电动机控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明例如涉及电动机控制器的技术领域，该电动机控制器被配置为控制包括三相交流(AC)电动机的电动机系统。
【背景技术】
[0002]作为用于驱动三相AC电动机的一个控制方法实例，存在脉宽调制(PWM)控制。PWM控制根据相电压指令信号与具有预定频率的载波信号的大小关系来控制将直流(DC)电压(DC电力)转换为AC电压(AC电力)的电力变换器，该相电压指令信号根据以下观点而设定:即，使被提供给三相AC电动机的相电流与预期值一致(请参阅公开号为2004-120853的日本专利申请(JP 2004-120853 A))。需要指出，P丽控制还用于控制将AC电压转换为DC电压的电力变换器(请参阅公开号为2010-263775的日本专利申请(JP 2010-263775 A))。
[0003]同时，用于抑制被输入到电力变换器或从电力变换器输出的DC电压中的波动的平滑电容器通常与电力变换器并联地电连接。近几年，经常通过减小平滑电容器的容量来减小平滑电容器的尺寸。但是，当平滑电容器的容量减小时，平滑电容器的端子间电压的纹波(所谓的脉动分量)可能相对地增加。因此，JP 2010-263775 A和JP 2004-120853 A公开了使用三次谐波信号抑制(减小)上述平滑电容器的端子间电压的纹波的技术。具体而言，JP2010-263775 A公开了这样一种技术:S卩，控制包括电力变换器的开关元件，以使来自AC电源的输入电流的电流波形与具有与AC电源相同频率的正弦波和三次谐波的合成波一致。JP2004-120853 A公开了这样一种技术:S卩，使用通过叠加三相调制波和三次谐振波而获得的调制波执行PWM控制，从而控制作为电力变换器实例的逆变器(inverter)电路。
【发明内容】
[0004]然而，根据导致产生平滑电容器的端子间电压的纹波的因素，存在一种技术问题:SP，仅通过JP 2010-263775 A和JP 2004-120853A中公开的技术无法充分抑制平滑电容器的端子间电压的纹波。
[0005]本发明提供一种能够适当地抑制平滑电容器的端子间电压的纹波的电动机控制器。
[0006]〈1>根据本发明的第一方面的用于电动机系统的电动机控制器，该电动机系统包括:DC电源；电力变换器，其被配置为将从所述DC电源提供的DC电力转换为AC电力;平滑电容器，其与所述电力变换器并联地电连接；以及三相AC电动机，其通过从所述电力变换器输出的所述AC电力而被驱动，所述电动机控制器包括:电子控制单元，其被配置为:(a)通过将三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号，该相电压指令信号定义所述三相AC电动机的操作，所述三次谐波信号包括第一信号分量，当在所述三相AC电动机的各相中被提供给所述三相AC电动机的相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，该第一信号分量使所述调制信号的信号电平的绝对值大于所述相电压指令信号的信号电平的绝对值；以及
(b)使用所述调制信号控制所述电力变换器的操作。
[0007]依照根据本发明的此方面的电动机控制器，可以控制电动机系统。要由所述电动机控制器控制的电动机系统包括DC电源、平滑电容器、电力变换器和三相AC电动机。DC电源输出DC电力(S卩，DC电压或DC电流)。平滑电容器与电力变换器并联地电连接。一般而言，平滑电容器与DC电源并联地电连接。因此，平滑电容器可抑制平滑电容器的端子间电压(SP，DC电源和电力变换器的各自的端子间电压)的波动。电压变换器将从DC电源提供的DC电力转换为AC电力(通常是指三相AC电力)。因此，三相AC电动机通过从电力变换器提供给三相AC电动机的AC电力而被驱动。
[0008]为了控制此类电动机系统，电动机控制器包括ECU(生成装置和控制装置)。
[0009]生成装置通过将三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号。换言之，生成装置将三次谐波信号加到与三相AC电动机的各相对应(S卩，与U相、V相和W相这三相中的每一相对应)的相电压指令信号上。结果，生成装置产生与三相AC电动机的各相对应(SP，与U相、V相和W相这三相中的每一相对应)的调制信号。
[0010]相电压指令信号是定义三相AC电动机的操作的AC信号。例如，相电压指令信号可根据以下观点而被适当地设定:即，使来自三相AC电动机的转矩输出与预期值一致。
[0011]三次谐波信号是具有为相电压指令信号的频率三倍的频率的信号(通常为AC信号)。在本发明中，三次谐波信号特别地包括第一信号分量，该第一信号分量是在被提供给三相AC电动机的相电流的信号电平(例如，基于零电平或基准电平的信号电平)的绝对值变为最小值(通常为零)时起作用实现下面的状态的三次谐波信号。需要指出，所述第一信号分量也可以是在相电流的信号电平的绝对值变为最小值时之外的时间不起作用实现下面的状态的三次谐波信号。然而，所述第一信号分量还可以是，即使在相电流的信号电平的绝对值变为最小值时之外的时间也起作用实现下面的状态的三次谐波信号。
[0012]具体而言，所述第一信号分量是这样的信号分量:当各相中的所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值(通常为零)时，该信号分量起作用使所述调制信号的信号电平的绝对值大于所述相电压指令信号的信号电平的绝对值。换言之，所述第一信号分量是这样的信号分量:该信号分量起作用使在各相中当所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时的所述调制信号的信号电平的绝对值大于同一时间上的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值。例如，在关注三相之中的预期相的情况下，在包括第一信号分量的三次谐波信号被加到所述预期相的相电压信号上时，当所述预期相的相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，所述预期相的调制信号的信号电平的绝对值变得大于所述预期相的相电压指令信号的信号电平的绝对值。
[0013]需要指出，作为所述三次谐波信号，也可使用对于所述三相AC电动机的所有三相通用的通用三次谐波信号。在上述情况下，该通用三次谐波信号可被加到各相的所述相电压指令信号上。另一方面，作为所述三次谐波信号，也可使用为所述三相AC电动机的三个相中的每一者单独准备的三次谐波信号。在上述情况下，与各相对应的所述三次谐波相位也可被加到各相的所述相电压指令信号上。
[0014]控制装置使用所述生成装置所产生的所述调制信号来控制所述电力变换器的操作。例如，所述控制装置也可根据所述调制信号与具有预定频率的载波信号的大小关系来控制所述电力变换器的操作。因此，所述电力变换器根据所述相电压指令信号将AC电力提供给所述三相AC电动机。因此，所述三相AC电动机以根据所述相电压指令信号的模式而被驱动。
[0015]根据上述电动机控制器，可以更有利地抑制所述平滑电容器的端子间电压的纹波。原因将在下文描述。
[0016]最重要的是，所述平滑电容器的端子间电压的纹波可能在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值(通常为零)时产生。更具体地说，与可能在其它时间产生的纹波相比，在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时局部产生的纹波相对较大。在此，可能导致在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时产生相对较大的纹波的因素是:当所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，所述电力变换器的工作状态进入特定状态(例如，回流模式，在该模式下，从所述DC电源提供的DC电力的大部分被提供给所述平滑电容器，而非被提供给所述电力变换器，像下面参考附图解释的那样)。当考虑导致纹波产生的这种因素时，可以通过以下方式抑制在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时产生相对较大的纹波:即，调整(一般是缩短)在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时所述电力变换器的工作状态进入特定状态的时段。
[0017]因此，如上所述，当所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，本发明的电动机控制器使所述调制信号的信号电平的绝对值大于所述相电压指令信号的信号电平的绝对值。结果，由于所述电动机控制器可使用所述调制信号控制所述电力变换器的操作，因此，当所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，所述电动机控制器可以强制将所述电力变换器的工作状态从特定状态更改为另一状态。一般而言，与使用尚未加上三次谐波信号的相电压指令信号控制所述电力变换器的操作的情况相比，当所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，所述电动机控制器可以立即将所述电力变换器的工作状态从特定状态更改为另一状态。换言之，在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，所述电动机控制器可以相对地缩短所述电力变换器的工作状态进入特定状态的时段。因此，所述电动机控制器可以有利地抑制在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时产生相对较大的纹波。换言之，所述电动机控制器可以有利地抑制所述平滑电容器的端子间电压的纹波。
[0018]〈2>在本发明的电动机控制器的第二方面，所述第一信号分量可包括这样的信号分量:当预期相的所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，在该信号分量中，(i)信号电平的绝对值变得大于零，并且(ii)该信号电平的极性变为与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
[0019]根据此方面，所述电动机控制器可通过将包括这种第一信号分量的三次谐波信号加到所述相电压指令信号上，来适当地抑制在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时产生相对大的纹波。
[0020]〈3>在本发明的电动机控制器的第三方面，所述第一信号分量可包括这样的信号分量:当预期相的所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时，在该信号分量中，(i)信号电平的绝对值变为最大值，并且(ii)该信号电平的极性变为与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
[0021]根据此方面，所述电动机控制器可通过将包括这种第一信号分量的三次谐波信号加到所述相电压指令信号上，来更适当地抑制在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时产生相对大的纹波。
[0022]〈4>在本发明的电动机控制器的第四方面，所述三次谐波信号可包括第二信号分量，当所述相电压指令信号的信号电平的绝对值变为最小值时，在该第二信号分量中，信号电平的绝对值变为最小值。
[0023]根据此方面，所述电动机控制器可通过将包括这种第二信号分量的三次谐波信号加到所述相电压指令信号上，适当地抑制产生由于所述电力变换器的工作状态在所述相电流的信号电平的绝对值变为最小值时之外的时间变为特定状态而导致的纹波。
[0024]〈5>在本发明的电动机控制器的第五方面，所述电力变换器包括开关元