電動機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電動機控制系統(tǒng)(100)包括：逆變器(30)，其被配置為將從升壓轉換器(20)輸出的升壓的直流電力轉換為交流電力并且向交流電動機(40)提供所述交流電力；以及控制單元(60)，其被配置為調整所述升壓轉換器(20)的升壓電壓。所述控制單元(60)包括：最佳升壓電壓圖(67)，其限定用于使所述交流電動機(40)以所要求的轉速和所要求的轉矩操作的最佳升壓電壓；以及升壓電壓改變程序(68)，其被配置為當所述載波頻率Fc為預定閾值Fc0或更低時，將所述升壓轉換器(20)的升壓電壓(直流高電壓VH)設定為高于最佳升壓電壓VHs的電壓。
【專利說明】
電動機te.制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電動機控制系統(tǒng)，其被設計為將升壓(boost)的直流電力轉換為交流電力以驅動電動機。
【背景技術】
[0002]電動機控制系統(tǒng)被廣泛使用，所述電動機系統(tǒng)被設計為通過逆變器將從諸如電池的直流電源提供的直流電力轉換為交流電力以驅動諸如三相同步電機的電動機。逆變器以預定載波頻率將多個開關元件接通/關斷，從而將直流電力轉換為三相交流電力。當載波頻率為高的并且以高頻率執(zhí)行接通/關斷操作時，輸出的三相交流電力的波形為平滑的，這使電動機的控制穩(wěn)定;然而，由于開關元件產(chǎn)生大量的熱，開關元件的溫度升高。另一方面，當載波頻率為低的并且以低頻率執(zhí)行接通/關斷操作時，輸出的三相交流電力的波形包括波動成分(component)，這使電動機的控制穩(wěn)定性下降；然而，當由開關元件產(chǎn)生的熱量不是那么多時，開關元件的溫度升高減小。因此，一般而言，當電動機的轉速高時使用高載波頻率，而當電動機的轉速低時使用低載波頻率。另外，當電動機的輸出轉矩大時，開關元件產(chǎn)生的熱量多，這是因為大量電流在其中流動;而當電動機的輸出轉矩小時，開關元件產(chǎn)生的熱量也少，這是因為少量電流在其中流動。因此，提出一種控制方法，該方法用于當電動機具有低轉速和大轉矩時將載波頻率控制到低水平以抑制開關元件的發(fā)熱和溫度升高，并且當電動機具有高轉速時將載波頻率控制到高水平以確?？刂频姆€(wěn)定性(例如，參見專利文件I)。
[0003]現(xiàn)有技術文件
[0004]專利文獻
[0005]專利文件1:JP2002-010668 A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術問題
[0007]然而，當電動機具有低轉速和大轉矩時逆變器在低載波頻率下的操作會導致以包含波動成分的大的交流電流驅動該電動機，這增加了電動機轉矩的波動，導致來自電動機的反電動勢的顯著變化。這可能引起逆變器的電壓波動。
[0008]另一方面，為了使電動機以較寬范圍的轉速和轉矩運轉，近年來，已廣泛使用這樣的方法:通過升壓轉換器升高電池的電壓并且通過逆變器將升壓的直流電力轉換為交流電力，從而驅動電動機。如果在執(zhí)行這樣的升壓的電動機控制裝置中以低載波頻率操作逆變器而以低轉速和大轉矩驅動電動機，則該電動機的反電動勢的波動增加，從而使升壓電壓(boosted voltage)顯著波動，這可能導致升壓轉換器的控制性能下降。
[0009]本發(fā)明的目的在于，當以低載波頻率驅動逆變器以使電動機以低轉速和大轉矩運轉時，抑制在電動機控制系統(tǒng)中升壓電壓的波動。
[0010]問題的解決方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電動機控制系統(tǒng)，該電動機控制系統(tǒng)包括:升壓轉換器，其被配置為以預定載波頻率將多個第一開關元件接通/關斷，以使電池的電壓升壓而獲得升壓的直流電力；逆變器，其被配置為以預定載波頻率將多個第二開關元件接通/關斷，以將從所述升壓轉換器輸出的所述升壓的直流電力轉換為交流電力，并且向電動機提供所述交流電力；以及控制單元，其被配置為調整所述升壓轉換器的升壓電壓。所述控制單元包括最佳升壓電壓圖(map)，該最佳升壓電壓圖限定用于使所述電動機以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的最佳升壓電壓；以及升壓電壓改變裝置，其被配置為當所述載波頻率等于或低于預定閾值時，將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為這樣的電壓:該電壓高于由所述最佳升壓電壓圖限定的所述最佳升壓電壓。
[0012]優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的所述電動機控制系統(tǒng)中，當所述載波頻率等于或低于所述預定閾值時，所述升壓電壓改變裝置將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為系統(tǒng)最大電壓。
[0013]優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的所述電動機控制系統(tǒng)中，當所述載波頻率等于或低于所述預定閾值時，所述升壓電壓改變裝置在所述電動機的轉矩較大時將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為較高的電壓。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電動機控制系統(tǒng)，該電動機控制系統(tǒng)包括:升壓轉換器，其被配置為以預定載波頻率將多個第一開關元件接通/關斷，以使電池的電壓升壓而獲得升壓的直流電力;逆變器，其被配置為以預定載波頻率將多個第二開關元件接通/關斷，以將從所述升壓轉換器輸出的所述升壓的直流電力轉換為交流電力，所述逆變器向電動機提供所述交流電力；以及控制單元，其包括CPU并且被配置為調整所述升壓轉換器的升壓電壓。所述控制單元包括最佳升壓電壓圖，該最佳升壓電壓圖限定用于使所述電動機以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的最佳升壓電壓，并且所述控制單元使所述CPU執(zhí)行升壓電壓改變程序，以在所述載波頻率等于或低于預定閾值時，將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為這樣的電壓:該電壓高于由所述最佳升壓電壓圖限定的所述最佳升壓電壓。
[0015]本發(fā)明的有益效果
[0016]本發(fā)明可以實現(xiàn)這樣的優(yōu)點:當以低載波頻率驅動逆變器以使電動機以低轉速和大轉矩運轉時，抑制在電動機控制系統(tǒng)中升壓電壓的波動。
【附圖說明】
[0017]將參考以下的圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選的實施例，其中:
[0018]圖1是示例出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動機控制系統(tǒng)的結構的系統(tǒng)圖；
[0019]圖2A是在根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動機控制系統(tǒng)的控制單元中存儲的相對于轉速的最佳升壓電壓的圖；
[0020]圖2B是在根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動機控制系統(tǒng)的控制單元中存儲的相對于轉速的載波頻率的圖；以及
[0021]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動機控制系統(tǒng)的相對于電動機轉矩的升壓電壓(直流高電壓VH)的圖。
【具體實施方式】
[0022]將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如圖1所示例，根據(jù)本實施例的電動機控制系統(tǒng)包括:電池10，其是可充電的二次電池;升壓轉換器20，其被連接到電池1;逆變器30，其被連接到升壓轉換器20;交流電動機40，其被連接到逆變器30;以及控制單元60，其用于控制升壓轉換器20和逆變器30。檢測電池電壓VB的電池電壓傳感器51被安裝到電池10，并且檢測轉速和旋轉角的分解器(resolver )41被安裝到交流電動機40。
[0023]如圖1所示例，升壓轉換器20包括被連接到電池10的負極側的負極側電路徑(electric path) 17、被連接到電池1的正極側的低電壓電路徑18、以及在升壓轉換器20的正極側輸出端子處的高電壓電路徑19。升壓轉換器20包括被設置在低電壓電路徑18與高電壓電路徑19之間的上臂開關元件(第一開關元件)13、被設置在負極側電路徑17與低電壓電路徑18之間的下臂開關元件(第一開關元件)14、與低電壓電路徑18串聯(lián)設置的電抗器12、被設置在低電壓電路徑18與負極側電路徑17之間的濾波電容器11、以及檢測跨濾波電容器11的直流低電壓VL的低電壓傳感器52。開關元件13和14中的每一者包括與其反并聯(lián)連接的二極管15、16。在以預定載波頻率Fe將下臂開關元件14接通并且將上臂開關元件13關斷以將來自電池10的電能存儲在電抗器12中之后，升壓轉換器20將下臂開關元件14關斷并且將上臂開關元件13接通，以通過被存儲在電抗器12中的電能使電壓升壓并且向高電壓電路徑19提供作為升壓電壓的直流高電壓VH。根據(jù)直流低電壓VL與直流高電壓VH之間的比而確定上臂開關元件13的接通/關斷時間比和下臂開關元件14的接通/關斷時間比。
[0024]逆變器30包括:共用(common)高電壓電路徑22，其被連接到升壓轉換器20的高電壓電路徑19;以及共用負極側電路徑21，其被連接到升壓轉換器20的負極側電路徑17。為了平滑從升壓轉換器20提供的直流電流，將平滑電容器23連接在高電壓電路徑22與負極側電路徑21之間。通過檢測平滑電容器23的兩端處電壓的高電壓傳感器53來檢測向逆變器30提供的作為升壓電壓的直流高電壓VH。因此，由高電壓傳感器53檢測的直流高電壓VH為實際升壓電壓(實際升壓電壓VHr)。逆變器30將從升壓轉換器20提供的直流電力轉換為三相交流電力，該三相交流電力然后被提供給交流電動機40。
[0025]逆變器30中包括用于U、V和W相中的每一者的總共六個開關元件，該六個開關元件包括作為第二開關元件的上臂開關元件31和下臂開關元件32。二極管33、34與每個開關元件31、32反并聯(lián)連接。(應注意，圖1僅示例出用于一個相的上、下開關元件31和32以及相關聯(lián)的二極管33和34，未示例出用于其他相的開關元件和二極管)。在逆變器30中，在用于U、V和W相中的每一者的上臂開關元件與下臂開關元件之間，安裝用于輸出U、V和W相中的每一者的電流的輸出線35、36、37，并且每個輸出線35、36、37都被連接到用于交流電動機40的1]、V和W相中的每一者的輸入端子。根據(jù)本實施例，向用于V相和W相的輸出線36和37分別提供用于檢測各自電流的電流傳感器42和43。雖然未向U相的輸出線35提供電流傳感器，但由于在三相交流電流中U、V和W相的電流的總和為零，可以通過計算V相和W相的電流值而獲得U相的電流值。
[0026]如圖1所示例，控制單元60為計算機，其包括執(zhí)行運算處理的CPU 61、存儲單元62、以及設備/傳感器接口63，并且執(zhí)行運算處理的CPU 61通過數(shù)據(jù)總線64被連接到存儲單元62和設備/傳感器接口 63。存儲單元62在其中存儲用于交流電動機的控制程序65和控制數(shù)據(jù)66、以及下面將描述的最佳升壓電壓圖67和升壓電壓改變程序68。已在上面描述的升壓轉換器20的開關元件13和14以及逆變器30的開關元件31和32中的每一者通過設備/傳感器接口 63而被連接到控制單元60，并且被配置為在來自控制單元60的指令下操作。另外，來自電池電壓傳感器51、低電壓傳感器52、高電壓傳感器53、以及分解器41的每個傳感器的輸出通過設備/傳感器接口 63而被輸入到控制單元60。
[0027]參考圖2A，將描述存儲在存儲單元62中的最佳升壓電壓圖67。圖2A所示例的最佳升壓電壓圖67在一圖中示出了為了使交流電動機40以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉而通過升壓轉換器20向逆變器30提供的直流高電壓VH(最佳升壓電壓VHs)的最佳值。在圖2A中，實線(a)示出在交流電動機40具有大轉矩T(T = T1)的情況下的最佳升壓電壓VHs;單點劃線(b)示出在交流電動機40具有中間轉矩T (T = Τ2<Τι)的情況下的最佳升壓電壓VHs;虛線(c)示出在交流電動機40具有小轉矩T(T = TKT2CT1)的情況下的最佳升壓電壓VHs。
[0028]如圖2A中的實線(a)所示，在交流電動機40的轉矩T為1^的情況下(當轉矩T為大轉矩時)，當交流電動機40的轉速R在0與犯之間時，最佳升壓電壓VHs為VHs1，該VHs^約為系統(tǒng)最大電壓VHmax的75%。這里，系統(tǒng)最大電壓VHmax為能夠持續(xù)施加到交流電動機40、升壓轉換器20、以及逆變器30中的每一者的最大電壓。當交流電動機40的轉速R超過犯時，最佳升壓電壓VHs從VHs1T降至比系統(tǒng)最小電壓VHso(例如，電池電壓VB)稍高的電壓，該系統(tǒng)最小電壓VHso為能夠持續(xù)施加到交流電動機40、升壓轉換器20、以及逆變器30中的每一者的最小電壓。當交流電動機40的轉速R超過他并且繼續(xù)增加時，最佳升壓電壓VHs隨著轉速R的增加而升高，并且當交流電動機40的轉速R為N6時，最佳升壓電壓VHs達到系統(tǒng)最大電壓VHmax，當交流電動機40的轉速R為N6或更大時，最佳升壓電壓VHs保持在系統(tǒng)最大電壓VHmax0
[0029]另外，如圖2A中的單點劃線(b)所示，在交流電動機40的轉矩T為!^的情況下(當轉矩T為中間轉矩時)，與上述大轉矩T的情況一樣，當交流電動機40的轉速R為O至犯時，最佳升壓電壓VHs為VHs1。當交流電動機40的轉速R超過犯時，最佳升壓電壓VHs從VHs1T降至比系統(tǒng)最小電壓VHso稍高的電壓，并且當交流電動機40的轉速R在超過N2之后增加時，最佳升壓電壓VHs也升高。當交流電動機40的轉速R為比N6高的N7時，最佳升壓電壓VHs然后達到系統(tǒng)最大電壓VHmax，并且當交流電動機40的轉速R為N7或更大時，最佳升壓電壓VHs保持在VHmax0
[0030]在如圖2A中的虛線(C)所示的交流電動機40的轉矩T為1^的情況下(當轉矩T為小轉矩時)，當交流電動機40的轉速R為0至犯時，最佳升壓電壓VHs為VHs3,該VHs3大約為系統(tǒng)最大電壓VHmax的30% (VHsKVHs1)。當交流電動機40的轉速R超過腳寸，最佳升壓電壓VHs從VHs3下降至比系統(tǒng)最小電壓VHso稍高的電壓，并且當交流電動機40的轉速R在超過N2之后增加時，最佳升壓電壓VHs隨著轉速R的增加而升高，并且當交流電動機40的轉速R為比N6和N7高的N8時，最佳升壓電壓VHs達到系統(tǒng)最大電壓VHmax。當交流電動機40的轉速R為N8或更大時，最佳升壓電壓VHs保持在系統(tǒng)最大電壓VHmax。
[0031]如上所述，當交流電動機40的轉速比N1小時，最佳升壓電壓VHs如下:當交流電動機40的轉矩T為大轉矩或中間轉矩時，最佳升壓電壓VHs為VHs1，該VHs1大約為系統(tǒng)最大電壓VHmax的75 %，并且當交流電動機40的轉矩T為小轉矩時，最佳升壓電壓VHs為VHs3，該VHs3大約為系統(tǒng)最大電壓VHmax的30%。當交流電動機40的轉速在見與他之間時，最佳升壓電壓VHs比系統(tǒng)最小電壓VHso稍高。當交流電動機40的轉速超過他時，最佳升壓電壓VHs根據(jù)轉矩T以一增加比隨著轉速R的增加而升高。然后，當交流電動機40的轉矩T為大轉矩時，在轉速R為N6或更大的情況下，最佳升壓電壓VHs達到系統(tǒng)最大電壓VHmax;當轉矩T為中間轉矩時，在轉速R為比N6大的N7或更大的情況下，最佳升壓電壓VHs達到系統(tǒng)最大電壓VHmax;當轉矩T為小轉矩時，在轉速R為比N6和N7大的N8或更大的情況下，最佳升壓電壓VHs達到系統(tǒng)最大電壓VHmax0
[0032]控制單元60在存儲單元62的控制數(shù)據(jù)66中存儲如圖2B所示的載波頻率圖，該載波頻率圖限定相對于交流電動機40的轉速R的載波頻率Fe ο如圖2B所示，載波頻率Fe被限定以使得其隨著轉速R的增加而以四個階段增加:當交流電動機40的轉速R在0與見之間時，載波頻率Fe最低，為Fc1;當轉速R在NgN3之間時，載波頻率Fe稍高，為Fc2;當轉速R在N3與N4之間時，載波頻率Fe進一步稍高，為Fc3;當轉速R為N4或更大時，載波頻率Fe最高，為FC4。
[0033]因此，如圖2A所示，在交流電動機40的轉速R在0至犯之間的N11和N12的情況下，當交流電動機40的轉矩T為中間轉矩或更大時，升壓轉換器20在操作點Pn、P12、P21和P22處操作，使得當載波頻率Fe為最低的Fcdt，升壓電壓(直流高電壓VH)為VHs1，并且當交流電動機40的轉矩T為小轉矩時，升壓轉換器20在操作點P13和P23處操作，使得當載波頻率Fe為最低的Fcdt，升壓電壓(直流高電壓VH)為VHs3,該VHs3大約為系統(tǒng)最大電壓VHmax的30%。
[0034]當載波頻率Fe等于或低于預定閾值時，根據(jù)本實施例的電動機控制系統(tǒng)100的升壓電壓改變程序68(升壓電壓改變裝置)將升壓轉換器20的升壓電壓(直流高電壓VH)調整為這樣的電壓:該電壓高于由最佳升壓電壓圖67限定的最佳升壓電壓VHs。
[0035]具體地，如圖2B所示，在執(zhí)行升壓電壓改變程序68時，當交流電動機40的轉速R為N11并且載波頻率Fe為Fc1(低于預定閾值Fco)時，控制單元60將升壓轉換器20的升壓電壓(直流高電壓VH)設定為系統(tǒng)最大電壓VHmax，該系統(tǒng)最大電壓VHmax大于最佳升壓電壓VHs。結果，如圖2A所示，升壓轉換器20的操作點從在升壓電壓改變程序68的執(zhí)行之前獲得的Pu、P12和P13移動到P1Q，因此升壓轉換器20向逆變器30提供作為系統(tǒng)最大電壓VHmax的升壓電壓。
[0036]通過下列式子I表示在兩端被施加有直流高電壓VH(升壓電壓)的平滑電容器23中存儲的電能Pc，其中C是平滑電容器23的電容:
[0037]Pc = (l/2) XCXVH2 (式子I)
[0038]這里，通過下列式子(式子2)和(式子3)分別表示當直流高電壓VH為VHsdt使直流高電壓VH以AVH的量改變所需要的能量APc1，以及當直流高電壓VH為VHmax時使直流高電壓VH以AVH的量改變所需要的能量APcmax:
[0039]APc1= (1/2) XC X [ (VHsi+AVH)2-VHsi2]
[0040]=(1/2) XCX[AVH2+(2XVHsiXAVH)] —(式子 2)
[0041 ] APcmax= (1/2) XCX [(VHmax+ΔVH)2-VHmax2]
[0042]=(1/2) XCX[AVH2+(2XVHmaxXAVH)] —(式子 3)
[0043]APcmax 與 APci 之差如下:
[0044]APcmax-APci = (1/2) X C X 2 X AVH X (VHmax-VHsi)
[0045]=CX AVHX (VHmax-VHsi)——(式子4)
[0046]如上所述，因為VHsi大約為VHmax的75%，并且VHmax大于VHsi(VHmax>VHsi)，式子4中的(APcmax-APci)為正的，并且APcmax大于APci。因此，與直流高電壓VH為低時相比，當直流高電壓VH為高時，為了使直流高電壓VH改變AVH的量，需要較大的能量。換句話說，為了使電壓改變AVH的量，當直流高電壓VH為高時，與直流高電壓VH為低時相比需要輸入更大的能量。當輸入相同水平的能量時，與直流高電壓VH為低時相比，直流高電壓VH為高時電壓的波動寬度較小。
[0047]因此，如圖2A所示，當升壓轉換器20的操作點從在升壓電壓改變程序68的執(zhí)行之前獲得的Pn、Pi2和P13移動到在升壓電壓改變程序68的執(zhí)行時獲得的P1Q，并且直流高電壓從VHs1SVHs3增加到VHmax時，直流高電壓VH的電壓波動變小。
[0048]如上所述，通過使用升壓電壓改變程序68將升壓電壓升高到系統(tǒng)最大電壓VHmax，即使當以比預定閾值Fco低的載波頻率Fe驅動逆變器30，使得以包含大量波動成分的交流電流驅動交流電動機40并且因此交流電動機40的的轉矩波動和交流電動機40的反電動勢的波動大時，能夠抑制從升壓轉換器20向逆變器30提供的直流高電壓VH的電壓波動，從而防止升壓轉換器20的可控性的降低。VH的波動的抑制也可以防止交流電動機40的控制響應性的降低。
[0049]雖然在上面的實例的情況下，如圖2A所示，最佳升壓電壓圖在一圖中示出為了使交流電動機40以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉而從升壓轉換器20向逆變器30提供的直流高電壓VH的最佳值(最佳升壓電壓VHs)，但最佳升壓電壓圖并不限定于此實例，并且可以為各種形式的圖。另一個實例的最佳升壓電壓圖為要求下限電壓圖，該要求下限電壓圖限定了用于使交流電動機40以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的下限電壓，并且該下限電壓圖示出在將升壓轉換器20的升壓損失最小化(最優(yōu)化)的同時允許交流電動機40以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的電壓。在這種情況下，根據(jù)升壓電壓改變程序68，當載波頻率Fe比預定閾值Fco低時，可以將升壓電壓升高至在要求下限電壓圖中限定的下限電壓或更大;例如，升高到系統(tǒng)最大電壓VHmax。
[0050]將描述根據(jù)本實施例的電動機控制系統(tǒng)100的另一個操作。在上面的涉及參考圖2A的操作的描述中，當交流電動機40的轉矩在^與!^之間并且交流電動機40的轉速R在O與N1之間時，根據(jù)最佳升壓電壓圖67將最佳升壓電壓VHs設定為VHs1。另外，當載波頻率Fe比預定閾值Fco低時，根據(jù)升壓電壓改變程序68將升壓電壓(直流高電壓VH)升高到系統(tǒng)最大電壓VHmax。然而，只要能夠抑制直流高電壓VH的電壓波動，可以將升壓電壓(直流高電壓VH)升高到比系統(tǒng)最大電壓VHmax低的電壓。
[0051 ]例如，當交流電動機40的轉矩T較大時，較大量的電流在交流電動機40中流動。因此，當在交流電動機40中發(fā)生轉矩波動時，產(chǎn)生具有較大波動的反電動勢，并且大的波動能量被輸入到平滑電容器23中。當轉矩T為小轉矩時，因為小量的電流在交流電動機40中流動，在轉矩波動時產(chǎn)生的反電動勢不是非常大。因此，當交流電動機40的轉矩T為小轉矩時，即使將升壓電壓(直流高電壓VH)設定為比VHmax低的電壓，也能夠抑制升壓電壓(直流高電壓VH)的電壓波動。
[0052]升壓電壓改變程序68在其中存儲如圖3所示的相對于交流電動機40的轉矩T的升壓電壓(直流高電壓VH)的圖。如圖3中的實線(d)所示，當交流電動機40的轉矩T為中間的T2時，升壓電壓(直流高電壓VH)為VHs1，這與圖2A所示的最佳升壓電壓圖的情況類似，并且當轉矩I^TgT1之間(T2CT1)時，升壓電壓(直流高電壓VH)隨著轉矩T增大而升高，并且當轉矩T超過T1時達到系統(tǒng)最大電壓VHmax。
[0053 ]當使用如圖3所示的圖時，當如圖2B所示交流電動機40的轉速R為N12并且載波頻率Fe為比預定閾值Fco低的Fc^，以及當交流電動機40的轉矩為在I^T1之間的T3時，控制單元60將升壓電壓(直流高電壓VH)設定為VHs5，該VHs5高于￥取1并且低于VHmax。通過這個設定，升壓轉換器20的操作點從在升壓電壓改變程序68的執(zhí)行之前獲得的操作點P21移動到通過升壓電壓改變程序68的執(zhí)行獲得的操作點P25，并且升壓轉換器20向逆變器30提供VHs5的升壓電壓(直流高電壓VH)。當交流電動機40的轉矩為在!^與!^之間并且大于T3的T4時，控制單元60將升壓電壓(直流高電壓VH)設定為VHs4，該VHs4高于VHsi和VHss并且低于VHmax。通過這個設定，升壓轉換器20的操作點從在升壓電壓改變程序68的執(zhí)行之前獲得的操作點P22移動到通過升壓電壓改變程序68的執(zhí)行獲得的操作點P24，并且升壓轉換器20向逆變器30提供VHS4的升壓電壓(直流高電壓VH) ο類似地，當交流電動機40的轉矩T為中間的!^時，升壓轉換器20向逆變器30提供VHs1的升壓電壓(直流高電壓VH)，并且當交流電動機40的轉矩T超過!^時，升壓轉換器20向逆變器30提供VHmax的升壓電壓(直流高電壓VH)。
[0054]通過這個操作，與上述實例的操作類似，能夠抑制當以低載波頻率Fe驅動逆變器30并且以低轉速和大轉矩驅動交流電動機40時產(chǎn)生的升壓電壓(直流高電壓VH)的波動。另夕卜，當未將升壓電壓(直流高電壓VH)升高到VHmax，但根據(jù)交流電動機40的轉矩T而將升壓電壓(直流高電壓VH)僅升高到低于VHmax的電壓時，能夠在抑制升壓轉換器20的損失增加的同時抑制升壓電壓(直流高電壓VH)的波動。
[0055]圖3所示的圖可以包括多個線。例如，當平滑電容器23的電容大時，因為升壓電壓(直流高電壓VH)的波動小，如圖3中的虛線(e)所示，升壓電壓(直流高電壓VH)被保持在乂也工直到交流電動機40的轉矩T達到大于，并且升壓電壓(直流高電壓VH)在矩陣T位于IV與大于之間的情況下隨著矩陣T的增大而升高，然后在轉矩T超過大于!^的!^’的情況下達到系統(tǒng)最大電壓VHmax，使得升壓電壓(直流高電壓VH)可以升高到這樣的電壓:該電壓低于在轉矩T相同的條件下在實線(d)情況下的電壓。
[0056]在通過使用由圖3中的虛線(e)所指示的關系而執(zhí)行升壓電壓改變程序68的情況下，當轉矩T相同時，升壓電壓(直流高電壓VH)比當通過使用由圖3中的實線(d)所指示的關系而執(zhí)行升壓電壓改變程序68時的升壓電壓低。因此，與使用由實線(d)所示的關系的情況相比，能夠在抑制升壓轉換器20的損失增加的同時更有效地抑制升壓電壓(直流高電壓VH)的波動。
[0057]本發(fā)明并不限定于上述每個實施例，并且可以包括不偏離由所附權利要求限定的本發(fā)明的技術范圍或主旨的所有更改和修正。
[0058]參考符號列表
[0059]10電池，11濾波電容器，12電抗器，13、31上臂開關元件，14、32下臂開關元件，15、16、33、34二極管，17、21負極側電路徑，18低電壓電路徑，19、22高電壓電路徑，20升壓轉換器，23平滑電容器，30逆變器，35、36、37輸出線，40交流電動機，41分解器，42、43電流傳感器，51電池電壓傳感器，52低電壓傳感器，53高電壓傳感器，60控制單元，61CPU，62存儲單元，63設備/傳感器接口，64數(shù)據(jù)總線，65控制程序，66控制數(shù)據(jù)，67最佳升壓電壓圖，68升壓電壓改變程序，100電動機控制系統(tǒng)。
【主權項】
1.一種電動機控制系統(tǒng)，包括: 升壓轉換器，其被配置為以預定載波頻率將多個第一開關元件接通/關斷，以使電池的電壓升壓而獲得升壓的直流電力； 逆變器，其被配置為以預定載波頻率將多個第二開關元件接通/關斷，以將從所述升壓轉換器輸出的所述升壓的直流電力轉換為交流電力，所述逆變器向電動機提供所述交流電力；以及 控制單元，其被配置為調整所述升壓轉換器的升壓電壓， 所述控制單元包括: 最佳升壓電壓圖，其限定用于使所述電動機以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的最佳升壓電壓；以及 升壓電壓改變裝置，其被配置為，當所述載波頻率等于或低于預定閾值時，將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為這樣的電壓:該電壓高于由所述最佳升壓電壓圖限定的所述最佳升壓電壓。2.根據(jù)權利要求1所述的電動機控制系統(tǒng)，其中 當所述載波頻率等于或低于所述預定閾值時，所述升壓電壓改變裝置將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為系統(tǒng)最大電壓。3.根據(jù)權利要求1所述的電動機控制系統(tǒng)，其中 當所述載波頻率等于或低于所述預定閾值時，所述升壓電壓改變裝置在所述電動機的轉矩較大時將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為較高的電壓。4.一種電動機控制系統(tǒng)，包括: 升壓轉換器，其被配置為以預定載波頻率將多個第一開關元件接通/關斷，以使電池的電壓升壓而獲得升壓的直流電力； 逆變器，其被配置為以預定載波頻率將多個第二開關元件接通/關斷，以將從所述升壓轉換器輸出的所述升壓的直流電力轉換為交流電力，所述逆變器向電動機提供所述交流電力；以及 控制單元，其包括CRJ并且被配置為調整所述升壓轉換器的升壓電壓， 所述控制單元包括最佳升壓電壓圖，該最佳升壓電壓圖限定用于使所述電動機以所要求的轉速和所要求的轉矩運轉的最佳升壓電壓，并且 所述控制單元使所述CPU執(zhí)行升壓電壓改變程序，以在所述載波頻率等于或低于預定閾值時，將所述升壓轉換器的所述升壓電壓設定為這樣的電壓:該電壓高于由所述最佳升壓電壓圖限定的所述最佳升壓電壓。
【文檔編號】H02P27/08GK105993127SQ201580008465
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】大井將平
【申請人】豐田自動車株式會社