xù)流持續(xù)時間是在所 述相繞組中與作為斷開操作的目標的上臂和下臂的所述之一相關聯(lián)的目標相繞組處感應 的相電壓超過第一閾值的時刻和所述相電壓降到低于第二閾值的時刻之間的時間長度。


根據(jù)下面提供的詳細說明和本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖更加全面地理解本發(fā)明， 然而，這些不應被用來將本發(fā)明限于特定實施例，而只是用于說明和理解的用途。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的功率變換器的電路圖；圖2是示例出圖1的功率變換器的控制模式的瞬時狀態(tài)的圖；圖3是驅動圖1的功率變換器的逆變器電路的驅動控制程序的流程圖4和5是在圖3的程序中執(zhí)行的同步控制程序的流程圖；圖6是演示圖1的功率變換器的逆變器的臂的相電壓和狀態(tài)的變化的時序圖；圖7(a)是針對旋轉電機的不同速度演示相電壓的變化的圖；圖7(b)和7(c)是演示在預計旋轉電機的速度突然改變時，如何改變電流續(xù)流持 續(xù)時間的圖；圖8是示例出旋轉電機中相電壓的變化的模式的圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的功率變換器的框圖；而圖10是示出圖9的功率變換器中安裝的整流器模塊的內部結構的電路圖。
具體實施例方式參照附圖，在若干附圖中類似附圖標記表示類似部分，具體在圖1中，示出了根據(jù) 本發(fā)明的功率變換器10。在下面的論述中，“連接"是指"電連接"，除非另作說明。邏輯值遵循正邏輯。 高水平(真、一(1)、或接通)由"H"表示，而低水平(假、零(0)、或斷開)由"L"表示。功率變換器10被設計為控制旋轉電機20 (也稱作電動發(fā)電機)的操作(S卩，旋轉 或停止)，并且配備有勵磁控制器12、驅動器16、控制器17、開關電路18和電源E。電源E 在這里被稱作直流(DC)電源。旋轉電機20由例如三相直流無刷電機(即勵磁繞組同步電機)實現(xiàn)。旋轉電機 20包含星形連接的U相繞組Lu，V相繞組Lv和W相繞組Lw，，以及勵磁電流If流過的勵磁 繞組Lf。開關電路18是三相(即，U-相、V-相和W-相)逆變器電路，并且以電機模式工作 以將從電源E提供的直流電壓轉換成三相交流電壓以驅動旋轉電機20，并且以發(fā)電機模式 工作以全波整流來自于旋轉電機20的三相交流電壓。功率變換器10的基本操作(S卩，開 關電路18)是典型的，并且這里省略了對其詳細的說明。開關電路18配有開關Q1、Q2、Q3、 Q4、Q5和Q6，和整流裝置D1、D2、D3、D4、D5和D6。開關Ql到Q6均可以通過MOSFET實現(xiàn)。 整流裝置Dl到D6均可以通過二極管實現(xiàn)。開關Q1、Q3和Q5形成上臂。開關Q2、Q4和Q6 形成下臂。開關Ql和Q4為U相工作。開關Q2和Q5為V相工作。開關Q3和Q6為W相工 作。整流裝置Dl與開關Ql并聯(lián)連接，并且充當續(xù)流二極管，其中從旋轉電機20續(xù)流的電 流流過該續(xù)流二極管。類似地，像整流二極管Dl那樣，整流裝置D2到D6分別與開關Q2到 Q6并聯(lián)連接進行工作。控制器17接收來自外部控制器(未示出)的指令，或來自各種傳感器(未示出) 的輸出，以在電機模式產生開關Ql到Q6的控制信號，該控制信號為PWM (脈寬調制)信號， 以及在發(fā)電模式產生用于通過開關Ql到Q6實現(xiàn)同步整流的控制信號，該控制信號為PWM 信號?？刂破?7由CPU構成以執(zhí)行邏輯程序，然而，可通過配備有一些電路元件的硬連線 邏輯來實現(xiàn)。驅動器16響應來自控制器17的控制信號，以產生和輸出驅動信號到開關電路18 的開關Ql到Q6的柵極，以接通或斷開開關Ql到Q6。勵磁控制器12響應來自控制器17的輸出，以控制流過勵磁繞組Lf的勵磁電流 If。勵磁控制器12由開關Q7和整流裝置D7組成。例如，開關Q7是MOSFET。例如，整流裝置D7是二極管。功率變換器10也包含電流傳感器11、13和14。電流傳感器11測量流出旋轉電 機20的續(xù)流電流Ir的值。電流傳感器13測量流過勵磁繞組Lf的勵磁電流If的值。電 流傳感器14測量流過U相繞組的U相電流Iu，流過V相繞組的V相電流Iv，和流過W相繞 組的W相電流Iw的值。電流傳感器11、13和14可以是配備有霍爾器件的磁類型的。功率 變換器10還包含位置傳感器15，其測量例如旋轉電機20中裝配的轉子的旋轉構件的角位 置P。位置傳感器15由磁或光學類型中任一種的旋轉變壓器構成。下面將參考圖2到8描述控制開關電路18的開關操作的功率變換器10的操作。 圖2演示了功率變換器10的瞬時狀態(tài)。圖3是驅動控制程序的流程圖。圖4和5是同步 控制程序的流程圖。圖6是說明臂的相電壓或狀態(tài)的變化的時序圖。圖7(a)針對旋轉電 機20的不同速度演示了相電壓的變化。圖7(b)和7(c)演示了在預計旋轉電機20的速度 突然改變時相電壓的變化。圖8說明了相電壓變化的波型的例子，以基于三相電壓診斷旋 轉電機20。U相、V相和W相這三相只在電角方面不同，并且為了簡化起見下面的論述只對 U相進行。因此，開關Ql也被稱為上臂。開關Q4也被稱為下臂。如圖2所示，控制器17基于瞬時狀態(tài)將控制信號輸出到開關電路18。在圖2中， 環(huán)繞數(shù)字表示功率變換器10的順序狀態(tài)。如圖3所示，在初始狀態(tài)或狀態(tài)0，功率變換器 10處于驅動控制模式。如圖4和5所示，在狀態(tài)1到6，功率變換器10處于同步控制模式。 如圖2中演示的，對于U、V和W相，狀態(tài)是一樣的。如前所述，為了方便起見對U相進行以 下論述。在圖2到5中使用以下條件。Cl :U 相電流 Iu 大于初動電流(initial motion current)值 Is(Iu > Is)；C2 控制狀態(tài)為狀態(tài)0 ；C3 :U相電壓Vu低于閾值電壓VTH+ (VU < VTH+)；C4 控制狀態(tài)為狀態(tài)1 ；C5 =U相電壓Vu大于或等于閾值電壓Vs (Vu彡VTH+)；C6 控制狀態(tài)為狀態(tài)2 ；C7 上臂的接通持續(xù)時間Twu大于或等于閾值持續(xù)時間Tthu(Tqnu彡Tthu)；C8 控制狀態(tài)為狀態(tài)3 ；C9 :U相電壓Vu低于閾值電壓VTH+ (Vu < VTH+)；ClO 控制狀態(tài)為狀態(tài)4 ；Cll =U相電壓Vu低于或等于閾值電壓VTH_(Vu < VthJ ；C12 控制狀態(tài)為狀態(tài)5 ；C13 下臂的接通持續(xù)時間Tqnd大于或等于閾值持續(xù)時間Tthd(Tqnd彡Tllffl)；C14 控制狀態(tài)為狀態(tài)6 ；和C15 =U相電壓Vu低于閾值電壓VTH+(Vu < VTH+)。初始狀態(tài)表示在旋轉電機20經(jīng)受其工作條件的意外變化時，緊接在啟動或初始 化功率變換器10之后功率變換器10的狀態(tài)。控制器17斷開所有開關Ql到Q6。除非滿足 條件Cl，否則初始狀態(tài)持續(xù)。當滿足條件Cl時，進入狀態(tài)0。狀態(tài)0是U相電壓Vu開始被施加于旋轉電機20的U相繞組Lu的狀態(tài)。除非滿足條件C3，否則狀態(tài)0持續(xù)。當滿足條件C3時，狀態(tài)0轉變?yōu)闋顟B(tài)1。狀態(tài)1是U相電壓Vu正在升高但是仍未達到閾值電壓Vth+的狀態(tài)。除非滿足條 件C5，否則狀態(tài)1持續(xù)。當滿足條件C5時，狀態(tài)1轉變?yōu)闋顟B(tài)2。狀態(tài)2是U相電壓Vu超過閾值電壓Vth+的狀態(tài)?？刂破?7接通上臂，即開關Q1。 除非滿足條件C7，否則狀態(tài)2持續(xù)。當滿足條件C7時，狀態(tài)2轉變?yōu)闋顟B(tài)3。狀態(tài)3是開關Ql的接通持續(xù)時間超過持續(xù)時間閾值Tthu的狀態(tài)?？刂破?7斷開 開關Q1。除非滿足條件C9，否則狀態(tài)3持續(xù)。當滿足條件C9時，狀態(tài)3轉變?yōu)闋顟B(tài)4。狀態(tài)4是由于斷開開關Ql而在旋轉電機20的U相繞組Lu處感應電壓，使得電流 續(xù)流到開關電路18的狀態(tài)。除非滿足條件C11，否則狀態(tài)4持續(xù)。當滿足條件Cll時，狀態(tài) 4轉變?yōu)闋顟B(tài)5。狀態(tài)5是在旋轉電機20的U相繞組Lu處感應的電壓降到低于閾值電壓VTH_的狀 態(tài)?？刂破?7接通下臂，即開關Q4。除非滿足條件C13，否則狀態(tài)5持續(xù)。當滿足條件C13 時，狀態(tài)5轉變?yōu)闋顟B(tài)6。狀態(tài)6是開關Q4的接通持續(xù)時間超過持續(xù)時間閾值Tthd的狀態(tài)。控制器17斷開 開關Q4。除非滿足條件C15，否則狀態(tài)6持續(xù)。當遇到條件C15時，狀態(tài)6回到狀態(tài)1。下面參考圖3到5描述實現(xiàn)圖2的瞬時狀態(tài)的步驟序列。針對三個相U相、V相 和W相中的每一個執(zhí)行圖3到5的程序。為簡單起見，下面僅涉及U相。在進入驅動控制模式之后，啟動圖3的程序。例程前進到步驟10，其中控制器17 斷開上臂的開關Ql和下臂的開關Q4，并且控制狀態(tài)被初始化成狀態(tài)0。如上所述，這同樣 適用于V相和W相。具體地，在步驟10，所有開關Ql到Q6處于斷開狀態(tài)。當開關Ql到Q6 全部斷開時，使整流僅通過整流裝置Dl到D6實現(xiàn)。如以后描述的，這同樣適用于步驟13。在控制狀態(tài)被初始化之后，例程前進到步驟11，其中控制器17監(jiān)視旋轉電機20的 工作條件。具體地，控制器17分析位置傳感器15的輸出，以確定旋轉電機20的角位置P 和速度。另外，控制器17也分析電流傳感器13和14的輸出，并且分別確定勵磁電流If和 U相電流Iu ( S卩，在U相繞組Lu中生成的電流)。使用U相電流Iu，可以根據(jù)U相繞組Lu 的電阻值計算U相電壓Vu。例程前進到步驟12，其中確定如在步驟11導出的U相電流Iu是否大于初動電流 值Is，即是否滿足條件Cl。如果得到意味著U相電流Iu低于或等于初動電流值Is的回答 “否”，則控制器17斷定U相電壓Vu尚未施加于旋轉電機10的U相繞組Lu。例程接著前進 到步驟13，其中像在步驟10中那樣，控制器17斷開開關Ql和Q4，并且將控制狀態(tài)置于狀 態(tài)0。例程接著返回到步驟11。可選地，在步驟12得到意味著U相電流Iu大于初動電流值Is的回答“是”，控制 器17斷定U相電壓Vu開始施加于旋轉電機20的U相繞組Lu并且在步驟14進入同步控 制模式。當進入步驟14時，控制器17開始執(zhí)行圖4的程序。關于是否滿足條件C2和C3 進行第一次檢查。具體地，在步驟20，確定是否滿足控制狀態(tài)0。如果得到回答“是”，則例 程前進到步驟21，其中確定U相電壓Vu是否低于閾值電壓VTH+，即是否滿足條件C3。如果 得到回答“是”，則控制器17斷定U相電壓Vu正在升高但是尚未達到閾值電壓VTH+。例程接 著前進到步驟22，其中控制狀態(tài)被設置成狀態(tài)1。隨后，進行第二次檢查。步驟22用于識別電角，并且因而在控制狀態(tài)已經(jīng)為狀態(tài)0的條件下進行。因此，僅當控制狀態(tài)已經(jīng)從功率 變換器20被啟動的初始狀態(tài)變化時，或緊接在旋轉電機經(jīng)歷意想不到的變化之后，進行步 驟22。如果在步驟20得到意味著控制狀態(tài)不是狀態(tài)0的回答“否”，或如果在步驟21得到 意味著U相電壓Vu大于或等于閾值電壓Vth+的回答“否”，則進行第二次檢查。第二次檢查要確定是否滿足條件C4和C5。具體地，在步驟23，確定控制狀態(tài)是否 是狀態(tài)1，即是否滿足條件C4。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟24，其中確定U相電 壓Vu是否大于或等于閾值電壓VTH+，即是否滿足條件C5。如果得到回答“是”，則控制器17 斷定指定電壓正施加于U相繞組Lu。在步驟24，可選地，可以確定由電流傳感器14測量的相電流(例如，U相電流Iu) 是否大于或等于閾值電流ITH+，或是否小于或等于閾值電流I -。當旋轉電機20正工作于發(fā) 電機模式時，換言之，充當發(fā)電機時，可以確定流到外部載荷的電流是否大于或等于閾值電 流ITH+，或是否小于或等于閾值電流ITH_?？蛇x地，可以確定由位置傳感器15測量的旋轉電 機20的轉子的角位置P是否處于指定角度(例如，5度)?？梢源_定上述條件中的一些條 件是否被同時滿足。閾值電流Ith+和閾值電流Ith-優(yōu)選地被確定為具有彼此不同的滯后值 以避免抖動。參考電流值是升高時電流Ir的值，但是可以設置成降低時的值。當滿足條件C4和C5時，例程前進到步驟25，其中控制器17接通上臂的開關Q1， 把指示開關Ql保持接通的時間長度的接通持續(xù)時間T·初始化為零(0)，并且將控制狀態(tài) 置于狀態(tài)2。例程接著執(zhí)行第三次檢查?？蛇x地，如果在步驟23得到意味著控制狀態(tài)不是 狀態(tài)1的回答“否”，或在步驟24得到意味著U相電流Vu低于閾值電壓Vth+的回答“否”，則 例程執(zhí)行第三次檢查。進行第三次檢查以確定是否滿足條件C6和C7。具體地，在步驟26，確定控制狀態(tài) 是否是狀態(tài)2，即是否滿足條件C6。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟27，其中確定接 通持續(xù)時間Twu是否大于或等于閾值持續(xù)時間T·。如果得到意味著達到開關Ql應當斷開 的時間的回答“是”，則例程前進到步驟29。可選地，可以如下進行步驟27的確定?？梢源_定如由電流傳感器14測量的相電 流(例如，U相電流Iu)是否已經(jīng)達到指定值?？蛇x地，可以確定由位置傳感器15測量的 旋轉電機20(即，轉子)的角位置P是否處于指定角度(例如，150度)。可選地，可以確定 是否達到第一延遲時間(例如，若干毫秒)，即，從三個相U、V和W中作為控制器17進行的 斷開操作的目標的相(例如，U相的開關Ql或Q4)或另一相(例如，V或W相)被接通開 始所經(jīng)過的時間。如果U相的開關Ql是要斷開的目標，則控制器17確定是否已經(jīng)達到從 接通開關Ql或Q4開始，或現(xiàn)在未作為要斷開的目標的W相的下臂的開關Q6開始所經(jīng)過的 第一延遲時間?？蛇x地，可以確定第二延遲時間(例如，若干毫秒)是否已經(jīng)達到，第二延 遲時間是從現(xiàn)在未作為要斷開的目標的非目標相的臂(例如，V或W相的開關)被斷開開 始所經(jīng)過的時間。如果U相的開關Ql是要斷開的目標，則控制器17確定是否已經(jīng)達到從 現(xiàn)在未作為要斷開的目標的V相的下臂的開關Q5已經(jīng)被斷開開始所經(jīng)過的第二延遲時間。 現(xiàn)在作為控制器17要接通或斷開的目標的開關Ql到Q6中的一個或三相U、V和W中的一 個也被稱為目標開關或目標相。開關Ql到Q6中的其它開關或三相U、V和W的其它相也被 稱為非目標開關或非目標相。可選地，在步驟27可以確定是否已經(jīng)經(jīng)過根據(jù)目標相的電流 續(xù)流持續(xù)時間Tku或Tkd中的任意一個選擇的時間?？蛇x地，可以確定旋轉電機20的速度、相電流和相電壓中的至少一個是否處于容許范圍以外。例如，確定每單位時間旋轉電機20 的速度、相電流和相電壓中的至少一個的變化是否上升超過上限或降到低于下限。如果上 升超過上限或者降到低于下限，則例程前進到步驟29。下限和上限中的任一個或兩者優(yōu)選 地根據(jù)環(huán)境條件來選擇。如果未提供電流續(xù)流持續(xù)時間Tku，則控制器17可以在接通持續(xù) 時間T·超過閾值持續(xù)時間Tthu之前，換言之，比根據(jù)電流續(xù)流持續(xù)時間Tku計算的時間更 早地確定已經(jīng)滿足條件C7。例程接著前進到步驟29以斷開開關Ql?？梢源_定上述條件中 的一些條件是否被同時滿足。下面將參考圖7(a)描述每單位時間旋轉電機20的速度變化處于容許范圍之外的 例子。上面曲線指示在旋轉電機20的速度低時U相電壓Vu的變化。下面的曲線指示在旋 轉電機20的速度高時U相電壓Vu的變化。上面的和下面的曲線被繪制為在上臂要被接通 的時間tl2彼此一致。當在時間tl2處接通上臂并且旋轉電機20的速度較低時，在時間 tl5處斷開的上臂會保證電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。如果在時間tl2處接通上臂之后由于某種 原因旋轉電機20的速度經(jīng)歷突變，則即使在執(zhí)行反饋控制時，與接通持續(xù)時間Twu的長度 無關地在時間tl5處斷開上臂可導致難以保證所需長度的電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。為避免上述問題，控制器17根據(jù)每單位時間旋轉電機20的速度變化縮短接通 持續(xù)時間Tku，并且在比時間tl5更早的時間tl3處斷開上臂。例如，速度變化的速率大于 lOOOOrpm/sec，第一和第二時間長度(后面會詳細描述)被乘以1. 5以減少閾值持續(xù)時間 Tthu,從而經(jīng)由步驟27導致接通持續(xù)時間Twu的減少。這保證所需長度的電流續(xù)流持續(xù)時間 Teuo圖7(a)僅演示了上臂的情況。上述情況也適用于下臂。在時間 tl2處接通上臂時的閾值電壓VTH4+和在時間tl5和tl8處接通下臂時的閾 值電壓VTH4_也被稱為第四閾值。也被稱為第三閾值的閾值電壓vTTHa和VTH3b被設置在閾值 電壓VTH4+和VTH4_之間。在圖7 (a)的例子中，閾值電壓VTH3a被確定為大于閾值電壓VTH3b，但 是可選地，閾值電壓VTH3a可以被確定為小于或等于閾值電壓VTH3b(VTH3a彡VTH3b)。當U相電 壓Vu上升時，使用閾值電壓VTH3a。當U相電壓Vu降低時，使用閾值電壓VTH3b。具體地，在圖 7 (a)的例子中，U相電壓Vu在時間ta處達到閾值電壓VTH3a，以及在時間tb和tc處達到閾 值電壓Vm3b。回來參照圖4，如果在步驟27得到意味著滿足條件C6和C7的回答“是”，則例程 前進到步驟29，其中控制器17斷開開關Ql，將開關Ql的電流續(xù)流持續(xù)時間Tku初始化為零 (0)，并且將控制狀態(tài)設置為狀態(tài)3。隨后進行第四次檢查?？梢栽跐M足條件C6和C7的同 時(即，無任何時間間隔)，或在從滿足條件C6和C7開始經(jīng)過指定時間段之后，斷開開關 Q1。如果在步驟26得到意味著尚未滿足條件C6，S卩，控制狀態(tài)不是狀態(tài)2的回答“否”， 則進行第四次檢查。可選地，如果在步驟27得到意味著控制狀態(tài)為狀態(tài)2的回答“否”，但 是接通持續(xù)時間T·小于閾值持續(xù)時間Tthu(T_ < Tthu)，則例程前進到步驟28，其中接通持 續(xù)時間Τ·增加。例程接著前進到第四次檢查。第四次檢查要確定是否滿足條件C8和C9。具體地，在步驟30，確定控制狀態(tài)是否 是狀態(tài)3，即是否滿足條件C8。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟31，其中確定U相電 壓Vu是否低于閾值電壓VTH+，即是否滿足條件C9。如果得到回答“是”，則表示通過在步驟 29斷開開關Ql產生的續(xù)流電流Ir正從旋轉電機20流到整流裝置D1。例程接著前進到步驟33，其中控制器17計算后續(xù)控制循環(huán)中使用的閾值持續(xù)時間T·，并且將控制狀態(tài)設置 成狀態(tài)4。例程前進到第五次檢查。在步驟33，根據(jù)以下公式(1)確定后續(xù)控制循環(huán)中使 用的閾值持續(xù)時間TTHU。后續(xù)控制循環(huán)中使用的閾值持續(xù)時間Tthu =這個控制循環(huán)中的閾值持續(xù)時間 Tthu+(第一時間長度_電流續(xù)流持續(xù)時間Tku)— (I)等式(1)中的第一時間長度被確定為后續(xù)控制循環(huán)中使用的電流續(xù)流持續(xù)時間 Tku的期望或目標值。可以根據(jù)旋轉電機20的速度、相電流和相電壓中的至少一個確定電 流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ?？梢允褂脼樯媳刍蛳卤壑腥我庖粋€或三個相中的任何相準備的電流 續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。參考圖7(a)討論了當電流續(xù)流持續(xù)時間Tku被設置成標準值并且旋轉電機20的 速度經(jīng)歷突變時控制器17的操作。下面將參考圖7(b)和7(c)描述當旋轉電機20的速度 預計突然變化時控制器17的其它操作。在圖7(b)的例子中，電流續(xù)流持續(xù)時間Tku變?yōu)楸葓D7(a)的例子中的續(xù)流持續(xù)時 間Tku更長。例如，控制器17可以在每單位時間旋轉電機20的速度的變化超過第一變化閾 值時，或每當控制器17期望時，改變或增加電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。電流續(xù)流持續(xù)時間Tku 越長，在后續(xù)控制循環(huán)中使用的、要在等式(1)中計算的閾值持續(xù)時間Ttiik越短。這使得經(jīng) 由步驟27確定的接通持續(xù)時間Twu更短。因此，即使在上臂接通之后由于某種原因旋轉電 機20的速度突然提高，仍得到期望值的電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。對于下臂同樣如此，并且這 里省略其詳細說明。在圖7(c)的例子中，第一時間長度被設置為小于圖7(a)的例子中的第一時間長 度。例如，控制器17可以在每單位時間旋轉電機20的速度的變化超過第二變化閾值時，或 每當控制器17期望時，改變或降低第一時間長度。第二變化閾值可以等于或不同于第一變 化閾值。與圖7(b)相比，第一時間長度越小，用于后續(xù)控制循環(huán)的、要在等式(1)中計算 的閾值持續(xù)時間Τ·越短。這使得經(jīng)由步驟27確定的接通持續(xù)時間Τ·更短。因此，即使 在上臂接通之后由于某種原因旋轉電機20的速度突然提高，由于已經(jīng)縮短接通持續(xù)時間 Τ·，所以也會得到期望值的電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。對于下臂同樣如此，并且這里省略其詳 細說明?；貋韰⒄請D4，如果在步驟30得到意味著控制狀態(tài)不是狀態(tài)3的回答“否”，則進行 第五次檢查。類似地，如果在步驟31得到意味著控制狀態(tài)為狀態(tài)3的回答“否”，但是U相 電壓Vu大于或等于閾值電壓VTH+，則例程前進到步驟32，其中電流續(xù)流持續(xù)時間Tku增加。 例程接著前進到第五次檢查。在圖5的步驟40和41中進行第五次檢查，以確定是否滿足條件ClO和C11。在步驟40，確定是否滿足控制狀態(tài)4。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟41， 其中確定U相電壓Vu是否低于或等于閾值電壓VTH_，即是否滿足條件C11。如果得到回答 “是”，則控制器17斷定流出旋轉電機20的續(xù)流電流Ir幾乎消失。如上參考圖4所述，在 步驟41的確定可以可選地以其它方式進行。在圖5的步驟序列中，例如，非目標臂指示開 關Q1。如果在步驟41得到意味著滿足條件Cll的回答“是”，則例程前進到步驟42，其中 控制器17接通下臂的開關Q4，將指示開關Q4保持接通的時間長度的接通持續(xù)時間T·初
14始化為零(0)，并且將控制狀態(tài)設置為狀態(tài)5。例程接著執(zhí)行第六次檢查?？蛇x地，如果在 步驟40得到意味著控制狀態(tài)不是狀態(tài)4的回答“否”，或在步驟41得到意味著控制狀態(tài)是 狀態(tài)4的回答“否”，但是U相電流Vu大于閾值電壓VTH_，則例程執(zhí)行第六次檢查。進行第六次檢查以確定是否滿足條件C12和C13。具體地，在步驟43，確定控制狀 態(tài)是否是狀態(tài)5，即是否滿足條件C12。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟44，其中確 定接通持續(xù)時間T·是否大于或等于閾值持續(xù)時間T·。如果得到意味著已經(jīng)達到開關Q4 應當斷開的時間的回答“是”，則例程前進到步驟46。如在圖4的步驟27中描述的，在步驟 44的確定可以可選地以其它方式進行。如果未提供電流續(xù)流持續(xù)時間Ted，則控制器17可 以在接通持續(xù)時間T·超過閾值持續(xù)時間Tthd之前，換言之，比根據(jù)電流續(xù)流持續(xù)時間Ted計 算的時間更早地斷定已經(jīng)滿足條件C13，并且在下面的步驟46斷開開關Q4。具體地，如果已經(jīng)滿足條件C12和C13，則例程前進到步驟46，其中控制器17斷開 開關Q4，將電流續(xù)流持續(xù)時間Tkd初始化為零(0)，并且將控制狀態(tài)設置為狀態(tài)6。例程接 著前進到第七次檢查。可以在滿足條件C12和C13的同時(即，無任何時間間隔)，或在從 滿足條件C12和C13開始經(jīng)過指定時間段之后，斷開開關Q4。如果在步驟43得到意味著控制狀態(tài)不是狀態(tài)5，即未滿足條件C12的回答“否”， 則例程前進到第七次檢查?？蛇x地，如果在步驟45得到意味著控制狀態(tài)為狀態(tài)5的回答 “否”，但是接通持續(xù)時間T_小于閾值持續(xù)時間Tthd(T· < Tthd)，則例程前進到步驟45，其 中接通持續(xù)時間Τ_增加。例程接著前進到第四次檢查。第七次檢查要確定是否滿足條件C14和C15。具體地，在步驟47，確定控制狀態(tài)是 否是狀態(tài)6，即是否滿足條件C14。如果得到回答“是”，則例程前進到步驟48，其中確定U相 電壓Vu是否低于閾值電壓VTH+，即是否滿足條件C15。如果得到回答“是”，則表示通過在步 驟46斷開開關Q4產生的續(xù)流電流Ir正從旋轉電機20流到整流裝置D4。例程接著前進到 步驟50，其中控制器17確定后續(xù)控制循環(huán)中使用的閾值持續(xù)時間TTHD，并且將控制狀態(tài)設 置成狀態(tài)1。例程接著前進到步驟51，其中在步驟50，根據(jù)以下公式(2)確定后續(xù)控制循環(huán) 中使用的閾值持續(xù)時間TTHD。后續(xù)控制循環(huán)中使用的閾值持續(xù)時間Tthd =這個控制循環(huán)中的閾值持續(xù)時間 Tthd+(第二時間長度_電流續(xù)流持續(xù)時間Ted)— (2)等式(2)中使用的第二時間長度被確定為后續(xù)控制循環(huán)中使用的電流續(xù)流持續(xù) 時間TRD的期望或目標值。如上所述，第二時間長度可以被選擇為等于或不同于第一時間 長度。可以根據(jù)旋轉電機20的速度、相電流和相電壓中的至少一個確定電流續(xù)流持續(xù)時間 Tedo可以使用為上臂或下臂中的任一個或三個相U、V和W中的任何相準備的電流續(xù)流持續(xù) 時間Tkd。如果在步驟47得到意味著控制狀態(tài)不是狀態(tài)6的回答“否”，則例程前進到步驟 51。可選地，如果控制狀態(tài)為狀態(tài)6，但是U相電壓Vu大于或等于閾值電壓VTH+，即在步驟 48得到回答“否”，則例程前進到步驟49，其中電流續(xù)流持續(xù)時間Tkd增加。例程接著前進到 步驟51。在步驟51，控制器17執(zhí)行相電壓診斷功能，以根據(jù)相電壓Vu、Vv和Vw的組合診 斷旋轉電機20。例程接著前進到步驟52，其中控制器17執(zhí)行相電壓診斷功能，以根據(jù)驅動 或激勵開關Ql到Q6的驅動模式診斷旋轉電機20。后面會參考圖8詳細描述步驟51和52中的診斷操作。在步驟52之后，例程終止同步控制任務，然后返回到步驟20以再次開始。 如果在步驟51或52確定旋轉電機20出故障，則控制器17可以開始執(zhí)行圖3的驅動控制 程序，或可選地斷開上臂和下臂中出故障的臂的對應部分。例如，如果U相出故障，則控制 器17可以斷開開關Ql和Q4。下面參考圖6討論圖3到5中的步驟序列的例子。在圖6中，橫坐標軸指示時間。 最上面的曲線指示U相電流Iu的受控變化。第二曲線指示V相電壓Vu的受控變化。第三 和第四曲線指示開關Ql和Q4的接通-斷開操作。第五曲線指示電流續(xù)流持續(xù)時間Τκυ。第 六曲線指示電流續(xù)流持續(xù)時間Tedij假定當接通或復位功率變換器10時，在時間t0處初始 化功率變換器10。當在時間tl處U相電壓Vu超過閾值電壓VTH_時，功率變換器10的控制狀態(tài)(即， 開關電路18)處于狀態(tài)1 (參見圖4中的步驟22)。隨后，當在時間t2處U相電壓Vu超過 閾值電壓VTH+時，控制狀態(tài)處于狀態(tài)2 (參見圖4的步驟25)。在后續(xù)控制循環(huán)(即，后續(xù)接 通_斷開周期)中與時間t2 —致的時間t2和時間t8處，U相電流Iu超過閾值電流ITH+。 閾值電流Ith+也被稱為第五閾值。當進入狀態(tài)2時，控制器17接通上臂的開關Ql，使得U相電壓Vu會處于閾值電壓 VTH+和電源E的電壓VB+(在正端子)之間。只要開關Ql保持接通，則接通持續(xù)時間T·繼 續(xù)增加(參見步驟28)。在接通持續(xù)時間T·超過閾值持續(xù)時間Tthu的時間t3處，開關Ql被斷開，使得控 制狀態(tài)處于狀態(tài)3 (參見圖4的步驟29)。當開關Ql被斷開使得續(xù)流電流Ir從旋轉電機 20流出時，會使得U相電壓Vu上升高于閾值電壓TTH+。在時間t3處使用的閾值電壓Vth+被 稱為第一閾值。只要U相電壓Vu在閾值電壓Vth+之上，則電流續(xù)流持續(xù)時間Tku繼續(xù)增加 (參見步驟32)。電流續(xù)流持續(xù)時間Tku持續(xù)，直到U相電壓Vu隨續(xù)流電流Ir的減少而減 少到低于閾值電壓VTH+的時間t4。在時間t4處使用的閾值電壓VTH+被稱為第二閾值。在 這個實施例中，第一和第二閾值被確定為具有相同值，但是可以可選地彼此不同。在時間t4處，控制狀態(tài)處于狀態(tài)4。當續(xù)流電流Ir的流動消失時，會導致U相電 壓Vu快速下降。當在時間t5處U相電壓Vu降到低于閾值電壓VTH_時，控制狀態(tài)處于狀態(tài) 5 (參見圖5的步驟42)。在時間t5處，U相電流Iu低于閾值電流ITH_。閾值電流ITH_是第 五閾值。在狀態(tài)5中，接通下臂的開關Q4，使得U相電壓Vu處于閾值電壓VTH_和電源E的 電壓VB_ (在負端子)之間。只要開關Q4保持接通，則接通持續(xù)時間！1-繼續(xù)降低(參見圖 5的步驟45)。在接通持續(xù)時間T隱超過閾值持續(xù)時間T·的時間t6處，開關Q4被斷開，使得控 制狀態(tài)處于狀態(tài)6 (參見圖5的步驟46)。當開關Q4被斷開使得續(xù)流電流Ir從旋轉電機20 流出時，會使得U相電壓Vu降到低于閾值電壓TTH_。在時間t6處使用的閾值電壓VTH_對應 于第一閾值。只要U相電壓Vu低于閾值電壓VTH_，則電流續(xù)流持續(xù)時間Ted持續(xù)增加(參見 步驟49)。電流續(xù)流持續(xù)時間Tkd持續(xù)，直到U相電壓Vu超過閾值電壓VTH_的時間t7。