旋转电机驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及驱动控制交流的旋转电机的旋转电机驱动装置。
【背景技术】
[0002] 近年，从节能、减轻环境负荷等观点出发，具备旋转电机作为驱动力源的混合动力 车辆、电动车辆受到关注。在这样的车辆中具备蓄电池等直流电源，该直流电源在旋转电机 作为驱动力源（马达）发挥作用时供给电力，并且在该旋转电机作为电力源（发电机）发 挥作用时对发出的电力进行储蓄。在旋转电机作为驱动力源（马达）发挥作用时，从蓄电 池供给的直流电力通过逆变器被转换为交流电力，旋转电机被驱动。在旋转电机作为发电 机发挥作用时，通过旋转电机发出的交流电力通过逆变器被转换为直流电力并被再生给蓄 电池。
[0003] 在蓄电池与逆变器之间具备使直流电力平滑的电容器，抑制脉动等直流电力的变 动。一般而言，用于驱动成为混合动力车辆、电动车辆的驱动力源的旋转电机的逆变器的直 流侧的电压是200~400[V]左右的高电压。因此，对平滑电容器也考虑由脉动引起的变动 量，并要求其具有针对这样的高电压的高耐压性能。另外，若考虑构成逆变器的开关元件的 耐压，则要求平滑电容器为了抑制脉动成分而确保足够的静电容量。因此，一般而言，平滑 电容器的价格较高，其体积也增大，也需要较大的设置空间。另外，逆变器和平滑电容器作 为旋转电机驱动装置被一体地设置或者被设置在附近的情况较多。尤其是从重量、设置空 间等观点考虑，要求车载的旋转电机驱动装置轻型化、小型化，期望逆变器、平滑电容器的 轻型化、小型化。
[0004] 例如，在日本特开2009 - 106046号公报（专利文献1)中公开了也包括冷却机构 而实现了省空间化的旋转电机驱动装置（电力转换装置）。在该旋转电机驱动装置中，由开 关元件构成的功率模块被配置在具有散热部的壳体的内侧的平面上。而且，与功率模块电 连接的平滑电容器在比配置了功率模块的平面低一层的平面上与功率模块邻接配置（第 7~8段、图1等）。被要求具有高耐压、大容量的平滑电容器有体积增大的趋势。在专利 文献1中，通过与平滑电容器的高度对应地配置散热部和功率模块来抑制旋转电机驱动装 置的整体的高度，实现省空间化。
[0005] 像这样，通过在逆变器的电路部（功率模块）、冷却机构、平滑电容器等的布局上 下功夫，能够实现某种程度的省空间。但是，并未将由耐压、静电容量规定的平滑电容器的 体积更加小型化，实现装置整体的轻型化、小型化。若削减平滑电容器的容量，则虽然能够 实现小型化，但不能够充分地抑制上述那样的脉动成分，产生蓄电池的劣化、开关元件的劣 化的抑制效果降低的可能性。
[0006] 另外，一般而言，直流电源具有电阻成分（R成分）、感应成分（L成分）。因此，与 平滑电容器的容量成分（C成分）一起构成RLC电路。因此，将逆变器的直流侧的电压即系 统电压除以逆变器的直流侧的电流即系统电流而得的直流侧电压增益的频率特性具有共 振点。在RLC的各成分内，取决于频率的阻抗成分是L成分和C成分，所以直流侧电压增益 的值随着频率从零开始增大而增大，并在共振频率成为最大值（共振点），并以该共振点为 拐点随着频率减小而减小。系统电压的脉动伴随伴随逆变器的开关元件的开关的电流、电 压的变动而产生。而且，该脉动的大小（振幅）与作为一个指标的直流侧电压增益的值相 应地增大。换句话说，系统电压的脉动与开关元件的开关频率对应地产生。因此，优选在平 滑电容器的低容量化时也考虑逆变器的开关频率。
[0007] 专利文献1 :日本特开2009 - 106046号公报
【发明内容】
[0008] 鉴于上述背景，期望一种能够抑制逆变器的直流侧的电压以及电流的脉动等变 动，并将该直流侧的平滑电容器低容量化的技术。
[0009] 鉴于上述课题的本发明所涉及的驱动控制交流的旋转电机的旋转电机驱动装置 的特征结构（第一特征结构）在于，具备：逆变器，其电介于直流电源与上述旋转电机之间， 并在直流与交流之间转换电力；平滑电容器，其电介于上述直流电源与上述逆变器之间，并 连接在上述逆变器的直流侧的正极与负极之间；以及逆变器控制部，其按照预先规定的开 关频率对上述逆变器的开关元件进行开关控制，上述逆变器控制部以在使上述逆变器的直 流侧的电压即系统电压除以上述逆变器的直流侧的电流即系统电流而得的直流侧电压增 益的频率特性中，成为上述直流侧电压增益的值成为与使频率为零时的值相同的值的最大 的频率以上的较高的频率的方式设定上述开关频率。
[0010] 另外，鉴于上述课题的本发明所涉及的驱动控制交流的旋转电机的旋转电机驱动 装置的其它的特征结构（第二特征结构）在于，具备：逆变器，其电介于直流电源与上述旋 转电机之间，并在直流与交流之间转换电力；平滑电容器，其电介于上述直流电源与上述逆 变器之间，并连接在上述逆变器的直流侧的正极与负极之间；以及逆变器控制部，其按照预 先规定的开关频率对上述逆变器的开关元件进行开关控制，上述逆变器控制部以在使上述 直流电源的电流除以上述逆变器的直流侧的电流即系统电流而得的直流侧电流增益的频 率特性中，成为上述直流侧电流增益的值成为与使频率为零时的值相同的值的频率以上的 频率的方式设定上述开关频率。
[0011] 另外，鉴于上述课题的本发明所涉及的驱动控制交流的旋转电机的旋转电机驱动 装置的又一其它的特征结构（第三特征结构）在于，具备：逆变器，其电介于直流电源与上 述旋转电机之间，并在直流与交流之间转换电力；平滑电容器，其电介于上述直流电源与上 述逆变器之间，并连接在上述逆变器的直流侧的正极与负极之间；以及逆变器控制部，其按 照预先规定的开关频率对上述逆变器的开关元件进行开关控制，上述逆变器控制部以在使 上述逆变器的直流侧的电压即系统电压除以上述逆变器的直流侧的电流即系统电流而得 的直流侧电压增益的频率特性中，成为上述直流侧电压增益的值成为与使频率为零时的值 相同的值的频率以上的频率，并且在使上述直流电源的电流除以上述系统电流而得的直流 侧电流增益的频率特性中，成为上述直流侧电流增益的值成为与使频率为零时的值相同的 值的频率以上的频率的方式设定上述开关频率。
[0012] 如上述那样，直流侧电压增益的值随着频率从零开始增大而增大，并在共振频率 成为最大值（共振点），并以该共振点为拐点随着频率增大而减小。同样，直流侧电流增益 的值也随着频率从零开始增大而增大，并在共振频率成为最大值（共振点），并以该共振点 为拐点随着频率增大而减小。另外，已知在出现于系统电压、直流电源的电流（例如进出直 流电源的电流）的脉动成分内影响较大的频率之一是开关频率的2倍的频率成分。在上 述的共振频率接近开关频率的2倍的频率的情况下，直流侧电压增益、直流侧电流增益的 值较大，所以脉动的振幅也增大。因此，优选使开关频率的2倍的频率避开共振频率。根据 上述的各特征结构，以成为直流侧电压增益、直流侧电流增益的值成为与使频率为零时的 值相同的值的频率以上的频率的方式设定开关频率。这里，直流侧电压增益的值以及直流 侧电流增益的值均在为零以上的频率的共振频率成为最大值，且随着远离该共振频率而减 小。因此，直流侧电压增益或者直流侧电流增益的值成为与使频率为零时的值相同的值的 频率成为超过共振频率且充分地远离该共振频率的频率，直流侧电压增益的值以及直流侧 电流增益的值也成为与共振点相比足够低的值。因此，开关频率的2倍的频率成为比该共 振频率更高的频率，所以成为与直流侧电压增益、直流侧电流增益的值最大的频率相比足 够高的频率，避开共振频率。其结果，能够抑制系统电压、直流电源的电流等的脉动增大。 [0013] 然而，在平滑电容器的容量与直流电源所包含的感应成分相比足够大的情况下， 共振的尖锐度比较舒缓。换句话说，直流侧电压增益、直流侧电流增益的共振频率的值比较 小，所以共振频率与开关频率的2倍的频率的远近并不成为大的问题的情况较多。但是，若 为了将平滑电容器小型化而减小容量，则平滑电容器的容量相对地接近直流电源、布线所 包含的感应成分，所以共振的尖锐度也变得不舒缓。换句话说，直流侧电压增益、直流侧电 流增益的共振频率的值相对增大，共振频率与开关频率的2倍的频率的远近成为问题的可 能性较高。若如本特征结构那样设定开关频率，则较大地影响脉动的频率至少成为直流侧 电压增益或者直流侧电流增益的值成为与使频率为零时的值相同的值的频率（即与共振 频率相比足够大的频率）的2倍的频率，所以即使减小平滑电容器的容量，也能够使共振频 率与较大地影响脉动的频率（开关频率的2倍的频率）之间分离。因此，能够抑制逆变器 的直流侧的电压以及电流的脉动等变动，并将平滑电容器低容量化。
[0014] 如上述那样，RLC的各成分内取决于频率的阻抗成分