專利名稱：用于包括直流/交流轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于包括直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸出端子連接到電旋轉(zhuǎn)機，直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子通過開關(guān)裝置連接到直流電源，電容器連接在直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子之間。該控制設(shè)備工作以通過操縱直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來控制電旋轉(zhuǎn)機，并且包括用于向電旋轉(zhuǎn)機供應(yīng)電流、以便當(dāng)開關(guān)裝置被設(shè)定為打開時通過操縱直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來使電容器放電的電流供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
日本特開平9-70196號公報描述了這樣的控制設(shè)備該控制設(shè)備被配置成控制被供應(yīng)給三相永久磁體電動機的電流，以使得q軸方向上的命令電流被保持為0且d軸方向上的電流的絕對值被保持為大于0，以便在防止電動機生成扭矩的同時，使得連接在作為直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的逆變器的輸入端子之間的電容器能夠放電。這是可能的，因為電動機的扭矩τ由扭矩公式T = p{(p+(Ld-Lq)}i(Hq表示，其中id是d軸電流，iq是q軸電流，Ld是d軸電感，Lq是q軸電感，Ψ是電樞交鏈磁通常數(shù)，ρ是極對的數(shù)目。上述方法需要在執(zhí)行電流供應(yīng)控制以使電容器放電的同時，檢測電動機的電角。 因而，如果檢測到的電角存在誤差，則電動機電流(被供應(yīng)給電動機的電流)的相位可能被錯誤地確定為沿著d軸，其結(jié)果是電動機生成扭矩。在此情形中，如果在電動機不靜止的狀態(tài)下執(zhí)行電流供應(yīng)控制，如果該扭矩是負荷扭矩，則電動機繼續(xù)被再生地驅(qū)動以生成電力， 且電動機電流的相位繼續(xù)被錯誤地確定為沿著d軸。這可能使完成電容器的放電所需的時間的可控性變差。造成電動機中的扭矩的因素之一是上述扭矩公式的誤差。即，上述扭矩公式是從 d軸電感Ld和q軸電感Lq的值固定的簡單電動機模型導(dǎo)出的。然而，實際電動機具有由依賴于電動機電角的空間諧波引起的電感成分。因而，即使當(dāng)電動機電流以使得其相位沿著d軸的方式加以供應(yīng)時，電動機中也可能發(fā)生扭矩。該缺點在具有其中空間諧波顯著的集中式繞組的永久磁體電動機中是嚴(yán)重的。

發(fā)明內(nèi)容
一個示例實施例提供了一種用在包括直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的控制設(shè)備，其中直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸出端子連接到電旋轉(zhuǎn)機，直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子通過開關(guān)裝置連接到直流電源，電容器連接在直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子之間，該控制設(shè)備包括電流供應(yīng)裝置，電流供應(yīng)裝置被配置成執(zhí)行電流供應(yīng)控制以向電旋轉(zhuǎn)機供應(yīng)電流、以便在開關(guān)裝置被設(shè)定為打開的狀態(tài)下通過操縱直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來使電容器放電；以及速度降低裝置，速度降低裝置被配置成在電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)速度超過規(guī)定速度的情況下、在電流供應(yīng)裝置執(zhí)行電流供應(yīng)控制之前、向電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)軸施加制動力以降低該旋轉(zhuǎn)速度。根據(jù)該示例實施例，有可能使這種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電容器可靠地放電，從而使電容器的電壓降低到規(guī)定電壓以下。從以下包括附圖的說明書以及權(quán)利要求書中，將容易明白本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征。


在附圖中圖1是示出了包括作為本發(fā)明的第一實施例的控制設(shè)備的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的圖；圖2是示出了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)的一部分的圖，該部分用于控制電動機-發(fā)電動機；圖3A和;3B是示出了用于固定電動機-發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)角度的控制的原理的圖；圖4是示出了包含在電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的電容器的放電處理的流程圖；以及圖5是示出了包括作為本發(fā)明的第二實施例的控制設(shè)備的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式第一實施例圖1是示出了包括作為本發(fā)明的第一實施例的控制設(shè)備的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的圖?？刂圃O(shè)備用于控制作為車輛主機而被安裝在車輛上的三相電動機-發(fā)電機10。如圖1所示，電動機-發(fā)電機10機械地耦合到車輛的驅(qū)動輪14。更具體地，電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa通過電子受控型離合器Cl和傳動裝置12機械地耦合到驅(qū)動輪14。在本實施例中，電動機-發(fā)電機10是具有集中式繞組的IPMSM(內(nèi)部永久磁體同步電動機)。電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa還通過電子受控型離合器C2機械地耦合到內(nèi)燃機16。離合器Cl是濕型離合器，而離合器C2是干型離合器。離合器Cl及C2和傳動裝置 12由油泵18供應(yīng)潤滑油。油泵18由電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa驅(qū)動。油泵18的旋轉(zhuǎn)方向被限制于一個方向(正向)。如果油泵18以高于規(guī)定速度的速度反向旋轉(zhuǎn)，則油泵18的性能可能變差。因而，在本實施例中，油泵18被驅(qū)動為僅正向旋轉(zhuǎn)。順便提及，為使驅(qū)動輪14的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，傳動裝置12的傳動齒輪比的符號被反轉(zhuǎn)?？刂圃O(shè)備30工作以控制內(nèi)燃機16、電動機-發(fā)電機10和傳動裝置12的受控變量。更具體地，控制設(shè)備30操縱電力控制單元20以控制電動機-發(fā)電機10的受控變量。 控制設(shè)備30還工作以使離合器Cl和C2接合和分離。圖2是示出了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)的一部分的圖，該部分用于控制電動機-發(fā)電機的受控變量。如圖2所示，電動機-發(fā)電機10的各相通過逆變器IV和繼電器SMR1、SMR2、SMR3和SMR4連接到作為直流電源的高壓二次電池M。高壓電池M的端子電壓是幾百伏。逆變器IV包括三對串聯(lián)連接，每個串聯(lián)連接由串聯(lián)連接的開關(guān)元件S*p和開關(guān)元件S*n(* = u、v、w)構(gòu)成。這些串聯(lián)連接的連接節(jié)點分別連接到電動機-發(fā)電機10的U、 V和W相。在本實施例中，開關(guān)元件S*p和S*n是IGBT。每個這些開關(guān)元件S*# (# = p、n)
與二極管D紳反向并聯(lián)連接。為了檢測電動機-發(fā)電機10和逆變器IV的工作狀態(tài)，本實施例的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括用于檢測電動機-發(fā)電機10的電角(旋轉(zhuǎn)角度Θ)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器觀、用于檢測分別流過電動機-發(fā)電機10的三相的相電流iu、iv和iw的電流傳感器27和用于檢測逆變器IV的輸入端子之間的電壓的電壓傳感器26。平滑電容器22連接在逆變器IV的輸入端子之間。逆變器IV的其中一個輸入端子連接到繼電器SMRl的一個端子，而另一個輸入端子連接到繼電器SMR2和SMR3的一個端子。繼電器SMRl的另一個端子連接到高壓電池M的正端子。繼電器SMR3的另一個端子連接到高壓電池M的負端子。繼電器SMR2的另一個端子通過電阻器連接到高壓電池M 的負端子。當(dāng)繼電器SMRl至SMR3閉合時，該平滑電容器22被充電至高壓電池M的端子電壓的電平。接著，說明電動機-發(fā)電機10在通常狀態(tài)下的工作。dq轉(zhuǎn)換部31將電流傳感器 27檢測到的相電流iu、iv和iw轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸電流id和q軸電流iq。命令電流設(shè)定部32設(shè)定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)中的d軸命令電流idr和q軸命令電流iqr。 反饋控制部34使用其比例控制器和積分控制器、以用于將d軸電流id反饋控制在d軸命令電流idr處的操縱量來計算d軸命令電壓vdr。反饋控制器36使用其比例控制器和積分控制器、以用于將q軸電流iq反饋控制在q軸命令電流iqr處的操縱量來計算q軸命令電壓 vqr。三相轉(zhuǎn)換部38基于旋轉(zhuǎn)角度傳感器28檢測到的旋轉(zhuǎn)角度θ將命令電壓vdr和 vqr轉(zhuǎn)換成U相命令電壓Vur、V相命令電壓Vvr和W相命令電壓Vwr。PWM調(diào)制部40生成用來將逆變器IV的三相輸出電壓轉(zhuǎn)換成對命令電壓Vur、Vvr和Vwr進行模型化的電壓。 在本實施例中，PWM信號是通過將具有三角波形的載波與電壓傳感器26檢測到的、并相對于逆變器IV的輸入電壓被規(guī)格化的命令電壓Vur、Vvr和Vwr作比較而生成的。所生成的 PWM信號形成用于逆變器IV的開關(guān)元件S*#(* = u、v、w = ρ、n)的操縱信號g*#。接著，說明使用電動機-發(fā)電機10的平滑電容器22的放電控制。放電起始角度存儲部42存儲電動機-發(fā)電機10在平滑電容器22放電的起始時刻的旋轉(zhuǎn)角度，作為起始角度放電電壓設(shè)定部44將命令電壓設(shè)定為這樣的操縱量 流過電動機-發(fā)電機10的電流按該操縱量被開環(huán)控制從而具有被設(shè)想為是無功電流的電流的相位。這可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定命令電壓的幅度Vm和相位δ來完成。具體地，相位δ 被設(shè)定為使d軸命令電流idr的符號為正、并使q軸命令電流iqr為零的值。這是因為，在 IPSM中生成的扭矩T由以下扭矩公式(Cl)給出，其中d軸電感是Ld，q軸電感是Lq，d軸電流是id，q軸電流是iq，電樞交鏈磁通常數(shù)是<P，極對的數(shù)目是P。
T = P{<piq + (Ld - Lq) id iq } ... (cl)因而，通過使q軸電流等于0，可以使扭矩T為0。
為了使平滑電容器22放電，選擇器SLl和SL2被操作為選擇由放電電壓設(shè)定部44 設(shè)定的命令電壓vdr和vqr，使得命令電壓vdr和vqr被輸入到三相轉(zhuǎn)換部38。三相轉(zhuǎn)換部38基于起始角度θ ^將命令電壓vdr和vqr轉(zhuǎn)換成三相命令電壓vur、vvr和蕭，使得命令電壓的向量的方向沿著無功電流被設(shè)想流動的方向。下面，說明通過使用起始角度θ ^來對在平滑電容器22放電時的電流向量在靜止坐標(biāo)系中的方向的變化進行抑制的技術(shù)意義。在流過電動機-發(fā)電機10的電流的相位根據(jù)電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)角度θ 的變化而變化以便使流過電動機-發(fā)電機10的電流是無功電流的情形中，如果無功電流被設(shè)想流動的向量方向存在誤差，則實際流過電動機-發(fā)電機10的電流的相位從無功電流的相位偏移。在此情形中，如從上面的扭矩公式(Cl)看到的，在電動機-發(fā)電機10中生成扭矩。當(dāng)電動機-發(fā)電機10因該扭矩而旋轉(zhuǎn)時，流過電動機-發(fā)電機10的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度傳感器觀檢測到的旋轉(zhuǎn)角度θ而變化，且控制設(shè)備30工作以使電流的相位保持恒定而無論旋轉(zhuǎn)角度如何。因此，流過電動機-發(fā)電機10的電流的相位被控制在從旋轉(zhuǎn)角度傳感器觀檢測到的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度θ預(yù)期的無功電流的相位處。 因而，存在這樣的擔(dān)心在電流流過電動機-發(fā)電機10時，扭矩繼續(xù)在電動機-發(fā)電機10 中生成，因而電動機-發(fā)電機10繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。然而，通過提供放電電壓設(shè)定部44，流過電動機-發(fā)電機10的電流的相位被開環(huán)控制在從起始角度θ ^預(yù)期的無功電流的相位處。因而，當(dāng)如圖3Α所示、基于起始角度θ ^ 錯誤地識別出的d軸(γ軸)處于實際d軸的超前側(cè)時，電動機-發(fā)電機10在旋轉(zhuǎn)角度θ 前進的方向上被施加扭矩。因此，實際d軸與錯誤地識別出的d軸(γ軸)之間的差異減小。另一方面，當(dāng)如圖3B所示、基于起始角度Qtl錯誤地識別出的d軸(γ軸)處于真實d 軸的滯后側(cè)時，電動機-發(fā)電機10在旋轉(zhuǎn)角度θ后退的方向上被施加扭矩。因此，真實d 軸與錯誤地識別出的d軸(γ軸)之間的差異減小。結(jié)果，由于基于起始角度Qtl錯誤地識別出的d軸(γ軸)與實際d軸一致，所以發(fā)生在電動機-發(fā)電機10中的扭矩變成零。順便提及，在圖3A所示的例子中，如果通過在基于起始角度Qtl錯誤地識別出的d軸(γ軸) 的方向上通以電流而使實際d軸過沖到γ軸的超前側(cè)，則由于狀態(tài)改變?yōu)閳D:3B所示的狀態(tài)并因此所發(fā)生的扭矩的方向反轉(zhuǎn)，所以實際d軸與γ軸之間的差異減小。類似地，在圖 3B所示的例子中，如果通過在錯誤地識別出的d軸(γ軸)的方向上通以電流而使實際d 軸過沖到Y(jié)軸的滯后側(cè)，則由于狀態(tài)改變?yōu)閳D3A所示的狀態(tài)并因此所發(fā)生的扭矩的方向反轉(zhuǎn)，所以實際d軸與γ軸之間的差異減小。以上述方式，實際d軸的方向與γ軸的方向?qū)R。如上所述，根據(jù)本實施例中的放電控制，由于電動機-發(fā)電機10被控制為靜止，所以可實施魯棒控制以對在平滑電容器22的放電控制期間電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)角度θ 從起始角度θ^起的變化進行抑制。順便提及，可能發(fā)生這樣的情形當(dāng)電動機-發(fā)電機10旋轉(zhuǎn)時，使平滑電容器22 放電的請求發(fā)生。尤其是當(dāng)電動機-發(fā)電機10即使在車輛的驅(qū)動輪14停止之后也需要運轉(zhuǎn)時，這種情形可能頻繁地發(fā)生。下面，說明這種情形的一例。在本實施例中，需要使油泵18向離合器Cl及C2和傳動裝置12持續(xù)地供應(yīng)油，以使得當(dāng)車輛需要啟動時離合器Cl能被迅速地接合，或者當(dāng)內(nèi)燃機16必須供應(yīng)動力時離合\器C2能被迅速地接合。因而，盡管當(dāng)驅(qū)動輪14停止時離合器Cl和C2分離，對電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)的控制仍繼續(xù)，以便利用電動機-發(fā)電機10所生成的動力繼續(xù)向離合器Cl 及C2和傳動裝置12供應(yīng)油。在這樣的情況下，當(dāng)使電動機-發(fā)電機10停止的請求發(fā)生、 然后使平滑電容器22停止放電的請求發(fā)生時，可能發(fā)生這樣的情形在使平滑電容器22放電的請求發(fā)生之后，電動機-發(fā)電機10立刻以較高速度旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果在電動機-發(fā)電機10以較高速度運轉(zhuǎn)時使平滑電容器 22放電，則可能出現(xiàn)以下兩個問題。第一個問題是由于發(fā)生造成電動機-發(fā)電機10在與電動機-發(fā)電機10旋轉(zhuǎn)的方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)的扭矩，所以電動機-發(fā)電機10發(fā)電，結(jié)果平滑電容器22被充電。 這可能使完成平滑電容器22的放電所需的時間的可控性變差。第二個問題是如果平滑電容器22的放電電流增大從而縮短完成平滑電容器22的放電的時間，則與電動機-發(fā)電機 10旋轉(zhuǎn)的方向相反的方向上的扭矩可能增大。這可能使電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，并因此油泵18可能以相當(dāng)大的速度反向旋轉(zhuǎn)，結(jié)果油泵18的性能可能變差。在本實施例中，執(zhí)行圖4所示的處理以防止這些問題。圖4是示出了平滑電容器22的放電處理的流程圖。該處理由控制設(shè)備30以規(guī)則的時間間隔重復(fù)地執(zhí)行。該處理始于在步驟SlO中判斷使平滑電容器22放電的請求是否已發(fā)生。在本實施例中，如果車輛的啟動開關(guān)被檢測為關(guān)斷，則判定使平滑電容器22放電的請求已發(fā)生。此處，啟動開關(guān)是用于指明車輛駕駛員關(guān)于允許或禁止車輛行駛的意愿的裝置。啟動開關(guān)不限于人工開關(guān)。例如，啟動開關(guān)可以是當(dāng)車輛與車輛駕駛員所攜帶的便攜無線電設(shè)備之間的距離超過預(yù)定距離時自動關(guān)斷的開關(guān)。如果步驟SlO中的判斷結(jié)果是肯定的，則處理前進至步驟S12以打開繼電器SMRl 至SMR3。在隨后的步驟S14中，判斷電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm是否超過規(guī)定速度 Nth。規(guī)定速度Nth被設(shè)定為低于這樣的上限速度高于該上限速度，如果電動機-發(fā)電機 10因平滑電容器22的放電控制而反向旋轉(zhuǎn)，則油泵18的性能可能變差。如果步驟S14中的判斷結(jié)果是否定的，則處理前進至步驟S16，在該步驟中，如上所述那樣設(shè)定起始角度θ 0, 然后向電動機-發(fā)電機10傳送無功電流以便使平滑電容器22放電。如果步驟S14中的判斷結(jié)果是肯定的，則處理前進至步驟S18以例如通過以下方式使電動機-發(fā)電機10停止通過將電動機-發(fā)電機10的所需扭矩設(shè)定為負值來使得電動機-發(fā)電機10發(fā)電；或者在命令電流設(shè)定部32被輸入有命令旋轉(zhuǎn)速度而不是所需扭矩的情形中將命令旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為0。通過以此方式向電動機-發(fā)電機10施加負荷扭矩，電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm降低到規(guī)定速度Nth以下，然后處理前進至步驟S16。當(dāng)步驟S16完成時，或者如果步驟SlO中的判斷結(jié)果為否定，則處理結(jié)束。上述第一實施例提供以下優(yōu)點。(1)如果電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm超過規(guī)定速度Nth，則通過在使平滑電容器22放電之前向電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa施加制動力來降低旋轉(zhuǎn)速度Nm。這使得有可能防止電動機-發(fā)電機10在平滑電容器22的放電控制期間非期望地發(fā)電以及電動機-發(fā)電機10反向旋轉(zhuǎn)。
(2)命令電壓vdr和vqr被設(shè)定成使得當(dāng)起始角度θ 0被設(shè)想為是電動機-發(fā)電機10的實際旋轉(zhuǎn)角度時，流過電動機-發(fā)電機10的電流被開環(huán)控制在無功電流的向量的方向(d軸的正方向)。這使得有可能防止流過電動機-發(fā)電機10的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向因電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)而變化，從而向電動機-發(fā)電機10施加使電動機-發(fā)電機10在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度處停止所需的制動力。(3)通過操縱逆變器IV來向電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa施加制動力是。這使得有可能無需提供額外的硬件裝置就降低電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度。(4)被禁止反向旋轉(zhuǎn)的油泵18機械地耦合到電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸10a。因而，由于在當(dāng)電動機-發(fā)電機10高速旋轉(zhuǎn)時啟動平滑電容器22的放電控制的情況下油泵 18的性能有可能變差，所以將電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm控制在規(guī)定速度Nth以下是有效的。(5)提供離合器Cl來解除電動機-發(fā)電機10與驅(qū)動輪14之間的機械耦合。因而，當(dāng)存在使平滑電容器22放電的請求時可能經(jīng)常發(fā)生電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度變得過高的情況。因此，提供用于將電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm控制在規(guī)定速度Nth 以下的裝置是有效的。第二實施例接著，說明本發(fā)明的第二實施例，其中特別強調(diào)與第一實施例的差異。圖5是示出了包括作為本發(fā)明的第二實施例的控制設(shè)備的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中，與圖1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記代表相同的要素。如圖5所示，第二實施例設(shè)有被配置成通過機械地接觸電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa來向電動機-發(fā)電機10施加制動力的電子受控型制動設(shè)備B。如果當(dāng)使平滑電容器 22放電的請求已發(fā)生時電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm超過規(guī)定速度Nth，則制動設(shè)備 B工作以降低電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm。根據(jù)第二實施例，有可能不增加存儲在平滑電容器22中的電荷而降低電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度Nm。其它實施例以上實施例可以如下所述那樣修改。關(guān)于電壓設(shè)定裝置用于將靜止坐標(biāo)系中的命令電壓設(shè)定成被設(shè)想為不造成扭矩的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向的電壓設(shè)定裝置不限于將基于起始角度θ ^識別出的q軸方向上的命令電壓設(shè)定成0、并將d軸上的命令電壓設(shè)定成正或負值的那一種。例如，命令電壓可被設(shè)定成使得其向量的方向在當(dāng)電動機-發(fā)電機10基本上靜止時執(zhí)行的平滑電容器22的放電控制期間、與被設(shè)想為不造成扭矩的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向略微不同。關(guān)于命令電壓固定裝置命令電壓固定裝置不限于由被配置成將電動機-發(fā)電機10在通常狀態(tài)下的扭矩或旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定于非零值的命令電壓設(shè)定裝置、以及放電電壓設(shè)定部44構(gòu)成的那一種。例如，它可以由被配置成將三相轉(zhuǎn)換部38的輸入?yún)?shù)設(shè)定為由放電起始角度保持部42保持的起始角度θ ^、并停止dq轉(zhuǎn)換部31以及反饋控制單元34和36的積分控制器的工作的裝置構(gòu)成。在此情形中，流過電動機-發(fā)電機10的電流的向量的方向被開環(huán)控制成使得當(dāng)電動機-發(fā)電機10處于由放電起始角度保持部42保持的起始角度θ ^處時、由命令電流設(shè)定部32設(shè)定的命令電流idr和iqr的相位與靜止坐標(biāo)系中所示的方向相符。關(guān)于魯棒控制裝置對流過電動機-發(fā)電機10的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向的變化進行抑制的魯棒控制裝置不限于命令電壓固定裝置。例如，它可以被配置成在與旋轉(zhuǎn)角度在放電控制期間相對于起始角度θ ^改變的方向相反的方向上、以相同的量可變地設(shè)定由命令電流設(shè)定部32設(shè)定的命令電流idr和iqr的相位。該配置還使得有可能抑制基于起始角度Θ。 設(shè)定的命令電流idr和iqr的向量的方向的變化。亦在此配置中，在電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度降低時使平滑電容器22放電是有利的。因為，如果當(dāng)電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度高時魯棒控制裝置啟動放電控制，則由于被施加于電動機-發(fā)電機10的扭矩既取正號也取負號，所以難以精確地控制完成放電的時間。另外，如果命令電流idr和iqr增大從而縮短完成放電所需的時間，則存在電動機-發(fā)電機10可能高速反向旋轉(zhuǎn)的擔(dān)心。關(guān)于電流供應(yīng)裝置用于對電動機-發(fā)電機10執(zhí)行電流供應(yīng)控制以使平滑電容器22放電、從而將充電電壓降低到規(guī)定電壓以下的電流供應(yīng)裝置不限于魯棒控制裝置。例如，它可以是被配置成在基于每個時刻的旋轉(zhuǎn)角度θ估計出的d軸方向上通以電流的控制裝置。亦在此情形中，如果實際d軸的方向與估計出的d軸的方向不同，則扭矩發(fā)生。如果該扭矩是負扭矩， 則由于所生成的電力隨著電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度的增大而增大，所以存在可能變得難以精確地控制完成平滑電容器22的放電的時間的問題。因而，亦在此情形中，使電流供應(yīng)控制裝置在電動機-發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)速度降低之后工作是有利的。順便提及，僅當(dāng)電流供應(yīng)裝置被配置成可變地改變流過電動機-發(fā)電機10的電流的相位時，這一問題才是嚴(yán)重的。關(guān)于速度降低裝置速度降低裝置的配置不限于在以上實施例中說明的那一種。例如，操縱逆變器IV 的裝置可以由通過接通開關(guān)元件Sup、Svp和Swp來使上臂短路的裝置以及通過接通開關(guān)元件Sim、Svn和Swn來使下臂短路的裝置構(gòu)成。通過接觸電動機_發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)軸IOa 來向其施加制動力的制動裝置不限于制動設(shè)備B。例如，它可以是被配置成在驅(qū)動輪14被施加有制動力時使離合器Cl處于半離合狀態(tài)的那一種。關(guān)于安裝有電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的車輛在以上實施例中，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被安裝在具有圖1中所示結(jié)構(gòu)的混合動力車輛上。然而，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)也可以安裝在具有不包括要求禁止電動機-發(fā)電機10反向旋轉(zhuǎn)的部件(如油泵18)的結(jié)構(gòu)的混合動力車輛上。亦在對禁止電動機-發(fā)電機10反向旋轉(zhuǎn)沒有限制的情形中，由于當(dāng)電動機-發(fā)電機10高速旋轉(zhuǎn)時難以控制完成平滑電容器 22的放電所需的時間，所以為該系統(tǒng)提供速度降低裝置是有利的。本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可用于除了并聯(lián)混合動力車輛以外的車輛，比如串聯(lián)混合動力車輛或并聯(lián)-串聯(lián)混合動力車輛。此外，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還可用于主機僅是電旋轉(zhuǎn)機的電動車輛。在此情形中，特別是當(dāng)電動車輛包括用于解除作為主機的電旋轉(zhuǎn)機與驅(qū)動輪之間的機械耦合的裝置時，提供上述速度降低裝置是有利的。這是因為，即使當(dāng)驅(qū)動輪停止時也可能經(jīng)常發(fā)生電旋轉(zhuǎn)機仍高速旋轉(zhuǎn)的情況。關(guān)于電旋轉(zhuǎn)機
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在以上實施例中，電旋轉(zhuǎn)機是具有集中式繞組的IPMSM。然而，IPMSM也可以具有分布式繞組而不是集中式繞組。此外，同步型電旋轉(zhuǎn)機可以是SPMSM (表面永久磁體同步電動機)。在SPMSM的情形中，由于扭矩公式是在扭矩公式(Cl)中令Ld = Lq而得到的，所以無論命令電流的d軸成分是正的還是負的都可以將實際旋轉(zhuǎn)角度θ控制在起始角度θ ^處。此外，同步型電旋轉(zhuǎn)機不限于包括永久磁體的那一種。它可以是包括勵磁繞組的那一種。在此情形中，由于d軸沿著勵磁繞組，所以當(dāng)電動機-發(fā)電機基本上靜止時，命令電壓被作為脈沖電壓在基于起始角度θ檢測到的d軸的方向上施加。此外，電旋轉(zhuǎn)機不限于作為主機而被安裝在車輛上的那一種。它可以是在從高壓電池M供應(yīng)的電力上工作以驅(qū)動電壓縮機的那一種。在以上實施例中，高壓電池M直接連接到逆變器IV的輸入端子。然而，高壓電池M可以通過升壓轉(zhuǎn)換器連接到逆變器IV的輸入端子，該升壓轉(zhuǎn)換器由電抗器、通過該電抗器并聯(lián)連接到平滑電容器22的開關(guān)元件、 以及連接到開關(guān)元件與續(xù)流二極管的串聯(lián)連接的電容器構(gòu)成。在此情形中，連接到升壓轉(zhuǎn)換器和平滑電容器22的輸出端子的電容器是放電控制的對象。平滑電容器22通過續(xù)流二極管放電，使得其電壓隨著升壓轉(zhuǎn)換器的電容器的電壓的減小而減小。在以上實施例中，反饋控制部34和36都是由比例控制器和積分控制器構(gòu)成的。然而，它們也可以由比例-積分控制器構(gòu)成，或者僅由比例控制器構(gòu)成，或者僅由積分控制器構(gòu)成。以上說明的優(yōu)選實施例是只通過后附權(quán)利要求描述的本申請的發(fā)明的示例。應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到，可以對優(yōu)選實施例作出修改。
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權(quán)利要求
1.一種用于包括直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制設(shè)備，其中所述直流 /交流轉(zhuǎn)換器電路的輸出端子連接到電旋轉(zhuǎn)機，所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子通過開關(guān)裝置連接到直流電源，電容器連接在所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的所述輸入端子之間，所述控制設(shè)備包括電流供應(yīng)裝置，所述電流供應(yīng)裝置被配置成執(zhí)行電流供應(yīng)控制以向所述電旋轉(zhuǎn)機供應(yīng)電流、以便在所述開關(guān)裝置被設(shè)定為打開的狀態(tài)下通過操縱所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來使所述電容器放電；以及速度降低裝置，所述速度降低裝置被配置成在所述電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)速度超過規(guī)定速度的情況下、在所述電流供應(yīng)裝置執(zhí)行所述電流供應(yīng)控制之前、向所述電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)軸施加制動力以降低所述旋轉(zhuǎn)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述電流供應(yīng)裝置被配置成能夠在所述電流供應(yīng)控制期間可變地改變流過所述電旋轉(zhuǎn)機的電流的相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述電流供應(yīng)裝置包括魯棒控制裝置，所述魯棒控制裝置被配置成在所述電流供應(yīng)控制期間抑制因所述電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)角度的變化而導(dǎo)致的流過所述電旋轉(zhuǎn)機的電流的向量在靜止坐標(biāo)系中的方向的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制設(shè)備，其中，所述電流供應(yīng)裝置包括電壓設(shè)定裝置，所述電壓設(shè)定裝置被配置成設(shè)定要被施加于所述電旋轉(zhuǎn)機的定子繞組的命令電壓、以根據(jù)所述電旋轉(zhuǎn)機的所述旋轉(zhuǎn)角度來對流過所述電旋轉(zhuǎn)機的所述電流的所述向量的方向進行開環(huán)控制，并且被配置成基于所述命令電壓來操縱所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電路，所述魯棒控制裝置包括命令電壓固定裝置，所述命令電壓固定裝置被配置成將作為輸入?yún)?shù)而輸入到所述電壓設(shè)定裝置的所述電旋轉(zhuǎn)機的所述旋轉(zhuǎn)角度固定于在所述電流供應(yīng)裝置執(zhí)行所述電流供應(yīng)控制之前獲取的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制設(shè)備，其中，所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)要求所述電旋轉(zhuǎn)機不反向旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述速度降低裝置被配置成通過操縱所述直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來向所述電旋轉(zhuǎn)機的所述旋轉(zhuǎn)軸施加制動力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述速度降低裝置包括制動裝置，所述制動裝置被配置成通過機械地接觸所述電旋轉(zhuǎn)機的所述旋轉(zhuǎn)軸來向所述電旋轉(zhuǎn)機施加制動力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述電旋轉(zhuǎn)機作為車輛的主機而被安裝在所述車輛上，所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括用于解除所述電旋轉(zhuǎn)機與所述車輛的驅(qū)動輪之間的機械耦合的裝置。
全文摘要
一種控制設(shè)備用在包括直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，其中直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸出端子連接到電旋轉(zhuǎn)機，直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子通過開關(guān)裝置連接到直流電源，電容器連接在直流/交流轉(zhuǎn)換器電路的輸入端子之間。該控制設(shè)備包括電流供應(yīng)裝置，電流供應(yīng)裝置被配置成執(zhí)行電流供應(yīng)控制以向電旋轉(zhuǎn)機供應(yīng)電流、以便在開關(guān)裝置被設(shè)定為打開的狀態(tài)下通過操縱直流/交流轉(zhuǎn)換器電路來使電容器放電；以及速度降低裝置，速度降低裝置被配置成在電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)速度超過規(guī)定速度的情況下、在電流供應(yīng)裝置執(zhí)行電流供應(yīng)控制之前、向電旋轉(zhuǎn)機的旋轉(zhuǎn)軸施加制動力以降低該旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號H02P21/14GK102457224SQ20111031992
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者稻村洋, 辻浩也 申請人:株式會社電裝