用于电动机的控制装置制造方法及图纸

一种控制装置通过过度调制脉冲宽度调制控制或矩形波控制来控制电动机到命令扭矩的输出扭矩来操作反相器。当第一条件不满足时，反相器通过过度调制脉冲宽度调制控制来操作。第一条件为振幅参数增大并且达到判定值。振幅参数为反相器的输出电压向量的振幅或反相器的输出电压的调制因子。当第一条件和第二条件满足时，反相器的操作为从由过度调制脉冲宽度调制控制的操作切换到由矩形波控制的操作。第二条件为在第一条件满足之后流到电动机的电流的电流向量的负d轴方向中的改变量达到预定量。

【技术实现步骤摘要】
用于电动机的控制装置背景
本公开涉及用于电动机的控制装置，所述电动机由从反相器输出的交流电压驱动。
技术介绍
作为此类控制装置，控制装置被知晓为反相器将电动机的输出扭矩控制到命令扭矩，该反相器基于过度调制脉冲宽度调制(PWM)控制或180度矩形波控制。在过度调制PWM控制中，反相器的输出电压向量的振幅和相位都可以被控制。与此同时，在180度矩形波控制中，反相器的输出电压被固定在该反相器输出电压的最大值。因此，仅输出电压向量的相位是可操纵的变量。这里，从在过度调制PWM控制下的反相器输出的最大电压与从在180度矩形波控制下的反相器输出的电压之间呈现出显著的区别。由于此区别的结果，有一个不能从反相器输出的电压范围。因此，当流向电动机的电流的电流向量处于稳定状态时，有一电流的范围是不可获得的。当对应于命令扭矩的命令电流向量包括在不可获得的电流范围时，摆动现象(huntingphenomenon)发生。在摆动现象中，控制模式频繁地在过度调制PWM控制和180度矩形波控制之间切换。因此，电动机中发生扭矩波动。因此，用于将控制模式从过度调制PWM控制切换到180度矩形波控制，以及从180度矩形波控制切换到过度调制PWM控制的切换条件需要被适当地设置。这里，在JP-A-2015-12662中，在过度调制PWM控制和180度矩形波控制之间提供了小于180度的矩形波控制。另外，在JP-A-2015-12662中，当控制模式，通过小于180度的矩形波控制从180度矩形波控制切换到过度调制PWM控制时，提供了在电流向量和其阈值之间执行比较的条件，或在流向电动机的d轴电流和其阈值之间执行比较的条件。结果，抑制了摆动现象的发生。这里，为了可靠地防止摆动现象的发生，可以考虑设置上述的阈值以便相对于命令电流向量的操作线有很大的余量(margin)。然而，在此情况中，当控制模式从矩形波控制切换的过度调制PWM控制时发生的电动机中的电流波动中出现的问题增加。由此，在用于抑制摆动现象发生的技术中仍然有改善的空间。
技术实现思路
因此期望提供一种用于电动机的控制装置，其能够在抑制控制模式的切换期间发生的电动机中的电流波动的同时抑制摆动现象的发生。下文描述了解决上述问题的方法以及其作用效果。一个示例性实施例提供了应用于电动机控制系统的电动机的控制装置，该电动机控制系统包括：将直流电源的输出电压转化成交流电压并且将该交流电压输出的反相器，以及由反相器输出的交流电压驱动的电动机。该控制装置包括过度调制操作单元、矩形波操作单元、和切换单元。过度调制操作单元通过过度调制PWM控制来操作所述反相器，以将电动机的输出扭矩控制到一命令扭矩。矩形波操作单元通过矩形波控制来操作所述反相器，以将电动机的输出扭矩控制到该命令扭矩。当第一条件不满足时，切换单元通过过度调制PWM控制来操作所述反相器。第一条件被定义为振幅参数增大并且达到判定值的条件。振幅参数被定义为反相器的输出电压向量的振幅或反相器的输出电压的调制因子。当第一条件和第二条件全部满足时，切换单元将反相器的操作从由过度调制操作单元的操作切换到由矩形波操作单元的操作。第二条件被定义为：在第一条件满足之后流到电动机的电流的电流向量的负d轴方向中的改变量达到预定量的条件。反相器的输出电压向量的振幅或反相器的输出电压的调制因子被定义为振幅参数。另外，振幅参数增大并且达到判定值的条件被定义为第一条件。在相关技术中，当第一条件不满足时，反相器由过度调制PWM控制来操作。当第一条件满足时，控制模式被从过度调制PWM控制切换到矩形波控制，并且反相器被操作。当命令电流向量被包括在流到电动机的电流的电流向量处于稳定状态时不可获得的电流范围中时，在相关技术中，摆动现象发生。在摆动现象中，控制模式频繁地在过度调制PWM控制和矩形波控制之间切换。具体地，在切换到矩形波控制之前，实际电流向量相对于命令电流向量被置于负d轴侧。作为从过度调制PWM控制切换到矩形波控制的结果，实际电流向量改变了以便相对于命令电流向量被置于正d轴侧。结果，随后，振幅参数减少了。第一条件不再满足。控制模式然后从矩形波控制切换到过度调制PWM控制。随后，作为振幅参数又一次增加和第一条件被满足的结果，控制模式从过度调制PWM控制切换到矩形波控制。以此方式，从过度调制PWM控制到矩形波控制的切换以及从矩形波控制到过度调制PWM控制的切换被交替地重复着。即，摆动现象发生了。当摆动现象发生时，问题出现了，在电动机中发生了扭矩波动。因此，在上述示例性实施例中，第二条件被设置。第二条件是：在振幅参数已经达到判定值后电流向量的负d轴方向中的改变量达到了预定量。当第一条件和第二条件全部满足时，反相器的操作就从由过度调制操作单元的操作切换到由矩形波操作单元的操作。作为第二条件被设置的结果，即便当控制模式从过度调制PWM控制切换到矩形波控制，实际电流向量也可以相对于命令电流向量更容易地被置于负d轴侧。因此，在抑制电动机中的电流波动的同时，可以抑制摆动现象的发生。附图说明附图中：图1为根据第一实施例的电动机控制系统的整体配置的示图；图2是电动机控制的框图；图3A和3B是在过度调制PWM控制和矩形波控制期间操作信号的示图；图4是摆动现象所发生的dq轴坐标系上的电流范围S的示图；图5是当摆动现象发生时dq轴坐标系上操作点的转换的示图；图6是切换过程中的步骤的流程图；图7A到7C是切换过程概述的示图；图8A到8B是切换过程的示例的时序图；图9A到9C是相关技术中的切换过程的时序图；图10是根据第二实施例的电动机控制的框图；图11是解释伴随输出电压向量的改变的电流向量的改变的示图；图12是计算由d轴和λ轴形成的角度的方法的示图；图13是解释λ轴的示图；图14是计算λ轴电流的方法的示图；图15是切换过程中的步骤的流程图；和图16A到16C是切换过程概述的示图。具体实施方式(第一实施例)将参考附图描述第一实施例，其中本公开的控制装置被应用到车辆(比如电动车或混合动力车)。该车辆包括作为车载主要机器的三相电动机。如图1所示，电动机控制系统包括电动发电机(MG)10、三相反相器20和控制装置30。控制装置30控制电动发电机10。根据本实施例，电动发电机10是主要的车载发动机。电动发电机10的转子机械地连接到视图未示出的驱动轮。根据本实施例，使用为凸极机的内置式永磁同步电机(IPMSM)作为电动发电机10。电动发电机10通过反相器20连接到高压电池21。高压电池21用作直流电源。高压电池21的输出电压为例如100伏特或更高。平滑电容器22被配置在高电压电池21与反相器20之间。平滑电容器22使反相器20的输入电压平滑。这里，当利用升压转换器提供控制系统且该升压转换器将高压电池21的输出电压提升并且将所提升的电压输出到反相器20时，该升压转换器对应于直流电源。反相器20具有三组串联连接体，该串联连接体由上臂开关Sup、Svp和Swp以及下臂开关组成Sun、Svn和Swn组成。U相上臂和下臂开关Sup和Sun之间的连接点被连接到电动发电机10的U相。V相上臂和下臂开关Svp和Svn之间的连接点被连接到电动发电机10的V相。W相上臂和下臂开关Swp和Swn之间的连接点被连接到电动发电机10的W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动机的控制装置，应用于电动机控制系统，所述电动机控制系统包括将直流电源的输出电压转化成交流电压并且将所述交流电压输出的反相器以及由所述反相器输出的所述交流电压驱动的电动机，所述控制装置包括：过度调制操作单元，所述过度调制操作单元通过过度调制脉冲宽度调制控制来操作所述反相器以将所述电动机的输出扭矩控制到命令扭矩；矩形波操作单元，所述矩形波操作单元通过矩形波控制来操作所述反相器，以将所述电动机的所述输出扭矩控制到所述命令扭矩；以及切换单元：当第一条件不满足时，所述切换单元通过所述过度调制脉冲宽度调制控制来操作所述反相器，所述第一条件定义为振幅参数增大并且达到判定值的条件，所述振幅参数定义为所述反相器的输出电压向量的振幅或所述反相器的输出电压的调制因子；并且当所述第一条件和第二条件全部满足时，所述切换单元将反相器的操作从由所述过度调制操作单元的操作切换到由所述矩形波操作单元的操作，所述第二条件定义为在所述第一条件满足之后流到所述电动机的电流的电流向量的负d轴方向中的改变量达到预定量的条件。

【技术特征摘要】
2015.11.02 JP 2015-2154371.一种用于电动机的控制装置，应用于电动机控制系统，所述电动机控制系统包括将直流电源的输出电压转化成交流电压并且将所述交流电压输出的反相器以及由所述反相器输出的所述交流电压驱动的电动机，所述控制装置包括：过度调制操作单元，所述过度调制操作单元通过过度调制脉冲宽度调制控制来操作所述反相器以将所述电动机的输出扭矩控制到命令扭矩；矩形波操作单元，所述矩形波操作单元通过矩形波控制来操作所述反相器，以将所述电动机的所述输出扭矩控制到所述命令扭矩；以及切换单元：当第一条件不满足时，所述切换单元通过所述过度调制脉冲宽度调制控制来操作所述反相器，所述第一条件定义为振幅参数增大并且达到判定值的条件，所述振幅参数定义为所述反相器的输出电压向量的振幅或所述反相器的输出电压的调制因子；并且当所述第一条件和第二条件全部满足时，所述切换单元将反相器的操作从由所述过度调制操作单元的操作切换到由所述矩形波操作单元的操作，所述第二条件定义为在所述第一条件满足之后流到所述电动机的电流的电流向量的负d轴方向中的改变量达到预定量的条件。2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，当所述第一条件满足而所述第二条件不满足时，所述切换单元通过在将所述振幅参数固定到所述判定值的同时控制所述输出电压向量的相位，将所述电动机的所述输出扭矩控制到所述命令扭矩。3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：命令电流计算单元，其基于所述命令扭矩计算所述电动机的命令电流；以及参数计算单元，所述参数计算单元计算所述振幅参数作为可操纵的变量，所述可操纵的变量用于执行反馈控制来将流到所述电动机的实际电流控制到所述命令电流，所述切换单元使用由所述参数计算单元计算的所述振幅参数来判定所述第一条件是否满足。4.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：命令电流计算单元，其基于所述命令扭矩计算所述电动机的命令电流；以及参数计算单元，所述参数计算单元计算所述振幅参数作为可操纵的变量，所述可操纵的变量用于执行反馈控制来将流到所述电动机的实际电流控制到所述命令电流，所述切换单元使用由所述参数计算单元计算的所述振幅参数来判定所述第一条件是否满足。5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：电流改变量计算单元，在所述第一条件满足后，所述电流改变量计算单元计算流到所述电动机的电流的非干扰轴方向上的电流改变量，所述非干扰轴定义为在所述电动机的dq轴坐标系上相对于输出电压向量的相位中的改变不干扰流到所述电动机的电流的电流向量中的改变的坐标轴，所述第二条件定义为由所述电流改变量计算单元所计算的所述非干扰轴方向上的所述电流改变量达到指定量的条件。6.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：电流改变量计算单元，在所述第一条件满足后，所述电流改变量计算单元计算流到所述电动机的电流的非干扰轴方向上的电流改变量，所述非干扰轴定义为在所述电动机的dq轴坐标系上相对于输出电压向量的相位中的改变不干扰流到所述电动机的电流的电流向量中的改变的坐标轴，所述第二条件定义为由所述电流改变量计算单元所计算的所述非干扰轴方向上的所述电流改变量达到指定量的条件。7.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，进一步包括：电流改变量计算单元，在所述第一条件满足后，所述电流改变量计算单元计算流到所述电动机的电流的非干扰轴方向上的电流改变量，所述非干扰轴定义为在所述电动机的dq轴坐标系上相对于输出电压向量的相位中的改变不干扰流到所述电动机的电流的电流向量中的改变的坐标轴，所述第二条件定义为由所述电流改变量计算单元所计算的所述非干扰轴方向上的所述电流改变量达到指定量的条件。8.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：入江浩司，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP