提供了一种旋转电机的逆变器设备和用于旋转电机的驱动方法。该旋转电机的逆变器设备使用针对各相设置的开关元件来驱动具有可变转数的多相旋转电机。旋转电机的逆变器设备的示例包括：频率设定单元，其用于针对通过平均划分电角的循环而获得的每个特定电角，根据旋转电机的各相的状态来确定并设定在驱动各相的开关元件时使用的载波信号的载波频率；以及信号生成单元，其用于使用由频率设定单元针对各相设定的载波频率的载波信号来生成用于驱动各相的开关元件的驱动信号。在特定电角处，各相的载波频率是相电压频率的整数倍。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过为各相提供电流来驱动旋转电机的技术。
技术介绍
通常，在驱动诸如3相电动机的旋转电机时使用逆变器设备。逆变器设备通常为各相设置有两个开关元件(总共6个元件)。因此，逆变器设备通过驱动六个开关元件接通和断开来控制三相驱动电压，从而为旋转电机生成旋转磁场。旋转电机的逆变器设备使用开关元件来驱动旋转电机。作为用于控制要施加于旋转电机的电压的电平和频率的方法，PWM(脉冲宽度调制)控制驱动各相的开关元件接通和断开，并施加任意脉冲宽度的电压。PWM控制通常将载波信号与特定指令电压值进行比较，并根据比较结果将驱动电压的电平设置在H (高)电平或L(低)电平处(载波同步方法)。在PWM控制中，驱动开关元件接通和断开的开关频率取决于载波频率。当考虑开关损耗时，优选的是开关频率较低。通过设置较低的载波频率，开关频率可以较低。因此，旋转电机的一些传统逆变器设备根据在提供指令电压值时使用的参考正弦波信号的倾斜来改变载波频率(日本专利公开特许公报第2010-35260号，下文中被称为“专利文献I”)。在专利文献I中描述的传统逆变器设备中，根据参考正弦波信号的倾斜来改变载波频率。因此，执行复杂的控制。另外，由于输出波形的频率要不变，所以当频率可变时无法执行同步PWM控制。因此，还重要的是，在抑制控制的复杂度的同时实现开关损耗而不使控制方法中的选择宽度变窄。其它的参考文献可以是日本专利公开特许公报第2007-228745号和日本专利公开特许公报第9-47026号。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种旋转电机的逆变器设备，该逆变器设备能够在抑制控制的复杂度的同时降低开关损耗。假定使用为各相设置的开关元件来驱动具有可变转数的多相旋转电机，本专利技术的方面包括频率设定单元，其用于针对通过平均划分电角的循环而获得的每个特定电角，根据旋转电机的各相的状态来确定并设定在驱动各相的开关元件时使用的载波信号的载波频率；以及信号生成单元，其用于使用由频率设定单元针对各相设定的载波频率的载波信号来生成用于驱动各相的开关元件的驱动信号。假定在特定电角处各相的载波频率是相电压频率的整数倍。优选的是，频率设定单元根据各相的电流的相位确定各相的载波频率作为旋转电机的各相的状态。还优选的是，旋转电机是3相电机，并且是被2相调制控制的。假定使用针对各相设置的开关元件来驱动旋转电机，本专利技术的另一方面包括针对通过平均划分电角的循环而获得的每个电角，根据旋转电机的各相的状态来确定在驱动各相的开关元件时使用的载波信号的载波频率；使用针对各相确定的载波频率的载波信号来生成用于驱动各相的开关元件的驱动信号；以及在特定电角处将各相的载波频率设置为相电压频率的整数倍。 附图说明图I是根据本专利技术实施例的旋转电机的逆变器设备的配置的说明图；图2是针对根据本专利技术实施例的旋转电机的逆变器设备而设置的CPU的功能配置的说明图；以及图3A是由根据本专利技术实施例的旋转电机的逆变器设备执行的对电动机的驱动控制的说明图(I)。图3B是由根据本专利技术实施例的旋转电机的逆变器设备执行的对电动机的驱动控制的说明图(2)。具体实施例方式以下参照附图来描述本专利技术的实施例。图I是根据本实施例的旋转电机的逆变器设备的配置的说明图。旋转电机的逆变器设备I (下文中被称为“逆变器设备”)使用从DC(直流)电源2施加的电压来驱动作为旋转电机的电动机3。如图I中所示的,逆变器设备I包括电容器101，其并联连接至DC电源2 ;电压检测单元102，其用于检测电容器101的两端之间的电压；逆变器电路103，对于该逆变器电路103，例如，将η通道IGBT (绝缘栅双极晶体管)布置为各相的两个开关元件；驱动电路104，其用于生成并输出逆变器电路103的每个IGBT的驱动信号;CPU(中央处理单元)105，其用于控制由驱动电路104生成驱动信号；以及两个电流传感器106和107。电动机3是通过提供3相电流来驱动的旋转电机。电动机3装配有旋转传感器31，由于该旋转传感器31，可用电角来指示未示出在附图中的转子的位置。由旋转传感器31检测到的值(下文中被称为“旋转传感器值”)输入到CPU 105。旋转电机是可通过为多个相供应电流来驱动的电机。对于逆变器电路103，针对各相，两个串联的IGBT并联连接至电容器101。因此，例如，针对U相，IGBT 111的集电极连接至电容器101的一个端子，IGBT 111的发射极连接至IGBT 112的集电极，并且IGBT112的发射极连接至电容器101的另一个端子。相似地连接针对V相的IGBT 121和IGBT 122、以及针对W相的IGBT 131和IGBT 132。在以上的逆变器电路103中，用于连接IGBT 111和IGBT 112的布线的电压作为U相电压施加到电动机3。类似地，用于连接IGBT 121和IGBT 122的布线的电压作为V相电压施加到电动机3。用于连接IGBT131和IGBT 132的布线的电压作为W相电压施加到电动机3。由此，电流传感器106和电流传感器107分别将表示U相电流和W相电流的值输出到 CPU 105。下文中，输入到 IGBT 111, IGBT 112, IGBT 121、IGBT122、IGBT 131 和 IGBT132中的每个IGBT的栅极的驱动信号被称为“UP信号”、“UN信号”、“VP信号”、“VN信号”、“WP信号”和“WN信号”。“UP信号”、“VP信号”和“WP信号”总体被称为“P信号”，而“UN信号”、“VN信号”和“WN信号”总体被称为“N信号”。CPU 105通过执行分别存储在未示出在附图中的装配存储器或连接存储器中的程序来控制整个逆变器设备I 。在本实施例中，通过监测从旋转传感器31获得的旋转传感器值，针对每个特定电角来确定和设设定各相的载波频率。因此，CPU 105用作频率设定单元。基于各相的状态来执行该确定。CPU 105使用针对各相设定的载波频率，针对各相为每个IGBT生成驱动信号，并且CPU 105将该信号输出到驱动电路104。驱动电路104放大从CPU 105输入的每个驱动信号，并且驱动电路104将该信号输出到对应的IGBT的栅极。因此，CPU 105和驱动电路104用作信号生成单元，该信号生成单元用于生成输出到作为开关元件的每个IGBT的驱动信号。在本实施例中，电流相位被视为各相的状态。因此，对于电流值的绝对值相对大的相，将载波频率设置为较低，而对于电流值的绝对值相对小的相，将载波频率设置为较高。通过如此设定载波频率，在电流值的绝对值大的区域中降低了开关频率，从而有效地降低了开关损耗。因此，可以更成功地抑制开关损耗。此外，在电流值的绝对值相对大的相中电流变化小，而在电流值的绝对值相对小的相中电流变化大。因此，在电流变化大的相中载波频率变高，从而保证了可控性。图2是以上CPU 105的功能配置的说明图。图3A和图3B是电动机3的驱动控制的说明图。在说明图2之前，参考图3A和图3B来具体说明根据本实施例的电动机3的驱动控制。图3A示出了 U相电压波形311、U相电流波形312、V相电压波形321、V相电流波形322、W相电压波形331和W相电流波形332。这些波形由作为电角(度)的横轴和作为电流值和电压值的纵轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.15 JP 2011-0565171.一种逆变器设备，所述逆变器设备使用针对各相设置的开关元件来驱动具有可变转数的多相旋转电机，所述逆变器设备包括 频率设定单元，其用于针对通过平均划分电角的循环而获得的每个特定电角，根据所述旋转电机的各相的状态来确定并设定在驱动各相的所述开关元件时使用的载波信号的载波频率；以及 信号生成単元，其用于使用由所述频率设定单元针对各相设定的所述载波频率的所述载波信号来生成用于驱动各相的所述开关元件的驱动信号，其中， 在所述特定电角处，各相的所述载波频率是相电压频率的整数倍...
【专利技术属性】
技术研发人员：高野龙儿，山田洋平，大场智广，池田成喜，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：
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