旋转机械的控制设备制造技术

一种旋转机械(80)的控制设备对具有绕组组(801，802)的旋转机械的驱动进行控制。控制设备包括多个系统中的电力转换器(601，602)、故障检测部(751，752)以及控制器(65)。电力转换器具有上臂中的开关元件和下臂中的开关元件，并且对直流电力进行转换。故障检测部检测电力转换器的故障或绕组组的故障。控制器对开关元件进行操作并且控制电力供应。当故障检测部检测到故障时，控制器停止对故障系统中的电力转换器的输出，并且控制器减少正常操作的系统中的开关元件的每单位时间的总开关次数。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及用于控制旋转机械的驱动的控制设备。
技术介绍
专利文献 1 :JP 2013-219905A(对应于 US 2013/0264974A1)。 通常，旋转机械的控制设备中的PWM控制对诸如逆变器的电力转换器中的开关元 件的开关定时进行控制，使得控制对旋转机械的电力供应。PWM控制基于电压指令值来生 成占空比信号（duty signal)。占空比信号是关于开关周期（switching period)的导通/ 关断周期（on/off cycle)的比率。PWM控制通过将占空比信号与诸如三角波、锯齿波的载 波相比较来导通和关断开关元件。 在PWM控制中，当作为载波的频率的PWM频率被设置得较高时，也就是说，当周期 长度被设置得较短时，提高了可控性。例如，专利文献1公开了例如可以将载波的频率设置 为20kHz并且可以将周期长度设置为50 μ s。 本申请的专利技术人已经发现以下内容。 当PWM频率增大时，每单位时间的开关次数可能增加，并且开关损耗可能增加。在 正常驱动状态下，为了提高可控性，使用例如20kHz的频率。 在车辆的电动助力转向设备中所使用的、用于生成转向辅助扭矩的电机的控制设 备中，特别是当控制设备附接至转向柱时，由于控制设备被布置成靠近驾驶员，使得驾驶员 和乘客较不可能听到操作声音，所以出于静音的目的可以优选地使用20kHz或更大的PWM 频率。 假设旋转机械的控制设备包括电力转换器的多个系统，并且控制对与多个系统对 应的多个绕组组的电力供应。另外，假设多个系统当中的任一个系统中的电力转换器或绕 组组发生故障，并且仅通过正常操作的系统来对旋转机械进行驱动。顺便提及，正常操作的 系统意指正常地操作的系统。对于电动助力转向设备，上述情形可以对应于下述情况：在行 驶过程中任一系统中发生了故障，驾驶员执行向车辆经销商等的撤离行驶，同时仅通过正 常操作的系统来保证转向扭矩的辅助功能。在这种情况下，可能期望的是通过降低正常操 作的系统的电力转换器中的开关损耗来提高电力效率以及防止热生成，而非提高可控性和 静音。
技术实现思路
本公开内容的目的是提供一种控制旋转机械的驱动的控制设备，其包括电力转换 器的多个系统，并且包括多个绕组组。当系统当中的任一个系统中的电力转换器或绕组组 发生故障时，该控制设备降低正常操作的系统中的电力转换器的开关损耗。 根据本公开内容，提供了一种旋转机械的控制设备。该控制设备对具有多个绕组 组的旋转机械的驱动进行控制。该旋转机械的控制设备包括：多个系统中的电力转换器、故 障检测部以及控制器。电力转换器中的每个电力转换器具有上臂中的开关元件和下臂中的 开关元件，并且通过开关操作来对直流电力进行转换以供应至与电力转换器中的每一个相 对应的对应绕组组。上臂中的开关元件和下臂中的开关元件被桥接。故障检测部对电力转 换器的故障或绕组组的故障进行检测。控制器针对多个系统中的每个系统来对电力转换器 中的开关元件进行操作并且控制对旋转机械中的绕组组的电力供应。当故障检测部检测到 系统中的任一个系统中的电力转换器的故障或绕组组的故障时，控制器停止对电力转换器 当中的、故障系统中的电力转换器的输出，并且与正常驱动状态相比，控制器减少电力转换 器当中的、正常操作的系统中的电力转换器中的开关元件的每单位时间的总开关次数。在 正常驱动状态下，这些系统中的所有电力转换器和所有绕组组均正常地操作。 根据旋转机械的控制设备，减少了每单位时间的开关次数，并且降低了正常操作 的系统的电力转换器中的开关损耗。可以提高电力效率并且防止热生成，而非提高可控性 和静音。【附图说明】 根据参照附图所做的以下详细描述，本公开内容的上述和其它目的、特征和优点 将变得更加明显。