本发明专利技术的电动机控制装置与进行从直流功率到交流功率的功率转换的功率转换器连接，对使用所述交流功率驱动的交流电动机的驱动进行控制，其包括：生成三相电压指令的电压指令生成部；和栅极信号生成部，其对所述三相电压指令进行脉冲宽度调制，生成用于控制所述功率转换器的动作的栅极信号，所述电压指令生成部在对应于所述直流功率与所述交流功率的电压振幅比的调制率超过规定的阈值的过调制区域中，使用基于所述交流功率的功率因数的零序电压对所述三相电压指令进行调整，所述栅极信号生成部对经过所述电压指令生成部调整后的所述三相电压指令进行脉冲宽度调制来生成所述栅极信号。栅极信号。栅极信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置、机电一体单元、升压转换器系统、电动车辆系统和电动机控制方法
[0001]本专利技术涉及电动机控制装置、机电一体单元、升压转换器系统、电动车辆系统和电动机控制方法。
技术介绍
[0002]对于电动汽车、混合动力汽车中使用的驱动用的逆变器，从提高耗电性能、装载空间的制约等观点出发，要求其小型、轻量化。一般的逆变器的构成要素包括功率模块、平滑化电容器、电流传感器、将它们相互连接的母线配线、栅极驱动基板、控制基板等。
[0003]在逆变器中，使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体元件构成的功率模块在U相、V相、W相的正极侧(P侧)和负极侧(N侧)分别各具有1个，合计具有6个。这些功率模块使用从高压电池等直流电源供给的直流电压，生成用于施加到与逆变器连接的三相电动机上的三相交流的脉冲电压。为了抑制功率模块生成三相交流的脉冲电压时产生的直流电源侧的电压脉动(电容电压脉动)，平滑化电容器被与直流电源并联地连接于功率模块。
[0004]电容电压脉动分别依赖于平滑化电容器的静电电容和逆变器的开关频率而变化。因此，通过增大平滑化电容器的静电电容、或者提高逆变器的开关频率，能够降低电容电压脉动。然而，增大平滑化电容器的静电电容会导致平滑化电容器的体积(电容器体积)增大，提高逆变器的开关频率会导致开关损耗增大。因此，要求实现一种能够在抑制电容器体积、开关损耗增大的同时降低电容电压脉动的技术。
[0005]作为本申请专利技术的相关技术，已知有专利文献1所记载的技术。专利文献1公开了一种技术，为了降低在串联多重逆变器中成为问题的中性点电流，将三相的电压指令分别划分为电角度60度周期的6个期间，利用规定的运算式计算各期间中的零序电压指令，使其与电压指令叠加。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开平2
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261063号公报
技术实现思路
[0009]专利技术要解决的技术问题
[0010]在专利文献1记载的技术中，用于计算零序电压指令的公式复杂，所以计算成本增大。另外，为了将电压指令划分为6个期间来正确地计算零序电压指令，需要高精度地检测电动机旋转位置。并且，在调制率(直流电压与交流电压之比)超过1.15(＝√(4/3))的过调制区域中，无法采用与通常时相同的方法将零序电压指令叠加在电压指令上，所以无法将逆变器的输出电压控制为期望的振幅、相位。因此，难以采用专利文献1的技术作为一种用
于在抑制电容器体积、开关损耗增大的同时降低电容电压脉动的手段。
[0011]本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在抑制电容器体积、开关损耗增大的同时有效地降低电容电压脉动。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]本专利技术的电动机控制装置，与进行从直流功率到交流功率的功率转换的功率转换器连接，对使用所述交流功率驱动的交流电动机的驱动进行控制，其包括：生成三相电压指令的电压指令生成部；和栅极信号生成部，其对所述三相电压指令进行脉冲宽度调制，生成用于控制所述功率转换器的动作的栅极信号，所述电压指令生成部在调制率超过规定的阈值的过调制区域中，使用基于所述交流功率的功率因数的零序电压对所述三相电压指令进行调整，其中，所述调制率对应于所述直流功率与所述交流功率的电压振幅比，所述栅极信号生成部对经过所述电压指令生成部调整后的所述三相电压指令进行脉冲宽度调制来生成所述栅极信号。
[0014]本专利技术的机电一体单元包括：电动机控制装置；与所述电动机控制装置连接的所述功率转换器；由所述功率转换器驱动的所述交流电动机；和传递所述交流电动机的旋转驱动力的传动装置，所述交流电动机、所述功率转换器和所述传动装置构成为一体结构。
[0015]本专利技术的升压转换器系统包括：电动机控制装置；与所述电动机控制装置连接的所述功率转换器；由所述功率转换器驱动的所述交流电动机；和对所述直流功率的电压进行升压的升压转换器。
[0016]本专利技术的电动车辆系统包括：电动机控制装置；与所述电动机控制装置连接的所述功率转换器；和由所述功率转换器驱动的所述交流电动机，所述电动车辆系统使用所述交流电动机的旋转驱动力来行驶。
[0017]本专利技术的电动机控制方法，对进行从直流功率到交流功率的功率转换的功率转换器的动作进行控制，对使用所述交流功率驱动的交流电动机的驱动进行控制，其中，生成电压指令，在调制率超过规定的阈值的过调制区域中，使用基于所述交流功率的功率因数的零序电压对所述电压指令进行调整，其中，所述调制率对应于所述直流功率与所述交流功率的电压振幅比，对调整后的所述电压指令进行脉冲宽度调制来生成用于控制所述功率转换器的动作的栅极信号。
[0018]专利技术效果
[0019]根据本专利技术，能够在抑制电容器体积、开关损耗增大的同时有效地降低电容电压脉动。
附图说明
[0020]图1是本专利技术第一实施方式的包括电动机控制装置的电动机驱动系统的整体结构图。
[0021]图2是表示本专利技术第一实施方式的电动机控制装置的功能结构的框图。
[0022]图3是采用了现有的电压指令生成方法的电压指令生成部的框图。
[0023]图4是本专利技术第一实施方式的电压指令生成部的框图。
[0024]图5是表示零序电压叠加前后的电压指令的变化的图。
[0025]图6是表示本专利技术第一实施方式的电动机控制装置中的各信号的关系的图。
[0026]图7是表示输出现有方法下叠加了零序电压的三相电压指令时的模拟结果的图。
[0027]图8是表示输出叠加了与功率因数对应的零序电压的三相电压指令的情况下的模拟结果的图。
[0028]图9是本专利技术第二实施方式的包括电动机控制装置的电动机驱动系统的整体结构图。
[0029]图10是表示本专利技术第二实施方式的电动机控制装置的功能结构的框图。
[0030]图11是表示本专利技术第三实施方式的电动机控制装置的功能结构的框图。
[0031]图12是本专利技术第四实施方式的机电一体单元的外观立体图。
[0032]图13是本专利技术第五实施方式的升压转换器系统的结构图。
[0033]图14是本专利技术第六实施方式的混合动力车辆系统的结构图。
[0034]图15是本专利技术第七实施方式的电气铁路车辆的结构图。
具体实施方式
[0035][第一实施方式][0036]以下，使用附图对本专利技术第一实施方式进行说明。
[0037]图1是本专利技术第一实施方式的包括电动机控制装置的电动机驱动系统的整体结构图。在图1中，本实施方式的电动机驱动系统100具有电动机控制装置1、电动机2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动机控制装置，与进行从直流功率到交流功率的功率转换的功率转换器连接，对使用所述交流功率驱动的交流电动机的驱动进行控制，其特征在于，包括：生成电压指令的电压指令生成部；和栅极信号生成部，其对所述电压指令进行脉冲宽度调制，生成用于控制所述功率转换器的动作的栅极信号，所述电压指令生成部在调制率超过规定的阈值的过调制区域中，使用基于所述交流功率的功率因数的零序电压对所述电压指令进行调整，其中，所述调制率对应于所述直流功率与所述交流功率的电压振幅比，所述栅极信号生成部对经过所述电压指令生成部调整后的所述电压指令进行脉冲宽度调制来生成所述栅极信号。2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：所述电压指令生成部能够生成基于所述电压指令的第一零序电压和基于所述功率因数的第二零序电压，在所述调制率小于所述阈值的通常区域中，所述电压指令生成部将使用所述第一零序电压调整了的所述电压指令作为调整后的所述电压指令输出，在所述过调制区域中，所述电压指令生成部将使用所述第二零序电压调整了的所述电压指令作为调整后的所述电压指令输出。3.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于：所述电压指令是三相电压指令，所述电压指令生成部，基于所述三相电压指令中的最大的相电压指令与最小的相电压指令的平均值来生成所述第一零序电压，使所述三相电压指令的3次谐波成分延迟与所述功率因数相应的相位来生成所述第二零序电压。4.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：所述阈值为1.15。5.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，包括：生成载波的载波生成部；和调整所述载波的频率的载波频率调整部，所述栅极信号生成部通过使用所述载波对所述电压指令进行脉冲宽度调制来生成所述栅极信号，所述载波频率调整部，在与供给所述直流功率的直流电源并联地与所述功率转换器连接的电容器的电压脉动的大小超过规定的上限值时，变更所述载波的频率。6.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，包括：电流指令生成部，其生成与转矩指令对应的d轴电流指令和q轴电流指令；和电流控制部，其基于所述d轴电流指令和所述q轴电流指令来计算d轴电压指令和q轴电压指令，所述电压指令生成部通过将所述d轴电压指令和所述q轴电压指令变换为三相电压指令来生成所述电压指令，
所述电流指令生成部，在与供给所述直流功率的直流电源并联地与所述功率转换器连接的电容器的电压脉动的大小超过规定的上限值时，以使得d轴电流在所述交流电动机中流动的方式，生成所述d轴电流指令和所述q轴电流指令。7.一种机电一体单元，其特征在于，包括：如权利要求1～6中任一项所述的电动机控制装置；与所述电动机控制装置连接的所述功率转换器；由所述功率转换器驱动的所述交流...
【专利技术属性】
技术研发人员：原崇文，安岛俊幸，伊多仓京士朗，德山健，荒木隆宏，青柳滋久，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：
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