電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種逆變器，其產(chǎn)生用于向具有多個(gè)相且在各相上配置有多個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)供給的多個(gè)交變信號(hào)。提供一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在于，該逆變器具有：多級(jí)的脈沖密度調(diào)制器，其調(diào)制周期性地進(jìn)行變動(dòng)并控制前述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，其通過(guò)前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)而被選擇，通過(guò)對(duì)直流電流的接通/斷開(kāi)進(jìn)行控制而生成前述多個(gè)交變信號(hào)的每一個(gè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器。特別地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)數(shù)字信號(hào)對(duì)橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行控制直流電，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
[0002]【背景技術(shù)】
通常，3相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器利用橋接的6個(gè)開(kāi)關(guān)元件將直流變換為3相的交變信號(hào)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在這里，開(kāi)關(guān)元件通常使用IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)或M0SFET。
[0003]在圖1中，示出了直流電源(100)、由橋接的6個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的逆變器電路
(101),以及利用由前述逆變器電路生成的3相的交變信號(hào)(103)的信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的3相電動(dòng)機(jī)(104)的典型的公知例。
[0004]通常，在開(kāi)關(guān)元件的控制中使用PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)，通過(guò)與PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)地使開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出交變信號(hào)。在3相電動(dòng)機(jī)的情況下，通常通過(guò)將從6組開(kāi)關(guān)元件得到的共計(jì)3相的交變信號(hào)向電動(dòng)機(jī)施加，從而控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。具體地說(shuō)，通過(guò)利用PWM信號(hào)對(duì)從逆變器電路輸出的3相的交變信號(hào)的振幅電壓和頻率進(jìn)行控制，從而可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。
[0005]使用圖2，說(shuō)明與PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)而逆變器電路得到電壓振幅可變的3相的交變信號(hào)的原理。將基準(zhǔn)信號(hào)的三角波(201)和相位偏移120度的正弦波的輸入電壓(202a~202c)利用電壓比較器進(jìn)行比較。來(lái)自電壓比較器的信號(hào)(203a~203c ) U、V、W分別是與正弦波的輸入電壓(202a~202c)對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)。即，正弦波的輸入電壓(202a~202c)的振幅變化，則PWM信號(hào)的脈寬也變化，由PWM信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)元件的通/斷比變化，從而逆變器電路輸出的交變信號(hào)的振幅電壓變化。
[0006]另外，如果正弦波的輸入電壓(202a~202c)的頻率改變，則PWM信號(hào)的脈沖密度變化，通過(guò)由PWM信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)的頻率改變，從而逆變器電路輸出的交變信號(hào)的頻率變化。
[0007]如果提高基準(zhǔn)信號(hào)的三角波的頻率，則因?yàn)殚_(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)頻率提高，每一次的開(kāi)關(guān)可以控制的電流量降低，因此可以抑制由于開(kāi)關(guān)導(dǎo)致的交變信號(hào)的電流波動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)噪聲。
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平6 — 225527號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特表2003 — 530062號(hào)公報(bào)
但是，因?yàn)樘岣吡碎_(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)頻率，產(chǎn)生下述問(wèn)題，即，開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流增加，整體的效率降低。
[0009]如上所述，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的逆變器電路中，開(kāi)關(guān)元件及其控制方法從功能、效率和成本方面考慮是基礎(chǔ)的重要部件。在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路中，不損害整體效率且實(shí)現(xiàn)功能和成本兼顧成為重要的技術(shù)課題。
[0010]通常，為了使開(kāi)關(guān)元件小型化?高效化，具有下述3種手段:(I)使開(kāi)關(guān)元件接通/斷開(kāi)的電流值降低，(2)使接通電壓降低，(3)使開(kāi)關(guān)時(shí)間縮短。
[0011](I)如果提高輸入逆變器的直流電源的電壓值，則電動(dòng)機(jī)為了得到相同的額定功率(電力)而所需的電流值降低，因此，可以降低開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行接通/斷開(kāi)的電流的電流值。但是，由于施加在開(kāi)關(guān)元件上的電壓上升，逆變器電路輸出的交變信號(hào)的振幅值增加，所以，需要提高開(kāi)關(guān)元件、逆變器電路及電動(dòng)機(jī)內(nèi)的線圈之間的耐絕緣性。如果提高耐絕緣性，則容易導(dǎo)致逆變器電路及電動(dòng)機(jī)機(jī)器的大型化。另外，由于需要用于向逆變器電路輸入的高電壓的直流電位，所以如果在逆變器的前段導(dǎo)入升壓電路，則產(chǎn)生導(dǎo)致機(jī)器成本増加的問(wèn)題。
[0012](2)開(kāi)關(guān)元件的接通電壓基本是由開(kāi)關(guān)元件的物理特性決定的。例如，在開(kāi)關(guān)電壓為200V以下的情況下，可以替代IGBT而使用接通電壓較低的MOSFET作為開(kāi)關(guān)元件。通常，如果IGBT或MOSFET等的固體電子元件的開(kāi)關(guān)電壓提高，則接通電壓也變高。由此，為了使開(kāi)關(guān)元件小型化，盡可能降低開(kāi)關(guān)電壓這ー措施是有效的。
[0013] (3)為了縮短逆變器電路的開(kāi)關(guān)時(shí)間，需要提高輸入逆變器電路的PWM信號(hào)的跳轉(zhuǎn)速度。為了提高與開(kāi)關(guān)元件的柵極連接的PWM信號(hào)的跳轉(zhuǎn)速度，需要降低作為負(fù)載的開(kāi)關(guān)元件的柵極容量，或者提高PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。通常，如果開(kāi)關(guān)元件的耐壓提高，則柵極容量也増加。如果柵極容量増加，則產(chǎn)生下述問(wèn)題，即，開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流增加，整體的效率降低。由此，為了使開(kāi)關(guān)元件高效化，盡可能降低開(kāi)關(guān)電壓這ー措施是有效的。
[0014]如上所示，降低開(kāi)關(guān)電壓對(duì)開(kāi)關(guān)元件小型化有效。另ー方面，如果降低開(kāi)關(guān)電壓，則電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流就要増加，因此，需要増加開(kāi)關(guān)元件的容量(開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量)，產(chǎn)生無(wú)法使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路小型化?高效化的問(wèn)題。
[0015]在圖1中，示出了作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)，使用將基準(zhǔn)三角波和輸入正弦波信號(hào)通過(guò)電壓比較器比較而得到的PWM信號(hào)的例子，但也可以替代PWM信號(hào)，而利用使用I位三角積分調(diào)制(Delta-Sigma調(diào)制器)將輸入正弦波信號(hào)進(jìn)行脈沖密度調(diào)制(PDM)后的信號(hào)，從而控制開(kāi)關(guān)元件。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，示出了將利用一次I位三角積分調(diào)制器調(diào)制輸入正弦波信號(hào)而得到的信號(hào)作為開(kāi)關(guān)元件控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單相感應(yīng)型電動(dòng)機(jī)的例子。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，示出了利用來(lái)自Delta-Sigma變換器的PDM信號(hào)控制共振型的開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)元件的例子。
[0016]但是，在利用形成為PDM的信號(hào)控制開(kāi)關(guān)元件的情況下，通過(guò)降低開(kāi)關(guān)電壓而對(duì)開(kāi)關(guān)元件小型化是有效的，但如果降低開(kāi)關(guān)電壓，則電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流就會(huì)増加，因此，需要増加開(kāi)關(guān)元件的容量(開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量)，無(wú)法使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路小型化?高效化，即，無(wú)法解決這ー相反的問(wèn)題。
[0017]根據(jù)上述說(shuō)明可知，為了在不會(huì)使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路損失所要求的功能和效率的同時(shí)降低成本，降低開(kāi)關(guān)電壓這ー措施是有效的。但是，如果降低開(kāi)關(guān)電壓，則電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流就會(huì)増加，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)元件無(wú)法小型化的問(wèn)題，另外，如果降低開(kāi)關(guān)電壓，則為了得到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流，需要増加開(kāi)關(guān)元件的容量(開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量)，產(chǎn)生下述問(wèn)題，即，開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流增加，整體的效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種逆變器，其產(chǎn)生用于向具有多個(gè)相且在各相上配置有多個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)供給的多個(gè)交變信號(hào)。該逆變器的特征在于，具有:多級(jí)脈沖密度調(diào)制器，其調(diào)制周期性地進(jìn)行變動(dòng)并控制前述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，其通過(guò)前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)而被選擇，通過(guò)對(duì)直流電流的接通/斷開(kāi)進(jìn)行控制而生成前述多個(gè)交變信號(hào)的每ー個(gè)。
[0019]另外，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種逆變器的動(dòng)作方法，其是產(chǎn)生用于向具有多個(gè)相且在各相上配置有多個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)供給的多個(gè)交變信號(hào)的逆變器的動(dòng)作方法。該動(dòng)作方法的特征在于，利用多級(jí)脈沖密度調(diào)制器，調(diào)制周期性地進(jìn)行變動(dòng)并控制前述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)，并生成輸出信號(hào)，根據(jù)前述輸出信號(hào)而分別選擇多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)對(duì)直流電流的接通/斷開(kāi)進(jìn)行控制而生成前述多個(gè)交變信號(hào)的每ー個(gè)。
[0020]發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用具有多級(jí)輸出的脈沖密度調(diào)制器，根據(jù)輸入正弦波信號(hào)制作多個(gè)PDM (脈沖密度調(diào)制)后的信號(hào)，利用前述多個(gè)PDM信號(hào)控制多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，從而可以ー邊降低開(kāi)關(guān)電壓，ー邊抑制每個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流。為了確保電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的電流量，需要増加開(kāi)關(guān)元件的容量(開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量)，但通過(guò)利用多個(gè)PDM (脈沖密度調(diào)制)獨(dú)立地對(duì)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)，可以抑制開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流增加。由此，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的小型化?高效化。[0021]根據(jù)本發(fā)明，利用通過(guò)具有多級(jí)輸出的脈沖密度調(diào)制器對(duì)輸入正弦波信號(hào)進(jìn)行PDM (脈沖密度調(diào)制)后所成的多個(gè)信號(hào)，控制多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，從而可以降低每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)電壓。由于開(kāi)關(guān)元件所需的耐壓降低，所以可以利用柵極容量較小的開(kāi)關(guān)元件，因此，可以使開(kāi)關(guān)時(shí)間聞速化，提聞逆變器電路的效率。
[0022]流過(guò)開(kāi)關(guān)元件的電流是根據(jù)PDM信號(hào)的通/斷比和同時(shí)接通開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量而控制的，因此，在所需的電流量較少的情況下，無(wú)需使PDM信號(hào)跳轉(zhuǎn)，可以抑制開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流，從而不損失效率。
[0023]另外，由于利用多個(gè)開(kāi)關(guān)元件對(duì)電流進(jìn)行并聯(lián)控制，所以可以抑制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的電流。因此，可以降低開(kāi)關(guān)電壓。由于開(kāi)關(guān)電壓降低，就可以利用耐壓較低且接通電壓較低的開(kāi)關(guān)元件，因此，可以推進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的高效化?小型化，同時(shí)降低成本。
[0024]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是現(xiàn)有例的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路。
[0025]圖2是表示現(xiàn)有例的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的PWM控制的動(dòng)作原理的圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電路圖。
[0027]圖4a是本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的詳細(xì)電路圖。
[0028]圖4b是本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的PDM控制的動(dòng)作原理圖。
[0029]圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路。
[0030]圖6a是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路圖。
[0031]圖6b是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的PDM控制的動(dòng)作原理圖。
[0032]圖6c是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的PDM控制的動(dòng)作原理圖。
[0033]圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)選擇濾波電路圖。
[0034]圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)選擇濾波電路圖。
[0035]【具體實(shí)施方式】
下面，參照附圖，說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。此外，本發(fā)明并不由下述說(shuō)明限定，可以在不脫離本發(fā)明的主g的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。
[0036](第I實(shí)施方式)
圖3是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電路圖。本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有3相電動(dòng)機(jī)用的逆變器電路。在本實(shí)施方式中，由直流電源(300)、產(chǎn)生多個(gè)PDM信號(hào)的多級(jí)三角積分調(diào)制電路(301)、由橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的逆變器電路(302)、以及被供給由前述逆變器電路生成的多個(gè)3相交變信號(hào)(303)的具有多個(gè)線圈的3相電動(dòng)機(jī)(304)構(gòu)成。此外，也可以將該結(jié)構(gòu)通?；鴮⑷欠e分調(diào)制電路作為脈沖密度調(diào)制電路。下面，為了使說(shuō)明簡(jiǎn)單，說(shuō)明使用三角積分調(diào)制電路作為脈沖密度調(diào)制電路的實(shí)施方式。另外，也可以替代三角積分調(diào)制電路而使用過(guò)采樣型調(diào)制器。
[0037]特別地，在各相上配置多個(gè)線圈而構(gòu)成3相電動(dòng)機(jī)。即，本發(fā)明的一個(gè)特征在于由被供給多個(gè)3相交變信號(hào)(303)的具有多個(gè)線圈的3相電動(dòng)機(jī)(304)構(gòu)成。由此，替代現(xiàn)有技術(shù)中利用交變信號(hào)的電壓控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力的方式，而對(duì)分別被輸入交變信號(hào)的線圈的數(shù)量進(jìn)行控制，從而可以控制電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。即，也可以說(shuō)是降低了電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓，但增加了電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的數(shù)量。如果將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的數(shù)量設(shè)為N、將驅(qū)動(dòng)電カV下流過(guò)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流設(shè)為I，則功率為NX I XV。即，如果功率相同，則可以將驅(qū)動(dòng)電壓降低至只有單個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)要得到相同功率時(shí)所需的電壓的1/N。
[0038]在多級(jí)三角積分調(diào)制電路(301)中，輸入周期性地變動(dòng)并控制電動(dòng)機(jī)(304)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)。例如，將圖2所示的三角波和不同相位的多個(gè)正弦波分別利用比較器比較的結(jié)果輸入多級(jí)三角積分調(diào)制電路(301)。
[0039]在圖4a中，更詳細(xì)地示出由橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件(402a、402b、404a、404b)構(gòu)成的逆變器電路(401)、由前述逆變器電路生成的多個(gè)交變信號(hào)(403、405 )和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的多個(gè)線圈(406)的連接關(guān)系。多個(gè)開(kāi)關(guān)元件(402a、402b、404a、404b)根據(jù)多級(jí)三角積分調(diào)制電路產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)而進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。在圖4a中，示出了為了得到3相交變信號(hào)中的I相交變信號(hào)所需的逆變器電路，剰余的2相信號(hào)也通過(guò)相同的電路生成。
[0040]在圖4b中，示出了控制開(kāi)關(guān)元件(402a、402b、404a、404b)的多個(gè)PDM信號(hào)、以及供給了多個(gè)交變信號(hào)(403、405)的多個(gè)線圈(406)中流過(guò)的電流信號(hào)的情況。
[0041]根據(jù)圖4b可知，如果交變信號(hào)的電壓增高，則3個(gè)線圈(406)全部流過(guò)電流，如果交變信號(hào)的電壓降低，則僅I個(gè)線圈流過(guò)電流。通過(guò)這樣與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電カ對(duì)應(yīng)地控制多個(gè)交變信號(hào)，就可以降低驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓。另外，由于如上所示，與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電カ對(duì)應(yīng)而輸入PDM信號(hào)的開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量改變，所以開(kāi)關(guān)元件自身消耗的電流減少，可以使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路高效化。
[0042]如上所述，將本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的逆變器電路用于具有被供給多個(gè)3相交變信號(hào)(303)的多個(gè)線圈的3相電動(dòng)機(jī)(304)，可以降低驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0043](第2實(shí)施方式) 另ー方面，如果配置在電動(dòng)機(jī)內(nèi)的多個(gè)線圈的各自的物理配置位置在多個(gè)線圈間彼此不同，則會(huì)產(chǎn)生其它問(wèn)題。如果線圈的物理配置位置不同，則與線圈的位置相対的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵之間的物理位置關(guān)系也因線圈不同而彼此不同，其結(jié)果，產(chǎn)生多個(gè)線圈各自的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)カ不同的新問(wèn)題。
[0044]S卩，如果多個(gè)線圈各自的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)カ不同，則產(chǎn)生下述問(wèn)題，S卩，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力產(chǎn)生不均勻，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)噪聲或電動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)。因此，通過(guò)將多級(jí)三角積分調(diào)制電路產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)由信號(hào)選擇濾波電路生成均等的多個(gè)PDM信號(hào)，就可以避免該問(wèn)題。
[0045]圖5示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電路。本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有3相電動(dòng)機(jī)和3相電動(dòng)機(jī)用的逆變器電路。在本實(shí)施方式中，由直流電源(500)、產(chǎn)生多個(gè)PDM信號(hào)的多級(jí)三角積分調(diào)制電路(501)、將開(kāi)關(guān)元件的使用頻率均等化的信號(hào)選擇濾波電路(502)、由橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的逆變器電路(503)、以及具有被供給由前述逆變器電路生成的多個(gè)3相交變信號(hào)(504)的多個(gè)線圈的3相電動(dòng)機(jī)(505)構(gòu)成。
[0046]在圖6a中，示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的逆變器電路圖。該逆變器電路具有:多級(jí)三角積分調(diào)制電路(602)，其被輸入用于控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)(601);信號(hào)選擇濾波電路(604);直流電源(606);以及橋接的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件(607a、607b )，其與直流電源(606 )連接。多級(jí)三角積分調(diào)制電路(602 )產(chǎn)生多個(gè)PDM信號(hào)(603 )。PDM信號(hào)(605)是選擇濾波器生成的信號(hào)，使開(kāi)關(guān)元件被選擇的頻率均等化。通過(guò)利用PDM信號(hào)(605)選擇多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，從而生成多個(gè)交變信號(hào)(608)。在圖6a中，示出了為了得到3相交變信號(hào)中的I相交變信號(hào)所需的逆變器電路，剰余的2相信號(hào)也通過(guò)相同的電路生成。
[0047]在本實(shí)施方式中，其ー個(gè)特征在于，對(duì)由多級(jí)三角積分調(diào)制電路(602)產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)(603)，利用信號(hào)選擇濾波電路(604)進(jìn)行濾波而生成多個(gè)PDM信號(hào)(605)，以控制選擇開(kāi)關(guān)元件的頻率，使開(kāi)關(guān)頻率均等。
[0048]圖6b示出由信號(hào)選擇濾波電路(604)濾波后的用于控制開(kāi)關(guān)元件(607a、607b)的多個(gè)PDM信號(hào)的時(shí)間變化。圖6c示出從多級(jí)三角積分調(diào)制電路(502)產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)(503)的時(shí)間變化。在這兩種情況下，均是如果交變信號(hào)的電壓增高，則使用全部3個(gè)開(kāi)關(guān)元件，如果交變信號(hào)的電壓降低，則僅使用I個(gè)開(kāi)關(guān)元件。但具有下述特征，即，與圖6c相比，圖6b中使用3個(gè)開(kāi)關(guān)元件的頻率是均等的。
[0049]如上所述，通過(guò)使用3個(gè)開(kāi)關(guān)元件的頻率均等，從而可以解決下述問(wèn)題，即，由于配置在電動(dòng)機(jī)內(nèi)的多個(gè)線圈各自的物理配置位置在多個(gè)線圈間彼此不同而導(dǎo)致多個(gè)線圈各自的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)カ不同。
[0050]在圖7中示出本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)選擇濾波電路圖。將多級(jí)三角積分調(diào)制電路產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)(701)輸入信號(hào)選擇濾波電路(702)，生成濾波后的多個(gè)PDM信號(hào)(703)。在本實(shí)施方式中，作為信號(hào)選擇濾波電路使用旋轉(zhuǎn)選擇電路。旋轉(zhuǎn)選擇電路基于輸入的多個(gè)PDM信號(hào)(701)的信息，以順序使用開(kāi)關(guān)兀件的方式選擇作為輸出的多個(gè)PDM信號(hào)(703),由此,作為信號(hào)選擇濾波器進(jìn)行動(dòng)作。
[0051]圖8示出構(gòu)成本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)選擇濾波電路(800)的結(jié)構(gòu)要素。對(duì)從三角積分調(diào)制電路產(chǎn)生的多個(gè)PDM信號(hào)(801)，通過(guò)將濾波電路內(nèi)的由延遲元件和加法器構(gòu)成的積分電路(805)及積分電路(806)的輸出信號(hào)(807、808)輸入排序電路(810)，由選擇電路(802)根據(jù)前述排序電路(810)的輸出信號(hào)(803)計(jì)算使用頻率，以使選擇開(kāi)關(guān)元件的頻率均等的方式對(duì)選擇進(jìn)行控制后，作為多個(gè)PDM信號(hào)(804)輸出。
[0052]以上示出了構(gòu)成本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)選擇濾波電路使用2級(jí)積分電路的結(jié)構(gòu)，但信號(hào)選擇濾波電路也可以由I級(jí)以上的任意級(jí)數(shù)的積分電路構(gòu)成。
[0053](其它實(shí)施方式)
在本發(fā)明的第I~2實(shí)施方式中，示出了通常的3相電動(dòng)機(jī)用的逆變器電路的例子，但本發(fā)明的效果對(duì)于具有任意個(gè)相、任意個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)也是有效的。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，示出了作為脈沖密度調(diào)制電路而使用三角積分調(diào)制電路的實(shí)施方式，但也可以替代三角積分調(diào)制電路而使用過(guò)采樣型調(diào)制器。通過(guò)向多個(gè)線圈施加多個(gè)PDM信號(hào)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方法，可以以較低的電壓得到較高的驅(qū)動(dòng)能力，因此，可以有效地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)用的電動(dòng)機(jī)中。通過(guò)利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式 所涉及的逆變器電路，可以實(shí)現(xiàn)高效率?小型的面向電動(dòng)汽車(chē)用電動(dòng)機(jī)的逆變器電路。
[0054]在本發(fā)明的第I~2實(shí)施方式中，示出了沒(méi)有反饋控制的通常的3相電動(dòng)機(jī)用逆變器電路的例子，但本發(fā)明的效果對(duì)于利用傳感器等測(cè)定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度等而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反饋控制的電動(dòng)機(jī)也是有效的。通過(guò)向多個(gè)線圈施加多個(gè)PDM信號(hào)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方法，可以以較低的電壓得到較高的驅(qū)動(dòng)能力，因此，可以有效地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)用的電動(dòng)機(jī)中。通過(guò)利用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的逆變器電路，可以實(shí)現(xiàn)高效率?小型的面向電動(dòng)汽車(chē)用電動(dòng)機(jī)的逆變器電路。
[0055]在至此為止對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的說(shuō)明中，示出了通常的3相電動(dòng)機(jī)用的逆變器電路的例子，但本發(fā)明的效果并不限于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，也可以應(yīng)用在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在于，其產(chǎn)生用于向具有多個(gè)相且在各相上配置有多個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)供給的多個(gè)交變信號(hào)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器具有: 多級(jí)的脈沖密度調(diào)制器，其調(diào)制周期性地進(jìn)行變動(dòng)并控制前述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)；以及 多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，其通過(guò)前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)而被選擇，從而對(duì)直流電流的接通/斷開(kāi)進(jìn)行控制，由此生成前述多個(gè)交變信號(hào)的每ー個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在干， 還具有濾波電路，其被輸入前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)，使用于生成向前述各相的線圈供給的前述交變信號(hào)的前述開(kāi)關(guān)元件各自通過(guò)前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)而被選擇的頻率均等化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在干， 前述濾波電路是根據(jù)輸入前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)的信號(hào)而順次選擇輸出信號(hào)的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在干， 前述濾波電路具有:積分電路，其輸入前述脈沖密度調(diào)制器的輸出信號(hào)；以及排序電路，其使得前述開(kāi)關(guān)元件根據(jù)前述積分電路的輸出信號(hào)而被選擇的頻率均等化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在干， 前述脈沖密度調(diào)制器由三角積分調(diào)制器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其特征在干， 前述脈沖密度調(diào)制器由過(guò)采樣型調(diào)制器構(gòu)成。
7.一種動(dòng)作方法，其是產(chǎn)生用于向具有多個(gè)相且在各相上配置有多個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)供給的多個(gè)交變信號(hào)的逆變器的動(dòng)作方法， 其特征在干， 利用多級(jí)脈沖密度調(diào)制器，調(diào)制周期性地進(jìn)行變動(dòng)并控制前述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)，并生成輸出信號(hào)， 根據(jù)前述輸出信號(hào)而分別選擇多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中的各開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)對(duì)直流電流的接通/斷開(kāi)進(jìn)行控制而生成前述多個(gè)交變信號(hào)的每ー個(gè)。
【文檔編號(hào)】H02M7/493GK103534922SQ201280010455
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】安田彰, 岡村淳一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社特瑞君思半導(dǎo)體