电力变换器制造技术

一种电力变换器。该电力变换器具有控制器(40)，该控制器(40)包括指令计算器(415、425)，该指令计算器(415、425)例如计算应用于第一绕组(11)的第一电压指令值。向第一绕组施加的电压例如在第一时段中被控制成：使得第一中性点电压(Vn1)偏移至输出的可输出范围的输出中心值(VM)以下并且第二中性点电压(Vn2)偏移至可输出范围的输出中心值(VM)以上。指令计算器计算第一指令值以用于使得能够在经过切换时段(Pc)之后进行第一时段与第二时段之间的切换，该切换时段(Pc)是基于预设物理量而可变地计算的。以此方式，减小了伴随时段间切换出现的转矩纹波或电流纹波。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容总体上涉及用于变换电力的电力变换器。
技术介绍
通常，本领域已知用于对提供给具有两组绕组的电动机的电力进行变换的电力变换器。例如，在专利文献JP 2011-188674A(专利文献1)中，为了便于将热生成分配至绕组中的每个绕组，电力变换器具有与两组绕组对应的两个逆变器，并且与每个逆变器的驱动有关的占空比指令信号的偏移方向以预设间隔进行切换。如专利文献1所公开的，当切换占空比指令信号的偏移方向时，这样的切换可能引起转矩纹波以及振动和声音。
技术实现思路
在本公开内容的一个方面中，本公开内容的电力变换器包括第一逆变器、第二逆变器和控制器，其中，该电力变换器对提供给具有第一绕组和第二绕组的旋转电机的电力进行变换。第一逆变器具有对应于第一绕组中的多个相中的每个相的第一开关元件。第二逆变器具有对应于第二绕组中的多个相中的每个相的第二开关元件。控制器包括指令计算器。指令计算器计算应用于第一绕组的第一电压指令值和应用于第二绕组的第二电压指令值。在第一时段和第二时段中以下面的方式来控制向第一绕组施加的电压。即，(i)在第一时段中，使施加于第一绕组的第一中性点电压偏移至逆变器的可输出范围的输出中心值以下，并且使施加于第二绕组的第二中性点电压偏移至逆变器的可输出范围的输出中心值以上。此外，(ii)在第
二时段中，使第一中性点电压偏移至可输出范围的输出中心值以上，并且使第二中性点电压偏移至逆变器的可输出范围的输出中心值以下。此外，指令计算器计算第一指令值和第二指令值，以用于使得能够在经过切换时段之后(即，以切换时段的间隔)进行第一时段与第二时段之间的切换，该切换时段是基于预设物理量而可变地计算的。在本公开内容中，执行两个状态(即，(i)第一中性点电压被偏移至输出中心值以下并且第二中性点电压被偏移至输出中心值以上的一种状态；以及(ii)第一中性点电压被偏移至输出中心值以上并且第二中性点电压被偏移至输出中心值以下的另一种状态)之间的切换。由此，减小了开关元件之间的热生成不均匀性。附图说明根据参照附图做出的以下详细描述，本公开内容的目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：图1是本公开内容的第一实施方式中的电动转向装置的示意图；图2是本公开内容的第一实施方式中的电力变换器的电气构成的电路图；图3是本公开内容的第一实施方式中的控制器的框图；图4是本公开内容的第一实施方式中的指令计算过程的流程图；图5是本公开内容的第一实施方式中的转速和切换时段的关系图；图6A/图6B是本公开内容的第二实施方式中的转速和切换时段的关系的时序图；图7是本公开内容的第三实施方式中的电流和切换时段的关系图；图8是本公开内容的第四实施方式中的电压与切换时段的关系图；图9是本公开内容的第五实施方式中的转矩与切换时段的关系图；图10是本公开内容的第六实施方式中的逆变器温度和切换时段的关系图；图11A/图11B是本公开内容的第七实施方式中的谐振频率与切换时段的关系图；以及图12是本公开内容的第八实施方式中的转速与切换时段的关系图。具体实施方式在下文中，基于附图来描述本公开内容的电力变换器。在下面实施方式中，相同的部分具有相同的附图标记并且不再重复对相同部分的描述。(第一实施方式)基于图1至图5来描述本公开内容的第一实施方式中的电力变换器。本实施方式的电力变换器1与电动机10一起设置在未示出的车辆中，并且应用于利用电动机10来辅助驾驶员执行转向操作的电动转向装置5，电动机10也被描述为旋转电机。图1示出了设置有电动转向装置5的转向系统90的整体配置。转向系统90包括方向盘(即，方向盘)91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98和电动转向装置5等。方向盘91与转向轴92连接。转向轴92上设置有转矩传感器94，转矩传感器94检测由驾驶员对方向盘91的操作而输入至转向轴92的转向转矩。小齿轮96被布置在转向轴92的末端，并且小齿轮96与齿条轴97啮合。一对车轮98经由拉杆等与齿条轴97的两端连接。由此，当驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转变成齿条轴97的线性运动，并且车轮98根据齿条轴97的位移量而转向一定的角度。电动转向装置5具有电动机10、电力变换器1和减速齿轮9等，其中，电动机10输出用于辅助驾驶员对方向盘91的转向操作的辅助转矩，电力变换器1用于电机的驱动控制，减速齿轮9降低用于向转向轴92或齿条轴97输出旋转的电动机10的转速。电动机10通过从作为直流电源的电池30接收电力供给而被驱动(参照图2)并且使减速齿轮9来回(即往复)旋转。如图2所示，电动机10是三相无刷电动机，并且具有转子和定子(未示出)。转子是圆柱形部件，并且永磁铁附接在表面上且具有磁极。定子具有缠绕于定子上的绕组11和绕组12。第一绕组11包括U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113。第二绕组12包括U2线圈121、V2线圈122
和W2线圈123。电力变换器1包括第一逆变器21、第二逆变器22、第一电流检测器26、第二电流检测器27、旋转角传感器29、第一电力继电器31、第二电力继电器32、第一电容器33、第二电容器34、驱动电路(预驱动器)35和控制器40等。第一逆变器21具有六个第一开关元件211至216(“开关元件”在下文中可以被称为“SW元件”)，并且对至第一绕组11的线圈111、112和113的电力供给进行切换。设置在高电位侧的高电位侧SW元件211、212和213的漏极分别经由第一高侧母线218与电池30的正电极连接。高电位侧SW元件211、212和213的源极分别与设置在低电位侧的低电位侧SW元件214、215和216的漏极连接。低电位侧SW元件214、215和216的源极分别经由第一低侧母线219与电池30的负电极连接。高电位侧SW元件211、212和213与低电位侧SW元件214、215和216的接合点各自分别与U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113的一端连接。第二逆变器22具有六个第二SW元件221至226，并且对至第二绕组12的线圈121、122和123的电力供给进行切换。高电位侧SW元件221、222和223的漏极分别经由第二高侧母线228与电池30的正电极连接。高电位侧SW元件221、222和223的源极分别与低电位侧SW元件224、225和226的漏极连接。低电位侧SW元件224、225和226的源极分别经由第二低侧母线229与电池30的负电极连接。高电位侧SW元件221、222和223与低电位侧SW元件224、225和226的接合点各自分别与U2线圈121、V2线圈122和W2线圈123的一端连接。尽管本实施方式的SW元件211至216均为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但绝缘栅双极晶体管(IGBT)、晶闸管等也可以用作SW元件。第一电流检测器26包括电流检测元件261、262和263。电流检测元件261设置在SW元件214的低电位侧并且检测提供给U1线圈111的电流。电流检测元件262设置在SW元件215的低电位侧并且检测提供给V1线圈112的电流。电流检测元件263设置在SW元件216的低电位侧并且检测提供给W1线圈113本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，用于变换提供给具有第一绕组和第二绕组的旋转电机的电力，所述电力变换器包括：第一逆变器(21)，其具有与所述第一绕组中的多个相中的每个相对应的第一开关元件(211至216)；第二逆变器(22)，其具有与所述第二绕组中的多个相中的每个相对应的第二开关元件(221至226)；以及控制器(40)，其包括指令计算器(415、425)，所述指令计算器(415、425)计算应用于所述第一绕组的第一电压指令值和应用于所述第二绕组的第二电压指令值，其中，对所述第一绕组的施加电压(i)在第一时段中被控制成使得第一中性点电压(Vn1)偏移至输出的可输出范围的输出中心值(VM)以下并且第二中性点电压(Vn2)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以上；以及(ii)在第二时段中被控制成使得所述第一中性点电压(Vn1)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以上并且所述第二中性点电压(Vn2)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以下，并且所述指令计算器计算所述第一电压指令值和所述第二电压指令值，以用于使得能够在经过切换时段(Pc)之后在所述第一时段与所述第二时段之间切换，所述切换时段(Pc)是基于预设物理量可变地计算的。...

【技术特征摘要】
2015.02.19 JP 2015-0307361.一种电力变换器，用于变换提供给具有第一绕组和第二绕组的旋转电机的电力，所述电力变换器包括：第一逆变器(21)，其具有与所述第一绕组中的多个相中的每个相对应的第一开关元件(211至216)；第二逆变器(22)，其具有与所述第二绕组中的多个相中的每个相对应的第二开关元件(221至226)；以及控制器(40)，其包括指令计算器(415、425)，所述指令计算器(415、425)计算应用于所述第一绕组的第一电压指令值和应用于所述第二绕组的第二电压指令值，其中，对所述第一绕组的施加电压(i)在第一时段中被控制成使得第一中性点电压(Vn1)偏移至输出的可输出范围的输出中心值(VM)以下并且第二中性点电压(Vn2)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以上；以及(ii)在第二时段中被控制成使得所述第一中性点电压(Vn1)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以上并且所述第二中性点电压(Vn2)偏移至所述可输出范围的所述输出中心值(VM)以下，并且所述指令计算器...

【专利技术属性】
技术研发人员：加纳辽，铃木崇志，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP