電動機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明例如涉及電動機(jī)控制器的技術(shù)領(lǐng)域，該電動機(jī)控制器被配置為控制包括三相交流(AC)電動機(jī)的電動機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于驅(qū)動三相AC電動機(jī)的一個控制方法實例，存在脈寬調(diào)制(PWM)控制。PWM控制根據(jù)相電壓指令信號與具有預(yù)定頻率的載波信號的大小關(guān)系來控制將直流(DC)電壓(DC電力)轉(zhuǎn)換為AC電壓(AC電力)的電力變換器，該相電壓指令信號根據(jù)以下觀點而設(shè)定:即，使被提供給三相AC電動機(jī)的相電流與預(yù)期值一致(請參閱公開號為2004-120853的日本專利申請(JP 2004-120853 A))。需要指出，P麗控制還用于控制將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的電力變換器(請參閱公開號為2010-263775的日本專利申請(JP 2010-263775 A))。
[0003]同時，用于抑制被輸入到電力變換器或從電力變換器輸出的DC電壓中的波動的平滑電容器通常與電力變換器并聯(lián)地電連接。近幾年，經(jīng)常通過減小平滑電容器的容量來減小平滑電容器的尺寸。但是，當(dāng)平滑電容器的容量減小時，平滑電容器的端子間電壓的紋波(所謂的脈動分量)可能相對地增加。因此，JP 2010-263775 A和JP 2004-120853 A公開了使用三次諧波信號抑制(減小)上述平滑電容器的端子間電壓的紋波的技術(shù)。具體而言，JP2010-263775 A公開了這樣一種技術(shù):S卩，控制包括電力變換器的開關(guān)元件，以使來自AC電源的輸入電流的電流波形與具有與AC電源相同頻率的正弦波和三次諧波的合成波一致。JP2004-120853 A公開了這樣一種技術(shù):S卩，使用通過疊加三相調(diào)制波和三次諧振波而獲得的調(diào)制波執(zhí)行PWM控制，從而控制作為電力變換器實例的逆變器(inverter)電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，根據(jù)導(dǎo)致產(chǎn)生平滑電容器的端子間電壓的紋波的因素，存在一種技術(shù)問題:SP，僅通過JP 2010-263775 A和JP 2004-120853A中公開的技術(shù)無法充分抑制平滑電容器的端子間電壓的紋波。
[0005]本發(fā)明提供一種能夠適當(dāng)?shù)匾种破交娙萜鞯亩俗娱g電壓的紋波的電動機(jī)控制器。
[0006]〈1>根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于電動機(jī)系統(tǒng)的電動機(jī)控制器，該電動機(jī)系統(tǒng)包括:DC電源；電力變換器，其被配置為將從所述DC電源提供的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力;平滑電容器，其與所述電力變換器并聯(lián)地電連接；以及三相AC電動機(jī)，其通過從所述電力變換器輸出的所述AC電力而被驅(qū)動，所述電動機(jī)控制器包括:電子控制單元，其被配置為:(a)通過將三次諧波信號加到相電壓指令信號上來產(chǎn)生調(diào)制信號，該相電壓指令信號定義所述三相AC電動機(jī)的操作，所述三次諧波信號包括第一信號分量，當(dāng)在所述三相AC電動機(jī)的各相中被提供給所述三相AC電動機(jī)的相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，該第一信號分量使所述調(diào)制信號的信號電平的絕對值大于所述相電壓指令信號的信號電平的絕對值；以及
(b)使用所述調(diào)制信號控制所述電力變換器的操作。
[0007]依照根據(jù)本發(fā)明的此方面的電動機(jī)控制器，可以控制電動機(jī)系統(tǒng)。要由所述電動機(jī)控制器控制的電動機(jī)系統(tǒng)包括DC電源、平滑電容器、電力變換器和三相AC電動機(jī)。DC電源輸出DC電力(S卩，DC電壓或DC電流)。平滑電容器與電力變換器并聯(lián)地電連接。一般而言，平滑電容器與DC電源并聯(lián)地電連接。因此，平滑電容器可抑制平滑電容器的端子間電壓(SP，DC電源和電力變換器的各自的端子間電壓)的波動。電壓變換器將從DC電源提供的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力(通常是指三相AC電力)。因此，三相AC電動機(jī)通過從電力變換器提供給三相AC電動機(jī)的AC電力而被驅(qū)動。
[0008]為了控制此類電動機(jī)系統(tǒng)，電動機(jī)控制器包括ECU(生成裝置和控制裝置)。
[0009]生成裝置通過將三次諧波信號加到相電壓指令信號上來產(chǎn)生調(diào)制信號。換言之，生成裝置將三次諧波信號加到與三相AC電動機(jī)的各相對應(yīng)(S卩，與U相、V相和W相這三相中的每一相對應(yīng))的相電壓指令信號上。結(jié)果，生成裝置產(chǎn)生與三相AC電動機(jī)的各相對應(yīng)(SP，與U相、V相和W相這三相中的每一相對應(yīng))的調(diào)制信號。
[0010]相電壓指令信號是定義三相AC電動機(jī)的操作的AC信號。例如，相電壓指令信號可根據(jù)以下觀點而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定:即，使來自三相AC電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出與預(yù)期值一致。
[0011]三次諧波信號是具有為相電壓指令信號的頻率三倍的頻率的信號(通常為AC信號)。在本發(fā)明中，三次諧波信號特別地包括第一信號分量，該第一信號分量是在被提供給三相AC電動機(jī)的相電流的信號電平(例如，基于零電平或基準(zhǔn)電平的信號電平)的絕對值變?yōu)樽钚≈?通常為零)時起作用實現(xiàn)下面的狀態(tài)的三次諧波信號。需要指出，所述第一信號分量也可以是在相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r之外的時間不起作用實現(xiàn)下面的狀態(tài)的三次諧波信號。然而，所述第一信號分量還可以是，即使在相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r之外的時間也起作用實現(xiàn)下面的狀態(tài)的三次諧波信號。
[0012]具體而言，所述第一信號分量是這樣的信號分量:當(dāng)各相中的所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈?通常為零)時，該信號分量起作用使所述調(diào)制信號的信號電平的絕對值大于所述相電壓指令信號的信號電平的絕對值。換言之，所述第一信號分量是這樣的信號分量:該信號分量起作用使在各相中當(dāng)所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r的所述調(diào)制信號的信號電平的絕對值大于同一時間上的所述相電壓指令信號的信號電平的絕對值。例如，在關(guān)注三相之中的預(yù)期相的情況下，在包括第一信號分量的三次諧波信號被加到所述預(yù)期相的相電壓信號上時，當(dāng)所述預(yù)期相的相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，所述預(yù)期相的調(diào)制信號的信號電平的絕對值變得大于所述預(yù)期相的相電壓指令信號的信號電平的絕對值。
[0013]需要指出，作為所述三次諧波信號，也可使用對于所述三相AC電動機(jī)的所有三相通用的通用三次諧波信號。在上述情況下，該通用三次諧波信號可被加到各相的所述相電壓指令信號上。另一方面，作為所述三次諧波信號，也可使用為所述三相AC電動機(jī)的三個相中的每一者單獨準(zhǔn)備的三次諧波信號。在上述情況下，與各相對應(yīng)的所述三次諧波相位也可被加到各相的所述相電壓指令信號上。
[0014]控制裝置使用所述生成裝置所產(chǎn)生的所述調(diào)制信號來控制所述電力變換器的操作。例如，所述控制裝置也可根據(jù)所述調(diào)制信號與具有預(yù)定頻率的載波信號的大小關(guān)系來控制所述電力變換器的操作。因此，所述電力變換器根據(jù)所述相電壓指令信號將AC電力提供給所述三相AC電動機(jī)。因此，所述三相AC電動機(jī)以根據(jù)所述相電壓指令信號的模式而被驅(qū)動。
[0015]根據(jù)上述電動機(jī)控制器，可以更有利地抑制所述平滑電容器的端子間電壓的紋波。原因?qū)⒃谙挛拿枋觥?br>[0016]最重要的是，所述平滑電容器的端子間電壓的紋波可能在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈?通常為零)時產(chǎn)生。更具體地說，與可能在其它時間產(chǎn)生的紋波相比，在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r局部產(chǎn)生的紋波相對較大。在此，可能導(dǎo)致在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r產(chǎn)生相對較大的紋波的因素是:當(dāng)所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，所述電力變換器的工作狀態(tài)進(jìn)入特定狀態(tài)(例如，回流模式，在該模式下，從所述DC電源提供的DC電力的大部分被提供給所述平滑電容器，而非被提供給所述電力變換器，像下面參考附圖解釋的那樣)。當(dāng)考慮導(dǎo)致紋波產(chǎn)生的這種因素時，可以通過以下方式抑制在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r產(chǎn)生相對較大的紋波:即，調(diào)整(一般是縮短)在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r所述電力變換器的工作狀態(tài)進(jìn)入特定狀態(tài)的時段。
[0017]因此，如上所述，當(dāng)所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，本發(fā)明的電動機(jī)控制器使所述調(diào)制信號的信號電平的絕對值大于所述相電壓指令信號的信號電平的絕對值。結(jié)果，由于所述電動機(jī)控制器可使用所述調(diào)制信號控制所述電力變換器的操作，因此，當(dāng)所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，所述電動機(jī)控制器可以強(qiáng)制將所述電力變換器的工作狀態(tài)從特定狀態(tài)更改為另一狀態(tài)。一般而言，與使用尚未加上三次諧波信號的相電壓指令信號控制所述電力變換器的操作的情況相比，當(dāng)所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，所述電動機(jī)控制器可以立即將所述電力變換器的工作狀態(tài)從特定狀態(tài)更改為另一狀態(tài)。換言之，在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，所述電動機(jī)控制器可以相對地縮短所述電力變換器的工作狀態(tài)進(jìn)入特定狀態(tài)的時段。因此，所述電動機(jī)控制器可以有利地抑制在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r產(chǎn)生相對較大的紋波。換言之，所述電動機(jī)控制器可以有利地抑制所述平滑電容器的端子間電壓的紋波。
[0018]〈2>在本發(fā)明的電動機(jī)控制器的第二方面，所述第一信號分量可包括這樣的信號分量:當(dāng)預(yù)期相的所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，在該信號分量中，(i)信號電平的絕對值變得大于零，并且(ii)該信號電平的極性變?yōu)榕c所述預(yù)期相的所述相電壓指令信號的極性相同。
[0019]根據(jù)此方面，所述電動機(jī)控制器可通過將包括這種第一信號分量的三次諧波信號加到所述相電壓指令信號上，來適當(dāng)?shù)匾种圃谒鱿嚯娏鞯男盘栯娖降慕^對值變?yōu)樽钚≈禃r產(chǎn)生相對大的紋波。
[0020]〈3>在本發(fā)明的電動機(jī)控制器的第三方面，所述第一信號分量可包括這樣的信號分量:當(dāng)預(yù)期相的所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，在該信號分量中，(i)信號電平的絕對值變?yōu)樽畲笾?，并?ii)該信號電平的極性變?yōu)榕c所述預(yù)期相的所述相電壓指令信號的極性相同。
[0021]根據(jù)此方面，所述電動機(jī)控制器可通過將包括這種第一信號分量的三次諧波信號加到所述相電壓指令信號上，來更適當(dāng)?shù)匾种圃谒鱿嚯娏鞯男盘栯娖降慕^對值變?yōu)樽钚≈禃r產(chǎn)生相對大的紋波。
[0022]〈4>在本發(fā)明的電動機(jī)控制器的第四方面，所述三次諧波信號可包括第二信號分量，當(dāng)所述相電壓指令信號的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r，在該第二信號分量中，信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈怠?br>[0023]根據(jù)此方面，所述電動機(jī)控制器可通過將包括這種第二信號分量的三次諧波信號加到所述相電壓指令信號上，適當(dāng)?shù)匾种飘a(chǎn)生由于所述電力變換器的工作狀態(tài)在所述相電流的信號電平的絕對值變?yōu)樽钚≈禃r之外的時間變?yōu)樘囟顟B(tài)而導(dǎo)致的紋波。
[0024]〈5>在本發(fā)明的電動機(jī)控制器的第五方面，所述電力變換器包括開關(guān)元