功率转换装置及电动助力转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术的功率转换装置构成为输出导通截止信号，以使得形成根据导通截止信号的模式确定的多个电压矢量中相位第二靠近电流矢量的电压矢量和相位第三靠近电流矢量的电压矢量，该导通截止信号使将从直流电源输出的直流电压转换成三相交流电压的逆变器的各半导体开关元件切换成导通和截止，该电流矢量是基于伴随来自逆变器的三相交流电压的输出而提供的电流的电流矢量。

Power conversion device and electric power steering device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换装置及电动助力转向装置
本专利技术涉及一种具备了用于降低电容器电流的结构的功率转换装置、以及具备了该功率转换装置的电动助力转向装置。
技术介绍
作为现有的逆变器装置的一个示例、能例举如下述那样构成的逆变器装置(例如参照专利文献1)。即，逆变器装置包括：具有与三相的各相相对应地设置的多个开关元件的逆变器；以及对逆变器的各开关元件的导通和断开的切换进行两相调制控制的控制部。上述的控制部在负载的功率因数为预先设定的阈值以上的情况下，对于两相调制控制中的停止相以外的两相，进行使导通期间的中心位置或截止期间的中心位置偏移180度的相位偏移。此外，上述的控制部在负载的功率因数小于阈值的情况下，不进行该相位偏移，进行两相调制控制。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2014/097804号
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题记载在专利文献1中的控制方法(以下称为现有控制方法)中，在功率因数降低的情况下，若不进行相位偏移而进行两相调制控制，则无法获得降低电容器的电容器电流的效果，该电容器对输入至逆变器的输入侧的直流电压进行平滑化。此外，在将电动机连接至逆变器的输出侧的情况下，若电动机的转速从零转速变高，则功率因数通常会降低。因而，现有控制方法中，在电动机以零转速或低速区域旋转的情况下，通过进行相位偏移，从而能获得降低电感器电流的效果。另一方面，在电动机以高速旋转的情况下，停止相位偏移，因此无法获得降低电容器电流的效果。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供一种即使在电动机的转速较高，且功率因数较低的情况下，也有助于降低电容器电流的功率转换装置及具备了该功率转换装置的电动助力转向装置。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的功率转换装置包括：逆变器，该逆变器具有多个半导体开关元件，通过将各半导体开关元件切换成导通和截止，从而将从直流电源输出的直流电压转换成三相交流电压，并输出三相交流电压；电容器，该电容器并联设置在直流电源和逆变器之间；以及控制器，该控制器基于所输入的控制指令值，计算从逆变器输出的三相交流电压的指令值即电压指令值，并根据计算出的电压指令值，输出将逆变器的各半导体开关元件切换成导通和截止的导通截止信号，控制器输出导通截止信号，以使得在根据导通截止信号的模式确定的多个电压矢量中，形成相位第二靠近电流矢量的电压矢量和相位第三靠近电流矢量的电压矢量，该电流矢量是基于伴随三相交流电压的输出而提供的电流的电流矢量。专利技术效果根据本专利技术，能获得一种即使在电动机的转速较高，且功率因数较低的情况下，也有助于降低电容器电流的功率转换装置及具备了该功率转换装置的电动助力转向装置。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的功率转换装置的整体结构的图。图2是表示本专利技术的实施方式1的根据电流矢量的相位θi输出的电压矢量的表。图3是表示本专利技术的实施方式1的与导通截止Qup～Qwn的模式相对应地输出的电压矢量的表。图4是表示图3的电压矢量V0～V7的图。图5是表示本专利技术的实施方式1的电流矢量的相位θi为30度以上且小于90度时所输出的电压矢量的图。图6是表示本专利技术的实施方式1的根据电流矢量的相位θi输出的电压矢量的占空比的表。图7是表示本专利技术的实施方式1的电压指令值Vu、Vv以及Vw、电流Iu、Iv以及Iw的波形的图。图8是表示本专利技术的实施方式1的电流矢量的相位θi为30度以上且小于90度时的电容器电流Ic的波形的图。图9是示出图8的比较例的图。图10是表示本专利技术的实施方式2的根据电流矢量的相位θi采用的电压调制方式的表。图11是表示本专利技术的实施方式2的电流矢量的相位θi为30度以上且小于90度时的电容器电流Ic的波形的图。图12是表示本专利技术的实施方式3的根据电流矢量的相位θi采用的电压调制方式的表。图13是表示本专利技术的实施方式3的电流矢量的相位θi稍小于60度时的电容器电流Ic的波形的图。图14是表示本专利技术的实施方式3的电流矢量的相位θi稍大于60度时的电容器电流Ic的波形的图。图15是本专利技术的实施方式3的电流矢量的相位θi每变化30度就切换载波反相时的电动机转矩的波形图。图16是示出图15的比较例的图。图17是表示本专利技术的实施方式4的电流矢量的相位θi为30度以上且小于90度时的电容器电流Ic的波形的图。图18是表示相对于图11将U相载波和V相载波的相位设定为相等时的电容器电流Ic的波形图。图19是表示本专利技术的实施方式5的逆变器电压利用率和电容器电流的关系的说明图。图20是表示本专利技术实施方式6中的电动助力转向装置的整体结构的图。具体实施方式以下，利用附图，按照优选实施方式对本专利技术所涉及的功率转换装置及电动助力转向装置进行说明。另外，在附图的说明中，对相同部分或相当部分标注相同标号，并省略重复说明。实施方式1﹒图1是表示本专利技术的实施方式1的功率转换装置的整体结构的图。另外，图1中，还图示出连接至功率转换装置的输入侧的直流电源3、连接至其输出侧的电动机1。如图1所示，本实施方式1中的功率转换装置具备：电容器4、逆变器6、电流检测器7以及控制器8。电动机1是具有由U相的绕组U、V相的绕组V以及W相的绕组W构成的三相绕组的三相交流电动机。作为电动机1的具体示例，能例举永磁体同步电动机、感应电动机、同步磁阻电动机等，只要是具有三相绕组的电动机，可以使用任意种类的电动机作为电动机1。这里，对将非凸极型的永磁体同步电动机用作为电动机1的情况进行举例。位置检测器2检测电动机1的旋转位置θ，将检测到的旋转位置θ输出至控制器8。直流电源3具有高电位侧端子和低电位侧端子，将直流电压Vdc作为两端子间的电压输出至逆变器6。直流电源3包含例如电池、DC-DC转换器、二极管整流器以及PWM整流器等输出直流电压的全部设备。电容器4与逆变器6相对应地并联地设置在直流电源3与逆变器6之间。电容器4与直流电源3并联连接，抑制输入至逆变器6的直流电压Vdc的变动，并实现稳定的直流电压。电感5用于表示包含在直流电源3的内部及中间电缆中的电感值。通常，在功率转换装置中，为了抑制从逆变器6流出到直流电源3的噪声，将共模扼流线圈作为噪声滤波器连接在直流电源3的附近。上述的噪声滤波器的电感值也包含在电感5中。逆变器6具有多个半导体开关元件，通过将各半导体开关元件切换成导通和截止，从而将从直流电源3输出的直流电压Vdc转换成三相交流电压，并输出该三相交流电压。逆变器6是具有高电位侧的3个半导体开关元件Sup～Swp、以及低电位侧的3个半导体开关元件Sun～Swn的三相逆变器。基于来自控制器8的导通截止信号Qup～Qwn，将半导体开关元件Sup～Swp、以及半导体开关元件Sun～Swn切换成导通和截止。由此，逆变器6将从直流电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换装置，包括：/n逆变器，该逆变器具有多个半导体开关元件，通过将各半导体开关元件切换成导通和截止，从而将从直流电源输出的直流电压转换成三相交流电压，并输出所述三相交流电压；/n电容器，该电容器并联设置在所述直流电源和所述逆变器之间；以及/n控制器，该控制器基于所输入的控制指令值，计算从所述逆变器输出的所述三相交流电压的指令值即电压指令值，并根据计算出的所述电压指令值，输出将所述逆变器的各半导体开关元件切换成导通和截止的导通截止信号，/n所述控制器输出所述导通截止信号，以使得在根据所述导通截止信号的模式确定的多个电压矢量中，形成相位第二靠近电流矢量的电压矢量和相位第三靠近电流矢量的电压矢量，该电流矢量是基于伴随所述三相交流电压的输出而提供的电流的电流矢量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换装置，包括：
逆变器，该逆变器具有多个半导体开关元件，通过将各半导体开关元件切换成导通和截止，从而将从直流电源输出的直流电压转换成三相交流电压，并输出所述三相交流电压；
电容器，该电容器并联设置在所述直流电源和所述逆变器之间；以及
控制器，该控制器基于所输入的控制指令值，计算从所述逆变器输出的所述三相交流电压的指令值即电压指令值，并根据计算出的所述电压指令值，输出将所述逆变器的各半导体开关元件切换成导通和截止的导通截止信号，
所述控制器输出所述导通截止信号，以使得在根据所述导通截止信号的模式确定的多个电压矢量中，形成相位第二靠近电流矢量的电压矢量和相位第三靠近电流矢量的电压矢量，该电流矢量是基于伴随所述三相交流电压的输出而提供的电流的电流矢量。


2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制器构成为通过将载波和所述电压指令值相比较从而输出所述导通截止信号，
在相位最靠近所述电流矢量的电压矢量是通过在所述多个半导体开关元件中使高电位侧的2个半导体开关元件导通并使低电位侧的1个半导体开关元件导通来形成的电压矢量时，采用下固态二相调制以作为电压调制方式，
在相位最靠近所述电流矢量的电压矢量是通过在所述多个半导体开关元件中使高电位侧的1个半导体开关元件导通并使低电位侧的2个半导体开关元件导通来形成的电压矢量时，采用上固态二相调制以作为所述电压调制方式，
所述控制器在采用所述下固态二相调制的情况下，使所述电压指令值偏移相等的量以使得所述电压指令值中的最小电压指令值与所述载波的最小值一致，在三相中除电压指令值为最小的最小相以外的剩余的二相中，将一相作为载波反相，使所述载波反相的载波相对于另一相的载波，以中心值为基准反转，
在采用所述上固态二相调制的情况下，使所述电压指令值偏移相等的量以使得所述电压指令值中的最大电压指令值与所述载波的最大值一致，在三相中除电压指令值为最大的最大相以外的剩余的二相中，将一相作为载波反相，使所述载波反相的载波相对于另一相的载波，以中心值为基准反转。


3.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于，
所述控制器将所述载波设为锯齿波...

【专利技术属性】
技术研发人员：森辰也，古川晃，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP