逆变器控制装置、电力变换装置以及车辆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及一种逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆。
【背景技术】
[0002] 电力变换装置例如对逆变器的多个开关进行切换，从而将直流电力变换为交流电 力，并向负载供给交流电力。当逆变器的两个W上的开关大致同时进行切换时，开关上会被 瞬间施加较大的电压（浪涌电压），有时开关会损坏。为了避免发生该样的开关损坏，提出 了如下的电力变换装置；例如，采用高耐压的开关，或将电容器与开关并联连接从而使浪涌 电压降低，或降低开关的开闭速度。
【发明内容】
[0003]本发明的实施方式提供一种W低成本进行高可靠性的逆变器控制的逆变器控制 装置、电力变换装置W及车辆。
[0004]根据本发明的实施方式，提供一种逆变器控制装置，其特征在于，具备：电 流控制部，根据从外部提供的指令，计算并输出包括第一相W及第二相在内的多相的 PWM(Pulse-Wi化hMo化lation;脉冲宽度调制）调制率指令，从而使逆变器输出规定的电 流；切换正时计算部，根据多相的PWM调制率指令，计算各相的开关开闭的正时；同时切换 回避部，对切换所述第一相的开关的第一切换正时与切换所述第二相的开关的第二切换正 时是否相同进行判定，当判定为相同时，W使所述第一相和所述第二相的=角波载波的波 形不相同的方式生成所述第一相和所述第二相的=角波载波；W及开关开闭正时生成部， 根据=角波载波和PWM调制率指令，计算开闭各相的所述开关的正时。
[0005]根据本发明的实施方式，能够提供一种W低成本进行高可靠性的逆变器控制的逆 变器控制装置、电力变换装置W及车辆。
【附图说明】
[0006] 图1是用于对实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的示例进行说 明的图。
[0007] 图2是用于对浪涌电压的一个示例进行说明的图。
[000引图3是表示图1中示出的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的浪涌电压重 叠回避部的结构例的框图。
[0009] 图4A是用于说明图3中示出的浪涌电压重叠回避部的动作例的脉冲波形图。
[0010] 图4B是用于说明图3中示出的浪涌电压重叠回避部的其他动作例的脉冲波形图。
[0011] 图5是用于说明图3中示出的浪涌电压重叠回避部的动作例的脉冲波形图。
[0012] 图6是在图1中示出的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的S相逆变器中 U相和V相开关的切换正时一致时的、各自的口信号的脉冲波形图。
[0013] 图7是用于对实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的其他例进行 说明的图。
[0014] 图8是表示图7中示出的逆变器控制装置、电力变换装置化及车辆的浪涌电压重 叠回避部的结构例的框图。
[0015] 图9是示出第二实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆中的开关开 闭信号生成电路的结构例的框图。
[0016] 图10是用于说明图9中示出的浪涌电压重叠回避部的动作例的脉冲波形图。
[0017] 图11是示出采用数学式15时相对于PWM调制率指令的、停止时间Tstop2与停止 时间Tstopl的比率的一个示例的图。
[0018] 图12示出了将S相逆变器的U相和W相的S角波载波设为5000Hz、将V相的S角 波载波设为4800化时的=相电流的一个示例。
[0019] 图13是示出第=实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆中的开关 开闭信号生成电路的结构例的框图。
[0020] 图14是用于说明图13中示出的浪涌电压重叠回避部的动作例的脉冲波形图。
[0021] 图15是示出第四实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆中的开关 开闭信号生成电路的结构例的框图。
[0022] 图16是示出当S角波载波处于上升过程中并且U相电流符号为正之时，使S角波 载波周期变化后的S角波载波、n信号W及U相电流的示例的图。
[0023] 图17是用于对第五实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的示例 进行说明的图。
[0024] 图18是表示图17中示出的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的浪涌电压 重叠回避部的结构例的框图。
[0025] 图19是用于对第六实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的示例 进行说明的图。
[0026] 图20是表示图19中示出的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的浪涌电压 重叠回避部的结构例的框图。
【具体实施方式】
[0027] W下，参照附图，对实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆进行说 明。
[002引图1是用于对实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的示例进行说 明的图。
[0029] 本实施方式的车辆具备电力变换装置、电机M、车轮WL、W及用于将电机M的旋转 动力传递至车轮WL的车轴。电力变换装置具备逆变器W及逆变器控制装置。电力变换装 置具备直流电源BT、逆变器INV、平滑电容器C、直流电压检测器40、电流检测器42、44、电 机M、电机磁极位置检测器50W及逆变器控制装置CT化。逆变器INV为S相逆变器，其具 备多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz、W及开关驱动电路30。
[0030] 直流电源BT例如是裡离子电池、镶氨电池等蓄电池。从直流电源BT输出的直流 电力被供给至逆变器INV，并且，通过逆变器INV将所连接的负载例如电机M产生的电能充 入直流电源BT。
[003U 逆变器INV是用于将从直流电源BT供给的直流电力变换为S相交流电力的S相 逆变器。逆变器1^具备多个开关511、5义、5乂、57、5巧、52。根据来自开关驱动电路30的口 信号SW1~SW6,逆变器INV开闭多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz，从而向电机M供给S相交 流电流。
[003引 多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz例如是阳T(场效应晶体管；Field-Effect Transistor)或IGBT(绝缘栅双极晶体管；InsulatedGateBipolarTransistor)等半导 体开关。U相的开关Su、Sx、V相的开关Sv、SyW及W相的开关Sw、Sz相互并联连接。在各 相中，一对开关串联连接，且一对开关的串联连接点连接在电机M上。例如，在U相中，一对 开关Su、Sx串联连接，且一对开关Su、Sx的串联连接点连接在电机M上。
[003引电机M基于从逆变器INV供给的电流而产生转矩。电机M的输出轴上连接着车 轴，产生的转矩通过车轴传递至车轮WL。另外，电机M将通过车轴传递的车轮WL的动能变 换为电力，并进行再生运转。基于电机M的再生运转产生的电力由逆变器INV变换为直流 电力，并对直流电源BT充电。
[0034] 直流电压检测器40用于检测逆变器INV所连接的直流连接部（直流电流供给线） LINK的电压，并输出至逆变器控制装置CT化。直流连接部LINK用于在直流电源BT与逆变 器INV之间相互供给直流电流。
[003引 电流检测器42、44用于检测供给至电机M的电流，并输出至控制装置CT化。电流 检测器42检测供给至电机M的U相电流，电流检测器44检测供给至电机M的V相电流。
[0036] 电机磁极位置检测器50例如是旋转变压器（resolver)，用于检测电机M的转子的 角度位置，并输出至逆变器控制装置CT化。
[0037] 逆变器控制装置CT化具备：电流控制部10,包含例如CPU等的处理器，根据从外 部提供的指令，计算并输出各相的PWM调制指令，从而使所述逆变器输出规定的电流；W及 浪涌电压重叠回避部20。
[003引转矩/电流控制器（电流控制部）10接收由直流电压检测器40检测出的直流电 压信息、由电流检测器42检测出的电流信息、由电机磁极位置检测器50检测出的电机磁极 位置信息、W及例如来自外部装置的转矩指令，并输出立相的PWM调制率指令，从而使电机 M输出该转矩。作为一般的方法，使转矩/电流控制器10预先存储用于实现期望的转矩的 电流指令值，并根据该电流指令值与电流信息的差分，使用PI(比例积分）控制并计算出= 相电压指令。转矩/电流控制器10利用计算出的=相电压指令与直流电压值，计算出=相 的PWM调制率指令。此处所计算的PWM调制率指令为占空比（％ )。
[0039] 在直流电源BT与逆变器INV之间，平滑电容器C与多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、 SzW及直流电源BT并联连接。平滑电容器C抑制由于逆变器INV的运转而导致的逆变器 INV所连接的直流连接部LINK的电压变动。
[0040] 图2是用于对浪涌电压的一个示例进行说明的图。
[0041] 例如，当开关Su从导通（on)状态变为关断（off)时，流向开关Su的电流将变化至 0A，并且直流连接部LINK上将被施加关断（turn-off)浪涌电压。另外，当开关Su从关断 状态变为导通时，流向开关Su的电流将从0A开始增加，并且直流连接部LINK上将被施加 导通（turn-on)浪涌电压。平滑电容器C通过吸收如上所述那样在逆变器INV的开关Su、 Sx、Sv、Sy、Sw、Sz开闭时产生的浪涌电压，抑制开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz由于被施加高电 压而造成的损坏。
[004引如上所述，如果将平滑电容器C与多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz并联连接，则能 够抑制施加到直流连接部LINK上的浪涌电压。但是，当多个开关同时动作时，浪涌电压将 重叠。在该种情况下，通过增大平滑电容器C的电容量、或增加连接的电容器的数量，能够 避免开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz上被施加高电压，但是，部件的成本和尺寸会增加，而且电力 变换装置的结构会变得复杂。另外，虽然通过降低多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的切换速 度也能够抑制浪涌电压，但是会增加开关中的损耗。
[0043] 因此，在本实施方式中，对多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz切换的正时进行调整，W 使浪涌电压不会重叠。
[0044] 浪涌电压重叠回避部20根据从转矩/电流控制器10输出的PWM调制率指令，对 开关开闭正时进行调整，从而避免U相、V相W及W相的开关同时进行切换。关于浪涌电压 重叠回避部20的动作将在后面进行详细说明。
[0045] 开关驱动电路30接收来自浪涌电压重叠回避部20的开关开闭正时，并向逆变器 INV输出口信号，从而使逆变器INV的开关在该正时开闭。当在逆变器INV的各相中串联连 接着两个开关时，开关驱动电路30会输出各相的两个口信号。此外，对各相生成两个口信 号时，可W将开关开闭正时生成部输出的开关开闭正时用于其中一个开关的口信号，并将 该口信号反转后的信号作为另一个开关的开闭信号使用。将在下文中对开关开闭正时生成 部进行说明。另外，为了防止两个开关的开放短路，优选为设置使两个开关均关断的死区时 间（dea化ime)期间。另外，为了降低各个开关的切换损耗，可W将两个开关中的某一个开 关维持在导通或关断状态。
[0046] 图3是表示图1中示出的逆变器控制装置、电力变换装置W及车辆的浪涌电压重 叠回避部的结构例的框图。
[0047] 图4A化及图5是用于说明图3中示出的浪涌电压重叠回避部的动作例的脉冲波 形图。
[0048] 浪涌电压重叠回避部20具备各相的开关开闭信号生成电路22U、22V、22W。此外