CN102457224B - 用于包括直流/交流转换器的电力转换系统的控制设备 - Google Patents
用于包括直流/交流转换器的电力转换系统的控制设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102457224B CN102457224B CN201110319926.3A CN201110319926A CN102457224B CN 102457224 B CN102457224 B CN 102457224B CN 201110319926 A CN201110319926 A CN 201110319926A CN 102457224 B CN102457224 B CN 102457224B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotary machine
- current supply
- electrical rotary
- control
- motor generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
- B60L7/06—Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
- H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
一种控制设备用在包括直流/交流转换器电路的电力转换系统中。直流/交流转换器电路的输出端子连接到电旋转机而其输入端子通过开关装置连接到直流电源,电容器连接在所述输入端子之间。控制设备包括:电流供应装置,其执行电流供应控制以向电旋转机供应电流、以在开关装置被设定为打开的状态下通过操纵直流/交流转换器电路来使电容器放电;和速度降低装置,其在电旋转机旋转速度超过规定速度的情况下、在电流供应装置执行电流供应控制之前、向电旋转机的旋转轴施加制动力以降低旋转速度。电流供应装置包括鲁棒控制装置,其在电流供应控制期间抑制因电旋转机的旋转角的变化而导致的流过电旋转机的电流的向量在静止坐标系中的方向的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于包括直流/交流转换器电路的电力转换系统的控制设备,其中直流/交流转换器电路的输出端子连接到电旋转机,直流/交流转换器电路的输入端子通过开关装置连接到直流电源,电容器连接在直流/交流转换器电路的输入端子之间。该控制设备工作以通过操纵直流/交流转换器电路来控制电旋转机,并且包括用于向电旋转机供应电流、以便当开关装置被设定为打开时通过操纵直流/交流转换器电路来使电容器放电的电流供应装置。
背景技术
日本特开平9-70196号公报描述了这样的控制设备:该控制设备被配置成控制被供应给三相永久磁体电动机的电流,以使得q轴方向上的命令电流被保持为0且d轴方向上的电流的绝对值被保持为大于0,以便在防止电动机生成扭矩的同时,使得连接在作为直流/交流转换器电路的逆变器的输入端子之间的电容器能够放电。这是可能的,因为电动机的扭矩T由扭矩公式表示,其中id是d轴电流,iq是q轴电流,Ld是d轴电感,Lq是q轴电感,是电枢交链磁通常数,p是极对的数目。
上述方法需要在执行电流供应控制以使电容器放电的同时,检测电动机的电角。因而,如果检测到的电角存在误差,则电动机电流(被供应给电动机的电流)的相位可能被错误地确定为沿着d轴,其结果是电动机生成扭矩。在此情形中,如果在电动机不静止的状态下执行电流供应控制,如果该扭矩是负荷扭矩,则电动机继续被再生地驱动以生成电力,且电动机电流的相位继续被错误地确定为沿着d轴。这可能使完成电容器的放电所需的时间的可控性变差。
造成电动机中的扭矩的因素之一是上述扭矩公式的误差。即,上述扭矩公式是从d轴电感Ld和q轴电感Lq的值固定的简单电动机模型导出的。然而,实际电动机具有由依赖于电动机电角的空间谐波引起的电感成分。因而,即使当电动机电流以使得其相位沿着d轴的方式加以供应时,电动机中也可能发生扭矩。该缺点在具有其中空间谐波显著的集中式绕组的永久磁体电动机中是严重的。
发明内容
一个示例实施例提供了一种用在包括直流/交流转换器电路的电力转换系统中的控制设备,其中直流/交流转换器电路的输出端子连接到电旋转机,直流/交流转换器电路的输入端子通过开关装置连接到直流电源,电容器连接在直流/交流转换器电路的输入端子之间,该控制设备包括:
电流供应装置,电流供应装置被配置成执行电流供应控制以向电旋转机供应电流、以便在开关装置被设定为打开的状态下通过操纵直流/交流转换器电路来使电容器放电;以及
速度降低装置,速度降低装置被配置成在电旋转机的旋转速度超过规定速度的情况下、在电流供应装置执行电流供应控制之前、向电旋转机的旋转轴施加制动力以降低该旋转速度。
其中,电流供应装置包括鲁棒控制装置,鲁棒控制装置被配置成在电流供应控制期间抑制因电旋转机的旋转角度的变化而导致的流过电旋转机的电流的向量在静止坐标系中的方向的变化。
根据该示例实施例,有可能使这种电力转换系统的电容器可靠地放电,从而使电容器的电压降低到规定电压以下。
从以下包括附图的说明书以及权利要求书中,将容易明白本发明的其它优点和特征。
附图说明
在附图中:
图1是示出了包括作为本发明的第一实施例的控制设备的电力转换系统的示意结构的图;
图2是示出了电力转换系统的电气结构的一部分的图,该部分用于控制电动机-发电动机;
图3A和3B是示出了用于固定电动机-发电机的旋转角度的控制的原理的图;
图4是示出了包含在电力转换系统中的电容器的放电处理的流程图;以及
图5是示出了包括作为本发明的第二实施例的控制设备的电力转换系统的示意结构的图。
具体实施方式
第一实施例
图1是示出了包括作为本发明的第一实施例的控制设备的电力转换系统的示意结构的图。
控制设备用于控制作为车辆主机而被安装在车辆上的三相电动机-发电机10。
如图1所示,电动机-发电机10机械地耦合到车辆的驱动轮14。更具体地,电动机-发电机10的旋转轴10a通过电子受控型离合器C1和传动装置12机械地耦合到驱动轮14。在本实施例中,电动机-发电机10是具有集中式绕组的IPMSM(内部永久磁体同步电动机)。
电动机-发电机10的旋转轴10a还通过电子受控型离合器C2机械地耦合到内燃机16。离合器C1是湿型离合器,而离合器C2是干型离合器。离合器C1及C2和传动装置12由油泵18供应润滑油。油泵18由电动机-发电机10的旋转轴10a驱动。油泵18的旋转方向被限制于一个方向(正向)。如果油泵18以高于规定速度的速度反向旋转,则油泵18的性能可能变差。因而,在本实施例中,油泵18被驱动为仅正向旋转。顺便提及,为使驱动轮14的旋转方向反转,传动装置12的传动齿轮比的符号被反转。
控制设备30工作以控制内燃机16、电动机-发电机10和传动装置12的受控变量。更具体地,控制设备30操纵电力控制单元20以控制电动机-发电机10的受控变量。控制设备30还工作以使离合器C1和C2接合和分离。
图2是示出了电力转换系统的电气结构的一部分的图,该部分用于控制电动机-发电机的受控变量。
如图2所示,电动机-发电机10的各相通过逆变器IV和继电器SMR1、SMR2、SMR3和SMR4连接到作为直流电源的高压二次电池24。高压电池24的端子电压是几百伏。
逆变器IV包括三对串联连接,每个串联连接由串联连接的开关元件S*p和开关元件S*n(*=u、v、w)构成。这些串联连接的连接节点分别连接到电动机-发电机10的U、V和W相。在本实施例中,开关元件S*p和S*n是IGBT。每个这些开关元件S*#(#=p、n)与二极管D*#反向并联连接。
为了检测电动机-发电机10和逆变器IV的工作状态,本实施例的电力转换系统包括用于检测电动机-发电机10的电角(旋转角度θ)的旋转角度传感器28、用于检测分别流过电动机-发电机10的三相的相电流iu、iv和iw的电流传感器27和用于检测逆变器IV的输入端子之间的电压的电压传感器26。
平滑电容器22连接在逆变器IV的输入端子之间。逆变器IV的其中一个输入端子连接到继电器SMR1的一个端子,而另一个输入端子连接到继电器SMR2和SMR3的一个端子。继电器SMR1的另一个端子连接到高压电池24的正端子。继电器SMR3的另一个端子连接到高压电池24的负端子。继电器SMR2的另一个端子通过电阻器连接到高压电池24的负端子。当继电器SMR1至SMR3闭合时,该平滑电容器22被充电至高压电池24的端子电压的电平。
接着,说明电动机-发电机10在通常状态下的工作。dq转换部31将电流传感器27检测到的相电流iu、iv和iw转换成旋转坐标系中的d轴电流id和q轴电流iq。命令电流设定部32设定旋转坐标系(dq坐标系)中的d轴命令电流idr和q轴命令电流iqr。反馈控制部34使用其比例控制器和积分控制器、以用于将d轴电流id反馈控制在d轴命令电流idr处的操纵量来计算d轴命令电压vdr。反馈控制器36使用其比例控制器和积分控制器、以用于将q轴电流iq反馈控制在q轴命令电流iqr处的操纵量来计算q轴命令电压vqr。
三相转换部38基于旋转角度传感器28检测到的旋转角度θ将命令电压vdr和vqr转换成U相命令电压Vur、V相命令电压Vvr和W相命令电压Vwr。PWM调制部40生成用来将逆变器IV的三相输出电压转换成对命令电压Vur、Vvr和Vwr进行模型化的电压。在本实施例中,PWM信号是通过将具有三角波形的载波与电压传感器26检测到的、并相对于逆变器IV的输入电压被规格化的命令电压Vur、Vvr和Vwr作比较而生成的。所生成的PWM信号形成用于逆变器IV的开关元件S*#(*=u、v、w;#-p、n)的操纵信号g*#。
接着,说明使用电动机-发电机10的平滑电容器22的放电控制。
放电起始角度存储部42存储电动机-发电机10在平滑电容器22放电的起始时刻的旋转角度,作为起始角度θ0。放电电压设定部44将命令电压设定为这样的操纵量:流过电动机-发电机10的电流按该操纵量被开环控制从而具有被设想为是无功电流的电流的相位。这可以通过适当地设定命令电压的幅度Vm和相位δ来完成。具体地,相位δ被设定为使d轴命令电流idr的符号为正、并使q轴命令电流iqr为零的值。这是因为,在IPSM中生成的扭矩T由以下扭矩公式(c1)给出,其中d轴电感是Ld,q轴电感是Lq,d轴电流是id,q轴电流是iq,电枢交链磁通常数是极对的数目是P。
因而,通过使q轴电流等于0,可以使扭矩T为0。
为了使平滑电容器22放电,选择器SL1和SL2被操作为选择由放电电压设定部44设定的命令电压vdr和vqr,使得命令电压vdr和vqr被输入到三相转换部38。三相转换部38基于起始角度θ0将命令电压vdr和vqr转换成三相命令电压vur、vvr和vwr,使得命令电压的向量的方向沿着无功电流被设想流动的方向。
下面,说明通过使用起始角度θ0来对在平滑电容器22放电时的电流向量在静止坐标系中的方向的变化进行抑制的技术意义。
在流过电动机-发电机10的电流的相位根据电动机-发电机10的旋转角度θ的变化而变化以便使流过电动机-发电机10的电流是无功电流的情形中,如果无功电流被设想流动的向量方向存在误差,则实际流过电动机-发电机10的电流的相位从无功电流的相位偏移。在此情形中,如从上面的扭矩公式(c1)看到的,在电动机-发电机10中生成扭矩。当电动机-发电机10因该扭矩而旋转时,流过电动机-发电机10的电流的向量在静止坐标系中的方向根据旋转角度传感器28检测到的旋转角度θ而变化,且控制设备30工作以使电流的相位保持恒定而无论旋转角度如何。因此,流过电动机-发电机10的电流的相位被控制在从旋转角度传感器28检测到的当前旋转角度θ预期的无功电流的相位处。因而,存在这样的担心:在电流流过电动机-发电机10时,扭矩继续在电动机-发电机10中生成,因而电动机-发电机10继续旋转。
然而,通过提供放电电压设定部44,流过电动机-发电机10的电流的相位被开环控制在从起始角度θ0预期的无功电流的相位处。因而,当如图3A所示、基于起始角度θ0错误地识别出的d轴(γ轴)处于实际d轴的超前侧时,电动机-发电机10在旋转角度θ前进的方向上被施加扭矩。因此,实际d轴与错误地识别出的d轴(γ轴)之间的差异减小。另一方面,当如图3B所示、基于起始角度θ0错误地识别出的d轴(γ轴)处于真实d轴的滞后侧时,电动机-发电机10在旋转角度θ后退的方向上被施加扭矩。因此,真实d轴与错误地识别出的d轴(γ轴)之间的差异减小。结果,由于基于起始角度θ0错误地识别出的d轴(γ轴)与实际d轴一致,所以发生在电动机-发电机10中的扭矩变成零。顺便提及,在图3A所示的例子中,如果通过在基于起始角度θ0错误地识别出的d轴(γ轴)的方向上通以电流而使实际d轴过冲到γ轴的超前侧,则由于状态改变为图3B所示的状态并因此所发生的扭矩的方向反转,所以实际d轴与γ轴之间的差异减小。类似地,在图3B所示的例子中,如果通过在错误地识别出的d轴(γ轴)的方向上通以电流而使实际d轴过冲到γ轴的滞后侧,则由于状态改变为图3A所示的状态并因此所发生的扭矩的方向反转,所以实际d轴与γ轴之间的差异减小。以上述方式,实际d轴的方向与γ轴的方向对齐。
如上所述,根据本实施例中的放电控制,由于电动机-发电机10被控制为静止,所以可实施鲁棒控制以对在平滑电容器22的放电控制期间电动机-发电机10的旋转角度θ从起始角度θ0起的变化进行抑制。
顺便提及,可能发生这样的情形:当电动机-发电机10旋转时,使平滑电容器22放电的请求发生。尤其是当电动机-发电机10即使在车辆的驱动轮14停止之后也需要运转时,这种情形可能频繁地发生。下面,说明这种情形的一例。
在本实施例中,需要使油泵18向离合器C1及C2和传动装置12持续地供应油,以使得当车辆需要启动时离合器C1能被迅速地接合,或者当内燃机16必须供应动力时离合器C2能被迅速地接合。因而,尽管当驱动轮14停止时离合器C1和C2分离,对电动机-发电机10的旋转的控制仍继续,以便利用电动机-发电机10所生成的动力继续向离合器C1及C2和传动装置12供应油。在这样的情况下,当使电动机-发电机10停止的请求发生、然后使平滑电容器22停止放电的请求发生时,可能发生这样的情形:在使平滑电容器22放电的请求发生之后,电动机-发电机10立刻以较高速度旋转。
本发明的发明人发现:如果在电动机-发电机10以较高速度运转时使平滑电容器22放电,则可能出现以下两个问题。
第一个问题是:由于发生造成电动机-发电机10在与电动机-发电机10旋转的方向相反的方向上旋转的扭矩,所以电动机-发电机10发电,结果平滑电容器22被充电。这可能使完成平滑电容器22的放电所需的时间的可控性变差。第二个问题是:如果平滑电容器22的放电电流增大从而缩短完成平滑电容器22的放电的时间,则与电动机-发电机10旋转的方向相反的方向上的扭矩可能增大。这可能使电动机-发电机10的旋转方向反转,并因此油泵18可能以相当大的速度反向旋转,结果油泵18的性能可能变差。
在本实施例中,执行图4所示的处理以防止这些问题。
图4是示出了平滑电容器22的放电处理的流程图。该处理由控制设备30以规则的时间间隔重复地执行。
该处理始于在步骤S10中判断使平滑电容器22放电的请求是否已发生。在本实施例中,如果车辆的启动开关被检测为关断,则判定使平滑电容器22放电的请求已发生。此处,启动开关是用于指明车辆驾驶员关于允许或禁止车辆行驶的意愿的装置。启动开关不限于人工开关。例如,启动开关可以是当车辆与车辆驾驶员所携带的便携无线电设备之间的距离超过预定距离时自动关断的开关。
如果步骤S10中的判断结果是肯定的,则处理前进至步骤S12以打开继电器SMR1至SMR3。在随后的步骤S14中,判断电动机-发电机10的旋转速度Nm是否超过规定速度Nth。规定速度Nth被设定为低于这样的上限速度:高于该上限速度,如果电动机-发电机10因平滑电容器22的放电控制而反向旋转,则油泵18的性能可能变差。如果步骤S14中的判断结果是否定的,则处理前进至步骤S16,在该步骤中,如上所述那样设定起始角度θ0,然后向电动机-发电机10传送无功电流以便使平滑电容器22放电。
如果步骤S14中的判断结果是肯定的,则处理前进至步骤S18以例如通过以下方式使电动机-发电机10停止:通过将电动机-发电机10的所需扭矩设定为负值来使得电动机-发电机10发电;或者在命令电流设定部32被输入有命令旋转速度而不是所需扭矩的情形中将命令旋转速度设定为0。
通过以此方式向电动机-发电机10施加负荷扭矩,电动机-发电机10的旋转速度Nm降低到规定速度Nth以下,然后处理前进至步骤S16。
当步骤S16完成时,或者如果步骤S10中的判断结果为否定,则处理结束。
上述第一实施例提供以下优点。
(1)如果电动机-发电机10的旋转速度Nm超过规定速度Nth,则通过在使平滑电容器22放电之前向电动机-发电机10的旋转轴10a施加制动力来降低旋转速度Nm。这使得有可能防止电动机-发电机10在平滑电容器22的放电控制期间非期望地发电以及电动机-发电机10反向旋转。
(2)命令电压vdr和vqr被设定成使得当起始角度θ0被设想为是电动机-发电机10的实际旋转角度时,流过电动机-发电机10的电流被开环控制在无功电流的向量的方向(d轴的正方向)。这使得有可能防止流过电动机-发电机10的电流的向量在静止坐标系中的方向因电动机-发电机10的旋转而变化,从而向电动机-发电机10施加使电动机-发电机10在预定的旋转角度处停止所需的制动力。
(3)通过操纵逆变器IV来向电动机-发电机10的旋转轴10a施加制动力是。这使得有可能无需提供额外的硬件装置就降低电动机-发电机10的旋转速度。
(4)被禁止反向旋转的油泵18机械地耦合到电动机-发电机10的旋转轴10a。因而,由于在当电动机-发电机10高速旋转时启动平滑电容器22的放电控制的情况下油泵18的性能有可能变差,所以将电动机-发电机10的旋转速度Nm控制在规定速度Nth以下是有效的。
(5)提供离合器C1来解除电动机-发电机10与驱动轮14之间的机械耦合。因而,当存在使平滑电容器22放电的请求时可能经常发生电动机-发电机10的旋转速度变得过高的情况。因此,提供用于将电动机-发电机10的旋转速度Nm控制在规定速度Nth以下的装置是有效的。
第二实施例
接着,说明本发明的第二实施例,其中特别强调与第一实施例的差异。
图5是示出了包括作为本发明的第二实施例的控制设备的电力转换系统的示意结构的图。在图5中,与图1中的附图标记相同的附图标记代表相同的要素。
如图5所示,第二实施例设有被配置成通过机械地接触电动机-发电机10的旋转轴10a来向电动机-发电机10施加制动力的电子受控型制动设备B。如果当使平滑电容器22放电的请求已发生时电动机-发电机10的旋转速度Nm超过规定速度Nth,则制动设备B工作以降低电动机-发电机10的旋转速度Nm。根据第二实施例,有可能不增加存储在平滑电容器22中的电荷而降低电动机-发电机10的旋转速度Nm。
其它实施例
以上实施例可以如下所述那样修改。
关于电压设定装置:
用于将静止坐标系中的命令电压设定成被设想为不造成扭矩的电流的向量在静止坐标系中的方向的电压设定装置不限于将基于起始角度θ0识别出的q轴方向上的命令电压设定成0、并将d轴上的命令电压设定成正或负值的那一种。例如,命令电压可被设定成使得其向量的方向在当电动机-发电机10基本上静止时执行的平滑电容器22的放电控制期间、与被设想为不造成扭矩的电流的向量在静止坐标系中的方向略微不同。
关于命令电压固定装置:
命令电压固定装置不限于由被配置成将电动机-发电机10在通常状态下的扭矩或旋转速度设定于非零值的命令电压设定装置、以及放电电压设定部44构成的那一种。例如,它可以由被配置成将三相转换部38的输入参数设定为由放电起始角度保持部42保持的起始角度θ0、并停止dq转换部31以及反馈控制单元34和36的积分控制器的工作的装置构成。在此情形中,流过电动机-发电机10的电流的向量的方向被开环控制成使得当电动机-发电机10处于由放电起始角度保持部42保持的起始角度θ0处时、由命令电流设定部32设定的命令电流idr和iqr的相位与静止坐标系中所示的方向相符。
关于鲁棒控制装置:
对流过电动机-发电机10的电流的向量在静止坐标系中的方向的变化进行抑制的鲁棒控制装置不限于命令电压固定装置。例如,它可以被配置成在与旋转角度在放电控制期间相对于起始角度θ0改变的方向相反的方向上、以相同的量可变地设定由命令电流设定部32设定的命令电流idr和iqr的相位。该配置还使得有可能抑制基于起始角度θ0设定的命令电流idr和iqr的向量的方向的变化。亦在此配置中,在电动机-发电机10的旋转速度降低时使平滑电容器22放电是有利的。因为,如果当电动机-发电机10的旋转速度高时鲁棒控制装置启动放电控制,则由于被施加于电动机-发电机10的扭矩既取正号也取负号,所以难以精确地控制完成放电的时间。另外,如果命令电流idr和iqr增大从而缩短完成放电所需的时间,则存在电动机-发电机10可能高速反向旋转的担心。
关于电流供应装置:
用于对电动机-发电机10执行电流供应控制以使平滑电容器22放电、从而将充电电压降低到规定电压以下的电流供应装置不限于鲁棒控制装置。例如,它可以是被配置成在基于每个时刻的旋转角度θ估计出的d轴方向上通以电流的控制装置。亦在此情形中,如果实际d轴的方向与估计出的d轴的方向不同,则扭矩发生。如果该扭矩是负扭矩,则由于所生成的电力随着电动机-发电机10的旋转速度的增大而增大,所以存在可能变得难以精确地控制完成平滑电容器22的放电的时间的问题。因而,亦在此情形中,使电流供应控制装置在电动机-发电机10的旋转速度降低之后工作是有利的。
顺便提及,仅当电流供应装置被配置成可变地改变流过电动机-发电机10的电流的相位时,这一问题才是严重的。
关于速度降低装置:
速度降低装置的配置不限于在以上实施例中说明的那一种。例如,操纵逆变器IV的装置可以由通过接通开关元件Sup、Svp和Swp来使上臂短路的装置以及通过接通开关元件Sun、Svn和Swn来使下臂短路的装置构成。通过接触电动机-发电机10的旋转轴10a来向其施加制动力的制动装置不限于制动设备B。例如,它可以是被配置成在驱动轮14被施加有制动力时使离合器C1处于半离合状态的那一种。
关于安装有电力转换系统的车辆:
在以上实施例中,电力转换系统被安装在具有图1中所示结构的混合动力车辆上。然而,本发明的电力转换系统也可以安装在具有不包括要求禁止电动机-发电机10反向旋转的部件(如油泵18)的结构的混合动力车辆上。亦在对禁止电动机-发电机10反向旋转没有限制的情形中,由于当电动机-发电机10高速旋转时难以控制完成平滑电容器22的放电所需的时间,所以为该系统提供速度降低装置是有利的。
本发明的电力转换系统可用于除了并联混合动力车辆以外的车辆,比如串联混合动力车辆或并联-串联混合动力车辆。此外,本发明的电力转换系统还可用于主机仅是电旋转机的电动车辆。在此情形中,特别是当电动车辆包括用于解除作为主机的电旋转机与驱动轮之间的机械耦合的装置时,提供上述速度降低装置是有利的。这是因为,即使当驱动轮停止时也可能经常发生电旋转机仍高速旋转的情况。
关于电旋转机:
在以上实施例中,电旋转机是具有集中式绕组的IPMSM。然而,IPMSM也可以具有分布式绕组而不是集中式绕组。
此外,同步型电旋转机可以是SPMSM(表面永久磁体同步电动机)。在SPMSM的情形中,由于扭矩公式是在扭矩公式(c1)中令Ld=Lq而得到的,所以无论命令电流的d轴成分是正的还是负的都可以将实际旋转角度θ控制在起始角度θ0处。
此外,同步型电旋转机不限于包括永久磁体的那一种。它可以是包括励磁绕组的那一种。在此情形中,由于d轴沿着励磁绕组,所以当电动机-发电机基本上静止时,命令电压被作为脉冲电压在基于起始角度θ检测到的d轴的方向上施加。
此外,电旋转机不限于作为主机而被安装在车辆上的那一种。它可以是在从高压电池24供应的电力上工作以驱动电压缩机的那一种。在以上实施例中,高压电池24直接连接到逆变器IV的输入端子。然而,高压电池24可以通过升压转换器连接到逆变器IV的输入端子,该升压转换器由电抗器、通过该电抗器并联连接到平滑电容器22的开关元件、以及连接到开关元件与续流二极管的串联连接的电容器构成。在此情形中,连接到升压转换器和平滑电容器22的输出端子的电容器是放电控制的对象。平滑电容器22通过续流二极管放电,使得其电压随着升压转换器的电容器的电压的减小而减小。
在以上实施例中,反馈控制部34和36都是由比例控制器和积分控制器构成的。然而,它们也可以由比例-积分控制器构成,或者仅由比例控制器构成,或者仅由积分控制器构成。
以上说明的优选实施例是只通过后附权利要求描述的本申请的发明的示例。应当理解:本领域的技术人员容易想到,可以对优选实施例作出修改。
Claims (7)
1.一种用于包括直流/交流转换器电路的电力转换系统的控制设备,其中所述直流/交流转换器电路的输出端子连接到电旋转机,所述直流/交流转换器电路的输入端子通过开关装置连接到直流电源,电容器连接在所述直流/交流转换器电路的所述输入端子之间,所述控制设备包括:
电流供应装置,所述电流供应装置被配置成执行电流供应控制以向所述电旋转机供应电流、以便在所述开关装置被设定为打开的状态下通过操纵所述直流/交流转换器电路来使所述电容器放电;以及
速度降低装置,所述速度降低装置被配置成在所述电旋转机的旋转速度超过规定速度的情况下、在所述电流供应装置执行所述电流供应控制之前、向所述电旋转机的旋转轴施加制动力以降低所述旋转速度,
其中,所述电流供应装置包括鲁棒控制装置,所述鲁棒控制装置被配置成在所述电流供应控制期间抑制因所述电旋转机的旋转角度的变化而导致的流过所述电旋转机的电流的向量在静止坐标系中的方向的变化。