在附图中： 图1是示意性地示出本实施例中的电机控制设备所控制的两个系统的逆变器的 电路的图； 图2是示意性地示出使用本实施例中的电机控制设备的电动助力转向设备的图； 图3是示出第一实施例中的电机控制设备的框图； 图4是示出PWM载波的时序图的图； 图5是示出PWM控制的时序图的图； 图6A是示出在使用两个系统的正常驱动状态时的PWM频率的时序图的图； 图6B是示出在单个系统驱动状态时的PWM频率的时序图的图； 图7A是示出PWM频率的特性的示例并且示出元件温度和PWM频率之间的关系的 图； 图7B是示出PWM频率的特性的另一示例并且示出元件温度与PWM频率之间的关 系的图； 图7C是示出PWM频率的特性的另一示例并且示出元件温度与PWM频率之间的关 系的图； 图8是示出与正常的两系统驱动状态的情况相比在单个系统驱动状态时的输出 增益的减少的示例的图； 图9A是示出当占空比等于93%时热生成的改变量的示例的图； 图9B是示出当占空比等于50%时热生成的改变量的示例的图； 图10是部分地示出第二实施例中的电机控制设备的框图； 图11是说明平顶（flattop)两相调制处理的图； 图12是说明平板（flatbed)两相调制处理的图；以及 图13是示出在第三实施例中的电机控制设备中使用的脉冲波形的图。【具体实施方式】 在下文中，假设在车辆的电动助力转向（EPS)设备中使用本公开内容中的旋转机 械的控制设备。将参照附图对实施例进行描述。 将参照图1和图2对每个实施例共同的配置进行说明。 (共同配置） 在本实施例中，转向系统90包括电动助力转向设备1。图2示出了转向系统90的 整体结构。转向轴92连接至方向盘91。转向轴92包括用于检测转向扭矩的扭矩传感器 94。转向轴92包括转向轴92的头部处的小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条 轴97的两端处，一对车轮98通过拉杆等与齿条轴97可旋转地连接。通过小齿轮96将转 向轴92的旋转运动改变为齿条轴97的线性运动，使得一对车轮98以根据齿条轴97的线 性运动的位移的角度进行转向。 电动助力转向设备1包括致动器2和减速齿轮89。致动器2使旋转轴旋转。减速 齿轮89降低旋转轴的旋转速度并且传送到转向轴92。 致动器2还包括EPS电机80和EPS电机控制设备10。EPS电机80对应于用于生 成转向辅助扭矩的旋转机械。EPS电机控制设备10对应于旋转机械的控制设备，并且对电 机80进行驱动。EPS电机控制设备10还可以被称为电机控制设备。本实施例中的电机80 对应于三相交流（AC)无刷电机，并且电机80使减速齿轮89在向前方向和向后方向上旋 转。 电机控制设备10包括控制器65和逆变器601、602。逆变器60U602对应于用于 根据控制器65的指令来控制对电机80的电力供应的电力转换器。 旋转角传感器85包括设置到电机80的磁体以及设置到电机控制设备10的磁检 测元件。磁体对应于磁生成部。旋转角传感器85检测电机80的转子旋转角Θ。 控制器65基于扭矩指令trq*、来自旋转角传感器85的旋转角信号、以及反馈电流 来操作逆变器60U602的开关，并且控制对电机80的电力供应。因此，电动助力转向设备 1中的致动器2生成支持方向盘91的转向的转向辅助扭矩，并且将转向辅助扭矩传送到转 向轴92。 如图1中所示，电机80具有两个绕组组801、802。绕组组801、802包括第一绕组 组801和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机械(80)的控制设备，所述控制设备控制具有多个绕组组(801，802)的所述旋转机械的驱动，所述控制设备包括：多个系统中的电力转换器(601，602)，所述电力转换器中的每一个均具有上臂中的开关元件(611‑613，621‑623)和下臂中的开关元件(614‑616，624‑626)，并且所述电力转换器中的每一个通过开关操作来对直流电力进行转换以供应至与所述电力转换器中的每一个相对应的对应绕组组，其中，所述上臂中的开关元件和所述下臂中的开关元件被桥接；故障检测部(751，752)，用于检测电力转换器的故障或绕组组的故障；以及控制器(65)，用于针对所述多个系统中的每个系统来操作所述电力转换器中的开关元件并控制对所述旋转机械中的绕组组的电力供应；其中：当所述故障检测部检测到所述系统中的任一个系统中的电力转换器的故障或绕组组的故障时，所述控制器停止对所述电力转换器当中的、故障系统中的电力转换器的输出，以及与正常驱动状态相比，所述控制器减少所述电力转换器当中的、正常操作的系统中的电力转换器中的开关元件的每单位时间的总开关次数；以及在所述正常驱动状态下，所述系统中的所有电力转换器和所有绕组组均正常操作。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村功一，铃木崇志，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP