電力變換器的制造方法
【專利摘要】一種電力變換器，其減小切換時段(Pc)中轉(zhuǎn)矩紋波和電流紋波，該電力變換器具有包括指令計算器(415、425)的控制器，該指令計算器(415、425)計算第一電壓指令值(Du1、Dv1、Dw1)和第二電壓指令值(Du2、Dv2、Dw2)，其中，在第一時段(P1)內(nèi)，第一中性點電壓(Vn1)被偏移至輸出中心值(VM)以下，并且第二中性點電壓(Vn2)被偏移至輸出中心值(VM)以上；以及在第二時段(P2)內(nèi)，第一中性點電壓(Vn1)被偏移至輸出中心值(VM)以上，并且第二中性點電壓(Vn2)被偏移至輸出中心值(VM)以下。
【專利說明】
電力變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開內(nèi)容總體上涉及用于變換電力的電力變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，本領(lǐng)域已知用于對供給具有2組繞組的電動機的電力進行變換的電力變換器。例如，在專利文獻JP 2011-188674A(專利文獻I)中，為了便于將熱生成分配至繞組中的每個繞組，電力變換器具有與2組繞組對應(yīng)的兩個逆變器，并且與每個逆變器的驅(qū)動有關(guān)的占空比指令信號的偏移方向以預(yù)設(shè)間隔進行切換。
[0003]如專利文獻I所公開的，當(dāng)切換占空比指令信號的偏移方向時，這樣的切換可能會引起轉(zhuǎn)矩紋波以及振動和噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開內(nèi)容的目的在于提供一種能夠減小要供給電機的電流的紋波和/或轉(zhuǎn)矩的紋波的電力變換器。
[0005]在本公開內(nèi)容的一個方面中，本公開內(nèi)容的電力變換器包括第一逆變器、第二逆變器和控制器，其中該電力變換器變換供給具有第一繞組和第二繞組的旋轉(zhuǎn)電機的電力。
[0006]第一逆變器具有分別對應(yīng)于第一繞組中的多個相的第一開關(guān)元件。
[0007]第二逆變器具有分別對應(yīng)于第二繞組中的多個相的第二開關(guān)元件。
[0008]控制器包括指令計算器。指令計算器計算應(yīng)用于第一繞組的第一電壓指令值和應(yīng)用于第二繞組的第二電壓指令值。
[0009]指令計算器以電壓指令切換方案計算第一電壓指令值和第二電壓指令值，以用于在由指令計算器實施電壓指令切換方案時以預(yù)設(shè)切換時段在第一時段與第二時段之間進行切換。
[0010]在實施期間，(i)在第一時段內(nèi)，第一中性點電壓被向下偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值以下，并且第二中性點電壓被向上偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值以上。此外，(ii)在第二時段內(nèi)，第一中性點電壓被偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值以上，并且第二中性點電壓被偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值以下，使得第一中性點電壓和第二中性點電壓中的每個的改變的時間常數(shù)變得大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)。
[0011]在本公開內(nèi)容中，執(zhí)行兩個狀態(tài)(S卩，(i)第一中性點電壓被偏移至輸出中心值以下并且第二中性點電壓被偏移至輸出中心值以上的狀態(tài)；以及(ii)第一中性點電壓被偏移至輸出中心值以上并且第二中性點電壓被偏移至輸出中心值以下的狀態(tài))之間的切換。由此，減小了開關(guān)元件之間的熱生成不均勻性。
[0012]此外，指令計算器計算第一電壓指令值和第二電壓指令值，使得第一中性點電壓和第二中性點電壓中的每個的改變的時間常數(shù)變得大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)，這意在使第一中性點電壓和第二中性點電壓逐漸改變。
[0013]以這樣的方式，可以減小伴隨第一時段與第二時段之間的切換而出現(xiàn)的電流紋波，由此使能夠減小轉(zhuǎn)矩紋波以及減小振動和聲音。
【附圖說明】
[0014]根據(jù)參照附圖做出的以下詳細描述，本公開內(nèi)容的目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中:
[0015]圖1是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的電動轉(zhuǎn)向裝置的示意圖；
[0016]圖2是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的電力變換器的電氣構(gòu)成的電路圖；
[0017]圖3是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的控制器的框圖；
[0018]圖4A/圖4B是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的偏移方向的切換的輪廓的時序圖；
[0019]圖5是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的指令計算過程的流程圖；
[0020]圖6A/圖6B/圖6C是本公開內(nèi)容的第一實施方式中的偏移方向的切換的時序圖；
[0021]圖7是本公開內(nèi)容的第二實施方式中的指令計算過程的流程圖；
[0022]圖8是本公開內(nèi)容的第三實施方式中的控制器的框圖；以及
[0023]圖9是本公開內(nèi)容的第四實施方式中的控制器的框圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文中，基于附圖來描述本公開內(nèi)容的電力變換器。在下面實施方式中，相同的部分具有相同的附圖標(biāo)記并且不再重復(fù)對相同部分的描述。
[0025](第一實施方式)
[0026]基于圖1至圖6來描述本公開內(nèi)容的第一實施方式中的電力變換器。
[0027]本實施方式的電力變換器I應(yīng)用于利用電動機10來輔助由駕駛員執(zhí)行的轉(zhuǎn)向操作的電動轉(zhuǎn)向裝置5，電動機1也被描述為旋轉(zhuǎn)電機。
[0028]圖1示出了設(shè)置有電動轉(zhuǎn)向裝置5的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90的整體配置。
[0029]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90包括方向盤(S卩，方向盤)91、轉(zhuǎn)向軸92、小齒輪96、齒條軸97、車輪98和電動轉(zhuǎn)向裝置5等。
[0030]方向盤91與轉(zhuǎn)向軸92連接。轉(zhuǎn)向軸92上設(shè)置有轉(zhuǎn)矩傳感器94，轉(zhuǎn)矩傳感器94檢測由駕駛員對方向盤91的操作而輸入至轉(zhuǎn)向軸92的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向軸92的末端設(shè)置有小齒輪96，并且小齒輪96與齒條軸97嚙合。一對車輪98經(jīng)由拉桿等與齒條軸97的兩端連接。
[0031]由此，當(dāng)駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤91時，連接至方向盤91的轉(zhuǎn)向軸92旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運動被小齒輪96轉(zhuǎn)變成齒條軸97的線性運動，并且車輪98根據(jù)齒條軸97的位移量而轉(zhuǎn)向一定的角度。
[0032]電動轉(zhuǎn)向裝置5具有電動機10、電力變換器I和減速齒輪9等，其中，電動機10輸出用于輔助駕駛員對方向盤91的轉(zhuǎn)向操作的輔助轉(zhuǎn)矩，電力變換器I用于電機的驅(qū)動控制，減速齒輪9降低用于向轉(zhuǎn)向軸92或齒條軸97輸出旋轉(zhuǎn)的電動機10的旋轉(zhuǎn)速度。
[0033]電動機10通過從作為直流電源的電池30接收電力供給而被驅(qū)動(參照圖2)并且使減速齒輪9來回(即往復(fù))旋轉(zhuǎn)。
[0034]如圖2所示，電動機10是三相無刷電動機，并且具有轉(zhuǎn)子和定子(未示出)。轉(zhuǎn)子是圓柱形部件，并且永磁鐵附接在表面上且具有磁極。定子具有纏繞于定子上的繞組11和繞組12。第一繞組11包括Ul線圈111、V1線圈112和Wl線圈113。第二繞組12包括U2線圈121、V2線圈122和W2線圈123。
[0035]電力變換器I包括第一逆變器21、第二逆變器22、第一電流檢測器26、第二電流檢測器27、旋轉(zhuǎn)角傳感器29、第一電力繼電器31、第二電力繼電器32、第一電容器33、第二電容器34以及驅(qū)動電路(預(yù)驅(qū)動器)35和控制器40等。
[0036]第一逆變器21具有六個第一開關(guān)元件211至216(“開關(guān)元件”在下文中可以被稱為“SW元件”)，并且對至第一繞組11的線圈111、112和113的電力供給進行切換。
[0037]設(shè)置在高電位側(cè)的高電位側(cè)SW元件211、212和213的漏極分別經(jīng)由第一高側(cè)母線218與電池30的正電極連接。
[0038]高電位側(cè)SW元件211、212和213的源極分別與設(shè)置在低電位側(cè)的低電位側(cè)SW元件214、215和216的漏極連接。
[0039]低電位側(cè)SW元件214、215和216的源極分別經(jīng)由第一低側(cè)母線219與電池30的負電極連接。
[0040]高電位側(cè)SW元件211、212和213與低電位側(cè)SW元件214、215和216的接合點各自分別與Ul線圈111、V1線圈112和Wl線圈113的一端連接。
[0041 ] 第二逆變器22具有六個第二SW元件221至226，并且對至第二繞組12的線圈121、122和123的電力供給進行切換。
[0042]高電位側(cè)SW元件221、222和223的漏極分別經(jīng)由第二高側(cè)母線228與電池30的正電極連接。
[0043]高電位側(cè)SW元件221、222和223的源極分別與低電位側(cè)SW元件224、225和226的漏極連接。
[0044]低電位側(cè)SW元件224、225和226的源極分別經(jīng)由第二低側(cè)母線229與電池30的負電極連接。
[0045]高電位側(cè)SW元件221、222和223與低電位側(cè)SW元件224、225和226的接合點各自分別與U2線圈121、V2線圈122和W2線圈123的一端連接。
[0046]盡管本實施方式的SW元件211至216均為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，但絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、晶閘管等也可以用作SW元件。
[0047]第一電流檢測器26包括電流檢測元件261、262和263。
[0048]電流檢測元件261設(shè)置在SW元件214的低電位側(cè)并且檢測提供給Ul線圈111的電流。電流檢測元件262設(shè)置在SW元件215的低電位側(cè)并且檢測提供給Vl線圈112的電流。電流檢測元件263設(shè)置在SW元件216的低電位側(cè)并且檢測提供給Wl線圈113的電流。由第一電流檢測器26檢測的與提供給第一繞組11的各個相的電流有關(guān)的電流檢測值在下文中被稱為第一電流檢測值Iul、Ivl和Iwl。
[0049]第二電流檢測器27包括電流檢測元件271、272和273。
[0050]電流檢測元件271設(shè)置在SW元件224的低電位側(cè)并且檢測提供給U2線圈121的電流。電流檢測元件272設(shè)置在SW元件225的低電位側(cè)并且檢測提供給V2線圈122的電流。電流檢測元件273設(shè)置在SW元件226的低電位側(cè)并且檢測提供給W2線圈123的電流。由第二電流檢測器27檢測的與提供給第二繞組12的各個相的電流有關(guān)的電流檢測值在下文中被稱為第二電流檢測值Iu2、Iv2和Iw2。
[0051]本實施方式的電流檢測元件261至263、271至273是分流電阻器。
[0052]旋轉(zhuǎn)角傳感器29檢測電動機10的旋轉(zhuǎn)角。
[0053]由旋轉(zhuǎn)角傳感器29檢測的電動機10的旋轉(zhuǎn)角Θ被輸出至控制器40。
[0054]第一電力繼電器31能夠攔截從電池30到第一逆變器21的電力供給。此外，第二電力繼電器32能夠攔截從電池30到第二逆變器22的電力供給。
[0055]盡管電力繼電器31和32是與SW元件211等相同的M0SFET，但電力繼電器31和32也可以是IGBT或機械繼電器等。
[0056]此外，當(dāng)電力繼電器31和32被實現(xiàn)為MOSFET等時，優(yōu)選地使用反向連接保護繼電器(未示出)，該反向連接保護繼電器與電力繼電器31和32串聯(lián)連接以用于在電池30等的意外反向連接情況下保護電力繼電器31和32。
[0057]第一電容器33與電池30和第一逆變器21并聯(lián)連接。第二電容器34與電池30和第二逆變器22并聯(lián)連接。
[0058]電容器33和34通過存儲電荷來輔助向逆變器21和22供給電力或者控制噪聲成分(例如，浪涌電流)。
[0059]在本實施方式中，第一繞組11以及用于控制至第一繞組11的電力供給的第一逆變器21、第一電流檢測器26、第一電力繼電器31和第一電容器33被統(tǒng)稱為“第一系統(tǒng)101” ；第二繞組12以及用于控制至第二繞組12的電力供給的第二逆變器22、第二電流檢測器27、第二電力繼電器32和第二電容器34被統(tǒng)稱為“第二系統(tǒng)102”。在下文中，編號“I”可以用作涉及第一系統(tǒng)101的控制的部件的索引，并且編號“2”可以用作涉及第二系統(tǒng)102的控制的部件的索引。
[0060]控制器40對作為整體的電力變換器I進行控制，并且由執(zhí)行各種操作和計算的微計算機等構(gòu)成?？刂破?0中的每個處理可以是通過由中央處理單元(CPU)執(zhí)行預(yù)先存儲的程序而進行的軟件處理或者可以是通過專用于這樣的處理的電子電路而實現(xiàn)的硬件處理。[0061 ]控制器40基于從轉(zhuǎn)矩傳感器94得到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩、從旋轉(zhuǎn)角傳感器29得到的電角度Θ等生成控制信號，該控制信號控制SW元件211至216、221至226的導(dǎo)通(ON)和關(guān)斷(OFF)切換。所生成的控制信號經(jīng)由驅(qū)動電路(預(yù)驅(qū)動器)35輸出至SW元件211至216、221至226的柵極。
[0062]如圖3所示，控制器40具有與第一系統(tǒng)101的控制有關(guān)的第一指令計算器41和與第二系統(tǒng)102的控制有關(guān)的第二指令計算器42。
[0063]由于第一指令計算器41的分配有編號41x的功能塊和第二指令計算器42的分配有編號42x的功能塊基本相同(例如，411=421)，下面僅描述功能塊41x。
[0064]第一指令計算器41包括3相至2相變換器410、減法器411和412、控制部413、2相至3相變換器414以及占空比計算器415。
[0065]3相至2相變換器410基于電角度Θ來對由第一電流檢測器26檢測且在偏移誤差、增益誤差等方面經(jīng)校正的電流檢測值Iul、I vl和Iwl執(zhí)行dq變換，并且計算出d軸電流檢測值Idl和q軸電流檢測值Iql。
[0066]d軸減法器411計算d軸電流偏差Δ Idl，d軸電流偏差Δ Idl是d軸電流指令值Id*l與d軸電流檢測值Idl之間的偏差。
[0067]q軸減法器412計算q軸電流偏差Δ Iql，q軸電流偏差Δ Iql是q軸電流指令值Iq*l與q軸電流檢測值Iql之間的偏差。
[0068]控制部413通過？1計算等來計算(1軸電壓指令值￥(1*1和9軸電壓指令值\^*1，使得電流偏差Δ Idl和Δ Iql分別收斂至零。
[0069]2相至3相變換器414基于電角度Θ對d軸電壓指令值Vd*l和q軸電壓指令值Vq*l執(zhí)行逆dq變換，并且計算出電壓指令值Vu*l、Vv*l和Vw*l。
[°07°]占空比計算器415基于電壓指令值Vu*l、Vv*l和Vw*l來計算占空比指令值Dul、Dvl和 Dw I ο
[0071]第二指令計算器42的占空比計算器425基于電壓指令值Vu*2、Vv*2和Vw*2來計算占空比指令值Du2、Dv2和Dw2。
[0072]在下文中，分別詳細地描述第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl的計算和第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2的計算，其中，第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl是與第一逆變器21的控制有關(guān)的指令，第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2是與第二逆變器22的控制有關(guān)的指令。
[0073]在本實施方式中，基于第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2來計算占空比指令值0111、0￥1、0￥1、0112、0￥2、0￥2，使得￥111和￥112中的一個偏移至輸出中心值￥]\1以上并且使得Vnl和Vn2中的另一個偏移至該輸出中心值VM以下，其中，第一中性點電壓Vnl是施加于第一繞組11的電壓Vul、Vvl、Vwl的中性點電壓，第二中性點電壓Vn2是施加于第二繞組21的電壓Vu2、Vv2、Vw2的中性點電壓，VM是可輸出電壓范圍的中心值。
[0074]通過將第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2中的一個偏移至作為可輸出電壓范圍的中心值的輸出中心值VM以上而將另一個偏移至值VM以下，第一逆變器21中的零電壓矢量和有效電壓矢量的生成時刻相對于第二逆變器22中的零電壓矢量和有效電壓矢量的生成時刻偏移。由此，減小了來自電容器33和34的紋波電流。
[0075]根據(jù)本實施方式，占空比計算器415對電壓指令值Vu*l、Vv*l和Vw*l執(zhí)行調(diào)制處理，并且計算第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl。
[0076]占空比計算器425對電壓指令值Vu*2、Vv*2和Vw*2執(zhí)行調(diào)制處理，并且計算第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2。
[0077]此處，對調(diào)制處理進行描述。
[0078]根據(jù)本實施方式，“低端設(shè)置調(diào)制處理”被定義為將第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl中最小一個設(shè)置成預(yù)設(shè)值的調(diào)制處理。類似地，“低端設(shè)置調(diào)制處理”被定義為將第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2中最小一個設(shè)置成預(yù)設(shè)值的調(diào)制處理。在本實施方式中，用于將最小相的占空比設(shè)置成可輸出范圍的下限值DL的低端設(shè)置調(diào)制處理被稱為“下限低端設(shè)置調(diào)制處理”。
[0079]此外，“高端設(shè)置調(diào)制處理”被定義為將第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl中最高一個設(shè)置成預(yù)設(shè)值的調(diào)制處理。類似地，“高端設(shè)置調(diào)制處理”被定義為將第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2中最高一個設(shè)置成預(yù)設(shè)值的調(diào)制處理。
[0080]在本實施方式中，用于將最大相的占空比設(shè)置成可輸出范圍的上限值DH的高端設(shè)置調(diào)制處理被稱為“上限高端設(shè)置調(diào)制處理”。
[0081]通過執(zhí)行調(diào)制處理，提高了電壓使用效率。
[0082]根據(jù)本實施方式，兩組指令值(S卩，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl以及第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2)中的一組經(jīng)受低端設(shè)置調(diào)制處理，而另一組經(jīng)受高端設(shè)置調(diào)制處理。
[0083]當(dāng)?shù)谝徽伎毡戎噶钪礑ul、Dvl和Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理時，第一中性點電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以下并且第二中性點電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以上。
[0084]當(dāng)?shù)谝徽伎毡戎噶钪礑ul、Dvl和Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理時，第一中性點電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以上并且第二中性點電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以下。
[0085]根據(jù)本實施方式，考慮到電流檢測器26和27檢測電流所需的時間以及其他因素，將可輸出范圍的下限值DL和上限值DH分別設(shè)置為0[ % ]至100[ % ]之間的值。
[0086]根據(jù)本實施方式，下限值DL被設(shè)置成4[% ]并且上限值DH被設(shè)置成93[ % ]。此外，輸出中心值VM的占空比變換值被稱為輸出中心占空比DM。輸出中心占空比DM被設(shè)置成50
[%]o
[0087]當(dāng)?shù)谝恢行渣c電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以下時，在第一逆變器21中，低電位側(cè)SW元件214至216的ON時段比高電位側(cè)SW元件211至213的ON時段更長。
[0088]類似地，當(dāng)?shù)诙行渣c電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以下時，在第二逆變器22中，低電位側(cè)SW元件224至226的ON時段比高電位側(cè)SW元件221至223的ON時段更長。
[0089]當(dāng)?shù)谝恢行渣c電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以上時，在第一逆變器21中，高電位側(cè)SW元件211至213的ON時段比低電位側(cè)SW元件214至216的ON時段更長。
[0090]類似地，當(dāng)?shù)诙行渣c電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以上時，在第二逆變器22中，高電位側(cè)SW元件221至223的ON時段比低電位側(cè)SW元件224至226的ON時段更長。
[0091]因此，在本實施方式中，為了防止SW元件211至216、221至226中的一部分過熱，對兩個狀態(tài)(即，其中第一中性點電壓Vnl向下偏移并且第二中性點電壓Vn2向上偏移的第一狀態(tài)，以及其中第一中性點電壓Vnl向上偏移并且第二中性點電壓Vn2向下偏移的第二狀態(tài))進行切換。由此，在兩個系統(tǒng)101和102間分配來自開關(guān)元件211至216、221至226的熱生成。
[0092]在本實施方式中，兩組占空比指令值中的一組(S卩，第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl或第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2)經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理，而兩組指令值中的另一組經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理。這使能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制:第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2中的一個到輸出中心值VM以上，并且Vnl和Vn2中的另一個到VM以下。
[0093]現(xiàn)在假設(shè):在狀態(tài)A下，第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理；以及在狀態(tài)B下，第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理。此處，從狀態(tài)A和狀態(tài)B中的一個向另一個的直接切換可能引起轉(zhuǎn)矩紋波以及振動和噪聲。
[0094]因此，在本實施方式中，當(dāng)從狀態(tài)A和狀態(tài)B中的一個向另一個切換時，占空比計算器415計算并應(yīng)用占空比指令值0111、0￥1、加1、0112、0￥2和1^2，使得中性點電壓￥111和￥112的改變變得大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)。占空比指令值0111、0“、0?1、0112、0。和1)?2的應(yīng)用減小了由上述切換造成的電流的紋波。
[0095]在圖4A/圖4B中示出占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2和Dw2的轉(zhuǎn)變。
[0096]在圖4A中，示出了第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl的輪廓，并且在圖4B中示出了第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2的輪廓。
[0097]圖4A/圖4B僅用于說明偏移方向的切換，而不一定與占空比和/或中性點電壓的實際轉(zhuǎn)變一致。
[0098]在下文中，第一中性點電壓Vnl的占空比變換值被稱為第一中性點電壓變換值Dnl，并且第二中性點電壓Vn2的占空比變換值被稱為第二中性點電壓變換值Dn2。
[0099 ]如圖4A所示，當(dāng)從狀態(tài)A向狀態(tài)B切換同時最小相的占空比被設(shè)置成下限制DL時，將第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl從低端設(shè)置調(diào)制切換至高端設(shè)置調(diào)制。在這樣的時刻，最大相的占空比變成小于上限值DH的值。
[0100]第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl然后逐漸向上偏移直到最大相的占空比達到上限值DH。由此，第一中性點電壓變換值Dnl逐漸增加。
[0101]如圖4B所示，當(dāng)從狀態(tài)A向狀態(tài)B切換同時最大相的占空比被設(shè)置成上限值DH時，將第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2從高端設(shè)置調(diào)制切換至低端設(shè)置調(diào)制。在這樣的時刻，最小相的占空比變成大于下限值DL的值。
[0102]第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2然后逐漸向下偏移直到最小相的占空比達到下限值DL。由此，第二中性點電壓變換值Dn2逐漸減小。
[0103]當(dāng)從狀態(tài)B向狀態(tài)A切換時，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl如圖4B所示地偏移并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2如圖4A所示地偏移。
[0104]然而，當(dāng)從狀態(tài)A向狀態(tài)B切換時，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl可以通過低端設(shè)置調(diào)制(即，不如上所述地切換至高端設(shè)置調(diào)制)來向上偏移。當(dāng)最大相的占空比達到上限值DH時(S卩，在最大相的占空比達到上限值DH之后)，可以將低端設(shè)置調(diào)制切換至高端設(shè)置調(diào)制。此外，第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2通過高端設(shè)置調(diào)制來向下偏移(S卩，不切換至低端設(shè)置調(diào)制)。當(dāng)最小相的占空比達到下限值DL時(S卩，在最小相的占空比達到下限值DL之后)，可以將高端設(shè)置調(diào)制切換至低端設(shè)置調(diào)制。這同樣適用于從狀態(tài)B到狀態(tài)A的切換。
[0105]基于圖5的流程圖來描述本實施方式的指令計算過程。圖5的過程由占空比計算器415以預(yù)定間隔來執(zhí)行。
[0106]圖5描述了第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl的計算。由于第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2的計算與第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl的計算相同，所以省略了對第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2的計算的描述。
[0107]在第一步驟SlOl中，將預(yù)調(diào)制占空比指令值Dul_b、Dvl_b、Dwl_b中的最大值稱為“Dl_max”并且將其中的最小值稱為“Dl_min”，其中，預(yù)調(diào)制占空比指令值Dul_b、Dvl_b、Dwl_b是電壓指令值Vu*l、Vv*l和Vw*l的占空比變換值。
[0?08] 在S102中，將偏移標(biāo)志設(shè)置成“先前值”。
[0?09]在S103中，確定對從開始切換偏移方向起的時間進行計數(shù)的計數(shù)器的計數(shù)值Cnt是否大于計數(shù)確定值Cth，計數(shù)確定值Cth是表示切換時段Pc的預(yù)定計數(shù)值。
[0110]當(dāng)確定計數(shù)值Cnt等于或小于計數(shù)確定值Cth時(S卩，當(dāng)在開始切換偏移方向之后尚未經(jīng)過切換時段Pc時)(S103:否)，過程進行至S106。此時偏移標(biāo)志保持為先前值。
[0?11 ]當(dāng)確定計數(shù)值Cnt大于計數(shù)確定值Cth時(即，當(dāng)在開始切換偏移方向之后已經(jīng)過切換時段Pc時)(S103:是)，過程進行至S104。
[0112]在S104中，改變偏移標(biāo)志。更具體地，當(dāng)偏移標(biāo)志的先前值是“向上偏移”時，將偏移標(biāo)志改變成“向下偏移”。當(dāng)偏移標(biāo)志的先前值是“向下偏移”時，將偏移標(biāo)志改變成“向上偏移”。
[0113]在S105中，初始化計數(shù)值Cnt。
[0114]在S106中，遞增計數(shù)值Cnt。
[0115]在S107中，確定偏移標(biāo)志是否指示向下偏移。當(dāng)確定偏移標(biāo)志不指示向下偏移時(即，當(dāng)偏移標(biāo)志是向上偏移時)(S107:否)，過程進行至S114。當(dāng)確定偏移標(biāo)志指示向下偏移時(S017:是)，過程進行至S108。
[0116]在S108中，確定當(dāng)前偏移標(biāo)志是否不同于先前值。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志與先前值相同時(S108:否)，過程進行至S111。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志不同于先前值時(S108:是)，過程進行至S109。
[0117]在S109中，計算目標(biāo)偏移量X0。目標(biāo)偏移量XO被定義為在執(zhí)行從上限高端設(shè)置調(diào)制到下限低端設(shè)置調(diào)制的直接切換時占空比的偏移量。目標(biāo)偏移量XO用式(I)來表示。
[0118]X0 = DH-(Dl_max-Dl_min)-DL = 93-(Dl_max-Dl_min)-4(Sl)
[0119]在SllO中，初始化低通濾波器。
[0120]在Slll中，計算濾波值X，濾波值X是對目標(biāo)偏移量XO進行低通濾波處理后的值。稍后描述低通濾波器的時間常數(shù)。
[0121]在下文中，取決于上下文，“式”也可以指示“不等式”。
[0122]在S112中，計算占空比改變量Y。用式(2)表示占空比改變量Y。
[0123]Y=XO-X...式(2)
[0124]此外，考慮到幅度改變，限制占空比改變量Y，使得第一占空比指令值Du1、DvI和Dwl被控制成處于以下范圍內(nèi):在可輸出下限值DL以上并且在可輸出上限值DH以下。
[0125]占空比改變量Y的下限由式(3)來定義。
[0126]Dl_min-Dl_min+DL+Y>DL
[0127]Y>0 式(3)
[0128]占空比改變量Y的上限由式(4)來定義。
[0129]Dl_max-Dl_min+DL-Y <DH
[0130]Y<DH-DL-Dl_max+Dl_min
[0131]Y < 89-Dl_max+Dl_min 式(4)
[0132]在S113中，計算第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl。第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl用式(5-1)至式(5-3)來表示。
[0133]Dul =Dul_b-Dl_min+DL+Y = Dul_b_Dl_min+4+Y 式(5-1)
[0134]Dvl =Dvl_b-Dl_min+DL+Y = Dvl_b_Dl_min+4+Y 式(5-2)
[0135]Dwl =Dwl_b-Dl_min+DL+Y = Dwl_b_Dl_min+4+Y 式(5-3)
[0136]在當(dāng)偏移標(biāo)志是向上偏移時(S107:否)執(zhí)行的S114中，確定當(dāng)前偏移標(biāo)志是否與先前值相同。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志與先前值相同時(S114:否)，過程進行至S117。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志不同于先前值時(S114:是)，過程進行至S115。
[0137]在S115中，計算目標(biāo)偏移量X0。目標(biāo)偏移量XO被定義為在執(zhí)行從下限低端設(shè)置調(diào)制到上限高端設(shè)置調(diào)制的方向切換時中性點電壓VnI的偏移量。目標(biāo)偏移量XO用式(6)來表不O
[0138]X0 = 4+(Dl_max-Dl_min)-93 式(6)
[0139]在S116中，初始化低通濾波器。
[0140]在S117中，計算濾波值X，濾波值X是在對目標(biāo)偏移量XO進行低通濾波處理后的值。低通濾波器是用于Slll中的計算的同一低通濾波器。
[0141]在S118中，通過式(2)來計算占空比改變量Y。
[0142]此外，考慮到幅度改變，限制占空比改變量Y，使得第一占空比指令值Du1、DvI和Dwl被控制成處于以下范圍內(nèi):在可輸出下限值DL以上并且在可輸出上限值DH以下。
[0143]占空比改變量Y的下限由式(7)來定義。
[0144]Dl_min-Dl_max+DH+Y>DL
[0145]Y>Dl_max-Dl_min+DL-DH
[0146]Y>Dl_max-Dl_min-89 式(7)
[0147]占空比改變量Y的上限用式(8)來表示。
[0148]Dl_max-Dl_max+DH+Y < DH
[0149]Y<0 式(8)
[0150]在S119中，計算第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl。第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl用式(9-1)至式(9-3)來表示。
[0151]DuI = DuI_b_DI_max+DH+Y = DuI_b_DI_max+9 3+Y 式(9-1)
[0152]Dvl =Dvl_b_Dl_max+DH+Y = Dvl_b_Dl_max+93+Y 式(9-2)
[0153]DwI = DwI_b_DI_max+DH+Y = DwI_b_DI_max+9 3+Y 式(9-3)
[0154]基于圖6A/圖6B/圖6C的時序圖來描述本實施方式的指令計算過程。
[0155]在圖6A中，示出了預(yù)調(diào)制占空比指令值Dul_b、Dvl_b、Dwl_b，在圖6B中，示出了目標(biāo)偏移量XO、濾波值X和占空比改變量Y，以及在圖6C中，示出了第一占空比指令值Dul、Dvl和 Dw I ο
[0156]在圖6A/圖6B/圖6C中，電動機10被假設(shè)成以每單位時間預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)數(shù)的速度旋轉(zhuǎn)。
[0157]如圖6B所示，第一轉(zhuǎn)變時段Psl和第一保持時段Pkl被共同稱為第一時段Pl，其中，在第一轉(zhuǎn)變時段Psl期間偏移第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl以用于第一中性點電壓Vnl的向下偏移，在第一保持時段Pkl期間第一中性點電壓Vnl保持在輸出中心值VM以下。
[0158]在本實施方式中，第一時段Pl是向下偏移標(biāo)志被設(shè)置并且第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受低端設(shè)置調(diào)制的時段。第一轉(zhuǎn)變時段Psl是從第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理的一種狀態(tài)向第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理的另一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變的時段。在第一保持時段Pkl中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理。
[0159]此外，第二轉(zhuǎn)變時段Ps2和第二保持時段Pk2被共同稱為第二時段P2，其中，在第二轉(zhuǎn)變時段Ps2期間偏移第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl以用于第一中性點電壓Vnl的向上偏移，在第二保持時段Pk2期間第一中性點電壓Vnl保持在輸出中心值VM以上。
[0160]在本實施方式中，第二時段P2是向上偏移標(biāo)志被設(shè)置并且第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受高端設(shè)置調(diào)制處理的時段。第二轉(zhuǎn)變時段Ps2是從第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理的一種狀態(tài)向第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理的另一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變的時段。在第二保持時段Pk2中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理。
[0161]雖然圖6A/圖6B/圖6C中未示出，關(guān)于第二系統(tǒng)102，在第一轉(zhuǎn)變時段Psl中偏移第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2以用于第二中性點電壓Vn2的向上偏移，并且在第一保持時段Pkl中第二中性點電壓Vn2保持在輸出中心值VM以上。此外，在第二轉(zhuǎn)變時段Ps2中偏移第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2以用于第二中性點電壓Vn2的向下偏移，并且在第二保持時段Pk2中第二中性點電壓Vn2保持在輸出中心值VM以下。
[0162]在第一保持時段Pkl和第二保持時段Pk2中，如果占空比指令值Dul ^DvUDw1、Du2、Dv2和Dw2的幅度恒定，則第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2保持為恒定值。然而，當(dāng)該幅度改變時，中性點電壓Vnl和Vn2根據(jù)幅度改變而改變。
[0163]根據(jù)本實施方式，在第一時段Pl中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受低端設(shè)置調(diào)制并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受高端設(shè)置調(diào)制處理。此外，在第一保持時段Pkl中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受下限低端設(shè)置處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理。
[0164]在第二時段P2中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受高端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受低端設(shè)置調(diào)制處理。此外，在第二保持時段Pk2中，第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl經(jīng)受上限高端設(shè)置調(diào)制處理并且第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2經(jīng)受下限低端設(shè)置調(diào)制處理。
[ΟΙ65] 如圖6A所示，預(yù)調(diào)制占空比指令值0111_13、0￥1_13和0￥1_13是三相正弦波。
[0166]如圖6B所示，第一時段Pl和第二時段P2以切換時段Pc的間隔進行切換。切換時段Pc可以被定義為特定時間段，在該特定時間段期間由于流入SW元件211至216的電流的不均勻性而引起的元件溫度差保持在預(yù)設(shè)值(例如，七攝氏度)內(nèi)或不允許超過該預(yù)設(shè)值，換言之，例如切換時段Pc可以被設(shè)置成10ms或幾百ms。切換時段Pc可以被設(shè)置成預(yù)先設(shè)定的特定值。
[0167]此外，切換時段Pc可以根據(jù)電流積分值Is而變化(S卩，可以在電流積分值Is超過確定閾值Ith時切換第一時段Pl和第二時段P2)。電流積分值Is可以被定義為由電流檢測器26和27檢測到的電流檢測值1111、1￥1、1?1、1112、1￥2和1?2的積分值，或者電流積分值18可以被計算為提供給SW元件211至216中的每個的電流的積分值(8卩，可以被計算為SW元件電流的積分值)。
[0168]此外，在本實施方式中，通過以下方式來減小電流的紋波:當(dāng)?shù)谝粫r段Pl與第二時段P2之間轉(zhuǎn)變時，不是將第一中性點電壓Vnl瞬時偏移至期望值，而是通過設(shè)置轉(zhuǎn)變時段Psl、Ps2來逐漸偏移中性點電壓Vnl。
[0169]根據(jù)本實施方式，當(dāng)占空比改變量Y下降至O或者下降至基本上等于O的值時，認為中性點電壓Vn I和Vn2已經(jīng)達到期望值，并且這被認為是轉(zhuǎn)變時段Ps I和Ps 2結(jié)束。
[0170]此外，基于目標(biāo)偏移量XO和目標(biāo)偏移量XO的濾波值X來計算轉(zhuǎn)變時段Psl和Ps2中的占空比改變量Y。在這樣的情況下，通過將低通濾波器的時間常數(shù)設(shè)置成大于電流控制的響應(yīng)性的時間常數(shù)(例如，約I OOHz 4約若干ms )，伴隨中性點電壓Vn I的偏移而出現(xiàn)的電流紋波成分被電流控制吸收。此外，通過將低通濾波器的時間常數(shù)設(shè)置成大于電動機的時間常數(shù)，減小了伴隨中性點電壓Vnl的偏移而出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩紋波。
[0171]通過增加低通濾波器的時間常數(shù)以及擴展轉(zhuǎn)變時段Psl和Ps2(這意味著中性點電壓Vnl被緩慢地偏移)將伴隨切換而出現(xiàn)的電流紋波減少更大的量。然而，低通濾波器的時間常數(shù)被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，使得轉(zhuǎn)變時段Psl和Ps2分別等于或小于切換時段Pc。
[0172]如圖6C所示，當(dāng)設(shè)置了轉(zhuǎn)變時段PsI和Ps2并且將中性點電壓VnI和Vn2的切換的時間常數(shù)設(shè)置成大于狀態(tài)A和狀態(tài)B的切換時的預(yù)設(shè)時間常數(shù)時，第一占空比指令值Dul、Dv2和Dw I平滑地改變。由此，在不造成中性點電壓Vn I和Vn2的突然改變的情況下(這意味著電壓VnI和Vn平滑地改變)，減小電流的紋波。
[0173]如以上詳細描述的，本實施方式的電力變換器I對具有第一繞組11和第二繞組12的電動機10的電力進行變換，并且變換器I設(shè)置有第一逆變器21、第二逆變器22和控制器
40 ο
[0174]第一逆變器21包括以對應(yīng)于第一繞組11的多個相中的每個相的方式設(shè)置的第一SW元件211至216。
[0175]第二逆變器22包括以對應(yīng)于第二繞組12的多個相中的每個相的方式設(shè)置的第二SW元件221至226。
[0176]控制器40具有占空比計算器415和425，占空比計算器415和425計算與施加于第一繞組11的電壓有關(guān)的第一占空比指令值0111、0“、^1以及第二占空比指令值0112、0。和Dw20
[0177]第一時段Pl被定義為以下時段:在該時段內(nèi)，第一中性點電壓Vnl被向下偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值VM以下并且第二中性點電壓Vn2被向上偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值VM以上。
[0178]第二時段P2被定義為以下時段:在該時段內(nèi)，第一中性點電壓Vnl被向上偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值VM以上并且第二中性點電壓Vn2被向下偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值VM以下。
[0179]根據(jù)本實施方式，第一時段Pl是包括轉(zhuǎn)變時段Psl的低端設(shè)置調(diào)制時段，并且第二時段P2是包括轉(zhuǎn)變時段Ps2的高端設(shè)置調(diào)制時段。換言之，第一時段Pl包括轉(zhuǎn)變時段Psl，在轉(zhuǎn)變時段PsI期間，(i)第一中性點電壓VnI在高于輸出中心值VM的電壓范圍內(nèi)向下偏移，并且(i i)第二中性點電壓Vn2在低于輸出中心值VM的電壓范圍內(nèi)向上偏移。類似地，第二時段P2包括轉(zhuǎn)變時段Ps2，在轉(zhuǎn)變時段Ps2期間，(i)第一中性點電壓Vnl在低于輸出中心值VM的電壓范圍內(nèi)向上偏移，并且(ii)第二中性點電壓Vn2在高于輸出中心值VM的電壓范圍內(nèi)向下偏移。此外，在第一時段Pl中，忽視由于幅度改變而引起的第一中性點電壓Vnl的暫時向上偏移和/或由于幅度改變而引起的第二中性點電壓Vn2的暫時向下偏移，第一時段Pl被認為是與偏移方向的這種暫時改變無關(guān)地繼續(xù)進行。這同樣適用于第二時段P2。
[0180]當(dāng)占空比計算器415和425以切換時段Pc的間隔對第一時段Pl和第二時段P2進行切換時，占空比計算器415、425計算第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl和第二占空比指令值0112、0￥2、0?2，使得在第一時段？1和第二時段?2中第一中性點電壓￥111和第二中性點電壓Vn2的改變的時間常數(shù)大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)。
[0181]更實際地，(i)通過將用于對目標(biāo)偏移量XO進行濾波的濾波器處理的時間常數(shù)設(shè)置成大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)以及(ii)通過使用濾波處理后的濾波值X來計算占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2、Dw20
[0182]根據(jù)本實施方式，以切換時段Pc的間隔對兩個狀態(tài)(S卩，第一中性點電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以上并且第二中性點電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以下的一種狀態(tài)；以及第一中性點電壓Vnl被偏移至輸出中心值VM以下并且第二中性點電壓Vn2被偏移至輸出中心值VM以上的另一種狀態(tài))進行切換(即交替)。以此方式，減小了 SW元件211至216以及221至226之間的不均勻熱生成。
[0183]此外，當(dāng)在第一時段Pl與第二時段P2之間進行切換時，占空比計算器415、425將第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2的改變的時間常數(shù)增加至大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)，使得第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2分別根據(jù)由占空比計算器415、425計算的第一電壓指令值和第二電壓指令值來逐漸地改變。
[0184]因此，減小了伴隨第一時段Pl與第二時段P2之間的切換而出現(xiàn)的電流的紋波，從而減小轉(zhuǎn)矩紋波、振動和/或噪聲。
[0185]預(yù)設(shè)時間常數(shù)是根據(jù)控制器40的控制的響應(yīng)性的值。通過將中性點電壓Vnl和Vn2的改變的時間常數(shù)增加至大于電流控制的響應(yīng)性，伴隨第一時段Pl與第二時段P2之間的切換而出現(xiàn)的電流紋波成分被電流控制減小。
[0186]預(yù)設(shè)時間常數(shù)是電動機10的時間常數(shù)。通過將中性點電壓Vnl的改變的時間常數(shù)增加至大于電動機10的時間常數(shù)，減小了伴隨第一時段Pl與第二時段P2之間的切換而出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩紋波。
[0187]預(yù)設(shè)時間常數(shù)是將轉(zhuǎn)變時段Psl和Ps2控制成等于或小于切換時段Pc的值，其中，轉(zhuǎn)變時段Ps I和Ps2分別是直到第一中性點電壓Vn I和第二中性點電壓Vn2達到目標(biāo)值的時段。通過使用這樣的時間常數(shù)，第一時段Pl和第二時段P2之間的切換適當(dāng)?shù)卦谇袚Q時段Pc內(nèi)完成。
[0188]切換時段Pc被定義為特定時間段，在該特定時間段期間，第一SW元件211至216與第二 SW元件221至226間的元件溫度差保持處于預(yù)設(shè)值內(nèi)或不允許超過預(yù)設(shè)值。通過這樣設(shè)置切換時段Pc，減小了 SW元件間的熱生成不均勻性。
[0189]此外，切換時段Pc可以是根據(jù)電流積分值Is的可變值。以此方式，更加適當(dāng)?shù)販p小了 SW元件間的熱生成不均勻性。
[0190]根據(jù)本實施方式，占空比計算器415和425對應(yīng)于“指令計算器”。第一占空比指令值Du 1、Dv 1、DwI對應(yīng)于“第一電壓指令值”，以及第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2對應(yīng)于“第二電壓指令值”。
[0191](第二實施方式)
[0192]基于圖7來描述本公開內(nèi)容的第二實施方式。在本實施方式中，占空比計算器415中的指令計算過程發(fā)生改變，這在下面描述中被重點描述。
[0193]根據(jù)第一實施方式，兩組指令值(S卩，第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl以及第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2)中的一組經(jīng)受高端設(shè)置調(diào)制處理，而另一組經(jīng)受低端設(shè)置調(diào)制處理。
[0194]根據(jù)本實施方式，在不執(zhí)行調(diào)制處理(S卩，信號保持三相正弦曲線形式)的情況下，通過使占空比指令值0111、0￥1、加1、0112、0￥2和1)?2偏移來將第一中性點電壓￥111和第二中性點電壓Vn2中的一個偏移至輸出中心值以上而將另一個偏移至輸出中心值以下。
[0195]基于圖7的流程圖來描述本實施方式的指令計算過程。如圖5的過程那樣，占空比計算器415以預(yù)定時間間隔來執(zhí)行圖7的過程。以第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl為重點來描述該過程。
[0196]S201至S207的過程與圖5中的SlOl至S107的過程相同。當(dāng)確定偏移標(biāo)志不是向下偏移標(biāo)志時(即，當(dāng)偏移標(biāo)志指示向上偏移時)(S207:否)，過程進行至S215。當(dāng)確定偏移標(biāo)志是向下偏移標(biāo)志時(S207:是)，過程進行至S208。
[0197]在S208中，計算偏移量Sft。偏移量Sft是當(dāng)前幅度下的輸出中心占空比DM與第一中性點電壓變換值Dnl之差，并且用式(10)來表示。
[0198]Sft= I Dnl-DM I 式(10)
[0199]S209與圖5中的S108相同，并且確定當(dāng)前偏移標(biāo)志是否不同于先前值。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志與先前值相同時(S209:否)，過程進行至S212。當(dāng)確定當(dāng)前偏移標(biāo)志不同于先前值時(S209:是)，過程進行至S210。
[0200]在S210中，計算目標(biāo)偏移量X0。
[0201]目標(biāo)偏移量XO用式(11)來表示。
[0202]X0 = 2XSft 式(11)
[0203]S211和S212與圖5中的SllO和Slll相同。
[0204]在S213中，通過式(2)來計算占空比改變量Y。
[0205]此外，考慮到幅度改變，限制占空比改變量Y，使得第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl被控制成處于以下范圍內(nèi):在可輸出下限值DL以上并且在可輸出上限值DH以下。
[0206]占空比改變量Y的下限通過式(12)來定義。
[0207]Dl_min-Sft+Y>DL
[0208]Y>DL+Sft-Dl_min
[0209]Y> 4+Sft-Dl_min 式(12)
[0210]占空比改變量Y的上限通過式(13)來定義。
[0211]Dl_max-Sft+Y < DH
[0212]Y < DH-Dl_max+Sft
[0213]Y < 93-Dl_max+Sft 式(13)
[0214]在S214中，計算第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl。第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl用式(14-1)至式(14-3)來表示。
[0215]Du = Dul_b-Sft+Y 式(14-1)
[0216]Dv = Dvl_b-Sft+Y 式(14-2)
[0217]Dw = Dwl_b_Sft+Y 式(14-3)
[0218]在當(dāng)偏移標(biāo)志是向上偏移(S207:否)時執(zhí)行的S215中，如在S210中那樣，通過式
(11)來計算偏移量Sft。
[0219]S216至S219的過程與S209至S212的過程相同。
[0220]在S220中，通過式(2)來計算占空比改變量Y。
[0221 ]此外，考慮到幅度改變，限制占空比改變量Y，使得第一占空比指令值Du1、Dv I和Dwl被控制成處于以下范圍內(nèi):在可輸出下限值DL以上并且在可輸出上限值DH以下。
[0222]占空比改變量Y的下限通過式(15)來定義。
[0223]Dl_min+Sft-Y>DL
[0224]Y>DL-Sft-Dl_min
[0225]Y> 4-Sft-Dl_min 式(15)
[0226]占空比改變量Y的上限通過式(16)來定義。
[0227]Dl_max+Sft-Y<DH
[0228]Y<DH-Dljnax-Sft
[0229]Y < 93-Dl_max-Sft 式(16)
[0230]在S221中，計算第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl。第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl用式(17-1)至(17-3)來表示。
[0231]Du = Dul_b+Sft-Y 式(17-1)
[0232]Dv = Dvl_b+Sft-Y 式(17-2)
[0233]Dw = Dwl_b+Sft_Y 式(17-3)
[0234]根據(jù)本實施方式，在不執(zhí)行調(diào)制處理的情況下，使具有三相正弦曲線形式的第一占空比指令值Dul、Dvl、Dwl和第二占空比指令值Du2、Dv2、Dw2中的一個以向下方向偏移，而使另一個以向上方向偏移。
[0235]在實施這樣的偏移方案時，也實現(xiàn)了與上述實施方式相同的效果。
[0236](第三實施方式)
[0237]基于圖8來描述本公開內(nèi)容的第三實施方式。
[0238]根據(jù)本實施方式，如以上提及的實施方式那樣，計算占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2、Dw2，使得第一中性點電壓Vnl和第二中性點電壓Vn2中的一個上升至輸出中心值VM以上而另一個下降至值VM以下。
[0239]占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2、Dw2的計算可以在具有第一實施方式中的調(diào)制處理的情況下執(zhí)行，或者可以如第二實施方式那樣在不具有調(diào)制處理的情況下執(zhí)行。這同樣可以適用于第四實施方式。
[0240]本實施方式的第一指令計算器43除具有以上提及的實施方式的第一指令計算器41的功能塊中的每個以外，還具有校正值計算器416和加法器418。
[0241 ]由占空比計算器415計算的偏移標(biāo)志被輸入至校正值計算器416。校正值計算器416計算第一電流校正值Cul、Cvl和Cwl，以用于校正由第一電流檢測器26檢測的第一電流檢測值Iul、Ivl、Iwl。根據(jù)偏移標(biāo)志、通過映射計算等來計算第一電流校正值Cul、Cvl和Cwl ο
[0242]在加法器418中，將第一電流校正值Cul、Cvl和Cwl加至第一電流檢測值Iul、Ivl、1￥1，并且計算出校正后電流檢測值1111_(3、1￥1_(:和]^1_(3。
[0243]在3相至2相變換器410中，執(zhí)行校正后電流檢測值Iul_c、Ivl_(^PIWl_(^^dq變換，并且計算出d軸電流檢測值Idl和q軸電流檢測值Iql。
[0244]根據(jù)本實施方式，要理解的是，電流校正值Cul、Cvl和Cwl用于根據(jù)偏移標(biāo)志來改變校正偏移誤差的校正值。
[0245]此處，校正計算器416也可以被配置成:(i)根據(jù)偏移標(biāo)志來計算校正增益誤差的校正值，以及(ii)對電流檢測值Iul、Ivl、Iwl的增益誤差進行校正，以用于計算校正后電流檢測值]^1_(3、1￥1_(:和]^1_(3。這同樣適用于校正后電流檢測值1112_(3、1￥2_(3和]^2_(3和第四實施方式。
[0246]第二指令計算器44除了具有以上提及的實施方式的第二指令計算器42的功能塊中的每個以外，還具有校正值計算器426和加法器428。
[0247]第二指令計算器44的校正值計算器426計算第二電流校正值Cu2、Cv2、Cw2，以用于校正由第二電流檢測器27檢測的第二電流檢測值Iu2、Iv2、Iw2。根據(jù)偏移標(biāo)志，通過映射計算等來計算第二電流校正值Cu2、Cv2、Cw2。
[0248]在加法器428中，將第二電流校正值Cu2、Cv2和Cw2加至第二電流檢測值Iu2、Iv2、1￥2，以用于計算校正后電流檢測值1111_(3、1￥1_(:和]^1_(3。
[0249]在3相至2相變換器420中，執(zhí)行對校正后電流檢測值Iu2_c、IV2_(^PIw2_(^^dq變換，并且計算出d軸電流檢測值Id2和q軸電流檢測值Iq2。
[0250]根據(jù)本實施方式，電力變換器I具有電流檢測器26和27，電流檢測器26和27檢測在第一繞組11和第二繞組12的多個相中的每個相中流動的電流。
[0251 ] 控制器40具有校正值計算器416和426以及加法器418和428。
[0252]校正值計算器416和426根據(jù)第一中性點電壓Vnl的偏移方向或第二中性點電壓乂112的偏移方向來改變對從電流檢測器26和27獲得的電流檢測值1111、1￥1、1?1、1112、“2、1界2進行校正的校正值(:111、01、0￥1、(:112、02、〇￥2。
[0253 ]更具體地，校正值計算器416根據(jù)第一中性點電壓Vn I的偏移方向來改變對從電流檢測器26獲得的電流檢測值Iul、Ivl、Iwl進行校正的校正值Cul、Cvl、Cwl。校正值計算器426根據(jù)第二中性點電壓Vn2的偏移方向來改變對從電流檢測器27獲得的電流檢測值Iu2、I v2、Iw2進行校正的校正值Cu2、Cv2、Cw2。
[0254]加法器418和428基于校正值Cul、Cvl、Cwl、Cu2、Cv2、Cw2來校正電流檢測值Iul、Ivl、Iwl、Iu2、Iv2、Iw20
[0255]由此，根據(jù)偏移方向來適當(dāng)?shù)匦Ｕ娏鳈z測值1111、1￥1、1界1、1112、1￥2、1界2的偏移誤差和增益誤差等。
[0256]此外，占空比計算器415和425基于通過對值Iul、Ivl、Iwl、Iu2、Iv2、Iw2進行校正而得到的校正后電流檢測值Iul_c、Ivl_c、Iwl_c、Iu2_c、Iv2_c、Iw2_c來計算占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2、Dw2，從而使得能夠更適當(dāng)?shù)赜嬎阏伎毡戎噶钪礑ul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2和Dw2。
[0257]也實現(xiàn)了與以上提及的實施方式相同的效果。
[0258]根據(jù)本實施方式，校正值計算器416和426對應(yīng)于“校正值計算器”，并且加法器418和428對應(yīng)于“校正器”。
[0259](第四實施方式)
[0260]基于圖9來描述本公開內(nèi)容的第四實施方式。
[0261 ]本實施方式的第一指令計算器45具有校正值計算器417而不是第三實施方式的校正值計算器416。本實施方式的第二指令計算器46具有校正值計算器427而不是第三實施方式的校正值計算器426。
[0262]由占空比計算器415計算的第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl被輸入至校正值計算器417。校正值計算器417根據(jù)第一占空比指令值Dul、Dvl和Dwl，通過映射計算等計算第一電流校正值Cul、Cvl和Cwl。
[0263]由占空比計算器425計算的第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2被輸入至校正值計算器427。校正值計算器427根據(jù)第二占空比指令值Du2、Dv2和Dw2，通過映射計算等計算第二電流校正值Cu2、Cv2和Cw2。
[0264]以此方式，更適當(dāng)?shù)匦Ｕ穗娏鳈z測值。
[0265]根據(jù)本實施方式，電力變換器I包括電流檢測器26和27，電流檢測器26和27檢測在第一繞組11和第二繞組12的多個相中的每個相中流動的電流。
[0266]控制器40具有校正值計算器417和427以及加法器418和428。
[0267]校正值計算器417和427基于占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2和Dw2來計算對從電流檢測器26和27獲得的電流檢測值Iul、Ivl、Iwl、Iu2、Iv2、Iw2進行校正的校正值Cul、Cvl、Cwl、Cu2、Cv2、Cw20
[0268]加法器418和428基于校正值011、01、0￥1、012、02和0￥2來校正電流檢測值1111、Ivl、Iwl、Iu2、Iv2和Iw20
[Ο269] 以此方式，根據(jù)占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2和Dw2來更適當(dāng)?shù)匦Ｕ普`差和/或增益誤差。
[0270]此外，基于通過對電流檢測值Iul、Ivl、Iwl、Iu2、Iv2和Iw2進行校正而得到的校正后電流檢測值Iul_c、Ivl_c、Iwl_c、Iu2_c、Iv2_dPIw2_c，占空比計算器415和425計算占空比指令值Dul、Dvl、Dwl、Du2、Dv2和Dw2，這使得能夠更適當(dāng)?shù)赜嬎阏伎毡戎噶钪礑ul、Dvl、DwlnDu2nDv2^PDw20
[0271]也實現(xiàn)了與以上提及的實施方式相同的效果。
[0272]根據(jù)本實施方式，校正值計算器417和427對應(yīng)于“校正值計算器”，并且加法器418和428對應(yīng)于“校正器”。
[0273](其他實施方式)
[0274](a)指令計算器
[0275]根據(jù)以上提及的實施方式，由占空比計算器計算的第一占空比指令值對應(yīng)于“第一電壓指令值”，并且由占空比計算器計算的第二占空比指令值對應(yīng)于“第二電壓指令值”。
[0276]根據(jù)其他實施方式，預(yù)占空比變換電壓指令值可以經(jīng)受偏移處理，并且偏移處理后的偏移后電壓指令值可以被變換成占空比。
[0277]這同樣可以適用于調(diào)制處理。也就是說，占空比變換前的電壓指令值例如可以被認為是第一電壓指令值和第二電壓指令值，并且在第一實施方式中可以在(i)控制器413和423與(ii)占空比計算器415和425之間的位置處設(shè)置諸如調(diào)制處理器和偏移處理器的功能塊。在這樣的情況下，調(diào)制處理器和偏移處理器對應(yīng)于“指令計算器”。
[0278]在以上提及的實施方式中，對目標(biāo)偏移量執(zhí)行濾波的低通濾波器的時間常數(shù)是預(yù)設(shè)時間常數(shù)。
[0279]根據(jù)其他實施方式，考慮到電機的響應(yīng)性根據(jù)電流的大小而改變這一點，時間常數(shù)可以是根據(jù)電流大小的可變值。此處，“電流大小”可以指示基于電流檢測值或基于電流指令值的值。
[0280]根據(jù)以上提及的實施方式，對目標(biāo)偏移量進行濾波。
[0281]根據(jù)其他實施方式，通過使用除目標(biāo)偏移量以外的濾波后的其他參數(shù)，第一電壓指令值和第二電壓指令值的計算可以被配置成將第一中性點電壓和第二中性點電壓改變的時間常數(shù)控制成大于預(yù)設(shè)的時間常數(shù)。
[0282](b)校正值計算器
[0283]根據(jù)第四實施方式，校正值計算器將占空比指令值認為是“電壓指令值”，并且基于占空比指令值來計算電流校正值。
[0284]根據(jù)其他實施方式，替代使用占空比指令值，可以基于三個相中的電壓指令值來計算電流校正值。
[0285]此外，電壓指令值可以是d/q軸變換值，而不是三個相中的電壓指令值。在這種情況下，在d/q軸變換之后可以對由3相至2相變換器變換的d/q軸變換電流檢測值進行校正。
[0286](c)電流檢測器
[0287]根據(jù)以上提及的實施方式，電流檢測器是分流電阻器并且被設(shè)置在低電位側(cè)SW元件的低電位側(cè)的位置處。
[0288]根據(jù)其他實施方式，電流檢測器可以不必是分流電阻器，而是例如霍爾IC等。
[0289]此外，根據(jù)其他實施方式，電流檢測器可以設(shè)置在除低電位側(cè)SW元件的低電位側(cè)以外的位置處，例如在高電位側(cè)SW元件的高電位側(cè)的位置或者繞組與逆變器之間的位置等。
[0290](d)旋轉(zhuǎn)電機
[0291]在以上提及的實施方式中，旋轉(zhuǎn)電機是具有三個相的無刷電機。
[0292]在其他實施方式中，也可以使用具有除三個相以外(例如具有四個相或更多相)的多相旋轉(zhuǎn)電機。
[0293]此外，除了無刷電動機以外，也可以使用任何電動機。
[0294]此外，旋轉(zhuǎn)電機不僅可以是電動機，也可以是發(fā)電機，并且可以是具有電動機和發(fā)電機功能的電動機發(fā)電機。
[0295]根據(jù)以上提及的實施方式，旋轉(zhuǎn)電機可以應(yīng)用于電動轉(zhuǎn)向裝置。
[0296]根據(jù)其他實施方式，旋轉(zhuǎn)電機可以應(yīng)用于除電動轉(zhuǎn)向裝置以外的裝置。
[0297](e)切換周期
[0298]切換時段，或更具體地，切換周期可以被設(shè)定成用于避免可能由旋轉(zhuǎn)電機或電動轉(zhuǎn)向裝置在結(jié)構(gòu)上限定的諧振頻率。
[0299]此外，切換周期可以不必被設(shè)置成某個固定值，而是也可以首先被設(shè)置成具有125ms周期，然后可以切換至10ms周期，然后可以被切換至175ms周期，然后再次被切換至125ms周期。優(yōu)選地，可以將這些切換周期的最小公倍數(shù)控制成較大的數(shù)。換言之，可以按順序布置具有不同時間長度的切換時段以形成切換周期。以此方式，減小了電流的紋波以及減小了振動和噪聲。
[0300]盡管已經(jīng)參照附圖結(jié)合本公開內(nèi)容的優(yōu)選實施方式描述了本公開內(nèi)容，但要指出的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，各種改變和修改將變得明顯，并且這樣的改變、修改和概述方案被理解為處于由所附權(quán)利要求書限定的本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電力變換器，用于變換提供給具有第一繞組和第二繞組的旋轉(zhuǎn)電機的電力，所述電力變換器包括: 第一逆變器(21)，其具有分別對應(yīng)于所述第一繞組中的多個相的第一開關(guān)元件(211至216); 第二逆變器(22)，其具有分別對應(yīng)于所述第二繞組中的多個相的第二開關(guān)元件(221至226)； 控制器(40)，其包括指令計算器(415、425)，所述指令計算器(415、425)計算應(yīng)用于所述第一繞組的第一電壓指令值和應(yīng)用于所述第二繞組的第二電壓指令值，其中， 所述指令計算器以電壓指令切換方案計算所述第一電壓指令值和所述第二電壓指令值，以用于在通過所述指令計算器實現(xiàn)所述電壓指令切換方案時按照預(yù)設(shè)切換時段(Pc)在第一時段(Pl)和第二時段(P2)之間進行切換，在實現(xiàn)所述電壓指令切換方案期間:(i)在所述第一時段(Pl)內(nèi)，第一中性點電壓(VnI)被向下偏移至可輸出電壓范圍的輸出中心值(VM)以下，并且第二中性點電壓(Vn2)被向上偏移至所述可輸出電壓范圍的輸出中心值(VM)以上；以及(ii)在所述第二時段(P2)內(nèi)，所述第一中性點電壓(Vnl)被偏移至所述可輸出電壓范圍的輸出中心值(VM)以上，并且所述第二中性點電壓(Vn2)被偏移至所述可輸出電壓范圍的輸出中心值(VM)以下，使得所述第一中性點電壓和所述第二中性點電壓中的每個的改變的時間常數(shù)變得大于預(yù)設(shè)時間常數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換器，其中， 所述預(yù)設(shè)時間常數(shù)是根據(jù)由所述控制器執(zhí)行的控制的響應(yīng)性來設(shè)置的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換器，其中， 所述預(yù)設(shè)時間常數(shù)是所述旋轉(zhuǎn)電機的時間常數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電力變換器，其中， 所述預(yù)設(shè)時間常數(shù)被設(shè)置成一個值，該值將用于所述第一中性點電壓和所述第二中性點電壓向目標(biāo)值轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變時段控制成等于或短于所述預(yù)設(shè)切換時段。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電力變換器，其中， 所述預(yù)設(shè)切換時段被設(shè)置成將所述第一開關(guān)元件與所述第二開關(guān)元件之間的溫度差控制成等于或小于預(yù)設(shè)值。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電力變換器，其中， 所述預(yù)設(shè)切換時段能夠根據(jù)電流積分值而變化。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電力變換器，還包括: 電流檢測器(26、27)，其檢測在所述第一繞組和所述第二繞組的每個相中流動的電流，其中， 所述控制器包括: 校正值計算器(416、426)，其根據(jù)所述第一中性點電壓的偏移方向或者根據(jù)所述第二中性點電壓的偏移方向來改變校正值，所述校正值用于校正從所述電流檢測器得到的電流檢測值；以及 校正器(418、428)，其基于所述校正值來校正所述電流檢測值;并且 所述指令計算器基于被所述校正器校正的校正電流值來計算所述第一電壓指令值和所述第二電壓指令值。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電力變換器，還包括: 電流檢測器(26、27)，其檢測在所述第一繞組和所述第二繞組的每個相中流動的電流，其中， 所述控制器包括: 校正值計算器(417、427)，其基于所述第一電壓指令值或所述第二電壓指令值來計算校正值，所述校正值用于校正從所述電流檢測器得到的電流檢測值；以及校正器(418、428)，其基于所述校正值來校正所述電流檢測值，并且所述指令計算器基于被所述校正器校正的校正電流值來計算所述第一電壓指令值和所述第二電壓指令值。
【文檔編號】H02P21/05GK105915125SQ201610089707
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】鈴木崇志
【申請人】株式會社電裝