專利名稱：電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)具備生成直流系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓生成部和將系統(tǒng)電壓變換成彼此相位錯(cuò)位的多相交流電壓來供給交流電機(jī)的直流交流變換部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制的控制裝置。
背景技術(shù)：
普遍地使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其利用逆變器將來自直流電源的直流電壓變換成交流電壓來驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)。在這樣的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，為了對(duì)交流電機(jī)的各相線圈供給正弦波狀的交流電壓來高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，多進(jìn)行基于矢量控制的PWM(脈寬調(diào)制)控制以及最大轉(zhuǎn)矩控制。然而，對(duì)于交流電機(jī)而言，隨著旋轉(zhuǎn)速度變高感應(yīng)電壓變高，從而驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)所需的交流電壓(以下，稱為“必要電壓”。)也變高。而且，當(dāng)該必要電壓超過對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行變換而從逆變器所能輸出的最大的交流電壓(以下，稱為“最大輸出電壓”。)時(shí)，變?yōu)闊o法在線圈中流過所需的電流，從而就無法適當(dāng)?shù)乜刂平涣麟姍C(jī)。因此，為了降低該感應(yīng)電壓，進(jìn)行使交流電機(jī)的勵(lì)磁磁通變?nèi)醯娜醮艌?chǎng)控制。然而，當(dāng)進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制時(shí)，無法進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩控制，因此可輸出的最大轉(zhuǎn)矩會(huì)降低并且效率也降低。對(duì)于這樣的問題，下述的專利文獻(xiàn)1記載了一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其具備使來自直流電源的電源電壓升壓的升壓轉(zhuǎn)換器，能夠提高系統(tǒng)電壓。對(duì)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制的控制裝置通過與必要電壓的上升對(duì)應(yīng)地提高系統(tǒng)電壓，能夠使最大輸出電壓上升，從而使最大轉(zhuǎn)矩控制區(qū)域擴(kuò)大到更高的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域。而且構(gòu)成為即使在系統(tǒng)電壓達(dá)到升壓轉(zhuǎn)換器可升壓的上限電壓(以下，稱為“最大系統(tǒng)電壓”。)的狀態(tài)，也就是說，即使在最大輸出電壓變成其上限電壓的狀態(tài)下，也是必要電壓越超過最大輸出電壓，旋轉(zhuǎn)速度越高，由該控制裝置進(jìn)行基于弱磁場(chǎng)控制的矩形波控制。即，專利文獻(xiàn)1所述的控制裝置構(gòu)成為在系統(tǒng)電壓與使電源電壓升壓而得到的最大系統(tǒng)電壓相等后，換言之，在交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度比較高之后，進(jìn)行矩形波控制。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-311770號(hào)公報(bào)(段落0046 0048等)然而，通過矩形波控制，與PWM控制相比能夠使構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件的導(dǎo)通截止次數(shù)大幅度地減少，因此能夠抑制開關(guān)損耗。因此，為了提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的效率，考慮過從更低的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域開始進(jìn)行矩形波控制的構(gòu)成。然而，當(dāng)執(zhí)行矩形波控制中進(jìn)行系統(tǒng)電壓的升壓時(shí)，被供給各相線圈的電壓的平衡會(huì)失衡，從而產(chǎn)生交流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的不同而發(fā)生變動(dòng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。在專利文獻(xiàn)1所記載的構(gòu)成中，PWM控制中進(jìn)行系統(tǒng)電壓的升壓，自系統(tǒng)電壓與使電源電壓升壓而得到的最大系統(tǒng)電壓相等開始進(jìn)行矩形波控制。因此，在系統(tǒng)電壓被升壓到最大系統(tǒng)電壓為止的期間不進(jìn)行矩形波控制，開關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域被限制在高旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域。然而，在不變更使用了升壓轉(zhuǎn)換器的主動(dòng)系統(tǒng)電壓而直接供給來自直流電源的直流電壓的運(yùn)轉(zhuǎn)條件或者系統(tǒng)中，也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)電壓的變化。即，直流電源的輸出電壓與直流電源的放電電流或者充電電流對(duì)應(yīng)地發(fā)生變化，系統(tǒng)電壓與此相應(yīng)地也會(huì)發(fā)生變化。假如，在系統(tǒng)電壓的變化中，不進(jìn)行矩形波控制，該情況下盡管防止了由于矩形波控制而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，但是開關(guān)損耗少的矩形波控制的執(zhí)行被限制住了。另一方面，假如在系統(tǒng)電壓的變化中，也要進(jìn)行了矩形波控制時(shí)，該情況下盡管能夠執(zhí)行開關(guān)損耗少的矩形波控制，但是有可能會(huì)由于矩形波控制而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)㈤_關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域擴(kuò)大到低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域側(cè)，即使在矩形波控制中系統(tǒng)電壓發(fā)生了變化，也能夠抑制交流電機(jī)的振動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制的控制裝置，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具備生成直流的系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓生成部；和將上述系統(tǒng)電壓變換成彼此相位錯(cuò)位的多相交流電壓并供給交流電機(jī)的直流交流變換部，該控制裝置的特征構(gòu)成在于， 具備開關(guān)控制部，該開關(guān)控制部對(duì)上述直流交流變換部所具備的多個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，進(jìn)行輸出多相矩形波狀電壓的矩形波控制，在執(zhí)行上述矩形波控制中上述系統(tǒng)電壓發(fā)生變化的情況下，上述開關(guān)控制部基于上述系統(tǒng)電壓的變化率進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，該矩形波寬度調(diào)整控制按照被設(shè)定成電角度一周的整數(shù)倍長(zhǎng)度的控制周期內(nèi)的各相的上述矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。根據(jù)上述特征構(gòu)成，即使在執(zhí)行矩形波控制中系統(tǒng)電壓發(fā)生變化的情況下，也能夠抑制在被設(shè)定成電角度一周的整數(shù)倍長(zhǎng)度的控制周期內(nèi)被供給各相線圈的電壓的平衡發(fā)生失衡，從而能夠抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。因此，即使在系統(tǒng)電壓發(fā)生了變化的狀態(tài)下，也能夠抑制交流電機(jī)的振動(dòng)并進(jìn)行矩形波控制。其結(jié)果，能夠擴(kuò)大開關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域，能夠提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝
置的效率。另外，在利用轉(zhuǎn)換器等能動(dòng)地對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行升壓或者降壓以便能夠變更系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)中，在執(zhí)行矩形波控制中也能夠抑制交流電機(jī)的振動(dòng)并變更系統(tǒng)電壓，能夠從低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域開始進(jìn)行矩形波控制以便系統(tǒng)電壓不被升壓到最大系統(tǒng)電壓。其結(jié)果，能夠?qū)㈤_關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域擴(kuò)大到低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域側(cè)，能夠提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的效率。這里，優(yōu)選將各相的上述矩形波狀電壓的電壓值根據(jù)上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止而在高電平與低電平之間進(jìn)行切換的點(diǎn)設(shè)為高低切換點(diǎn)，并且上述開關(guān)控制部使上述控制周期的起點(diǎn)與上述高低切換點(diǎn)中的任意一個(gè)切換點(diǎn)相一致，將多相的上述矩形波狀電壓的上述高低切換點(diǎn)分別作為分割點(diǎn)來對(duì)上述控制周期進(jìn)行分割，將分割上述控制周期而設(shè)定的期間作為分割期間，上述矩形波寬度調(diào)整控制是如下的控制基于上述控制周期的長(zhǎng)度、上述控制周期的起點(diǎn)的上述系統(tǒng)電壓的值以及上述控制周期內(nèi)的上述系統(tǒng)電壓的變化率，按照上述分割期間的各個(gè)上述系統(tǒng)電壓的時(shí)間積分值大致相等的方式，來設(shè)定上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。根據(jù)構(gòu)成，基于控制周期的長(zhǎng)度、控制周期的起點(diǎn)的系統(tǒng)電壓的值以及控制周期內(nèi)系統(tǒng)電壓的變化率，按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓的時(shí)間積分值大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)，僅此就能夠使控制周期內(nèi)的各相的矩形波狀電壓的時(shí)間積分值大致相等。因此，能夠使矩形波寬度調(diào)整控制的所需要的運(yùn)算簡(jiǎn)單化，從而能夠使控制裝置的構(gòu)成變得簡(jiǎn)單。此外，優(yōu)選采用如下構(gòu)成預(yù)先準(zhǔn)備表示上述3個(gè)參數(shù)與導(dǎo)通截止定時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的映射數(shù)據(jù)，參照該映射數(shù)據(jù)來取得并設(shè)定多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。另外，優(yōu)選上述系統(tǒng)電壓生成部具備電壓變換部，該電壓變換部對(duì)來自直流電源的電源電壓進(jìn)行變換來生成所希望的上述系統(tǒng)電壓，還具備電壓變換控制部，該電壓變換控制部取得由上述電壓變換部生成的上述系統(tǒng)電壓的指令值、即系統(tǒng)電壓指令值，并且基于該系統(tǒng)電壓指令值來對(duì)上述電壓變換部所具備的開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，在使上述電壓變換部變更上述系統(tǒng)電壓的情況下，上述電壓變換控制部使上述系統(tǒng)電壓的變更開始的變更開始定時(shí)與上述直流交流變換部所具備的上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中的任意一個(gè)定時(shí)相一致，上述開關(guān)控制部使上述控制周期的起點(diǎn)與上述變更開始定時(shí)相一致。根據(jù)該構(gòu)成，能夠從系統(tǒng)電壓的變更開始的初始時(shí)刻就進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，能夠更可靠地抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。另外，優(yōu)選上述電壓變換控制部使上述系統(tǒng)電壓的變更結(jié)束的變更結(jié)束定時(shí)與上述直流交流變換部所具備的上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中的、定時(shí)與上述變更開始定時(shí)相差電角度一周的整數(shù)倍的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致。根據(jù)該構(gòu)成，能夠在從變更開始定時(shí)到變更結(jié)束定時(shí)這整個(gè)期間進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，能夠可靠地抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。另外，優(yōu)選上述系統(tǒng)電壓是直流電源的輸出電壓，上述系統(tǒng)電壓的變化率是基于上述控制周期的起點(diǎn)的上述系統(tǒng)電壓的值和該控制周期的起點(diǎn)以前的上述系統(tǒng)電壓的值而計(jì)算出的。根據(jù)該構(gòu)成，即使在直流電源的輸出電壓、即系統(tǒng)電壓與放電電流或者充電電流對(duì)應(yīng)地發(fā)生變化的情況下，也能夠與該系統(tǒng)電壓的變化相應(yīng)地來使控制周期內(nèi)的各相的矩形波狀電壓的時(shí)間積分值大致相等。因此，即使產(chǎn)生了未預(yù)料到的系統(tǒng)電壓的變化，也能夠適當(dāng)抑制交流電機(jī)的振動(dòng)并進(jìn)行矩形波控制。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成的電路圖。圖2是表示由旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)矩規(guī)定的電機(jī)的可動(dòng)作區(qū)域的圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的系統(tǒng)電壓指令值的變化以及與其相伴的電機(jī)的可動(dòng)作區(qū)域的變化的說明圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的控制裝置的控制流程的流程圖。圖5是表示矩形波寬度調(diào)整控制的流程的流程圖。圖6是表示由矩形波寬度調(diào)整控制執(zhí)行的開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)的設(shè)定的說明圖。圖7是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電壓變換控制流程的流程圖。圖8是表示由本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電壓變換控制執(zhí)行的變更開始定時(shí)以及
5變更結(jié)束定時(shí)的設(shè)定的說明圖。圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成的電路圖。圖10是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的控制裝置的控制流程的流程圖。
具體實(shí)施例方式〔第一實(shí)施方式〕基于附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1所示，在本實(shí)施方式中，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1作為如下裝置而構(gòu)成的情況為例來進(jìn)行說明，其中，該裝置對(duì)作為由三相交流而被驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)的內(nèi)置磁鐵構(gòu)造的同步電機(jī)4(IPMSM，以下簡(jiǎn)稱為“電機(jī)4”。)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該電機(jī)4構(gòu)成為根據(jù)需要也作為發(fā)電機(jī)而動(dòng)作，例如作為電動(dòng)車輛、混合車輛等的驅(qū)動(dòng)力源使用。電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具有生成直流系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓生成部32和將該系統(tǒng)電壓Vdc變換成彼此相位錯(cuò)位的三相交流電壓并供給電機(jī)4的逆變器6而構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，系統(tǒng)電壓生成部32具備直流電源3、對(duì)來自該直流電源3的電源電壓Vb進(jìn)行變換來生成所希望的系統(tǒng)電壓Vdc的轉(zhuǎn)換器5。而且，在本實(shí)施方式中，控制裝置2構(gòu)成為能夠執(zhí)行使用矢量控制的手法來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1，對(duì)逆變器6所具備的多個(gè)開關(guān)元件E3 E8進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，執(zhí)行使三相的矩形波狀電壓輸出的矩形波控制。此時(shí)，控制裝置2具有如下特征在執(zhí)行矩形波控制中轉(zhuǎn)換器5對(duì)系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行變更的情況下，進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，其中，該矩形波寬度調(diào)整控制基于系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照被設(shè)定成電角度一周的長(zhǎng)度的控制周期T內(nèi)的各相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。以下，對(duì)本實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1 以及其控制裝置2進(jìn)行詳細(xì)說明。1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成首先，基于圖1對(duì)本實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的構(gòu)成進(jìn)行說明。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具備轉(zhuǎn)換器5和逆變器6。另外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具備直流電源3、使來自直流電源3 的直流電壓Vb平滑化的第一平滑電容器Cl、使由轉(zhuǎn)換器5升壓后的系統(tǒng)電壓Vdc平滑化的第二平滑電容器C2。作為直流電源3，可使用例如鎳氫二次電池、鋰離子二次電池等各種二次電池、電容器、或者使用這些的組合等。作為直流電源3的電壓的電源電壓Vb被電源電壓傳感器41檢測(cè)出并被向控制裝置2輸出。轉(zhuǎn)換器5是對(duì)來自直流電源3的電源電壓Vb進(jìn)行變換來生成所希望值的直流的系統(tǒng)電壓Vdc的DC-DC轉(zhuǎn)換器，相當(dāng)于本發(fā)明的電壓變換部。在本實(shí)施方式中，該轉(zhuǎn)換器5 作為使電源電壓Vb升壓來生成所希望的系統(tǒng)電壓Vdc的升壓轉(zhuǎn)換器而發(fā)揮功能。此外，在電機(jī)4作為發(fā)電機(jī)而發(fā)揮功能時(shí)，使來自逆變器6的系統(tǒng)電壓Vdc降壓并供給直流電源3， 對(duì)該直流電源3進(jìn)行充電。轉(zhuǎn)換器5具備電抗器(reactoiOLl、電壓變換用開關(guān)元件E1、E2 以及二極管D1、D2。這里，轉(zhuǎn)換器5作為電壓變換用開關(guān)元件，具備以串聯(lián)的方式連接而成的一對(duì)上臂元件El以及下臂元件E2。作為這些電壓變換用開關(guān)元件E1、E2，在本例中，使用IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)。上臂元件El的發(fā)射極和下臂元件E2的集電極經(jīng)由電抗器Ll與直流電源3的正極端子連接。另外，上臂元件El的集電極與供給被轉(zhuǎn)換器5升壓后的電壓的系統(tǒng)電壓線51連接，下臂元件E2的發(fā)射極連接著與直流電源3的負(fù)極端子相連的負(fù)極線52。另外，對(duì)各電壓變換用開關(guān)元件E1、E2，分別并列連接著作為續(xù)流二極管而發(fā)揮功能的二極管D1、D2。此外，作為電壓變換用開關(guān)元件E1、E2，除了 IGBT之外，還可以使用雙極型、場(chǎng)效應(yīng)型、MOS型等各種構(gòu)造的功率晶體管。電壓變換用開關(guān)元件E1、E2分別根據(jù)從控制裝置2輸出的開關(guān)控制信號(hào)S1、S2來進(jìn)行導(dǎo)通截止動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，開關(guān)控制信號(hào)Si、S2是對(duì)各開關(guān)元件E1、E2的柵極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由此，轉(zhuǎn)換器5在升壓動(dòng)作時(shí)，將從直流電源3供給的電源電壓 Vb升壓到所希望的系統(tǒng)電壓Vdc，并供給系統(tǒng)電壓線51以及逆變器6。另外，轉(zhuǎn)換器5在降壓動(dòng)作時(shí)，使從逆變器6供給的系統(tǒng)電壓Vdc降壓并供給直流電源3。由轉(zhuǎn)換器5生成的系統(tǒng)電壓Vdc被系統(tǒng)電壓傳感器42檢測(cè)并被向控制裝置2輸出。此外，在作為系統(tǒng)電壓的指令值的系統(tǒng)電壓指令值Vdct與電源電壓Vb相等而不利用轉(zhuǎn)換器5進(jìn)行升壓的情況下，系統(tǒng)電壓Vdc與電源電壓Vb相等。逆變器6是用于將直流的系統(tǒng)電壓Vdc變換成交流電壓并供給電機(jī)4的裝置，相當(dāng)于本發(fā)明的直流交流變換部。逆變器6具備多組開關(guān)元件E3 E8、二極管D3 D8。這里，在逆變器6中，對(duì)于電機(jī)4的各相(U相、V相、W相這3相)分別具備一對(duì)開關(guān)元件，具體而言，是U相用上臂元件E3以及U相用下臂元件E4、V相用上臂元件E5以及V相用下臂元件E6以及W相用上臂元件E7以及W相用下臂元件E8。作為這些開關(guān)元件E3 E8，在本例中，使用IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)。各相用的上臂元件E3、E5、E7的發(fā)射極和下臂元件E4、E6、E8的集電極分別與電機(jī)4的各相線圈連接。另外，各相用的上臂元件E3、E5、E7 的集電極與系統(tǒng)電壓線51連接，各相用的下臂元件E4、E6、E8的發(fā)射極與負(fù)極線52連接。 另外，對(duì)各開關(guān)元件E3 E8，并列連接分別作為續(xù)流二極管管而發(fā)揮功能的二極管D3 D8。此外，作為開關(guān)元件E3 E8，除了 IGBT之外，還可以采用雙極型、場(chǎng)效應(yīng)型、MOS型等各種構(gòu)造的功率晶體管。開關(guān)元件E3 E8分別根據(jù)從控制裝置2輸出的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8進(jìn)行導(dǎo)通截止動(dòng)作。由此，逆變器6將系統(tǒng)電壓Vdc變換成彼此相位錯(cuò)位的三相交流電壓并供給電機(jī)4，并使電機(jī)4輸出與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，各開關(guān)元件E3 E8按照開關(guān)控制信號(hào)S3 S8，進(jìn)行基于后述的PWM(脈寬調(diào)制)控制或者矩形波控制的開關(guān)動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，開關(guān)控制信號(hào)S3 S8是對(duì)各開關(guān)元件E3 E8的柵極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另一方面，在電機(jī)4作為發(fā)電機(jī)而發(fā)揮功能時(shí)，將發(fā)出的交流電壓變換成直流電壓并供給系統(tǒng)電壓線51以及轉(zhuǎn)換器5。在逆變器6與電機(jī)4的各相線圈之間流過的各相電流，具體而言，U相電流Iur、V相電流Ivr以及W相電流Iwr被電流傳感器43檢測(cè)出而被向控制裝置2輸出。另外，電機(jī)4的轉(zhuǎn)子在各時(shí)刻的磁極位置θ被旋轉(zhuǎn)傳感器44檢測(cè)出并被向控制裝置2輸出。旋轉(zhuǎn)傳感器44例如由旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)等構(gòu)成。這里，磁極位置θ表示電角度上的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。電機(jī)4的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM以及系統(tǒng)電壓指令值Vdct作為來自未圖示的車輛控制裝置等其它控制裝置等的請(qǐng)求信號(hào)而被輸入給控制裝置2。2.控制裝置的構(gòu)成接下來，對(duì)本實(shí)施方式的控制裝置2的功能詳細(xì)地進(jìn)行說明。如圖1所示，控制裝置2具備開關(guān)控制部30和電壓變換控制部31。這些控制裝置2的各功能部是以微型計(jì)算機(jī)等邏輯電路為核心部件，由用于對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理的硬件或者軟件(程序)或者這兩方構(gòu)成。如上所述，對(duì)控制裝置2，輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM以及磁極位置Θ。因此，開關(guān)控制部30根據(jù)這些目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM、磁極位置θ以及從磁極位置θ導(dǎo)出的電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω 來生成并輸出對(duì)電機(jī)4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)所用的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8，對(duì)逆變器6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，控制裝置2在PWM控制以及最大轉(zhuǎn)矩控制與矩形波控制以及弱磁場(chǎng)控制之間進(jìn)行切換來驅(qū)動(dòng)逆變器6。另外，對(duì)控制裝置2輸入直流電源3的電源電壓Vb、由轉(zhuǎn)換器5生成的系統(tǒng)電壓Vdc以及系統(tǒng)電壓指令值Vdct。因此，電壓變換控制部31生成并輸出開關(guān)控制信號(hào) S1、S2來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器5，其中，開關(guān)控制信號(hào)S1、S2用于生成與輸入的系統(tǒng)電壓指令值Vdct 相等的系統(tǒng)電壓Vdc。開關(guān)控制部30在逆變器6的直流-交流變換時(shí)，在PWM控制與矩形波控制之間進(jìn)行切換并加以執(zhí)行。在本實(shí)施方式中，PWM控制包含正弦波PWM控制和過調(diào)制PWM控制這2 種控制方式。在正弦波PWM控制中，基于正弦波狀的電壓指令值與搬運(yùn)波的比較來控制逆變器6的各開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止。具體而言，U、V、W的各相的逆變器6的輸出電壓波形由脈沖的集合構(gòu)成，并且按照其基本波分量在一定期間內(nèi)為正弦波的方式來控制各脈沖的占空比，其中，該脈沖由上臂元件E3、E5、E7處于導(dǎo)通狀態(tài)的高電平期間和下臂元件 E4、E6、E8處于導(dǎo)通狀態(tài)的低電平期間構(gòu)成。當(dāng)將相對(duì)于系統(tǒng)電壓Vdc的逆變器6的輸出電壓波形的基本波分量的實(shí)效值的比率設(shè)為調(diào)制率m，則在正弦波PWM控制中，調(diào)制率m能夠在0 0.61的范圍變化。在該正弦波PWM控制中，例如，能夠根據(jù)基于矢量控制的電動(dòng)機(jī)電流控制(電動(dòng)機(jī)電流反饋控制)來進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。在過調(diào)制PWM控制中，開關(guān)控制部30控制成通過使各脈沖的占空比與正弦波 PWM控制相比在基本波分量的波峰側(cè)大而在波谷側(cè)小，來使逆變器6的輸出電壓波形的基本波分量的波形變形從而使振幅比正弦波PWM大。在過調(diào)制PWM控制中，調(diào)制率m能夠在 0.61 0.78的范圍變化。在該過調(diào)制PWM控制中將調(diào)制率m提高到最大的0.78的狀態(tài)成為矩形波控制。在該過調(diào)制PWM控制中，例如能夠通過基于矢量控制的電動(dòng)機(jī)電流控制 (電動(dòng)機(jī)電流反饋控制)來控制轉(zhuǎn)矩控制。在矩形波控制中，開關(guān)控制部30控制成U、V、W的各相的逆變器6的輸出電壓波形在每1周期高電平期間和低電平期間被逐次地交替表示并且這些高電平期間和低電平期間的比基本上是1 1的矩形波。由此，矩形波控制使逆變器6輸出矩形波狀電壓。艮口， 開關(guān)控制部30是除了進(jìn)行上述的PWM控制之外，還對(duì)逆變器6所具備的多個(gè)開關(guān)元件E3 E8進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，并進(jìn)行使三相的矩形波狀電壓輸出的矩形波控制的控制部。在矩形波控制中，調(diào)制率m被固定在0. 78。在該矩形波控制中，例如根據(jù)基于轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩指令值之間的偏差的電壓相位控制(轉(zhuǎn)矩反饋控制)來進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，其中，該轉(zhuǎn)矩實(shí)際值由基于被電流傳感器43檢測(cè)出的U、V、W的各相的電流值Iur、Ivr, Iwr和電壓指令值的電力運(yùn)算而求出。另外，也能夠通過基于矢量控制的電動(dòng)機(jī)電流控制(電動(dòng)機(jī)電流反饋控制) 來進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。此外，開關(guān)控制部30所進(jìn)行的上述的正弦波PWM控制、過調(diào)制PWM控制以及矩形波控制是公知的，這里省略詳細(xì)說明(例如，參照上述的專利文獻(xiàn)1)。然而，在電機(jī)4中，隨著旋轉(zhuǎn)速度ω變高，感應(yīng)電壓變高，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4所需的交流電壓(以下稱為“必要電壓”。)也變高。而且，如果該必要電壓超過此時(shí)的對(duì)變換系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行變換從逆變器6所能輸出的最大的交流電壓(以下稱為“最大輸出電壓”。)，則能夠使線圈流過必要電流，從而無法適當(dāng)?shù)乜刂齐姍C(jī)4。因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)電機(jī)4 的必要電壓使PWM控制(正弦波PWM控制或者過調(diào)制PWM控制)的調(diào)制率m在0 0. 78
8的范圍變化，同時(shí)通過在其范圍內(nèi)的最大輸出在電壓比電機(jī)4的必要電壓較低的狀態(tài)下與 PWM控制一起進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩控制。而且，當(dāng)電機(jī)4的必要電壓達(dá)到PWM控制的最大調(diào)制率 (m = 0. 78)的最大輸出電壓時(shí)，與矩形波控制一起進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制。這里，最大轉(zhuǎn)矩控制是對(duì)同一電流調(diào)節(jié)電流相位以便使電機(jī)4的輸出轉(zhuǎn)矩最大的控制。另外，弱磁場(chǎng)控制是對(duì)電流相位進(jìn)行調(diào)節(jié)以便從線圈產(chǎn)生(超前)使電機(jī)4的勵(lì)磁磁通變?nèi)醯姆较虻拇磐ǖ目刂啤?上述的必要電壓以及最大輸出電壓均能夠作為交流電壓的實(shí)效值而相互比較。此外，上述的最大轉(zhuǎn)矩控制以及弱磁場(chǎng)控制是公知的，因此這里省略詳細(xì)的說明(例如，參照上述的專利文獻(xiàn)1)。圖2是表示由旋轉(zhuǎn)速度ω和目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM規(guī)定的電機(jī)4的可動(dòng)作區(qū)域的中、執(zhí)行 PWM控制以及最大轉(zhuǎn)矩控制的區(qū)域Al和執(zhí)行矩形波控制以及弱磁場(chǎng)控制區(qū)域Α2的圖。此外，該圖2是未考慮系統(tǒng)電壓Vdc的升壓的圖。如上所述，隨著電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω變高感應(yīng)電壓會(huì)變高，因此電機(jī)4的必要電壓也與此相應(yīng)地變高。因此，由被輸入到控制裝置2 的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和此時(shí)的電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω而決定的動(dòng)作點(diǎn)位于較低旋轉(zhuǎn)的區(qū)域Al內(nèi)的情況下，執(zhí)行PWM控制以及最大轉(zhuǎn)矩控制，在該動(dòng)作點(diǎn)位于較高旋轉(zhuǎn)的區(qū)域Α2內(nèi)的情況下執(zhí)行矩形波控制以及弱磁場(chǎng)控制。區(qū)域Al與區(qū)域Α2的邊界由電機(jī)4的必要電壓和在PWM 控制的最大調(diào)制率(即矩形波控制調(diào)制率m = 0. 78)的最大輸出電壓相一致的旋轉(zhuǎn)速度ω 以及轉(zhuǎn)矩決定。電壓變換控制部31是取得作為由轉(zhuǎn)換器5生成的系統(tǒng)電壓Vdc的指令值的系統(tǒng)電壓指令值Vdct，并且基于系統(tǒng)電壓指令值Vdct，對(duì)轉(zhuǎn)換器5所具備的開關(guān)元件El、E2進(jìn)行導(dǎo)通截止控制的控制部。電壓變換控制部31根據(jù)取得的系統(tǒng)電壓指令值Vdct，來生成對(duì)轉(zhuǎn)換器5的電壓變換用開關(guān)元件El、E2進(jìn)行控制的開關(guān)控制信號(hào)Si、S2。而且，轉(zhuǎn)換器5 的電壓變換用開關(guān)元件El、E2根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)Sl、S2進(jìn)行導(dǎo)通截止動(dòng)作，由此電源電壓 Vb得以升壓。具體而言，轉(zhuǎn)換器5響應(yīng)于來自電壓變換控制部31的開關(guān)控制信號(hào)Si、S2， 使僅下臂元件E2在規(guī)定期間為導(dǎo)通的狀態(tài)和上臂元件El以及下臂元件E2這雙方在規(guī)定期間都為截止的狀態(tài)交替地反復(fù)動(dòng)作，對(duì)電源電壓Vb進(jìn)行升壓。此時(shí)的升壓比與下臂元件 E2的導(dǎo)通期間的占空比對(duì)應(yīng)。即，隨著下臂元件E2的導(dǎo)通占空比變大，電抗器Ll的電力蓄積變大，因此能夠提高從轉(zhuǎn)換器5輸出的系統(tǒng)電壓Vdc。此外，在控制裝置2中，除了被輸入系統(tǒng)電壓指令值Vdct之外，還被輸入電源電壓Vb以及系統(tǒng)電壓Vdc。而且，電壓變換控制部31基于系統(tǒng)電壓指令值Vdct以及系統(tǒng)電壓Vdc或者系統(tǒng)電壓指令值Vdct、系統(tǒng)電壓 Vdc以及電源電壓Vb來進(jìn)行反饋控制，并進(jìn)行使轉(zhuǎn)換器5生成與系統(tǒng)電壓指令值Vdct相等的系統(tǒng)電壓Vdc的控制。圖3是表示系統(tǒng)電壓指令值Vdct的變化以及與此相伴的電機(jī)4的可動(dòng)作區(qū)域的變化的一個(gè)例子的說明圖。圖3(b)表示旋轉(zhuǎn)速度ω上升時(shí)的系統(tǒng)電壓指令值Vdct的變化的一個(gè)例子，圖3(a)表示對(duì)應(yīng)于這樣的系統(tǒng)電壓指令值Vdct的變化的電機(jī)4的可動(dòng)作區(qū)域的變化。在圖3(a)中，以實(shí)線表示的區(qū)域是不對(duì)電源電壓Vb進(jìn)行升壓而直接將其用作系統(tǒng)電壓Vdc的情況下的可動(dòng)作區(qū)域，雙點(diǎn)劃線表示的區(qū)域?qū)﹄娫措妷篤b逐漸升壓的情況下變化的可動(dòng)作區(qū)域。另外，圖3(a)中多個(gè)黑點(diǎn)表示目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM的推移。如圖3(a)所示，在本例中，由目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM以及旋轉(zhuǎn)速度ω規(guī)定的電機(jī)4的動(dòng)作點(diǎn)到時(shí)刻Ul之前，無需對(duì)電源電壓Vb進(jìn)行升壓，處于能夠執(zhí)行最大轉(zhuǎn)矩控制以及PWM控制的區(qū)域Al。因此，控制裝置2執(zhí)行最大轉(zhuǎn)矩控制以及PWM控制。其后，在時(shí)刻Ul u2，如圖3 (a)所示，電機(jī)4的動(dòng)作點(diǎn)進(jìn)入需要進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制的區(qū)域A2，控制裝置2執(zhí)行弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制。此時(shí)，控制裝置2 不進(jìn)行升壓控制，系統(tǒng)電壓指令值Vdct保持與電源電壓Vb相同的值。因此，電機(jī)4可輸出的轉(zhuǎn)矩伴隨著旋轉(zhuǎn)速度ω的上升而逐漸降低。而且，在時(shí)刻u2 u3，如圖3(b)所示，控制裝置2執(zhí)行升壓控制。由此，系統(tǒng)電壓指令值Vdct伴隨著旋轉(zhuǎn)速度ω在時(shí)刻u2 u3的上升而從與電源電壓Vb相同的值逐漸增加到被設(shè)定為系統(tǒng)電壓指令值Vdct的上限的值Vdcmax。此外，優(yōu)選作為該系統(tǒng)電壓指令值Vdct的上限值的Vdcmax設(shè)定為轉(zhuǎn)換器5所能升壓的系統(tǒng)電壓Vdc的上限值。這樣，由于系統(tǒng)電壓Vdc上升，如圖3(a)所示，電機(jī)4的可動(dòng)作區(qū)域逐漸向高旋轉(zhuǎn)側(cè)擴(kuò)大。在本例中，伴隨著電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω的上升而系統(tǒng)電壓指令值Vdct被升壓，在旋轉(zhuǎn)速度ω的上升中電機(jī)4可輸出的轉(zhuǎn)矩維持恒定。此外，升壓控制中的電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω與可輸出的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系由于升壓速度與電機(jī)4的轉(zhuǎn)子的加速度的關(guān)系而發(fā)生變化。控制裝置2在這樣的升壓控制中也執(zhí)行弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制。在本例中，在時(shí)刻u3，系統(tǒng)電壓指令值 Vdct到達(dá)是其上限值的Vdcmax。而且，在時(shí)刻u3以后，電機(jī)4可輸出的轉(zhuǎn)矩伴隨著旋轉(zhuǎn)速度ω的上升而逐漸降低。當(dāng)然，控制裝置2在該期間也執(zhí)行弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制。如以上說明所示，根據(jù)本實(shí)施方式的控制裝置2的構(gòu)成，在電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω、 目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM上升的狀況下，在進(jìn)行升壓控制前首先開始弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制(時(shí)刻 Ul u2)。其后，若旋轉(zhuǎn)速度ω、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM進(jìn)一步上升，則維持弱磁場(chǎng)控制以及矩形波控制來使系統(tǒng)電壓Vdc升壓。因此，能夠在更大動(dòng)作范圍內(nèi)得到通過矩形波控制來降低開關(guān)損耗這樣的效果，能夠提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的效率。另外，系統(tǒng)電壓指令值Vdct到達(dá)其上限值的Vdcmax后，通過增加弱磁場(chǎng)電流能夠使電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度ω進(jìn)一步地上升。3.控制裝置的動(dòng)作接下來，對(duì)控制裝置2的動(dòng)作進(jìn)行說明。如上述那樣，在本實(shí)施方式中，控制裝置 2構(gòu)成為在由轉(zhuǎn)換器5進(jìn)行升壓控制中也執(zhí)行矩形波控制。而且，開關(guān)控制部30在如此地執(zhí)行矩形波控制中轉(zhuǎn)換器5對(duì)系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行變更的情況下執(zhí)行矩形波寬度調(diào)整控制， 其中，該矩形波寬度調(diào)整控制基于系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照被設(shè)定成電角度一周的長(zhǎng)度的控制周期T內(nèi)的三相的矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件Ε3 Ε8的導(dǎo)通截止定時(shí)。以下，按順序?qū)刂蒲b置2的整體動(dòng)作、矩形波寬度調(diào)整控制、電壓變換控制的進(jìn)行說明。3-1.整體動(dòng)作圖4是表示控制裝置2在矩形波控制中進(jìn)行整體動(dòng)作的流程的流程圖。以下，沿著圖4所示的流程圖按順序?qū)刂蒲b置2的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，控制裝置2取得系統(tǒng)電壓指令值Vdct (步驟#01)并且取得系統(tǒng)電壓Vdc (步驟#0幻。而且，對(duì)系統(tǒng)電壓指令值Vdct 與系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行比較，來判定是否需要變更系統(tǒng)電壓Vdc (步驟#03)。這里如果系統(tǒng)電壓指令值Vdct與系統(tǒng)電壓Vdc之間存在一定值以上的差異，則判定為需要變更系統(tǒng)電壓 Vdc0這里，優(yōu)選一定值是根據(jù)由系統(tǒng)電壓傳感器42取得的系統(tǒng)電壓Vdc所含的誤差、不變更系統(tǒng)電壓Vdc的狀態(tài)系統(tǒng)電壓Vdc的變動(dòng)寬度等來確定的。而且，在需要變更系統(tǒng)電壓Vdc的情況下(步驟#03 “是”)，開關(guān)控制部30進(jìn)行后述的矩形波寬度調(diào)整控制(步驟#04)，并且電壓變換控制部31進(jìn)行后述的電壓變換控制(步驟#冊(cè))。另一方面，在無需變更系統(tǒng)電壓Vdc的情況(步驟#03 “否”)下，進(jìn)行通常控制(步驟#06)。這里通常控制是指使按照矩形波狀電壓的高電平期間與低電平期間的之比為11的矩形波的方式進(jìn)行的控制。3-2.矩形波寬度調(diào)整控制接下來，使用圖5以及圖6對(duì)與圖4的流程圖的步驟#04對(duì)應(yīng)的矩形波寬度調(diào)整控制進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖5是表示矩形波寬度調(diào)整控制的流程的流程圖。圖6是由矩形波寬度調(diào)整控制執(zhí)行的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的設(shè)定的說明圖。此外，本例是使系統(tǒng)電壓Vdc上升的情況下的例子，具體而言，表示系統(tǒng)電壓Vdc以一定的變化率K上升的情況。雖然說明省略了，但是在使系統(tǒng)電壓Vdc下降的情況下也能夠與以下所示的順序相同地設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。圖6(a)是表示系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間變化的圖。圖6 (b)是表示U相線圈所供給的 U相電壓Vu的時(shí)間變化的圖。圖6(c)是表示V相線圈所供給的V相電壓Vv的時(shí)間變化的圖。圖6(d)是表示W(wǎng)相線圈所供給的W相電壓Vw的時(shí)間變化的圖。此外，在圖6(b) (d)中，U、V、W的各相電壓以各時(shí)刻的系統(tǒng)電壓Vdc的半值(Vdc/2)為基準(zhǔn)來表示。因此， 各相電壓Vu、Vv、Vw是以0為中心，在高電平期間具有(+Vdc/2)的電壓值，在低電平期間具有(-Vdc/2)的電壓值的矩形波。另外，在高電平期間，各相電壓值以(K/2)的斜率上升，在低電平期間各相電壓值以(-K/2)的斜率下降。矩形波寬度調(diào)整控制是在執(zhí)行矩形波控制中轉(zhuǎn)換器5對(duì)系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行變更的情況下，由開關(guān)控制部30進(jìn)行的控制。在該矩形波寬度調(diào)整控制中，基于系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照被設(shè)定成電角度一周的長(zhǎng)度的控制周期T內(nèi)的三相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定多個(gè)開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。此外，在以下的說明中，將由于開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止而各相矩形波狀電壓的電壓值在高電平與低電平之間切換的點(diǎn)稱為高低切換點(diǎn)。在本實(shí)施方式中，開關(guān)控制部30在進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制時(shí)，使控制周期T的起點(diǎn)與高低切換點(diǎn)中的任意一個(gè)相一致。而且，基于控制周期T的長(zhǎng)度、控制周期T的起點(diǎn)的系統(tǒng)電壓Vdc的值以及控制周期T內(nèi)的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式，來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。這里，分割期間是指將三相矩形波狀電壓的高低切換點(diǎn)作為分割點(diǎn)來對(duì)控制周期T進(jìn)行分割而設(shè)定的期間。以下，一邊適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D6，一邊沿著圖5所示的流程圖按順序?qū)﹂_關(guān)控制部30的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，開關(guān)控制部30設(shè)定控制周期T的起點(diǎn)(步驟#11)。在圖6所示的例子中， 控制周期T的起點(diǎn)被設(shè)定在時(shí)刻to。時(shí)刻to是U相電壓Vu的高低切換點(diǎn)。具體而言，時(shí)刻to是U相用上臂元件E3被從導(dǎo)通狀態(tài)變成截止?fàn)顟B(tài)，U相用下臂元件E4被從截止?fàn)顟B(tài)變成導(dǎo)通狀態(tài)，其結(jié)果，U相電壓Vu被從高電平切換到低電平的時(shí)刻。接下來，設(shè)定控制周期T的長(zhǎng)度(步驟#1幻。在本實(shí)施方式中，控制周期T被設(shè)定成電角度一周的長(zhǎng)度，在圖 6所示的例中，控制周期T的長(zhǎng)度是(t6-t0)。即，在本例中，控制周期T的終點(diǎn)是時(shí)刻t6。 此時(shí)刻t6是U相電壓Vu的高低切換點(diǎn)，是與時(shí)刻tl相同的U相電壓Vu被從高電平切換到低電平的時(shí)刻。
接下來，取得控制周期T的起點(diǎn)(在本例中時(shí)刻t0)的系統(tǒng)電壓Vdc (步驟#13)。 在圖6所示的例子中，該值是V0。接下來，取得系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K(步驟#14)。在本實(shí)施方式中，電壓變換控制部31構(gòu)成為計(jì)算系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，并且該變化率K被輸入開關(guān)控制部30。而且，開關(guān)控制部30基于控制周期T的長(zhǎng)度(t6-t0)、控制周期T的起點(diǎn)t0的系統(tǒng)電壓Vdc的值VO以及控制周期T內(nèi)的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式，來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)(步驟#15)。這里，對(duì)開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的設(shè)定進(jìn)行詳細(xì)說明。在圖6所示的例子中，在控制周期T內(nèi)存在6個(gè)分割期間。S卩，存在[tO-tl]、[tl-t2]、[t2-t3]、[t3-t4]、 [t4-t5]以及[t5-t6]這6個(gè)分割期間。此外，[tm-tn]表示從時(shí)刻tm到時(shí)刻tn之間的期間。另外，時(shí)刻tl是W相用上臂元件E7被從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，W相用下臂元件E8 被從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，其結(jié)果W相電壓Vw被從低電平切換到高電平的時(shí)刻。時(shí)刻 t2是V相用上臂元件E5被從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，V相用下臂元件E6被從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，其結(jié)果V相電壓Vv被從高電平切換到低電平的時(shí)刻。時(shí)刻t3是U相用上臂元件E3被從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，U相用下臂元件E4被從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，其結(jié)果U相電壓Vu被從低電平切換到高電平的時(shí)刻。時(shí)刻t4是W相用上臂元件E7 被從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，W相用下臂元件E8被從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，其結(jié)果W 相電壓Vw被從高電平切換到低電平時(shí)刻。時(shí)刻t5是V相用上臂元件E5被從截止?fàn)顟B(tài)切換到導(dǎo)通狀態(tài)，V相用下臂元件E6被從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，其結(jié)果V相電壓Vv被從低電平切換到高電平的時(shí)刻。而且，按照上述各個(gè)分割期間的系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值相互相等的方式，來設(shè)定用于決定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)(各相的高低切換點(diǎn))的時(shí)刻tl t5。 在圖6(a)中，用si s6表示各個(gè)分割期間的、由分割期間的長(zhǎng)度和該分割期間系統(tǒng)電壓 Vdc規(guī)定的劃分面積。這些面積si s6與各個(gè)分割期間的系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值相等。因此，開關(guān)控制部30按照面積si s6相互相等的方式，來設(shè)定時(shí)刻tl t5。這樣的時(shí)刻tn(n= 1,2-5)可以作為例如滿足下述的公式(1)的時(shí)刻tn而求出。{V0+K · (tn-tO) /2} · (tn_t0) · (6/n)= (VO+K · Τ/2) · Τ... (1)此外，當(dāng)然也可以基于上述式(1)以外的公式來計(jì)算時(shí)刻tl t5。另外，優(yōu)選采用如下構(gòu)成預(yù)先準(zhǔn)備映射數(shù)據(jù)，參照該映射數(shù)據(jù)來取得并設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)，其中，該映射表示控制周期T的長(zhǎng)度、控制周期T的起點(diǎn)的系統(tǒng)電壓Vdc的值、控制周期T內(nèi)系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K以及開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過如上述那樣設(shè)定各時(shí)刻tn (n = 1、2…5)，如圖6 (b) (d)所示，能夠使控制周期T內(nèi)的U、V、W的各相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等。S卩，如圖6(b)所示，僅看U相電壓Vu時(shí)，在6個(gè)整個(gè)分割期間，由分割期間的長(zhǎng)度與該分割期間的U相電壓 Vu確定的劃分面積相互相等。即，各劃分面積變得相等，因此與高電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和 (al)以及與低電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和(U)這雙方變成上述各劃分面積的三倍，面積al 與面積a2彼此相等。換言之，高電平期間的U相電壓Vu的積分值與面積al相等。另一方面，低電平期間的U相電壓Vu的積分值與對(duì)面積a2乘以了(-1)而得到的值相等。而且，
12如上述那樣，面積al與面積a2相互相等，因此在控制周期T內(nèi)的U相矩形波狀電壓Vu的時(shí)間積分值變成零。另外，如圖6 (c)所示，當(dāng)看V相電壓Vv時(shí)，在6個(gè)整個(gè)分割期間，由分割期間的長(zhǎng)度與該分割期間的V相電壓Vv確定的劃分面積相互相等。即，各劃分面積相等，因此與高電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和(bl)以及與低電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和( )這雙方變成上述各劃分面積的三倍，面積bl與面積1^2相互相等。換言之，高電平期間的V相電壓Vv的積分值與面積bl相等。另一方面，低電平期間的V相電壓Vv的積分值與對(duì)面積1^2乘以了(-1) 而得到的值相等。而且，如上述那樣，面積bl與面積1^2相互相等，因此在控制周期T內(nèi)的 V相的矩形波狀電壓Vv的時(shí)間積分值變成零。另外，如圖6 (d)所示，當(dāng)看W相電壓Vw時(shí)，在6個(gè)整個(gè)分割期間，由分割期間的長(zhǎng)度與該分割期間的W相電壓Vw所確定的劃分面積相互相等。即，各劃分面積相等，因此與高電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和(cl)以及與低電平期間對(duì)應(yīng)的面積的和(^)這雙方變成上述各劃分面積的三倍，面積cl與面積c2相互相等。換言之，高電平期間的W相電壓Vw的積分值與面積cl相等。另一方面，低電平期間的W相電壓Vw的積分值與對(duì)面積c2乘以了 (-1)而得到的值相等。而且，如上述那樣，面積cl與面積c2相互相等，因此控制周期T內(nèi)的W相矩形波狀電壓Vw的時(shí)間積分值變成零。這樣，在控制周期T內(nèi)的U、V、W的各相、與各分割期間對(duì)應(yīng)的劃分面積在相同相間以及不同相間相互相等，由此矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間相等。通過如上述那樣設(shè)定時(shí)刻tl t5，能夠按照在控制周期T內(nèi)的U、V、W的各相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定多個(gè)開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。而且，根據(jù)如上述那樣設(shè)定的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)，來進(jìn)行控制周期 T內(nèi)的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止控制(步驟#16)。如上所述，在本實(shí)施方式中，通過按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)，能夠使控制周期T內(nèi)的三相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等。由此，能夠?qū)υ诳刂浦芷赥內(nèi)被供給各相線圈的電壓Vu、Vv, Vw的平衡失衡進(jìn)行抑制，能夠抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。因此，即使在執(zhí)行矩形波控制中也能夠抑制電機(jī)4的振動(dòng)并且變更系統(tǒng)電壓Vdc，如之前的圖3所示，能夠從低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域開始進(jìn)行矩形波控制以便系統(tǒng)電壓Vdc不被升壓到最大系統(tǒng)電壓Vdcmax。 其結(jié)果，能夠?qū)㈤_關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域擴(kuò)大到低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域側(cè)，能夠提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的效率。此外，這里，如圖6(a)所示，僅說明了在系統(tǒng)電壓Vdc以一定變化率K上升的情況下，被設(shè)定在時(shí)刻t0與時(shí)刻t6之間的控制周期T的矩形波寬度調(diào)整控制。當(dāng)然，即使在系統(tǒng)電壓Vdc不是以一定的變化率K而在控制周期內(nèi)變化率K發(fā)生變化的情況下，也能夠通過按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)，能夠使控制周期T內(nèi)的三相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等。另外，這樣的矩形波寬度調(diào)整控制也可以采用如下構(gòu)成在系統(tǒng)電壓Vdc持續(xù)變化的狀況下，按照控制周期T的終點(diǎn)與下個(gè)控制周期T的起點(diǎn)相一致的方式來反復(fù)設(shè)定控制周期T，在各個(gè)控制周期T反復(fù)進(jìn)行上述矩形波寬度調(diào)整控制。3-3.電壓變換控制
接下來，使用圖7以及圖8對(duì)與圖4的流程圖的步驟#05對(duì)應(yīng)的電壓變換控制進(jìn)行詳細(xì)說明。這里，以進(jìn)行系統(tǒng)電壓Vdc的當(dāng)前值是VI、給予V2(>V1)作為系統(tǒng)電壓指令值 Vdct的情況下的控制的情況為例進(jìn)行說明。此外，雖然省略了說明，但是即使在使系統(tǒng)電壓 Vdc下降的情況下，也能夠以與以下所示的順序相同地進(jìn)行電壓變換控制。圖7是表示電壓變換控制的流程的流程圖。圖8是通過電壓變換控制執(zhí)行的控制的說明圖。圖8(a)是表示系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間變化的圖。圖8(b)是以與圖6(b)相同的各時(shí)刻的系統(tǒng)電壓Vdc的半值(Vdc/2)作為基準(zhǔn)來表示的、被供給U相線圈的U相電壓Vu的時(shí)間變化的圖。此外， 這里，V相電壓Vv以及W相電壓Vw省略了圖示。電壓變換控制是使轉(zhuǎn)換器5變更系統(tǒng)電壓Vdc的情況下通過電壓變換控制部31 進(jìn)行的控制。在該控制中，設(shè)定系統(tǒng)電壓Vdc的變更開始的變更開始定時(shí)tlO和系統(tǒng)電壓 Vdc的變更結(jié)束的變更結(jié)束定時(shí)t20，并且計(jì)算出系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，基于變更開始定時(shí)tlO、變更結(jié)束定時(shí)t20以及變化率K來對(duì)轉(zhuǎn)換器5的開關(guān)元件El、E2進(jìn)行導(dǎo)通截止進(jìn)行控制。具體而言，電壓變換控制部31按照使變更開始定時(shí)tlO與逆變器6所具備的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的任意一個(gè)相一致的方式來設(shè)定變更開始定時(shí)tlO。另外，電壓變換控制部31使變更結(jié)束定時(shí)t20與逆變器6所具備的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)中的、定時(shí)與變更開始定時(shí)tlO開始相差為控制周期T的整數(shù)倍的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致的方式來設(shè)定變更結(jié)束定時(shí)t20。以下，一邊適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D8，一邊沿著圖7所示的流程圖按順序?qū)﹄妷鹤儞Q控制部31的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，電壓變換控制部31設(shè)定變更開始定時(shí)tlO (步驟#21)。在圖8所示的例子中，變更開始定時(shí)tlO從U相電壓Vu的高低切換點(diǎn)中的、從高電平被切換到低電平的高低切換點(diǎn)相一致的方式來進(jìn)行設(shè)定。而且，在本例中，設(shè)定成最初設(shè)定的控制周期T的起點(diǎn)與變更開始定時(shí)tlO相一致。因此，成為如下構(gòu)成能夠從系統(tǒng)電壓Vdc的變更開始的初始的時(shí)刻進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，能夠更可靠地抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。接下來，設(shè)定變更結(jié)束定時(shí)t20(步驟#22)。在如圖8所示的例子中，變更結(jié)束定時(shí)t20被設(shè)定成從變更開始定時(shí)tlO開始經(jīng)過了與電角度一周的整數(shù)倍(本例中是電角度一周的三倍)相當(dāng)?shù)臅r(shí)刻之后的U相電壓Vu的高低切換點(diǎn)相一致。如此地設(shè)定變更結(jié)束定時(shí)t20，因此在從變更開始定時(shí)tlO到變更結(jié)束定時(shí)t20之間連續(xù)設(shè)定多個(gè)(在本例中是 3個(gè))的控制周期T時(shí)，使最初的控制周期T的起點(diǎn)與變更開始定時(shí)tlO相一致，并且使最后的控制周期T的終點(diǎn)與變更結(jié)束定時(shí)t20相一致。因此，能夠在從變更開始定時(shí)tlO到變更結(jié)束定時(shí)t20的全部期間進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，能夠更可靠地抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。接下來，基于作為當(dāng)前的系統(tǒng)電壓Vdc的VI、作為系統(tǒng)電壓指令值Vdc的V2、變更開始定時(shí)tlO以及變更結(jié)束定時(shí)t20，通過以下的公式(2)來計(jì)算從變更開始定時(shí)tlO到變更結(jié)束定時(shí)t20之間的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K(步驟#23)。K = (V2-Vl)/(t20-tl0)— (2)而且，電壓變換控制部31向開關(guān)控制部30輸出所計(jì)算出的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K。而且，電壓變換控制部31在從設(shè)定后的變更開始定時(shí)tlO到變更結(jié)束定時(shí)t20為止的期間，為了使系統(tǒng)電壓Vdc從Vl向V2以變化率K變化，設(shè)定轉(zhuǎn)換器5所具備的開關(guān)元件 El、E2的導(dǎo)通截止定時(shí)(步驟#24)，進(jìn)行開關(guān)元件El、E2的導(dǎo)通截止控制(步驟#2 。此
14外，開關(guān)元件El、E2的導(dǎo)通截止定時(shí)的設(shè)定是公知的，因此這里省略詳細(xì)的說明?！驳诙?shí)施方式〕接下來，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。在上述第一實(shí)施方式中，以系統(tǒng)電壓生成部32具備轉(zhuǎn)換器5的情況為例進(jìn)行了說明，但是在本實(shí)施方式中，如圖9所示，以系統(tǒng)電壓生成部32不具備轉(zhuǎn)換器5，僅具備直流電源3的情況為例進(jìn)行說明。因此，在本實(shí)施方式中，逆變器6不經(jīng)由轉(zhuǎn)換器5而與直流電源3連接，系統(tǒng)電壓Vdc成為直流電源3的輸出電壓。而且，控制裝置2不具備第一實(shí)施方式的電壓變換控制部31，而具備開關(guān)控制部30。 開關(guān)控制部30與第一實(shí)施方式不同，不與電壓變換控制部31配合地執(zhí)行矩形波寬度調(diào)整控制。另外，系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K根據(jù)由系統(tǒng)電壓傳感器42檢測(cè)出的系統(tǒng)電壓Vdc計(jì)算出。這里，系統(tǒng)電壓傳感器42如圖9所示，與第一實(shí)施方式相同，被連接在逆變器6的系統(tǒng)電壓線51與負(fù)極線52之間，即被連接在使系統(tǒng)電壓Vdc平滑化的第二平滑電容器C2與逆變器6之間。此外，控制裝置2也可以通過對(duì)直流電源3的端子間電壓進(jìn)行檢測(cè)的、未圖示的電源電壓傳感器檢測(cè)出的電源電壓作為系統(tǒng)電壓Vdc來進(jìn)行處理。在下面，以本實(shí)施方式的控制裝置2與上述第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。此外，未特別的說明點(diǎn)與上述第一實(shí)施方式相同。接下來，對(duì)本實(shí)施方式系統(tǒng)電壓Vdc的變化進(jìn)行說明。直流電源3如上述那樣由二次電池構(gòu)成。二次電池具有內(nèi)部阻抗，利用該內(nèi)部阻抗對(duì)電池的電動(dòng)勢(shì)來使端子電壓下降或者上升。該電壓下降或者電壓上升的大小與對(duì)內(nèi)部阻抗的值乘以流過的電流的值而得到的值成正比例。因此，例如進(jìn)行電機(jī)4的牽引或者再生，在直流電源3產(chǎn)生了放電電流、 充電電流的情況下，由于電壓下降或者電壓上升會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)電壓Vdc的變化。另外，即使在由于與直流電源3連接的其它電機(jī)等的電氣負(fù)載的動(dòng)作，而產(chǎn)生了直流電源3的放電電流或者充電電流的變動(dòng)的情況下，也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)電壓Vdc的變化。另外，內(nèi)部阻抗與電池的溫度成反比例變大。因此，例如在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1剛剛啟動(dòng)之后等，直流電源3的溫度變低的期間，內(nèi)部阻抗會(huì)變大，系統(tǒng)電壓Vdc相對(duì)于直流電源3的放電電流、充電電流的變動(dòng)的變化易于變大。4.控制裝置的動(dòng)作在本實(shí)施方式中，基于由系統(tǒng)電壓傳感器42檢測(cè)出的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，來進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制。以下，對(duì)控制裝置2的整體動(dòng)作、矩形波寬度調(diào)整控制與第一實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明。4-1.整體動(dòng)作圖10是表示本實(shí)施方式的控制裝置2在矩形波控制中進(jìn)行整體動(dòng)作的流程的流程圖。以下，沿著圖10所示的流程圖按順序?qū)刂蒲b置2的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，控制裝置2檢測(cè)并取得系統(tǒng)電壓Vdc的值，來計(jì)算系統(tǒng)電壓的變化率K(步驟#31)。這里，系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K基于本次檢測(cè)取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值、在以前檢測(cè)取得的系統(tǒng)電壓Vdc 的值而計(jì)算出。該計(jì)算的變化率K成為在下一個(gè)的控制周期T中的變化率K的預(yù)測(cè)值。變化率K基于例如本次取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值VO、前次取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值Vol以及從前次取得到本次取得的間隔ΔΤ1，通過下述的公式(3)來計(jì)算出。這里，以前取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值以及取得間隔被存儲(chǔ)在控制裝置2的RAM等存儲(chǔ)器中。K = (VO-Vol)/Δ Tl— (3)
該系統(tǒng)電壓Vdc的取得以及變化率K的計(jì)算的執(zhí)行定時(shí)例如與矩形波控制的控制周期T的起點(diǎn)同步。此外，變化率K的計(jì)算也可以基于本次、以前的多個(gè)時(shí)刻取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值以及這些取得間隔，通過各種運(yùn)算式計(jì)算出。另外，上述的執(zhí)行定時(shí)也可以不與控制周期T同步而例如與控制周期T不同的規(guī)定周期同步地設(shè)定。另外，也可以將對(duì)計(jì)算出的變化率K或者檢測(cè)出的系統(tǒng)電壓Vdc進(jìn)行了濾波處理的值作為變化率K或者系統(tǒng)電壓 Vdc，也可以用于其他處理。接下來，控制裝置2判定執(zhí)行矩形波寬度調(diào)整控制的條件即矩形波寬度調(diào)整控制條件是否成立(步驟#3 。此時(shí)，控制裝置2在預(yù)測(cè)出系統(tǒng)電壓Vdc發(fā)生變化的情況下，判定為矩形波寬度調(diào)整控制條件成立。例如，控制裝置2在步驟#31計(jì)算出的變化率K的絕對(duì)值在規(guī)定閾值以上的情況下，判定為矩形波寬度調(diào)整控制條件成立。而且，在判定為執(zhí)行矩形波寬度調(diào)整控制的情況下(步驟#32 “是”)，開關(guān)控制部 30進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制(步驟#3；3)。另一方面，在判定為不執(zhí)行矩形波寬度調(diào)整控制的情況下(步驟#32 “否”)，進(jìn)行上述通?？刂?步驟#34)。4-2.矩形波寬度調(diào)整控制接下來，對(duì)與圖10的流程圖的步驟#33對(duì)應(yīng)的矩形波寬度調(diào)整控制進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的矩形波寬度調(diào)整控制除了在以下進(jìn)行說明點(diǎn)之外，與使用圖5、圖6說明過的第一實(shí)施方式相同。具體而言，開關(guān)控制部30在圖5的步驟#14取得的變化率K與第一實(shí)施方式不同，在本實(shí)施方式中，基于本次取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值和在以前取得的系統(tǒng)電壓 Vdc的值，作為在圖10的步驟#31計(jì)算出的變化率K的預(yù)測(cè)值。而且，矩形波寬度調(diào)整控制在圖5的步驟#15，基于變化率K的預(yù)測(cè)值，來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。如本實(shí)施方式那樣，也可以使用基于在以前取得的系統(tǒng)電壓Vdc的值的變化率K 的預(yù)測(cè)值作為變化率K，與第一實(shí)施方式相同，按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)，能夠使在控制周期T內(nèi)的三相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等。由此，能夠抑制在控制周期T內(nèi)各相線圈所提供的電壓Vu、Vv、Vw的平衡發(fā)生失衡，能夠抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的產(chǎn)生。因此，即使在系統(tǒng)電壓Vdc發(fā)生變化的狀態(tài)下，也能夠抑制交流電機(jī)的振動(dòng)并進(jìn)行矩形波控制。其結(jié)果，能夠擴(kuò)大開關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域，能夠提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1的效率。4.其他實(shí)施方式(1)在上述的實(shí)施方式中，以控制周期T被設(shè)定成電角度一周的長(zhǎng)度的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。因此，采用控制周期T是電角度一周的二倍、三倍長(zhǎng)度這樣的被設(shè)定成電角度一周的整數(shù)倍長(zhǎng)度的構(gòu)成，這也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施
方式之一。(2)在上述的各實(shí)施方式中，以系統(tǒng)電壓Vdc的變更開始的變更開始定時(shí)tlO與逆變器6所具備的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的任意一個(gè)相一致，并且控制周期T的起點(diǎn)與變更開始定時(shí)tlO相一致情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 因此，使控制周期T的起點(diǎn)與和變更開始定時(shí)tlO不同的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致或者與開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的任意一個(gè)相一致的構(gòu)成，這也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一。另外，也優(yōu)選采用使變更開始定時(shí)tlO不與任意一個(gè)的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致構(gòu)成。
(3)在上述的各實(shí)施方式中，以系統(tǒng)電壓Vdc的變更結(jié)束的變更結(jié)束定時(shí)t20與轉(zhuǎn)換器所具備的開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)中的、定時(shí)與變更開始定時(shí)tlO相差電角度一周的三倍的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。因此，采用使變更結(jié)束定時(shí)t20與導(dǎo)通截止定時(shí)相一致的構(gòu)成，這也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，其中，導(dǎo)通截止定時(shí)可以是定時(shí)與變更開始定時(shí)tlO相差與電角度一周相同的導(dǎo)通截止定時(shí)或者是定時(shí)與變更開始定時(shí)tlO相差電角度一周的二倍、四倍等三倍以外的整數(shù)倍的不同的導(dǎo)通截止定時(shí)。另外，優(yōu)選采用如下構(gòu)成使變更結(jié)束定時(shí)t20與定時(shí)與變更開始定時(shí)tlO相差電角度一周的整數(shù)倍的不同的導(dǎo)通截止定時(shí)以外的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致或者與任意一個(gè)導(dǎo)通截止定時(shí)均不相一致。(4)上述的各實(shí)施方式中，以在開關(guān)控制部30進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制時(shí)，按照分割期間的各個(gè)系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。因此，采用不考慮系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間積分值而是基于系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K，按照在控制周期T內(nèi)的各相的矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)的構(gòu)成，這也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一。具體而言，也可以分別獨(dú)立地，按照在控制周期T內(nèi)的矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定U相電壓Vu 的高低切換點(diǎn)、V相電壓Vv的高低切換點(diǎn)以及W相電壓Vw的高低切換點(diǎn)的構(gòu)成。此外，在這種情況下，也可以采用不使控制周期T的起點(diǎn)與高低切換點(diǎn)的任意一個(gè)相一致的構(gòu)成。(5)在上述的各實(shí)施方式中，以基于式(1)來計(jì)算如圖6(a)所示的面積si s6 相互相等那樣的時(shí)刻tl t5為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。因此， 也可以采用基于以下的公式(3)來計(jì)算時(shí)刻tl t5的構(gòu)成。{Vn+K · Δ tn/2} · Δ tn · 6 = (VO+K · Τ/2) · Τ... (3)這里，Vn是時(shí)刻tn的系統(tǒng)電壓Vdc，Atn是時(shí)刻tn與下一個(gè)時(shí)刻之差。即，在該構(gòu)成中，除了基于控制周期T的起點(diǎn)t0的系統(tǒng)電壓Vdc的值V0、控制周期T的長(zhǎng)度、控制周期T的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K以外，還基于時(shí)刻tn的系統(tǒng)電壓Vdc的值Vn，來計(jì)算時(shí)刻 tn的下個(gè)時(shí)刻。此外，當(dāng)時(shí)刻tn未規(guī)定時(shí)，無法求出Vn，因此在該構(gòu)成中，按記載的順序來計(jì)算時(shí)刻〖1、丨2、丨3、丨435。(6)在上述的第一實(shí)施方式中，以在控制周期T內(nèi)，系統(tǒng)電壓Vdc以一定的變化率 K來發(fā)生變化的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，只要已知預(yù)先控制周期τ內(nèi)的變化率K的時(shí)間變化(系統(tǒng)電壓Vdc的時(shí)間變化)，就能夠在該控制周期T內(nèi)進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制。在這種情況下，可以采用如下構(gòu)成不進(jìn)行如上述的實(shí)施方式的那樣的面積的計(jì)算，而是基于變化率K的時(shí)間變化來對(duì)系統(tǒng)電壓Vdc、各相矩形波狀電壓 Vu, Vv, Vw的時(shí)間積分值進(jìn)行運(yùn)算，從而設(shè)定開關(guān)元件E3 E8的導(dǎo)通截止定時(shí)。(7)在上述的第一實(shí)施方式中，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具備對(duì)電源電壓Vb進(jìn)行升壓來生成系統(tǒng)電壓Vdc的升壓轉(zhuǎn)換器5作為電壓變換部的構(gòu)成為例進(jìn)行了說明。但是，不限于這樣的實(shí)施方式，本發(fā)明也可以用于具備對(duì)來自直流電源3的電源電壓Vb進(jìn)行變換來生成所希望的系統(tǒng)電壓Vdc的各種的電壓變換部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1。因此，例如采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1具備對(duì)電源電壓Vb進(jìn)行升壓以及降壓這雙方的升降壓轉(zhuǎn)換器，或者具備對(duì)電源電壓 Vb進(jìn)行降壓的降壓轉(zhuǎn)換器作為電壓變換部的構(gòu)成，這是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一。
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(8)在上述的各實(shí)施方式中，以交流電機(jī)4是通過三相交流進(jìn)行動(dòng)作的內(nèi)置磁鐵構(gòu)造的同步電機(jī)(IPMSM)的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，例如，可以使用表面磁鐵構(gòu)造的同步電機(jī)(SPMSM)，或者除了同步電機(jī)以外，例如使用感應(yīng)電機(jī)等作為交流電機(jī)4。另外，作為供給這樣的交流電機(jī)交流，可以使用三相以外的單相、二相或者四相以上的多相交流。(9)在上述的各實(shí)施方式中，以使用電機(jī)4作為電動(dòng)車輛混合車輛等的驅(qū)動(dòng)力源的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本實(shí)施方式的電機(jī)4的用途不限于此，也可以將本發(fā)明用于所有用途的電機(jī)。(10)在上述的第一實(shí)施方式中，以開關(guān)控制部30構(gòu)成為在圖5的步驟#14，取得電壓變換控制部31所計(jì)算出的系統(tǒng)電壓Vdc的變化率K的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。即，在第一實(shí)施方式中，開關(guān)控制部30構(gòu)成為如在第二實(shí)施方式中在圖10的步驟#31中說明的處理那樣，基于在以前取得的實(shí)際的系統(tǒng)電壓Vdc的值， 來計(jì)算變化率K的預(yù)測(cè)值，這也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一。該情況下，開關(guān)控制部30 在圖5的步驟#14，取得計(jì)算出的變化率K的預(yù)測(cè)值作為變化率K，，在圖5的步驟#15基于取得的變化率K的預(yù)測(cè)值，來設(shè)定開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。(11)在上述第二實(shí)施方式中，以系統(tǒng)電壓生成部32不具備轉(zhuǎn)換器5，控制裝置2 不具備電壓變換控制部31的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。艮口， 在第二實(shí)施方式中，與圖1所示的第一實(shí)施方式相同，也可以構(gòu)成為系統(tǒng)電壓生成部32具備轉(zhuǎn)換器5，控制裝置2具備電壓變換控制部31。而且，在電壓變換控制部31不執(zhí)行升壓或者降壓的電壓變換控制而系統(tǒng)電壓是直流電源3的輸出電壓的情況下，開關(guān)控制部30執(zhí)行第二實(shí)施方式的矩形波寬度調(diào)整控制，這種構(gòu)成也是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一。本發(fā)明能夠很好地用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)所用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制控制裝置。符號(hào)說明1:電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；2:控制裝置；3:直流電源(系統(tǒng)電壓生成部)；4:電機(jī)(交流電機(jī))；5:轉(zhuǎn)換器(系統(tǒng)電壓生成部，電壓變換部)；6 逆變器(直流交流變換部)；30:開關(guān)控制部；31:電壓變換控制部；32:系統(tǒng)電壓生成部；El E8:開關(guān)元件；K:變化率；T 控制周期；Vb:電源電壓；Vdc:系統(tǒng)電壓；Vdct 系統(tǒng)電壓指令值；tlO:變更開始定時(shí)；
t20:變更結(jié)束定時(shí)t
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具備生成直流的系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)電壓生成部；和將上述系統(tǒng)電壓變換成彼此相位錯(cuò)位的多相交流電壓并供給交流電機(jī)的直流交流變換部，用于控制該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置的特征在于，具備開關(guān)控制部，該開關(guān)控制部對(duì)上述直流交流變換部所具備的多個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，進(jìn)行輸出多相矩形波狀電壓的矩形波控制，在執(zhí)行上述矩形波控制中上述系統(tǒng)電壓發(fā)生變化的情況下，上述開關(guān)控制部基于上述系統(tǒng)電壓的變化率進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，該矩形波寬度調(diào)整控制按照被設(shè)定成電角度一周的整數(shù)倍長(zhǎng)度的控制周期內(nèi)的各相的上述矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置，其特征在于，將各相的上述矩形波狀電壓的電壓值根據(jù)上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止而在高電平與低電平之間進(jìn)行切換的點(diǎn)設(shè)為高低切換點(diǎn)，并且上述開關(guān)控制部使上述控制周期的起點(diǎn)與上述高低切換點(diǎn)中的任意一個(gè)切換點(diǎn)相一致，將多相的上述矩形波狀電壓的上述高低切換點(diǎn)分別作為分割點(diǎn)來對(duì)上述控制周期進(jìn)行分割設(shè)定，將分割設(shè)定上述控制周期而得到的期間作為分割期間，上述矩形波寬度調(diào)整控制是如下的控制基于上述控制周期的長(zhǎng)度、上述控制周期的起點(diǎn)的上述系統(tǒng)電壓的值以及上述控制周期內(nèi)的上述系統(tǒng)電壓的變化率，按照每一個(gè)上述分割期間的上述系統(tǒng)電壓的時(shí)間積分值大致相等的方式，來設(shè)定上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置，其特征在于，上述系統(tǒng)電壓生成部具備電壓變換部，該電壓變換部對(duì)來自直流電源的電源電壓進(jìn)行變換來生成希望的上述系統(tǒng)電壓，還具備電壓變換控制部，該電壓變換控制部取得由上述電壓變換部生成的上述系統(tǒng)電壓的指令值、即系統(tǒng)電壓指令值，并且基于該系統(tǒng)電壓指令值來對(duì)上述電壓變換部所具備的開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，在使上述電壓變換部變更上述系統(tǒng)電壓的情況下，上述電壓變換控制部使上述系統(tǒng)電壓的變更開始的變更開始定時(shí)與上述直流交流變換部所具備的上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中的任意一個(gè)定時(shí)相一致，上述開關(guān)控制部使上述控制周期的起點(diǎn)與上述變更開始定時(shí)相一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置，其特征在于，上述電壓變換控制部使上述系統(tǒng)電壓的變更結(jié)束的變更結(jié)束定時(shí)與上述直流交流變換部所具備的上述多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)中的、定時(shí)與上述變更開始定時(shí)相差電角度一周的整數(shù)倍的導(dǎo)通截止定時(shí)相一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置，其特征在于， 上述系統(tǒng)電壓是直流電源的輸出電壓，上述系統(tǒng)電壓的變化率是基于上述控制周期的起點(diǎn)的上述系統(tǒng)電壓的值和該控制周期的起點(diǎn)之前的上述系統(tǒng)電壓的值而計(jì)算出的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在執(zhí)行矩形波控制中也能夠抑制交流電機(jī)的振動(dòng)并且變更系統(tǒng)電壓，將開關(guān)損耗少的矩形波控制的使用區(qū)域擴(kuò)大到低旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域側(cè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置。具備對(duì)直流交流變換部所具備的多個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制并進(jìn)行用于輸出多相矩形波狀電壓的矩形波控制的開關(guān)控制部，在執(zhí)行矩形波控制中，開關(guān)控制部系統(tǒng)電壓(Vdc)發(fā)生變化的情況下進(jìn)行矩形波寬度調(diào)整控制，該矩形波寬度調(diào)整控制基于系統(tǒng)電壓(Vdc)的變化率(K)，按照被設(shè)定成電角度一周的整數(shù)倍長(zhǎng)度的控制周期(T)內(nèi)的各相矩形波狀電壓的時(shí)間積分值在各相間大致相等的方式來設(shè)定多個(gè)開關(guān)元件的導(dǎo)通截止定時(shí)。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102342017SQ201080010038
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者巖月健, 陳志謙 申請(qǐng)人:愛信艾達(dá)株式會(huì)社