用于控制旋转电机的设备和方法技术

公开了用于控制旋转电机的设备和方法。所述控制旋转电机的控制设备包括将DC电压转换成AC电压以使旋转电机旋转的转换电路、以及控制单元。转换电路包括连接到旋转电机的定子绕组的高侧开关、低侧开关。控制单元控制转换电路，使得高侧/低侧开关二者被控制为在用于将DC电压转换成AC电压的每个预定时段连续地接通和断开。控制单元动态地控制均连接到定子绕组的中性点的高侧和低侧中性开关，以增大或减小中性点处的电压，由此调节了流经旋转电机的电流。结果，旋转电机的转矩被最优化。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于旋转电机的控制设备，并且更具体地涉及控制设置有高侧开关元件和低侧开关元件的直流DC-交流AC转换电路并由此控制旋转电机的控制设备。
技术介绍
诸如电动发电机的旋转电机利用控制设备和设置有多个开关元件的DC-AC转换电路来操作。旋转电机由控制DC-AC转换电路的控制设备来控制。为了控制旋转电机，DC-AC转换电路的开关元件由控制设备进行接通-断开控制。具体地，开关元件包括连接在旋转电机的各个绕组与连接到DC-AC转换电路的DC电源的正极端子或负极端子之间的高侧开关和低侧开关。例如，日本专利申请公开公布第2009-60713号公开了这样的控制设备，其中当旋转电机以较高旋转速度运行时，仅旋转电机的一个绕组(相)连接到DC电源，连接到其余绕组的开关元件被断开并且绕组的中性点连接到DC电源的负极端子。 然而，根据专利公布第2009-60713号的上述控制设备执行以下控制(半波整流)其中同时对单相施加DC-AC转换电路的输出电压。因此，无法有效地使用对应于旋转电机的各个相的绕组。
技术实现思路
实施例提供了一种新开发的、控制旋转电机的控制设备，其中控制设备包括AC-DC电压转换电路，AC-DC电压转换电路设置有连接在DC电源与各个定子绕组之间的开关元件、以及连接在定子绕组的连接点与DC电源之间的开关元件。作为实施例的第一方面，一种控制旋转电机的控制设备(其中，该旋转电机具有在中性点处相互连接的多个定子绕组，所述旋转电机以旋转角旋转)包括转换电路，其能够将DC电源的DC电压转换成AC电压，转换电路将AC电压提供给定子绕组，转换电路包括高侧操作开关和低侧操作开关，该高侧操作开关在DC电源的正极端子与定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合，并且该低侧操作开关在DC电源的负极端子与定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合；中性开关，其包括高侧中性开关和低侧中性开关，该高侧中性开关在DC电源的正极端子与中性点之间电连接以在其间打开和闭合，并且该低侧中性开关在DC电源的负极端子与中性点之间连接以在其间打开和闭合；切换装置，其用于在由旋转角确定的预定时段将该高侧操作开关和该低侧操作开关切换成互补接通，该切换装置在连续的预定时段连续地切换该高侧操作开关和该低侧操作开关，由此将DC电压转换成AC电压；第一时段估计装置，其用于估计在预定时段的第一时段，该第一时段是接通的低侧操作开关的数目大于接通的高侧操作开关的数目的时段；第二时段估计装置，其用于估计在预定时段的第二时段，该第二时段是接通的高侧操作开关的数目大于接通的低侧操作开关的数目的时段；电压增大装置，其用于在由第一时段估计装置估计的第一时段期间增大中性点处的电压；以及电压减小装置，其用于在由第二时段估计装置估计的第二时段期间减小中性点处的电压。电压增大装置被配置成将高侧中性开关控制为接通了比接通低侧中性开关的时段长的时段以增大中性点处的电压；并且电压减小装置被配置成将低侧中性开关控制为接通了比接通高侧中性开关的时段长的时段以减小中性点处的电压。当由切换装置接通的高侧开关元件的数目大于低侧开关元件的数目时，中性点处的电压接近DC电源的正极端子处的电压。此时，当电压减小装置进行操作时，中性点处的电压接近DC电源的负极端子处的电压。结果，可以增大构成转换电路的高侧开关元件处流过的电流的量。此外，由于接通的高侧开关元件的数目大于低侧开关元件的数目，所以可以增大流经旋转电机的电流的量，以使得同样可以增大转矩的量。类似地，当由切换装置接通的低侧开关元件的数目大于高侧开关元件的数目时，中性点处的电压接近DC电源的负极端子处的电压。此时，当电压增大装置进行操作时，中性点处的电压接近DC电源的正极端子处的电压。结果，可以增大构成转换电路的低侧开关元件处流过的电流的量。此外，由于接通的低侧开关元件的数目大于高侧开关元件的数目，所以可以增大流经旋转电机的电流的量，以使得同样可以增大转矩的量。 作为本实施例的第二方面，电压增大装置被配置成当低侧中性开关被断开时通过将高侧中性开关控制为接通来开始增大中性点处的电压；并且电压减小装置被配置成当高侧中性开关被断开时通过将低侧中性开关控制为接通来开始减小中性点处的电压。控制设备还包括用于可变地设置旋转角的可变设置装置，该旋转角确定电压增大装置开始增大中性点处的电压的定时或电压减小装置开始减小中性点处的电压的定时，可变设置装置基于确定旋转电机的操作状态的参数来可变地设置旋转角。根据本实施例的第二方面，要增大的在旋转电机流动的电流的量可以被最优化。此外，可以减小旋转电机的转矩脉动。作为本实施例的第三方面，参数包括旋转电机的旋转速度。对应于相同电角的旋转所需要的时间根据旋转电机的旋转速度而变化。此外，根据旋转速度扰乱增大的电流的感应电压同样改变。因此，用于增大流动的电流的旋转角的每个间隔中所需要的时段根据旋转速度而变化。根据本专利技术的第三实施例，根据旋转速度来可变地设置旋转角，由此可以适当地设置开始定时，所述旋转角确定增大或减小中性点处的电压的定时(开始定时)。可变设置装置被配置成设置旋转角，以使得旋转电机的旋转速度越大，则旋转角相对于预定时段开始的定时超前得越多。由于专利技术人已经发现旋转电机的转矩通过在旋转速度大时使开始定时超前而增大，所以根据上述实施例实现了可变装置。作为本实施例的第五方面，参数包括与旋转电机的转矩相关的参数。根据上述实施例，可以通过使用与旋转电机的转矩相关的参数将开始定时调节为更适当的值。作为本实施例的第六方面，电压增大装置被配置成当低侧中性开关被断开时通过将高侧中性开关控制为接通来开始增大中性点处的电压，以及使电压增大装置开始增大电压的定时(开始定时)相对于第一时段开始的定时超前。电压减小装置被配置成当高侧中性开关被断开时通过将低侧中性开关控制为接通来开始减小中性点处的电压，以及使电压减小装置开始减小电压的定时(开始定时)相对于第二时段开始的定时超前。由于专利技术人已经发现旋转电机的转矩可以更大或者可以通过使开始定时相对于上述定时超前来减小转矩脉动，所以根据上述实施例开始定时被设置为适当的。作为本实施例的第七方面，电压增大装置被配置成在第一时段期间将高侧中性开关控制为连续地接通和断开以调节中性点处的电压，并且电压减小装置被配置成在第二时段期间将低侧中性开关控制为连续地接通和断开以调节中性点处的电压。根据上述实施例，中性点处的电压可以被调节为使得可以增强设置流经旋转电机的电流的灵活性或调节旋转电机的转矩的灵活性。结果，可以实现旋转电机的适当控制。作为本实施例的第八方面，切换装置被配置成基于PWM处理来切换高侧操作开关和低侧操作开关以将施加给定子绕组的AC电压控制为基波分量。根据上述实施例，切换装置被配置成当没有控制中性点处的电压(中性电压)时将流经旋转电机的电流控制为接近于基波分量的值。因此，由于通过控制中性电压引起流经旋转电机、相对于基波分量的电流偏移的电流，所以可以容易地减小转矩脉动。 作为本实施例的第九方面，切换装置被配置成基于脉冲波控制来切换高侧操作开关和低侧操作开关。以最大调制速率执行脉冲波控制，使得允许通过脉冲波控制的电流流动的最大旋转速度等于旋转电机的最大旋转速度。假定中性电压被控制，可以扩展流经旋转电机的电流的范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制旋转电机的控制设备，所述旋转电机具有多个定子绕组，所述多个定子绕组在所述定子绕组的中性点处相互连接，所述旋转电机以旋转角旋转，所述控制设备包括：转换电路，其能够将直流DC电源的DC电压转换成交流AC电压，所述转换电路将所述AC电压提供给所述定子绕组，所述转换电路包括高侧操作开关和低侧操作开关，所述高侧操作开关在DC电源的正极端子与所述定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合，并且所述低侧操作开关在所述DC电源的负极端子与所述定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合；中性开关，其包括高侧中性开关和低侧中性开关，所述高侧中性开关在所述DC电源的所述正极端子与所述中性点之间电连接以在其间打开和闭合，并且所述低侧中性开关在所述DC电源的所述负极端子与所述中性点之间连接以在其间打开和闭合；切换装置，其用于在由所述旋转角确定的预定时段将所述高侧操作开关和所述低侧操作开关切换成互补接通，所述切换装置在连续的预定时段连续地切换所述高侧操作开关和所述低侧操作开关，由此将所述DC电压转换成所述AC电压；第一时段估计装置，其用于估计在所述预定时段的第一时段，所述第一时段是接通的低侧操作开关的数目大于接通的高侧操作开关的数目的时段；第二时段估计装置，其用于估计在所述预定时段的第二时段，所述第二时段是接通的高侧操作开关的数目大于接通的低侧操作开关的数目的时段；电压增大装置，其用于在由所述第一时段估计装置估计的所述第一时段期间增大所述中性点处的电压；以及电压减小装置，其用于在由所述第二时段估计装置估计的所述第二时段期间减小所述中性点处的电压，其中所述电压增大装置被配置成将所述高侧中性开关控制为接通了比接通所述低侧中性开关的时段长的时段以增大所述中性点处的电压；并且所述电压减小装置被配置成将所述低侧中性开关控制为接通了比接通所述 高侧中性开关的时段长的时段以减小所述中性点处的电压。...

【技术特征摘要】
2011.05.09 JP 2011-1041571.一种控制旋转电机的控制设备，所述旋转电机具有多个定子绕组，所述多个定子绕组在所述定子绕组的中性点处相互连接，所述旋转电机以旋转角旋转，所述控制设备包括 转换电路，其能够将直流DC电源的DC电压转换成交流AC电压，所述转换电路将所述AC电压提供给所述定子绕组，所述转换电路包括高侧操作开关和低侧操作开关，所述高侧操作开关在DC电源的正极端子与所述定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合，并且所述低侧操作开关在所述DC电源的负极端子与所述定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合； 中性开关，其包括高侧中性开关和低侧中性开关，所述高侧中性开关在所述DC电源的所述正极端子与所述中性点之间电连接以在其间打开和闭合，并且所述低侧中性开关在所述DC电源的所述负极端子与所述中性点之间连接以在其间打开和闭合； 切换装置，其用于在由所述旋转角确定的预定时段将所述高侧操作开关和所述低侧操作开关切换成互补接通，所述切换装置在连续的预定时段连续地切换所述高侧操作开关和所述低侧操作开关，由此将所述DC电压转换成所述AC电压； 第一时段估计装置，其用于估计在所述预定时段的第一时段，所述第一时段是接通的低侧操作开关的数目大于接通的高侧操作开关的数目的时段； 第二时段估计装置，其用于估计在所述预定时段的第二时段，所述第二时段是接通的高侧操作开关的数目大于接通的低侧操作开关的数目的时段； 电压增大装置，其用于在由所述第一时段估计装置估计的所述第一时段期间增大所述中性点处的电压；以及 电压减小装置，其用于在由所述第二时段估计装置估计的所述第二时段期间减小所述中性点处的电压，其中 所述电压增大装置被配置成将所述高侧中性开关控制为接通了比接通所述低侧中性开关的时段长的时段以增大所述中性点处的电压；并且所述电压减小装置被配置成将所述低侧中性开关控制为接通了比接通所述高侧中性开关的时段长的时段以减小所述中性点处的电压。2.根据权利要求I所述的控制设备，其中，所述电压增大装置被配置成当所述低侧中性开关被断开时通过将所述高侧中性开关控制为接通来开始增大所述中性点处的电压；并且所述电压减小装置被配置成当所述高侧中性开关被断开时通过将所述低侧中性开关控制为接通来开始减小所述中性点处的电压，并且 所述控制设备还包括用于可变地设置所述旋转角的可变设置装置，所述旋转角确定所述电压增大装置开始增大所述中性点处的电压的定时或所述电压减小装置开始减小所述中性点处的电压的定时，所述可变设置装置基于确定所述旋转电机的操作状态的参数来可变地设置所述旋转角。3.根据权利要求2所述的控制设备，其中，所述参数包括所述旋转电机的旋转速度。4.根据权利要求3所述的控制设备，其中，所述可变设置装置被配置成设置所述旋转角，以使得所述旋转电机的旋转速度越大，则所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中飞鸟，谷口真，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：