CN102273058A - 负载驱动系统、电动机驱动系统以及车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小尺寸负载驱动系统，其在甚至具有三个三相逆变器的情况下显著减小噪声而不管控制占空比。该负载驱动系统包括三相逆变器301至303，以及第一、第二和第三控制单元401至403。该逆变器301至303被分别连接到负载211至213。第一控制单元401生成锯齿波电压并且根据该锯齿波电压控制逆变器301。第二控制单元402生成逆锯齿波电压并且根据逆锯齿波电压来控制逆变器302。第三控制单元403生成三角波电压，其具有分别等于锯齿/逆锯齿波电压的斜面并且具有相同相位或相对于锯齿/逆锯齿波电压异相半个周期，并且还根据三角波电压控制逆变器303。

Description

负载驱动系统、电动机驱动系统以及车辆控制系统

技术领域

本发明涉及在负载驱动系统中使用的噪声减小技术，特别地涉及在用于驱动负载（例如电动机）的使用PWM控制的负载驱动系统中使用的噪声减小技术。

背景技术

在负载驱动系统中，电动机驱动系统被用在广阔范围的领域中。电动机驱动系统包括三相交流电动机（在下文中可以被简单地称为电动机）、用于将直流电转换成交流电以将经过转换的电流供应给电动机的三相逆变器、以及控制该三相逆变器的控制单元。例如，采用内部永磁电动机（换句话说无刷的DC电动机），作为在电气车辆和混合车辆中使用的主电动机。

对于一种用于从三相逆变器获得正弦波输出电压的方法，通常使用PWM（脉冲宽度调制）控制。在PWM控制中，通过切换在每一个U相、V相和W相臂中串联连接的装置来以高速执行切换操作。这大大地助于高频切换噪声的生成。此外，电动机具有在电动机自身和机架接地之间的到地的寄生电容。因此，当经由到地的寄生电容流动时，切换噪声可能对附件的故障和电动机的承载造成损坏。

作为一种解决上述问题的方法，专利文献1公开了一种在用于通过例如两个三相逆变器来驱动具有两个三相线圈组的一个电动机的系统中使用的噪声减小的方法。在专利文献1的结构中，在第一三相逆变器中使用第一载波信号。该第一载波信号是锯齿波（例如，通过电压从第一电平逐渐增加达到第二电平并且然后立即下降到第一电平的重复循环形成的波形）。另一方面，在第二三相逆变器中使用第二载波信号。该第二载波信号是相对于锯齿波反相的逆锯齿波。因此，通过使用一对锯齿波的第一载波信号和逆锯齿波的第二载波信号，因为下面两个原因噪声被减小。描述在此处聚焦于第一和第二三相逆变器中构成同一相的相同的臂的一对切换装置。注意，“构成同一相的相同的臂的一对切换装置”在此处指的是例如在第一三相逆变器中构成U相的上臂的切换装置以及在第二三相逆变器中构成U相的上臂的切换装置。

（1）假设第一三相逆变器的切换装置在锯齿波中的电压立即下降时的时间点处（也就是说，在逆锯齿波中的电压立即增加的时间点处）从接通（ON）状态转变为断开（OFF）状态。在这种情况下，与第一三相逆变器中的切换装置的转变同时地，第二三相逆变器的切换装置从断开状态反向地转变为接通状态。以这种方式，两个三相逆变器的切换装置以相反的状态转变方向同时转变。因此，通过这些切换装置操作生成的切换噪声具有相反的方向，由此互相抵消噪声。

（2）在不同于上述时间点的任何时间点处，使用锯齿波和逆锯齿波阻止包括在两个三相逆变器中的该对切换装置以相同的状态转变方向同时转变。因此，甚至在因为每一个切换装置的操作而生成切换噪声的时候，都会阻止噪声之间的重叠。

上述现象同样发生在第一和第二三相逆变器之间彼此对应的每一对切换装置中。结果，噪声被减小。

引用列表

专利文献

[专利文献1]日本专利申请公布No.2008-228399

[专利文献2]日本专利申请公布No.2008-109727。

发明内容

技术问题

根据在专利文献1中公开的结构，在使用两对三相逆变器和三相交流电动机的情况下实现噪声减小效果。然而，在使用三对三相逆变器和三相交流电动机的情况下（例如在三个三相逆变器将总共九个相的电压输出给三个三相交流电动机的负载驱动系统中），出现下面的问题。例如，设想第一载波信号是锯齿波电压，第二载波信号是逆锯齿波电压，并且第三载波信号是锯齿波电压。如在上面的条目（1）中描述的那样，在锯齿/逆锯齿波中的电压立即下降和立即增加时的时间点处，控制信号与相应的载波信号之间的幅值关系被相对于每一个锯齿波而反转。在该时间点处，在第一和第二三相逆变器中以相反的状态转变方向进行切换，由此彼此抵消噪声，正如上文所述那样。然而，在第三三相逆变器中生成的噪声保留没有被抵消。此外，在电压立即下降和立即增加的时间点处，控制信号与相应的载波信号之间的幅值关系被相对于所有U相、V相和W相而同时反转。因此，在第三三相逆变器中，在所有U相、V相和W相中以相同的状态转变方向同时进行切换。这意味着第三三相逆变器生成由三种类型的切换噪声的重叠形成的噪声。

鉴于上述问题想出了本发明，并且本发明的目的是提供一种噪声减小的方法，该方法显著减小在用于通过例如三个三相逆变器来驱动三相交流电动机的负载驱动系统中的噪声。

问题的解决方案

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种用于驱动第一、第二和第三负载的负载驱动系统，其包括：第一、第二和第三三相逆变器，它们中的每一个都具有输入端子和输出端子，该第一、第二和第三三相逆变器的输入端子被连接到直流电源，该第一、第二和第三三相逆变器的输出端子被分别连接到第一、第二和第三负载；第一控制单元，其能够操作用于（i）生成锯齿波形的第一载波信号以及（ii）根据所生成的第一载波信号控制第一三相逆变器；第二控制单元，其能够操作用于（i）生成锯齿波形的第二载波信号，该第二载波信号相对于所述第一载波信号被反相并且具有与所述第一载波信号相同的频率和相同的相位，以及（ii）根据所生成的第二载波信号控制第二三相逆变器；以及第三控制单元，其能够操作用于（i）生成三角波形的第三载波信号，其具有分别等于第一载波信号的锯齿波形和第二载波信号的锯齿波形的斜面，该三角波形具有与第一和第二载波信号相同的相位或者相对于所述第一和第二载波信号异相半个周期，以及（ii）根据所生成的第三载波信号控制第三三相逆变器。

发明内容

根据本发明，在第一和第二三相逆变器中以相反状态转变方向进行切换，由此彼此抵消噪声。此外，关于被用作第三载波信号的三角波形，不存在在锯齿波形中能够看到的电压立即下降或立即增加时的时间点。因此，在三角波形中，控制信号与载波信号之间的幅值关系不能相对所有U相、V相和W相而同时反转。这阻止了在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相中同时以相同状态转变方向进行切换的情况。结果，阻止了三种类型的切换噪声的重叠。因此，与锯齿波电压被用作第三载波信号的情形相比，噪声被减小。

此外，第三载波信号是三角波形，该三角波形具有与第一载波信号的锯齿波形以及第二载波信号的逆锯齿波形相同的斜面，并且或者具有与第一和第二载波信号相同的相位或者相对于该第一和第二载波信号异相半个周期。利用上述结构，在第一和第三三相逆变器之间或者第二和第三三相逆变器之间的同一定时处进行切换。在此处，当在第三三相逆变器中以与第一三相逆变器或第二三相逆变器相反的状态转变方向进行切换时，在第一和第二三相逆变器之间或者第二和第三三相逆变器之间以相反的状态转变方向进行切换。这意味着由切换生成的切换噪声彼此抵消。结果，该噪声被进一步减小。

附图说明

图1示出根据第一实施例的负载驱动系统的整体结构；

图2A、2B和2C是示出根据第一实施例的U相控制信号和第一、第二以及第三载波信号的波形图；

图3示出根据第一实施例的U相、V相以及W相控制信号和第一、第二和第三载波信号的波形的放大图；

图4A、4B和4C示出根据第一实施例和比较示例的共同模式噪声模拟的结果；

图5示出根据第二实施例的负载驱动系统的整体结构；

图6A、6B和6C是示出根据第二实施例的U相控制信号和第一、第二以及第三载波信号的波形图；

图7A和7B示出根据第二实施例和比较示例的共同模式噪声模拟的结果；

图8示出根据第三实施例的负载驱动系统的整体结构；

图9A、9B和9C是示出根据第三实施例的U相控制信号和第一、第二以及第三载波信号的波形图；

图10A和10B示出根据第三实施例和比较示例的共同模式噪声模拟的结果；

图11示出根据修改（1）的负载驱动系统的整体结构；

图12A、12B、12C和12D是示出根据修改（1）的U相控制信号和第一、第二和第三载波信号的波形图；

图13示出根据修改（2）的负载驱动系统的整体结构；

图14A和14B是根据修改（2）的U相控制信号和第一载波信号的波形图；

图15示出根据修改（3）的负载驱动系统的整体结构；

图16示出根据修改（4）的负载驱动系统的整体结构；

图17示出根据修改（5）的负载驱动系统的整体结构；

图18示出根据修改（6）的负载驱动系统的整体结构；

图19是具有根据修改（12）的具有车辆控制系统的车辆的结构的示意图。

具体实施方式

下面参考附图来描述本发明的优选实施例。

[第一实施例]

<结构>

（负载驱动系统100）

图1示出根据本发明第一实施例的负载驱动系统的整体结构。

负载驱动系统100包括直流电池BA，三相交流电动机201、202和203，三相逆变器301、302和303以及控制电路400。

直流电池BA是通过整流商业电源或电池类型（例如镍氢化合物次级电池和锂离子次级电池）的直流源来获得的直流电源。

三相交流电动机201包括三相线圈211，向三相线圈211供应三相电流。三相交流电动机202包括三相线圈212，向三相线圈212供应三相电流。就三相交流电动机203来说，与三相交流电动机201的差异在于三相线圈213以与三相线圈211相反的方向缠绕（这在下一个条目之后的条目里详细描述）。除该点之外，三相交流电动机203与三相交流电动机201相同。

三相逆变器301具有输入端子和输出端子。输入端子被连接到直流电池BA，并且输出端子被连接到三相交流电动机201。三相逆变器301包括U相臂301u、V相臂301v和W相臂301w。每个臂包括串联连接的切换装置、与该切换装置并联连接的二极管以及用于驱动该切换装置的栅极驱动电路GD。作为切换装置，使用了功率半导体装置（例如IGBT和MOSFET）。在MOSFET被用作切换装置的情况下，本征体二极管可以被用作二极管。

三相逆变器302和303具有与三相逆变器301相同的结构。然而，要注意，三相逆变器302和303的输出端子被分别连接到三相交流电动机202和203，尽管三相逆变器302和303的输入端子二者都被连接到直流电池BA。

控制电路400控制三相逆变器301、302和303的操作。下面给出控制电路400的细节的描述。

（控制电路400）

控制电路400包括：控制三相逆变器301的操作的第一控制单元401，控制三相逆变器302的操作的第二控制单元402，以及控制三相逆变器303的操作的第三控制单元403。

第一控制单元401包括第一载波信号生成电路411和第一PWM信号生成电路族421。第一载波信号生成电路411生成如在图2A中由参考数字601示出的锯齿波形的第一载波信号。第一PWM信号生成电路族421生成与第一载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

第二控制单元402包括载波逆变电路412和第二PWM信号生成电路族422。该载波逆变电路412例如是具有控制增益1的反相放大器电路并且输出输出信号，在该输出信号中，输入电压被关于参考电压反相。这生成相对于第一载波信号反相的锯齿波形的第二载波信号602，并且具有与第一载波信号相同的频率和相同的相位，如图2B所示。因为控制增益被设置成1，所以第一载波信号的振幅等于第二载波信号的振幅。第二PWM信号生成电路族422生成与第二载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

第三控制单元403包括载波合成电路413和第三PWM信号生成电路族423。载波合成电路413例如是在第一载波信号的每个半周期处选择性地输出第一和第二载波信号之一的电路。这生成三角波形的第三载波信号603，其具有第一载波信号的锯齿波的斜面和第二载波信号的锯齿波的斜面。第三PWM信号生成电路族433生成与第三载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

如在图2C中示出的那样，第三载波信号603的波形看起来像两个三角波的组合。然而，实际上，载波合成电路413不同时输出两个信号。当控制信号为正时，载波合成电路413选择第一半周期中的第二载波信号和后面的半周期中的第一载波信号。当控制信号为负时，载波合成电路413选择第一半周期中的第一载波信号和后面的半周期中的第二载波信号。上面的结构使得有可能在控制信号为正时仅输出正信号，并且在控制信号为负时仅输出负信号。在图2C中，实线指示实际上由载波合成电路413输出的部分，而虚线指示实际上不是由载波合成电路413输出的部分。同时，载波合成电路413包括用于合成U相的第三载波信号的电路、用于合成V相的第三载波信号的电路、和用于合成W相的第三载波信号的电路。这三个电路中的每一个都从控制信号生成电路或另一控制电路输入指示相应相位的控制信号是正还是负的信息。基于指示正或者负的信息，三个电路中的每一个合成对应相位的第三载波信号。

下一条目包含第一PWM信号生成电路族421、第二PWM信号生成电路族422和第三PWM信号生成电路族423的详细描述。

（PWM信号生成电路族421、422和423）

第一PWM信号生成电路族421包括第一U相PWM信号生成电路421u、第一V相PWM信号生成电路421v以及第一W相PWM信号生成电路421w。

第一U相PWM信号生成电路421u包括U相控制信号生成电路431u和比较器441u。U相控制信号生成电路431u生成U相控制信号。由U相控制信号生成电路431u生成的U相控制信号被输入到比较器441u的反相输入端子。另一方面，第一载波信号被输入到比较器441u的非反相输入端子。比较器441u输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第一U相PWM信号经由栅极驱动电路GD供应给三相逆变器301的U相臂301u。

第一V相PWM信号生成电路421v相对于V相执行类似于第一U相PWM信号生成电路421u的操作。第一W相PWM信号生成电路421w也相对于W相执行类似于第一U相PWM信号生成电路421u的操作。

第二U相PWM信号生成电路422u包括U相控制信号生成电路432u和比较器442u。像U相控制信号生成电路431u那样，U相控制信号生成电路432u向比较器442u输出U相控制信号。由U相控制信号生成电路432u生成的U相控制信号被输入到比较器442u的反相输入端子。另一方面，第二载波信号被输入到比较器442u的非反相输入端子。比较器442u输出作为比较结果的具有脉冲波形的驱动信号，并且该驱动信号被作为第二U相PWM信号经由栅极驱动电路GD供应给三相逆变器302的U相臂302u。

第二V相PWM信号生成电路422v相对于V相执行类似于第二U相PWM信号生成电路422u的操作。第二W相PWM信号生成电路422w也相对于W相执行类似于第二U相PWM信号生成电路422u的操作。

第三U相PWM信号生成电路423u包括U相控制信号生成电路433u和比较器443u。像U相控制信号生成电路431u那样，U相控制信号生成电路433u向比较器443u输出U相控制信号。第三载波信号被输入到比较器443u的反相输入端子。另一方面，由U相控制信号生成电路433u生成的U相控制信号被输入到比较器443u的非反相输入端子。比较器443u输出作为比较结果的具有脉冲波形的驱动信号，并且该驱动信号被作为第三U相PWM信号经由栅极驱动电路GD供应给三相逆变器303的U相臂303u。

第三V相PWM信号生成电路423v相对于V相执行类似于第三U相PWM信号生成电路423u的操作。第三W相PWM信号生成电路423w也相对于W相执行类似于第三U相PWM信号生成电路423u的操作。

确保U相控制信号生成电路431u、432u和433u输出具有相同的相位和相同的振幅的U相控制信号。换句话说，U相控制信号501u、502u和503u具有相同的相位和相同的振幅。这确保包括在三相逆变器的相应臂中的切换装置同时转变到ON状态和OFF状态。为了提供具有相同相位的U相控制信号501u、502u和503u，只需要同步操作U相控制信号生成电路431u、432u和433u。具体来说，这通过输出例如U相控制信号生成电路431u、432u和433u的同步信号来实现。类似地，为了提供具有相同振幅的U相控制信号501u、502u和503u，只需要在U相控制信号生成电路431u、432u和433u中设置相同的控制增益。具体来说，这通过在例如U相控制信号生成电路431u、432u和433u级之前提供自动增益控制电路来实现。这也应用于V相控制信号和W相控制信号。