在 時間t7之后，重復與時間tl到時間t7之間的操作相同的操作。在時間t7處使用的閾值 電壓VTH_對應于第二閾值。時間t7之后U相電壓Vu的上升與時間tl之后U相電壓Vu的 上升相同。閾值VTH_也對應于第二閾值。下面將參考圖8詳細地描述圖5的步驟51中進行的診斷。在圖8中，橫坐標軸指示時間。最上面的曲線指示U相電壓Vu。第二曲線指示V相電壓Vv。第三曲線指示W(wǎng)相 電壓Vw。例如，首先參考U相電壓Vu描述接通開關Ql和Q4中的每個的時間。接通上臂的 開關Ql的時間t20和接通下臂的開關Q4的時間t26之間的間隔相當于180度的電角。類 似地，接通開關Q4的時間t26和接通開關Ql的時間t32之間的間隔相當于180度的電角。 換句話說，按照180度的電角間隔，交替地接通上臂的開關Ql和下臂的開關Q4。對于相對 U相電壓Vu偏移120度電角的V相電壓Vv，和相對U相電壓Vu偏移240度電角的W相電 壓Vw，情況也是如此。交替地斷開上臂的開關Ql和下臂的開關Q4的時間對于V和W相也 是如此。下面將描述接通上臂的開關Ql到Q3的時間。接通U相的開關Ql的時間t20和接 通V相的開關Q2的時間t24之間的間隔相當于120度的電角。接通V相的開關Q2的時間 t24和接通W相的開關Q3的時間t28之間的間隔相當于120度的電角。類似地，接通W相 的開關Q3的時間t28和接通U相的開關Ql的時間t32之間的間隔相當于120度的電角。 具體地，在120度電角的循環(huán)中，按所列順序，順序地接通開關Q1、Q2和Q3。對于下臂的開 關Q4、Q5和Q6，情況也是如此。斷開開關Q4、Q5和Q6的時間對于V和W相也是如此。當旋轉電機20正常旋轉時，開關Ql到Q6的上述順序接通-斷開操作會產生電 壓，如下面表1所列。表1表示U相的開關Ql和Q4被接通或斷開時，U相、V相和W相電壓 Vu,Vv和Vw。通過V相的開關Q2和Q5和W相的開關Q3和Q6的接通-斷開操作也獲得相 同電壓。表權利要求
一種旋轉電機的功率變換器，包括開關電路，布置在旋轉電機的電源和相繞組之間，所述開關電路配有被分組成上臂和下臂的開關；和控制器，其控制上臂和下臂的接通和斷開操作，所述控制器控制上臂和下臂之一的斷開操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為所述上臂和下臂的所述之一的斷開操作之后的選定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù)流電流，即從旋轉電機續(xù)流的電流，從旋轉電機流出，并且所述電流續(xù)流持續(xù)時間是在相繞組處感應的相電壓超過第一閾值的時刻和所述相電壓降到低于第二閾值的時刻之間的時間長度。
2.如權利要求1所述的功率變換器，其中當所述相電壓達到第三閾值并且然后達到第 四閾值時，所述控制器接通所述上臂和下臂的所述之一。
3.如權利要求1所述的功率變換器，其中當相電流達到第五閾值時，所述控制器接通 所述上臂和下臂的所述之一。
4.如權利要求1所述的功率變換器，其中當旋轉電機的角位置達到指定位置時，所述 控制器接通所述上臂和下臂的所述之一。
5.如權利要求2所述的功率變換器，還包括位置傳感器，其進行工作以測量旋轉電機的角位置，并且輸出指示所述角位置的信號， 并且其中所述控制器根據(jù)來自位置傳感器的輸出斷開所述上臂和下臂的所述之一。
6.如權利要求2所述的功率變換器，還包括電流傳感器，其進行工作以測量相繞組中產生的相電流并且輸出指示所述相電流的信 號，并且其中所述控制器根據(jù)來自電流傳感器的輸出斷開所述上臂和下臂的所述之一。
7.如權利要求1所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)旋轉電機的速度、相電流或 相電壓中的至少之一確定電流續(xù)流持續(xù)時間的長度。
8.如權利要求1所述的功率變換器，其中當旋轉電機的速度、相電流或相電壓中的至 少之一處于容許范圍之外時，所述控制器立即或在經(jīng)過指定時間段之后斷開所述上臂和下 臂的所述之一。
9.如權利要求1所述的功率變換器，其中所述控制器把所述上臂和下臂置于斷開狀 態(tài)，除非在所述相繞組中產生的電流大于給定值。
10.如權利要求1所述的功率變換器，其中所述控制器監(jiān)視所述相電壓，當所述相電壓 具有非正常值時，所述控制器斷開上臂和下臂的對應部分或所有上臂和下臂。
11.如權利要求1所述的功率變換器，其中所述控制器監(jiān)視上臂和下臂的開關的接通 操作和斷開操作之一的序列，當所監(jiān)視的序列是非正常序列時，所述控制器斷開上臂和下 臂的對應部分或所有上臂和下臂。
12.如權利要求1所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)所述電流續(xù)流持續(xù)時間斷 開所述上臂和下臂的所述之一。
13.如權利要求12所述的功率變換器，其中當未提供所述電流續(xù)流持續(xù)時間時，所述 控制器在比根據(jù)所述電流續(xù)流持續(xù)時間計算的時間更早的時間斷開所述上臂和下臂的所 述之一。
14.一種多相旋轉電機的功率變換器，包括開關電路，布置在旋轉電機的電源和相繞組之間，所述開關電路配有被分組成針對所述相繞組的每個的上臂和下臂的開關；和控制器，其控制上臂和下臂的每一個開關的接通和斷開操作，所述控制器控制上臂和 下臂之一的開關之一的斷開操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為所述開關的所述之一的斷 開操作之后的選定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù)流電流，即從旋轉電 機續(xù)流的電流，從旋轉電機流出，并且所述電流續(xù)流持續(xù)時間是在所述相繞組中與作為斷 開操作的目標的所述開關的所述之一相關聯(lián)的相繞組處感應的相電壓超過第一閾值的時 刻和所述相電壓降到低于第二閾值的時刻之間的時間長度，當所述相電壓達到第三閾值并 且然后達到第四閾值時，所述控制器接通所述開關的所述之一。
15.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)第一延遲時間斷開所述開 關的所述之一，所述第一延遲時間從接通目標開關，即各相之一的作為斷開操作的目標的 所述開關之一，或非目標開關，即所述各相中另一個的未作為斷開操作的目標的所述開關 之一的時刻開始。
16.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)針對與所述開關的所述之 一相關的所述相之一設置的所述電流續(xù)流持續(xù)時間，斷開所述開關的所述之一。
17.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)針對非目標開關，即未作 為所述斷開操作的目標的所述開關之一設置的所述電流續(xù)流持續(xù)時間，斷開所述開關的所 述之一。
18.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器在經(jīng)過第二延遲時間之后，斷 開所述開關的所述之一，所述第二延遲時間從斷開非目標開關，即現(xiàn)在未作為所述斷開操 作的目標的所述開關之一的時刻開始。
19.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器根據(jù)所述旋轉電機的速度、相 電流或所述相電壓中的至少之一，確定所述電流續(xù)流持續(xù)時間的長度。
20.如權利要求14所述的功率變換器，其中當所述旋轉電機的速度、相電流或所述相 電壓中的至少之一處于容許范圍之外時，所述控制器立即或在經(jīng)過指定時間段之后斷開所 述開關的所述之一。
21.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器把所述上臂和下臂置于斷開狀 態(tài)，除非在所述相繞組的對應相繞組中產生的電流大于給定值。
22.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器監(jiān)視所述相電壓，當所述相電 壓具有非正常值時，所述控制器斷開所述上臂和下臂的對應部分或所有所述上臂和下臂。
23.如權利要求14所述的功率變換器，其中所述控制器監(jiān)視所述上臂和下臂的所述開 關的接通操作和斷開操作之一的序列，當所監(jiān)視的序列是非正常序列時，所述控制器斷開 所述上臂和下臂的對應部分或所有所述上臂和下臂。
24.如權利要求14所述的功率變換器，其中當未提供所述電流續(xù)流持續(xù)時間時，所述 控制器在比根據(jù)所述電流續(xù)流持續(xù)時間計算的時間更早的時間斷開所述開關的所述之一。
25.一種多相旋轉電機的功率變換器，包括多個整流器模塊，其進行工作以將所述多相旋轉電機中產生的交流電流轉換為直流電 流，每個所述整流器模塊是針對所述旋轉電機的相繞組之一提供的，并且布置在電源和所 述相繞組的所述之一之間，每個所述整流器模塊配有充當上臂和下臂的開關和控制所述上 臂和下臂的每個的接通操作和斷開操作的控制器，所述控制器控制所述上臂和下臂之一的斷開操作以將電流續(xù)流持續(xù)時間設置為所述上臂和下臂的所述之一的斷開操作之后的選 定時間長度，其中在所述電流續(xù)流持續(xù)時間內允許續(xù)流電流，即從所述相繞組中的對應相 繞組續(xù)流的電流流出，并且所述電流續(xù)流持續(xù)時間是在所述相繞組中與作為斷開操作的目 標的所述上臂和下臂的所述之一相關聯(lián)的目標相繞組處感應的相電壓超過第一閾值的時 刻和所述相電壓降到低于第二閾值的時刻之間的時間長度。
全文摘要
提供了一種旋轉電機的功率變換器，其被設計為即使在功率變換器處于瞬時狀態(tài)或經(jīng)受非期望變化的情況下，仍然保證期望長度的電流續(xù)流持續(xù)時間，其中在該電流續(xù)流持續(xù)時間內，允許電流從旋轉電機續(xù)流。功率變換器配有控制器和布置在旋轉電機的電源和繞組之間的開關電路。開關電路具有分組成上臂和下臂的開關?？刂破鬟M行工作以控制上臂和下臂之一的開關之一的斷開操作，以在斷開開關之一之后產生期望長度的電流續(xù)流持續(xù)時間，從而最小化整流損失并且避免電流從電源回流到繞組。
文檔編號H02P6/16GK101951219SQ201010226039
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權日2009年7月9日
發(fā)明者堀畑晴美, 多湖方一, 近藤泰三 申請人:株式會社電裝