在当前实施例中，当控制信号大于载波信号时，比较器441和442中的每一个都将包括在相应臂的上部中的切换装置（即上臂切换装置）切换成ON。相反地，当控制信号大于载波信号时，比较器443将包括在相应臂的上部中的切换装置（即上臂切换装置）切换成OFF。应该注意，倘若三相交流电动机201、202和203都具有相同的结构，三相交流电动机203的旋转方向被认为是与三相交流电动机201和202相反。然而，归因于三相线圈213以与三相线圈211和212相反的方向缠绕的事实，三相交流电动机201、202和203的旋转方向成为相同的。

确保三相交流电动机201、202和203中的每一个都具有相同数量的到地的寄生电容。这是因为，利用相同数量的到地的寄生电容，三相交流电动机中每一个都使相同数量的噪声电流流经到地的寄生电容，并且噪声抵消效应被增加。这可以通过均衡三相交流电动机201的中性点与地面之间的距离、三相交流电动机202的中性点与地面之间的距离、三相交流电动机203的中性点与地面之间的距离来实现。此外，如图16所示，三相交流电动机的中性点优选地彼此连接以便确保所有的中性点都处于相同的电势。利用上述结构，每一个中性点的确被构造成处于相同的电势，由此噪声抵消效应被进一步增加。

此外，确保在构成每一个三相逆变器的相应臂的切换装置的任一个中，用于从ON状态到OFF状态的转变所需的时间等于从OFF状态到ON状态的转变所需的时间。这确保包括在相应臂中的切换装置同时转变到ON状态和转变到OFF状态。

而且，一般来说，为了防止包括在三相逆变器中的相同相的上臂和下臂切换装置二者都切换成ON引起的短路，为每一个要被经由栅极驱动电路GD输入到相应臂的PWM信号提供死区时间。在这里，确保为PWM信号提供的死区时间被设置成在三相逆变器中的相同相的所有臂中彼此相等。原因是有必要防止将会由死区时间段中的差异引起的噪声减小效应的降低。在存在切换装置之间的特性（例如温度）变化的情况下，死区时间被设置成可调节的。通过这样做，噪声减小效应仍被增加。

<噪声减小的原理>

图2A、2B和2C是示出根据第一实施例的U相控制信号和载波信号的波形图。图2A示出被输入到比较器441u的U相控制信号501u和第一载波信号601。图2B示出被输入到比较器442u的U相控制信号502u和第二载波信号602。图2C示出被输入到比较器443u的U相控制信号503u和第三载波信号603。

图3是图2A、2B和2C的放大图，其中另外描绘了V相控制信号501v、502v和503v以及W相控制信号501w、502w和503w。参考图3，具体给出了噪声减小的原理的描述。为了能够理解起见，该描述仅仅将U相的上臂切换装置作为一个示例。要注意，相同的原理还应用于V相和W相。

在图3中示出的时间点（1）处，在第一U相PWM信号生成电路421u中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在第一三相逆变器中的U相臂301u的上臂切换装置从ON状态转变成OFF状态。在第二U相PWM信号生成电路422u中，没有切换装置进行状态转变。在第三U相PWM信号生成电路423u中，U相控制信号503u和第三载波信号603之间的幅值关系被反转。因此，包括在第三三相逆变器中的U相臂303u的上臂切换装置从OFF状态转变成ON状态。因此，在时间点（1）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的反向转变同时在第一和第三三相逆变器中进行。

然后，在时间点（2）处，在第一U相PWM信号生成电路421u中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在第一三相逆变器中的U相臂301u的上臂切换装置从OFF状态转变成ON状态。在第二U相PWM信号生成电路422u中，U相控制信号502u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在第二三相逆变器中的U相臂302u的上臂切换装置从ON状态转变成OFF状态。在第三U相PWM信号生成电路423u中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（2）处，从OFF状态到ON状态的转变以及从ON状态到OFF状态的反向转变同时在第一和第二三相逆变器中进行。

随后，在时间点（3）处，没有切换装置在第一U相PWM信号生成电路421u中进行状态转变。在第二U相PWM信号生成电路422u中，U相控制信号502u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在第二三相逆变器中的U相臂302u的上臂切换装置从OFF状态转变成ON状态。在第三U相PWM信号生成电路423u中，U相控制信号503u和第三载波信号603之间的幅值关系被反转。因此，包括在第三三相逆变器中的U相臂303u的上臂切换装置从ON状态转变成OFF状态。因此，在时间点（3）处，从OFF状态到ON状态的转变以及从ON状态到OFF状态的反向转变同时在第二和第三三相逆变器中进行。

注意，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的转变都不需要在上述时间点（1）至（3）同时进行，并且可以在任何定时进行。

在此处，切换使得共同模式噪声在三相逆变器301中的U相臂301u、V相臂301v和W相臂301w中流动。在图3中，共同模式噪声波形由参考数字511u、511v和511w指示。类似地，使得在三相逆变器302中的相应臂中流动的共同模式噪声的波形由参考数字512u、512v和512w指示。此外，使得在三相逆变器303中的相应臂中流动的共同模式噪声的波形由参考数字513u、513v和513w指示。

使得在三相逆变器301中流动的共同模式噪声的波形作为整体通过将所有波形511u、511v和511w加起来而表示，其由参考数字521指示。使得在三相逆变器302中流动的共同模式噪声的波形作为整体也通过将所有波形512u、512v和512w加起来而获得，其由参考数字522指示。使得在三相逆变器303中流动的共同模式噪声的波形作为整体也通过将所有波形513u、513v和513w加起来来表示，其由参考数字523指示。

使得在负载驱动系统100中流动的共同模式噪声的波形作为整体通过将所有波形521、522和523加起来而表示，其由参考数字520指示。例如，在时间点（1）处，包括在第一三相逆变器中的U相臂301u的上臂切换装置被转为OFF，而包括在第三三相逆变器中的U相臂303u的上臂切换装置被反向地转为OFF。通过这样做，彼此抵消共同模式噪声。在本实施例中，两个三相逆变器中的对应两个切换装置（即两个上臂切换装置或两个下臂切换装置）不需要在时间点（1）处以相反的状态转变方向同时转变，可以在任何定时以相反的状态转变方向同时转变。结果，在任何定时彼此抵消共同模式噪声。因此，使得在负载驱动系统100中流动的共同模式噪声作为整体被完全抵消。

<噪声模拟的结果>

图4A、4B和4C示出已被执行以表明本实施例中的噪声减小效应的噪声模拟的结果。图4A是比较示例，并且示出本实施例的第一载波信号601被用作第一载波信号、第二载波信号和第三载波信号中的每一个的共同模式噪声模拟的结果。图4B的波形530b是另一比较示例，并且表示本实施例的第一载波信号601被用作第一载波信号和第三载波信号并且本实施例的第二载波信号602被用作第二载波信号的共同模式噪声模拟的结果。图4C的波形530c表示本实施例中的共同模式噪声模拟的结果。如可以从噪声模拟的结果中清楚看到的那样，本实施例的结构完全抵消噪声。

如已经描述的那样，本发明防止在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中同时以相同的状态转变方向进行切换的情况。此外，本发明允许两个切换装置在任何定时同时从ON状态转变到OFF状态并且从OFF状态反向地转变到ON状态。结果，噪声被抵消，由此提供改进的噪声减小效应。此外，归因于使得两个切换装置同时转变到ON状态和OFF状态的事实，在直流电源和三相逆变器之间生成的浪涌电流也被彼此抵消。因此，本发明不仅对减小上述共同模式噪声有用而且还对减小正常模式噪声有用。

此外，根据本发明的噪声减小方法不使用各种噪声减小部件，例如EMI滤波器和屏蔽。因此，各种噪声减小部件的使用限于作为整体的系统并且提供了具有低成本和小尺寸的负载驱动系统。

[第二实施例]

<结构>

（负载驱动系统110）

图5示出根据本发明第二实施例的负载驱动系统的整体结构。在图5中示出的负载驱动系统110包括三相交流电动机204、三相逆变器304以及控制电路410，作为对包括在图1中示出的负载驱动系统100的三相交流电动机203、三相逆变器303和控制电路400的替代。下面描述不同于根据第一实施例的负载驱动系统100的负载驱动系统110的结构。

三相交流电动机204包括三相线圈214，向三相线圈214供应三相电流。与三相交流电动机203的差别在于三相线圈214以与根据第一实施例的三相线圈213相反的方向缠绕。也就是说，在本实施例中，三相线圈211、212和214以相同的方向缠绕。

三相逆变器304具有与第一实施例的三相逆变器303相同的结构。然而，注意，三相逆变器304的输入端子被连接到直流电池BA，并且三相逆变器304的输出端子被连接到三相交流电动机204。

控制电路410控制三相逆变器301、302和304的操作。下面给出控制电路410的细节的描述。

（控制电路410）

控制电路410包括第三控制单元404，以作为对包括在图1中示出的控制电路400的第三控制单元403的替代。

第三控制单元404包括180度相移电路480、载波合成电路414和第三PWM信号生成电路族424。

第一载波信号和第二载波信号被输入到180度相移电路480的输入端子。180度相移电路480将输入的第一载波信号和第二载波信号分别提前或延迟第一载波信号和第二载波信号的半个周期。换句话说，180度相移电路480输出新的第一载波信号和新的第二载波信号，它们分别具有相对于输入的第一载波信号和输入的第二载波信号的180度相移。

载波合成电路414执行类似于第一实施例的载波合成电路413的操作。然而，注意，本实施例的第三载波信号具有相对于第一实施例的第三载波信号的180度相移，并且具有由图6C中的参考数字604示出的三角波形。第三PWM信号生成电路族424生成与第三载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

下面的条目包含第三PWM信号生成电路族424的详细描述。

（PWM信号生成电路族424）

第三PWM信号生成电路族424包括控制信号生成电路434和比较器444。图2是整体示出U相、V相和W相的相应部件（即PWM信号生成电路族421、422和424，控制信号生成电路431、432和434，以及比较器441、442和444）的框图。控制信号生成电路434生成控制信号。所生成的控制信号被输入到比较器444的反相输入端子。另一方面，由载波合成电路414生成的第三载波信号被输入到比较器444的非反相输入端子。比较器444输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且该驱动信号被作为第三PWM信号供应给三相逆变器304的相应臂。

在本实施例中，当控制信号大于载波信号时，所有比较器441、442和444将三相逆变器的上臂切换装置切换成ON。

<噪声减小的原理>

图6A、6B和6C是示出根据第二实施例的载波信号和控制信号的波形图。图6A示出被输入到比较器441的U相控制信号501u和第一载波信号601。图6B示出被输入到比较器442的U相控制信号502u和第二载波信号602。图6C示出被输入到比较器444的U相控制信号504u和第三载波信号604。参考图6A、6B和6C，具体给出噪声减小的原理的描述。尽管此处的描述仅将U相的上臂切换装置作为示例，但是相同的原理还可以应用于V相和W相。

在图6A、6B和6C中示出的时间点（1）处，在第一PWM信号生成电路族421中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器301中的U相臂301u的上臂切换装置从ON状态转变成OFF状态。在第二PWM信号生成电路族422和第三PWM信号生成电路族424中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（1）处，相同状态转变方向的切换不会同时在三个三相逆变器中进行。

然后，在时间点（2）处，在第一PWM信号生成电路族421中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器301中的U相臂301u的上臂切换装置从OFF状态转变成ON状态。在第二PWM信号生成电路族422中，U相控制信号502u和载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器302中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变成OFF状态。在第三PWM信号生成电路族424中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（2）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的转变同时在两个三相逆变器中进行。

随后，在时间点（3）处，没有切换装置在第一PWM信号生成电路族421中进行状态转变。在第二PWM信号生成电路族422中，U相控制信号502u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器302中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变成ON状态。在第三PWM信号生成电路族424中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（3）处，相同状态转变方向的切换不会同时在三个三相逆变器中进行。

本实施例不限于上述时间点（1）至（3），并且类似的效应可以在任何定时实现。

<噪声模拟的结果>

图7A和4B示出已被执行以表明本实施例中的噪声减小效应的噪声模拟的结果。图7A是比较示例，并且示出本实施例的第一载波信号601被用作第一载波信号和第三载波信号中的每一个并且本实施例的第二载波信号602被用作第二载波信号的共同模式噪声模拟的结果。图7B的波形531b表示本实施例中的共同模式噪声模拟的结果。如可以从噪声模拟的结果中清楚看到的那样，本实施例的结构也减小了噪声。

如已经描述的那样，本发明防止在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中同时以相同的状态转变方向进行切换的情况。此外，本发明允许两个切换装置例如在时间点（2）处同时从ON状态转变到OFF状态和从OFF状态转变到ON状态。因此，尽管没有如在第一实施例中那样噪声被完全抵消，但是本发明提供了与传统技术相比改进的噪声减小效应。此外，不与第三三相交流电动机203的结构必须与三相交流电动机201和202有区别的第一实施例相同，在本实施例中，相同的三相交流电动机可以被用作三相交流电动机201、202和204。

[第三实施例]

<结构>

（负载驱动系统120）

图8示出根据本发明第三实施例的负载驱动系统的整体结构。在图8中示出的负载驱动系统120包括三相交流电动机205、三相逆变器305以及控制电路420，作为对包括在图1中示出的负载驱动系统100的三相交流电动机203、三相逆变器303和控制电路400的替代。下面描述不同于根据第一实施例的负载驱动系统100的负载驱动系统120的结构。

三相交流电动机205包括三相线圈215，向三相线圈215供应三相电流。该三相线圈215具有与第一实施例的三相线圈213相同的结构。换句话说，三相线圈以与三相线圈211和212相反的方向缠绕。

三相逆变器305具有与第一实施例的三相逆变器303相同的结构。然而，要注意，三相逆变器305的输入端子被连接到直流电池BA，并且三相逆变器305的输出端子被连接到三相交流电动机205。

控制电路420控制三相逆变器301、302和305的操作。下面给出控制电路420的细节的描述。

（控制电路420）

控制电路420包括第三控制单元405，以作为对包括在图1中示出的控制电路400的第三控制单元403的替代，并且另外包括同步信号生成电路460。

第一控制单元405包括第三载波信号生成电路415和第三PWM信号生成电路族425。

第三载波信号生成电路415生成具有分别等于第一载波信号的锯齿波和第二载波信号的锯齿波的斜面的三角波。该三角波生成电路通过在两个阈值电压彼此比较时对电容器放电和充电来生成三角波。在该生成中，期望频率的三角波可以通过例如改变电容器的电容来获得。在本实施例中，在第三载波信号生成电路415中的电容器的电容等被设置成使得生成具有第一和第二载波信号的一半频率的三角波的第三载波信号605，如在图9C中所示的那样。第三PWM信号生成电路族425生成与第三载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

在此处，第三载波信号605中的电压从第一电平（其对应于第三载波信号605中的低谷部分）逐步增加到第二电平（其对应于第三载波信号605中的峰值部分）所需的时间等于第一载波信号601中的电压从第一电平（其对应于第一载波信号601中的低谷部分）逐步增加到第二电平（其对应于第一载波信号601中的峰值部分）所需的时间。而且，第三载波信号605中的电压从第二电平逐步增加到第一电平所需的时间等于第二载波信号602中的电压从第二电平逐步增加到第一电平所需的时间。换句话说，第三载波信号605具有相对于第一载波信号601和第二载波信号602的相同相位。

同步信号生成电路460向包括在第一控制单元401中的第一载波信号生成电路和第三载波信号生成电路415输出同步信号以便提供具有相同相位的第一载波信号和第三载波信号。

下一条目包含第三PWM信号生成电路族425的详细描述。

（PWM信号生成电路族425）

第三PWM信号生成电路族425包括控制信号生成电路435和比较器445。控制信号生成电路435向比较器445输出控制信号。由第三载波信号生成电路415生成的第三载波信号被输入到比较器445的反相输入端子。另一方面，由控制信号生成电路435生成的控制信号被输入到比较器445的非反相输入端子。比较器445输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第三PWM信号供应给三相逆变器305的相应臂。

在本实施例中，当控制信号大于载波信号时，第一控制单元401和第二控制单元402将上臂切换装置切换成ON。相反地，当控制信号大于载波信号时，包括在第三控制单元405中的比较器445将上臂切换装置切换成OFF。应该注意，倘若三相交流电动机201、202和205都具有相同的结构，则三相交流电动机205的旋转方向被认为是与三相交流电动机201和202相反。然而，类似于第一实施例，归因于三相线圈215以与三相线圈211和212相反的方向缠绕的事实，三相交流电动机201、202和205的旋转方向成为相同的。

<噪声减小的原理>

图9A、9B和9C是示出根据第三实施例的U相控制信号和载波信号的波形图。图9A示出被输入到包括在第一控制单元401中的比较器的U相控制信号501u和第一载波信号601。图9B示出被输入到包括在第二控制单元402中的比较器的U相控制信号502u和第二载波信号602。图9C示出被输入到比较器445的U相控制信号505u和第三载波信号605。与第一实施例的第三载波信号603相比，本实施例的第三载波信号605具有相同的相位和一半的频率。因此，在本实施例中，取消噪声的定时被延迟以使得与第一实施例相比仅一半的噪声被抵消。也即，与第一实施例相比噪声减小效应近似减半。同时，在第一和第二实施例中，第三三相逆变器的控制占空比不同于第一和第二三相逆变器的控制占空比。相反，本实施例能够向所有三个三相逆变器提供相同的控制占空比。

<噪声模拟的结果>

图10A和10B示出已被执行以表明本发明中的噪声减小效应的噪声模拟的结果。图10A的波形532a表示比较示例，并且示出本实施例的第一载波信号601被用作第一载波信号和第三载波信号中的每一个并且本实施例的第二载波信号602被用作第二载波信号的共同模式噪声模拟的结果。图10B的波形532b表示本实施例中的共同模式噪声模拟的结果。在此处，归因于切换的噪声电流I、寄生电容C和电位变化dv/dt具有由关系公式I=C×dv/dt表示的关系。也就是说，噪声电流I与电位变化dv/dt成比例。在该图中，现在相对于共同模式电位从最高点变化到最低点的过程而进行比较。可以看出共同模式电位在图10A中的一个步骤中改变，而共同模式电位在图10B中的三个步骤中改变。这意味着图10B中的dv/dt是图10A中的dv/dt的三分之一。根据上面的关系公式，在本实施例中，在共同模式电位从最高点变化到最低点的过程期间，噪声电流被减小到比较示例中的噪声电流的三分之一。因此，本实施例的结构也减小噪声。

如已描述的那样，本实施例防止在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中同时以相同的状态转变方向进行切换的情况。此外，本发明还允许两个切换装置同时转变到ON状态和转变到OFF状态。因此，尽管不如第一实施例那样高效，但是本实施例不仅减小了上述共同模式噪声而且还减小了正常模式噪声。

[其他修改]

上面基于实施例描述了本发明的负载驱动系统。然而，本发明不限于实施例。例如下面的修改是可能的。

（1）在所有修改中，给出包括三相逆变器的负载驱动系统的描述。然而，本修改提出在包括四个三相逆变器的负载驱动系统中的噪声减小方法。

 <结构>

（负载驱动系统130）

图11示出根据修改（1）的负载驱动系统的整体结构。

与图8中示出的负载驱动系统120相比，在图11中示出的负载驱动系统130另外包括三相交流电动机206和三相逆变器306，并且包括控制电路430以作为对控制电路420的替代。下面描述不同于根据第三实施例的负载驱动系统120的负载驱动系统130的结构。

三相交流电动机206包括三相线圈216，向三相线圈216供应三相电流。该三相线圈216以与第三实施例的三相线圈214相同的方向缠绕。换句话说，在本实施例中，三相线圈215和216以与三相线圈211和212相反的方向缠绕。

三相逆变器306具有与第三实施例的三相逆变器305相同的结构。然而，要注意，三相逆变器306的输入端子被连接到直流电池BA，并且三相逆变器306的输出端子被连接到三相交流电动机206。

控制电路430控制三相逆变器301、302、305和306的操作。下面给出控制电路430的细节的描述。

（控制电路430）

与在图8中示出的控制电路420相比，控制电路430另外包括第四控制单元406。

第四控制单元406包括载波逆变电路416和第四PWM信号生成电路族426。载波逆变电路416执行类似于第一实施例的载波逆变电路412的操作。这生成相对于第三载波信号反相并且具有与第三载波信号相同的频率的三角波形的第四载波信号606，如在图12D中所示的那样。第四PWM信号生成电路族426生成与第四载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

下一条目包含第四PWM信号生成电路族426的详细描述。

（PWM信号生成电路族426）

第四PWM信号生成电路族426包括控制信号生成电路436和比较器446。该控制信号生成电路436向比较器446输出控制信号。由载波逆变电路416生成的第四载波信号被输入到比较器446的反相输入端子。另一方面，由控制信号生成电路436生成的控制信号被输入到比较器446的非反相输入端子。比较器446输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第四PWM信号供应给三相逆变器306的相应臂。

在本实施例中，当控制信号大于载波信号时，第一控制电路401和第二控制电路402将上臂切换装置切换成ON。相反地，当控制信号大于载波信号时，包括在第三控制单元405中的比较器445和包括在第四控制单元406中的比较器446将上臂切换装置切换成OFF。此外，与第三实施例的三相线圈215类似，归因于三相线圈216以与三相线圈211和212相反的方向缠绕的事实，三相交流电动机201、202、205和206的旋转方向成为相同的。

<噪声减小的原理>

图12A、12B、12C和12D是示出根据本发明修改（1）的U相控制信号和载波信号的波形图。图12A示出了输入到包括在第一控制单元401的比较器的U相控制信号501u和第一载波信号601。图12B示出了输入到包括在第二控制单元402的比较器的U相控制信号502u和第二载波信号602。图12C示出了输入到比较器445的U相控制信号505u和第三载波信号605。图12D示出了输入到比较器446的U相控制信号506u和第四载波信号606。参考图12A、12B、12C和12D，具体给出了噪声减小的原理的描述。尽管此处仅以U相的上部切换装置进行了描述，但是相同的原理还应用于V相和W相。

在图12A、12B、12C和12D中示出的时间点（1）处，在第一控制单元401中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器301中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。在第二控制单元402中，没有切换装置进行状态转变。在第三PWM信号生成电路族425中，U相控制信号505u和第三载波信号605之间的幅值关系被反转。因此，包括在第三三相逆变器305中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。在第四PWM信号生成电路族426中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（1）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的反向转变同时在第一和第三三相逆变器中进行。

然后，在时间点（2）处，在第一控制单元401中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器301中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。在第二控制单元402中，U相控制信号505u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在第二三相逆变器302中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。在第三PWM信号生成电路族425和第四PWM信号生成电路族426中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（2）处，从OFF状态到ON状态的转变以及从ON状态到OFF状态的反向转变同时在第一和第二三相逆变器中进行。

随后，在时间点（3）处，没有切换装置在第一控制单元401中进行状态转变。在第二控制单元402中，U相控制信号502u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在第二三相逆变器302中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。在第三PWM信号生成电路族425中，U相控制信号505u和第三载波信号605之间的幅值关系被反转。因此，包括在第三三相逆变器305中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。在第四PWM信号生成电路族426中，没有切换装置进行状态转变。因此，在时间点（3）处，从OFF状态到ON状态的转变以及从ON状态到OFF状态的反向转变同时在第二和第三三相逆变器中进行。

然后，在时间点（4）处，在第一控制单元401中，U相控制信号501u和第一载波信号601之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器301中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。在第二控制单元402和第三PWM信号生成电路族425中，没有切换装置进行状态转变。在第四PWM信号生成电路426中，U相控制信号506u和第四载波信号606之间的幅值关系被反转。因此，包括在第四三相逆变器306中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。因此，在时间点（4）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的反向转变同时在第一和第四三相逆变器中进行。

随后，在时间点（5）处，没有切换装置在第一控制单元401中进行状态转变。在第二控制单元402中，U相控制信号502u和第二载波信号602之间的幅值关系被反转。因此，包括在第二三相逆变器302中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。在第三PWM信号生成电路族425中，没有切换装置进行状态转变。在第四PWM信号生成电路族426中，U相控制信号506u和第四载波信号606之间的幅值关系被反转。因此，包括在第四三相逆变器306中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。因此，在时间点（5）处，从OFF状态到ON状态的转变以及从ON状态到OFF状态的反向转变同时在第二和第四三相逆变器中进行。

如已经描述的那样，本发明防止在第三和第四三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中同时以相同的状态转变方向进行切换的情况。此外，本发明允许两个切换装置在任何定时同时从ON状态转变到OFF状态并且从OFF状态反向地转变到ON状态。结果，噪声被抵消，由此提供改进的噪声减小效应。此外，归因于使得两个切换装置同时转变到ON状态和OFF状态的事实，在直流电源和三相逆变器之间生成的浪涌电流也被彼此抵消。因此，本发明还对减小正常模式噪声有用。

（2）与专利文献1相似，专利文献2也公开了一种电动机驱动系统中的噪声减小方法。专利文献2中的噪声减小方法在三角波电压被用作第一载波信号并且相对于第一载波信号反相的逆三角波电压被用作第二载波信号这一点上与专利文献1不同。使用该对具有相同频率的三角和逆三角波，允许两个切换装置同时转变到ON状态和转变到OFF状态。因此，实现了噪声消除效应。然而，专利文献2的结构具有噪声消除效应被限制成当控制占空比大约为50%时的定时的问题。因此本修改提出一种在包括两个三相逆变器的电动机驱动系统中的噪声减小方法，其是高效的而不管定时。

<结构>

（负载驱动系统140）

图13示出根据修改（2）的负载驱动系统的整体结构。

负载驱动系统140包括直流电池BA、三相交流电动机207和208、三相逆变器307和308、以及控制电路440。

三相交流电动机207包括三相线圈217，向三相线圈217供应三相电流。三相交流电动机208与三相交流电动机207不同在于三相线圈218以与三相线圈217相反的方向缠绕。

三相交流电动机207包括三相线圈217，向三相线圈217供应三相电流。三相交流电动机208包括三相线圈218(向三相线圈218供应三相电流)，并且与三相交流电动机207不同在于三相线圈218以与三相线圈217相反的方向缠绕。

三相逆变器307和308具有与第一实施例的三相逆变器301相同的结构。然而，要注意，三相逆变器307和308的输出端子被分别连接到三相交流电动机207和208，尽管三相逆变器307和308的输入端子二者都被连接到直流电池BA。

控制电路440控制三相逆变器307和308的操作。下面给出控制电路440的细节的描述。

（控制电路440）

控制电路407包括控制三相逆变器307的操作的第一控制单元407和控制三相逆变器308的操作的第二控制单元408。

第一控制单元401包括第一载波信号生成电路417和第一PWM信号生成电路族427。第一载波信号生成电路417生成第一载波信号。尽管在本修改中给出了以三角波作为第一载波信号的示例的描述，但是使用锯齿波也提供了与三角波相同的效应。第一PWM信号生成电路族427生成与第一载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

第二控制单元408包括第二PWM信号生成电路族428。第二PWM信号生成电路族428生成与由第一载波信号生成电路417生成的第一载波信号一起使用的U相、V相和W相的PWM信号。

下一条目包含第一PWM信号生成电路族427和第二PWM信号生成电路族428的详细描述。

（PWM信号生成电路族427和428）

第一PWM信号生成电路族427包括控制信号生成电路437和比较器447。该控制信号生成电路437向比较器447输出控制信号。由控制信号生成电路437生成的控制信号被输入到比较器447的反相输入端子。另一方面，由第一载波信号生成电路417生成的第一载波信号被输入到比较器447的非反相输入端子。比较器447输出根据比较结果产生的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第一PWM信号供应给三相逆变器307的相应臂。

第二PWM信号生成电路族428包括控制信号生成电路438和比较器448。该控制信号生成电路438向比较器448输出控制信号。由第一载波信号生成电路417生成的第一载波信号被输入到比较器448的反相输入端子。另一方面，由控制信号生成电路438生成的控制信号被输入到比较器448的非反相输入端子。比较器448输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第二PWM信号供应给三相逆变器308的相应臂。

同时，控制信号生成电路437和438同步操作，并且输出具有相同相位的控制信号。

在本实施例中，当控制信号大于载波信号时，比较器447将上臂切换装置切换成ON。相反地，当控制信号大于载波信号时，比较器448将上臂切换装置切换成OFF。在此处，与其他实施例和修改类似，三相线圈218以与三相线圈217相反的方向缠绕以便提供具有相同旋转方向的三相交流电动机207和208。

<噪声减小的原理>

图14A和14B是示出根据本发明的修改（2）的U相控制信号和载波信号的波形图。图14A是比较器447中的波形图并且图14B是比较器448中的波形图。

图14A和14B是示出根据本发明的修改（2）的U相控制信号和载波信号的波形图。图14A示出被输入到比较器447的U相控制信号507u和第一载波信号607。图14A示出被输入到比较器448的U相控制信号508u和第二载波信号608。参考图14A和14B，具体给出噪声减小的原理的描述。尽管此处仅以U相的上部切换装置作为示例进行了描述，但是相同的原理还应用于V相和W相。

在图14A和14B中示出的时间点（1）处，在第一PWM信号生成电路族427中，U相控制信号507u和第一载波信号607之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器307中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。在第二PWM信号生成电路族428中，U相控制信号508u和第一载波信号608之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器308中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。因此，在时间点（1）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的反向转变同时在两个三相逆变器中进行。

然后，在时间点（2）处，在第一PWM信号生成电路族427中，U相控制信号507u和第一载波信号607之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器307中的U相臂的上臂切换装置从OFF状态转变到ON状态。在第二PWM信号生成电路族428中，U相控制信号508u和第一载波信号608之间的幅值关系被反转。因此，包括在三相逆变器308中的U相臂的上臂切换装置从ON状态转变到OFF状态。因此，在时间点（2）处，从ON状态到OFF状态的转变以及从OFF状态到ON状态的反向转变同时在两个三相逆变器中进行。

如上文已经描述的那样，受限于专利文献2中的当占空比是50％时的定时的噪声消除效应可以在本修改中的任何定时处获得。结果，本修改能够提供改进的噪声减小效应。

（3）如在技术问题段落中提到的那样，在利用包括三个三相逆变器的负载驱动系统中的仅两种类型的载波信号来生成PWM信号的情况下，在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中以相同的状态转变方向同时进行切换。所以，上述实施例通过选择能够阻止在三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中以相同的状态转变方向同时进行切换的情况的这种波形作为第三载波信号来降低噪声。本修改提出传统锯齿波电压被用作第三载波信号的噪声减小的方法。此外，在该方法中，U相、V相和W相的第三载波信号被提供有锯齿波形，所述锯齿波形彼此异相以使得相应波形在移位定时处立即下降或增加。

<结构>

（负载驱动系统150）

图15示出根据本发明修改（3）的负载驱动系统的整体结构。

负载驱动系统150包括直流电池BA、三相交流电动机209、2010和2011，三相逆变器309、3010和3011以及控制电路450。

三相交流电动机209包括三相线圈219，向三相线圈219供应三相电流。三相交流电动机2010包括三相线圈2110，向三相线圈2110供应三相电流。三相交流电动机2011包括三相线圈2111，向三相线圈2111供应三相电流。

三相逆变器309、3010和3011的输入端子被连接到直流电池BA，并且三相逆变器309、3010和3011的输出端子被分别连接到三相交流电动机209、2010和2011。三相逆变器309、3010和3011具有与第一实施例的三相逆变器301相同的结构。

控制电路450控制三相逆变器309、3010和3011的操作。下面给出控制电路450的细节的描述。

（控制电路450）

控制电路450包括：控制三相逆变器309的操作的第一控制单元409，控制三相逆变器3010的操作的第二控制单元4010，以及控制三相逆变器3011的操作的第三控制单元4011。

第一控制单元409包括第一载波信号生成电路419、相移电路479v和479w，以及第一PWM信号生成电路族429。第一载波信号生成电路419执行与第一实施例的第一载波信号生成电路411类似的操作。然而，要注意，第一载波信号生成电路419向第一PWM信号生成电路族429、相移电路479v和479w以及第二控制单元4010输出第一载波信号。

第二控制单元4010包括载波逆变电路4110、相移电路4710v和4710w，以及第二PWM信号生成电路族4210。载波逆变电路4110执行与第一实施例的载波逆变电路412类似的操作。然而，要注意，载波逆变电路4110向第二PWM信号生成电路族4210以及相移电路4710v和4710w输出第二载波信号。

第三控制单元4011包括相移电路4711v和4711w，以及第三PWM信号生成电路族4211。第一载波信号也被输入到第三控制单元4011并且然后被输出到第三PWM信号生成电路族4211以及相移电路4711v和4711w。下一条目包含相应相的相移电路的操作的描述。

（V相相移电路479v到4711v，W相相移电路479w到4711w）

V相相移电路479v进行操作以便将已经从第一载波信号生成电路419输入到V相相移电路479v的V相载波信号的相位移位θ。V相相移电路4710v进行操作以便将已经从载波逆变电路4110输入到V相相移电路4710v的V相载波信号的相位移位θ。V相相移电路4711v还进行操作以便将已经从第一载波信号生成电路419输入到V相相移电路4711v的V相载波信号的相位移位θ。类似地，W相相移电路479w、4710w和4711w进行操作以便将已经被输入到电路479w、4710w和4711w的W相载波信号的相位分别移位φ（≠θ）。

本修改旨在阻止在三相逆变器中的所有U相、V相和W相臂中以相同状态转变方向同时进行切换的情况。为此目的，U相、V相和W相锯齿波电压的相位被构造成彼此异相，以使得相应波形在不同时间处立即下降或立即增加。这也应用于于第二载波信号。要注意，只需要使输入到相应PWM信号生成电路的U相、V相和W相锯齿波电压的波形在相应波形立即下降或立即增加时的定时处仅彼此稍微异相。因此，只要效应不降级，由相应相移电路移位所产生的相移量不会特别受到限制。

下一条目包含第一PWM信号生成电路族429、第二PWM信号生成电路族4210以及第三PWM信号生成电路族4211的详细描述。

（PWM信号生成电路族429、4210和4211）

第一PWM信号生成电路族429包括第一U相PWM信号生成电路429u、第一V相PWM信号生成电路429v以及第一W相PWM信号生成电路429w。

第一U相PWM信号生成电路429u包括U相控制信号生成电路和U相比较器。由U相控制信号生成电路生成的U相载波信号被输入到U相比较器的反相输入端子。另一方面，第一U相载波信号被输入到U相比较器的非反相输入端子。U相比较器输出作为比较结果的脉冲波形的驱动信号，并且驱动信号被作为第一PWM信号供应给三相逆变器309的U相臂309u。

第一V相PWM信号生成电路429v相对于V相执行类似于第一U相PWM信号生成电路429u的操作。第一W相PWM信号生成电路429w也相对于W相执行类似于第一U相PWM信号生成电路429u的操作。

第二PWM信号生成电路族4210相对于第二载波信号执行类似于第一PWM信号生成电路族429的操作。第三PWM信号生成电路族4211也相对于第一载波信号执行类似于第一PWM信号生成电路族429的操作。此外，所有相同相位的控制信号生成电路同步操作并且输出具有相同相位的控制信号。在本修改中，当控制信号大于载波信号时，所有比较器将相应三相逆变器的上臂切换装置切换成ON。

如已经描述的那样，本发明阻止在第三三相逆变器中的所有U相、V相和W相中以相同的状态转变方向同时进行切换的情况。此外，可以仅仅通过操作至少第三V相相移电路4711v和第三W相相移电路4711w来实现该效应（效应不被降级的范围内所需要的还有可能操作相移电路479v、479w和4710v和4710w）。

同时，尽管图15示出使用相移电路以便生成彼此异相的U相、V相和W相载波信号的示例，但是本发明不限于该示例。因此，其它逻辑电路可被用于配置这种电路。

（4）尽管利用使用多个三相交流电动机的示例描述了修改和上述实施例，但是本发明不限于该示例。可以代替地仅使用包括多个三相线圈的单个三相交流电动机。图17示出使用具有第一线圈、第二线圈和第三线圈的多线圈三相交流电动机200的整体结构。在也具有多个线圈的这样的单个三相交流电动机中，本发明的控制方法提供相同的噪声减小效应。

（5）在本发明的第一和第二实施例中，载波逆变电路和载波合成电路被用于合成第三载波信号。然而，第三载波信号不需要通过上述方法来生成，并且其它逻辑电路可以被用来配置该电路。例如，如图18所示，与第一和第二实施例相同的载波信号可以由单独的第三载波信号生成电路生成。

（6）在本发明的第一至第三实施例中，优选地均衡直流电池BA和第一三相逆变器之间的布线距离、直流电池BA和第二三相逆变器之间的布线距离、以及直流电池BA和第三三相逆变器之间的布线距离。这实现提供每一个布线距离都具有相同数量的寄生电感的布局。在本文中，在直流电池BA和三相逆变器301、302和303之间并联连接电容器的情况下，例如到电容器的波纹电流也被减小。因此，电容器数目也被减小，并且系统的尺寸被减小。

（7）根据上述实施例的结构以及上述修改。甚至在相同相位的控制信号彼此异相的时候也实现噪声减小效应。将第一实施例作为示例，在图3的时间点（2）处，两个切换装置确定被同时转变到ON状态和转变到OFF状态，并且在图3的时间点（1）和（3）处，不能以相同的状态转变方向进行切换。因此，甚至在相同相位的控制信号彼此异相的时候，与常规技术相比，仍实现改进的噪声减小效应，尽管共同模式噪声没有被完全抵消。这不限于第一实施例。与常规技术相比，上述任何实施例以及上述任何修改能够提供改进的噪声减小效应。

（8）尽管附图说明了三相逆变器被供应有来自共同直流电源的电流，但是三相逆变器可以供应有来自单独的直流电源的电流。

（9）附图仅仅示意性地示出仅使得本发明能够理解的布局配置，并且本发明不限于在附图中示出的示例。此外，为了能够理解起见，附图中的一些部分被省略。

（10）上述实施例以及上述修改仅仅是优选示例，并且本发明根本不限于这些示例。例如，尽管附图说明作为负载的示例的三相交流电动机，但负载根本不限于三相交流电动机。此外，在实施例中描述的结构和修改可以被适当地组合。

（11）要注意，甚至在每个部件都具有相同的特征的情况下（例如在三相交流电动机中的每一个都具有相同数量的到地的寄生电容的情况下），制造公差范围内的任何公差当然是可接受的。

此外，在第一实施例中参考图3来描述噪声减小的原理，通过使得两个切换装置同时从ON状态转变到OFF状态并且从OFF状态转变到ON状态（也就是说，通过控制切换的定时来使得同时进行转变）来减小噪声。在本文中，“同时从ON状态转变到OFF状态并且从OFF状态转变到ON状态”指的是从ON状态转变到OFF状态的时间（其对应于在锯齿波中电压突然地下降的时间）与从OFF状态转变到ON状态的时间（其对应于在锯齿波中电压突然增加的时间）重叠的情况。要注意，从ON状态转变到OFF状态的时间不需要与从OFF状态转变到ON状态的时间完全重叠，并且转变时间之间的仅部分重叠也在本发明的范围内。

（12）给出其中将第一实施例的负载驱动系统100应用于车辆的另一修改的描述。

图19是示出具有根据本修改的车辆控制系统1200的车辆1300的结构的示意图。如图19所示，车辆1300包括车辆控制系统1200以及车轮1310和1311。

负载驱动系统1200包括直流电池BA、控制电路400、三相逆变器301和302、三相交流电动机201和202以及空调1400。直流电池BA、控制电路400、三相逆变器301和302、以及三相交流电动机201和202具有与第一实施例类似的结构。空调1400调节车辆1300内部的空气，并且包括三相逆变器303和三相交流电动机203。

三相交流电动机201和202每一个都被用作用于驱动车轮1310和1311的主电动机。另一方面，包括在空调1400中的三相交流电动机203被用作用于驱动空调1400的电气压缩电动机。

在本文中，足以将三相交流电动机201、202和203中的任何两个选择为主电动机。然而，用作主电动机的两个三相交流电动机优选地同步操作。为此，本修改将三相交流电动机201和202分配为主电动机，因为根据每一个都使用具有相同频率的载波信号的PWM信号来控制电动机201和202。然而，要注意，这样的一对三相交流电动机不是必须被分配为主电动机，并且这可以适当地根据车辆控制系统的结构而改变。

本发明不限于图19中所示的修改，并且三相交流电动机201、202和203的分配可以被适当地改变。例如，三相交流电动机201、202和203可以被分别分配为主电动机、电气压缩电动机和发电电动机。还会考虑其它结构。

尽管已利用根据应用于作为示例的车辆的第一实施例的负载驱动系统描述了本修改，但是还有可能应用具有根据不同于第一实施例和修改的实施例的结构的负载驱动系统。

工业实用性

本发明被适当地应用于电动机驱动系统以便为混合车辆、电气车辆、燃料电池车辆等等供电，因为这些车辆特别需要减小的噪声特性。

[参考符号列表]

201至209、2010、2011三相交流电动机

211至219、2110、2111三相线圈

301至309、3010、3011三相逆变器

401、407、409第一控制单元

402、408、4010第二控制单元

403、404、405、4011第三控制单元

406第四控制单元

411、417、419第一载波信号生成电路

415第三载波信号生成电路

412、416、4110载波逆变电路

413、414载波合成电路

421、427、429第一PWM信号生成电路族

422、428、4210第二PWM信号生成电路族

423、424、425、4211第三PWM信号生成电路族

426第四PWM信号生成电路族

431至438控制信号生成电路

431u至433u控制信号生成电路

441至448比较器

441u至443u U相比较器

501u至508u U相控制信号

501v至503v V相控制信号

501w至503w W相控制信号

Claims (17)

1. 一种用于驱动第一、第二和第三负载的负载驱动系统，包括：

第一、第二和第三三相逆变器，所述第一、第二和第三三相逆变器中的每一个都具有输入端子和输出端子，所述第一、第二和第三三相逆变器的输入端子被连接到直流电源，所述第一、第二和第三三相逆变器的输出端子被分别连接到第一、第二和第三负载；

第一控制单元，所述第一控制单元能够操作用来（i）生成锯齿波形的第一载波信号并且（ii）根据所生成的第一载波信号来控制第一三相逆变器；

第二控制单元，所述第二控制单元能够操作用来（i）生成锯齿波形的第二载波信号，其相对于第一载波信号被反相并且具有与第一载波信号相同的频率和相同的相位，并且（ii）根据所生成的第二载波信号来控制第二三相逆变器；以及

第三控制单元，所述第三控制单元能够操作用来（i）生成三角波形的第三载波信号，其具有分别等于第一载波信号的锯齿波形和第二载波信号的锯齿波形的斜面，该三角波形具有与第一和第二载波信号相同的相位或者相对于所述第一和第二载波信号异相半个周期，并且（ii）根据所生成的第三载波信号控制第三三相逆变器。

2. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中：

第二控制单元通过反相由第一控制单元生成的第一载波信号来生成第二载波信号；以及

第三控制单元通过合成由第一控制单元生成的第一载波信号和由第二控制单元生成的第二载波信号来生成第三载波信号。

3. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中：

第一、第二和第三负载分别是以相同方向缠绕的第一、第二和第三电动机线圈，

第一控制单元通过向第一三相逆变器供应第一驱动信号来控制第一三相逆变器，第一驱动信号指示第一载波信号与第一控制信号的比较结果，

第二控制单元通过向第二三相逆变器供应第二驱动信号来控制第二三相逆变器，第二驱动信号指示第二载波信号与第二控制信号的比较结果，以及

第三控制单元（i）生成相对于第一和第二载波信号异相半个周期的第三载波信号并且（ii）通过向第三三相逆变器供应第三驱动信号来控制第三三相逆变器，第三驱动信号指示第三载波信号与第三控制信号的比较结果。

4. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三负载分别是第一、第二和第三电动机线圈，第三电动机线圈以与第一和第二电动机线圈相反的方向缠绕，

第一控制单元通过向第一三相逆变器供应第一驱动信号来控制第一三相逆变器，第一驱动信号指示第一载波信号与第一控制信号的比较结果，

第二控制单元通过向第二三相逆变器供应第二驱动信号来控制第二三相逆变器，第二驱动信号指示第二载波信号与第二控制信号的比较结果，以及

第三控制单元（i）生成具有与第一和第二载波信号相同的相位和相同的频率的第三载波信号并且（ii）通过向第三三相逆变器供应第三驱动信号来控制第三三相逆变器，第三驱动信号是第三载波信号与第三控制信号的比较结果的逆反。

5. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三负载分别是第一、第二和第三电动机线圈，第三电动机线圈以与第一和第二电动机线圈相反的方向缠绕，

第一控制单元通过向第一三相逆变器供应第一驱动信号来控制第一三相逆变器，第一驱动信号指示第一载波信号与第一控制信号的比较结果，

第二控制单元通过向第二三相逆变器供应第二驱动信号来控制第二三相逆变器，第二驱动信号指示第二载波信号与第二控制信号的比较结果，以及

第三控制单元（i）生成具有与第一和第二载波信号相同的相位并且具有相对于第一和第二载波信号的一半频率的第三载波信号并且（ii）通过向第三三相逆变器供应第三驱动信号来控制第三三相逆变器，第三驱动信号是第三载波信号与第三控制信号的比较结果的逆反。

6. 根据权利要求5所述的负载驱动系统，其中

在负载驱动系统中进一步驱动第四负载，第四负载是第四电动机线圈，第四电动机线圈以与第一和第二电动机线圈相反的方向缠绕，以及

负载驱动系统还包括：

    第四三相逆变器，其具有连接到直流电源的输入端子和连接到第四负载的输出端子；以及

    第四控制单元，其能够操作用来（i）生成相对于第三载波信号反相并且具有与第三载波信号相同的频率的三角波形的第四载波信号，并且（ii）通过向第四三相逆变器供应第四驱动信号来控制第四三相逆变器，第四驱动信号是第四载波信号与第四控制信号的比较结果的逆反。

7. 根据权利要求3所述的负载驱动系统，其中

相同相位的第一、第二和第三控制信号具有相等的相位和相等的振幅。

8. 根据权利要求3所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三三相逆变器中的每一个都包括U相臂、V相臂和W相臂，以及

第一、第二和第三驱动信号被供应给第一、第二和第三三相逆变器的相应臂，并且在相同相位的所有臂中提供有相等的死区时间。

9. 根据权利要求3所述的负载驱动系统，其中

用于分别生成第一、第二和第三控制信号的第一、第二和第三控制信号生成电路被设置成具有彼此相等的控制增益。

10. 根据权利要求3所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三电动机线圈具有彼此连接的中性点。

11. 根据权利要求3所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三电动机线圈被容纳在单个电动机中或者分别容纳在第一、第二和第三电动机中。

12. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三三相逆变器中的每一个与相应直流电源之间的布线距离被设置成彼此相等。

13. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三负载中每一个都具有相同数量的到地的寄生电容。

14. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三三相逆变器中的每一个都包括切换装置，以及

每一个切换装置从ON状态转变到OFF状态所需的时间等于每个切换装置从OFF状态转变到ON状态所需的时间。

15. 根据权利要求1所述的负载驱动系统，其中

第一、第二和第三三相逆变器的输入端子被连接到共同直流电源。

16. 一种用于驱动第一和第二电动机线圈的电动机驱动系统，包括：

第一和第二三相逆变器，所述第一和第二三相逆变器中的每一个都具有输入端子和输出端子，所述第一和第二三相逆变器的输入端子被连接到直流电源，所述第一和第二三相逆变器的输出端子被分别连接到第一和第二电动机线圈；

第一控制单元，所述第一控制单元能够操作用来（i）生成第一载波信号并且（ii）通过向第一三相逆变器供应第一驱动信号来控制第一三相逆变器，所述第一驱动信号指示第一载波信号与第一控制信号的比较结果；以及

第二控制单元，所述第二控制单元能够操作用来通过向第二三相逆变器供应第二驱动信号来控制第二三相逆变器，所述第二驱动信号是第二载波信号与第二控制信号的比较结果的逆反，所述第二载波信号具有与第一载波信号相同的相位和相同的频率，其中

以与第一电动机线圈相反的方向来缠绕第二电动机线圈。

17. 一种包括根据权利要求1的负载驱动系统的车辆控制系统，其中

第一和第二三相逆变器的输出端子被分别连接到第一和第二主电动机；以及

第三三相逆变器的输出端子被连接到电气压缩电动机。

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