2.根据权利要求1所述的控制设备,其中,所述电流供应装置被配置成能够在所述电流供应控制期间可变地改变流过所述电旋转机的电流的相位。
3.根据权利要求1所述的控制设备,其中,所述电流供应装置包括电压设定装置,所述电压设定装置被配置成设定要被施加于所述电旋转机的定子绕组的命令电压、以根据所述电旋转机的所述旋转角度来对流过所述电旋转机的所述电流的所述向量的方向进行开环控制,并且被配置成基于所述命令电压来操纵所述直流/交流转换器电路,
所述鲁棒控制装置包括命令电压固定装置,所述命令电压固定装置被配置成将作为输入参数而输入到所述电压设定装置的所述电旋转机的所述旋转角度固定于在所述电流供应装置执行所述电流供应控制之前获取的值。
4.根据权利要求2所述的控制设备,其中,所述电力转换系统要求所述电旋转机不反向旋转。
5.根据权利要求1所述的控制设备,其中,所述速度降低装置被配置成通过操纵所述直流/交流转换器电路来向所述电旋转机的所述旋转轴施加制动力。
6.根据权利要求1所述的控制设备,其中,所述速度降低装置包括制动装置,所述制动装置被配置成通过机械地接触所述电旋转机的所述旋转轴来向所述电旋转机施加制动力。
7.根据权利要求1所述的控制设备,其中,所述电旋转机作为车辆的主机而被安装在所述车辆上,所述电力转换系统包括用于解除所述电旋转机与所述车辆的驱动轮之间的机械耦合的装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010-232164 | 2010-10-15 | ||
JP2010232164A JP5201192B2 (ja) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | 回転機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102457224A CN102457224A (zh) | 2012-05-16 |
CN102457224B true CN102457224B (zh) | 2014-09-03 |
Family
ID=45933557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110319926.3A Active CN102457224B (zh) | 2010-10-15 | 2011-10-14 | 用于包括直流/交流转换器的电力转换系统的控制设备 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8760096B2 (zh) |
JP (1) | JP5201192B2 (zh) |
CN (1) | CN102457224B (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5321660B2 (ja) * | 2011-08-30 | 2013-10-23 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置及び制御方法 |
EP2594780B1 (en) * | 2011-11-16 | 2023-08-02 | Volvo Car Corporation | Powertrain and method for fast start of an internal combustion engine in a hybrid electric vehicle |
JP6155708B2 (ja) * | 2013-03-08 | 2017-07-05 | 株式会社ジェイテクト | モータ制御装置 |
JP6226565B2 (ja) * | 2013-05-30 | 2017-11-08 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | モータ制御装置及びそれを備えた建設機械 |
DE102015217175A1 (de) * | 2015-09-09 | 2017-03-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Ansteuerschaltung für einen Wechselrichter eines Fahrzeugs |
US10243476B2 (en) * | 2015-12-24 | 2019-03-26 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Power conversion device and power conversion method |
US10277115B2 (en) | 2016-04-15 | 2019-04-30 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Filtering systems and methods for voltage control |
US9933842B2 (en) | 2016-04-15 | 2018-04-03 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Microcontroller architecture for power factor correction converter |
US10320322B2 (en) | 2016-04-15 | 2019-06-11 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Switch actuation measurement circuit for voltage converter |
US10305373B2 (en) | 2016-04-15 | 2019-05-28 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Input reference signal generation systems and methods |
US10770966B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-09-08 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Power factor correction circuit and method including dual bridge rectifiers |
US10656026B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-05-19 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Temperature sensing circuit for transmitting data across isolation barrier |
US10763740B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-09-01 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Switch off time control systems and methods |
US10468944B2 (en) * | 2017-01-25 | 2019-11-05 | General Electric Company | System and method for synchronous condensing |
DE102018203579A1 (de) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebssystems und Antriebssystem für ein Fahrzeug |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5291106A (en) * | 1992-11-23 | 1994-03-01 | General Motors Corporation | Single current regulator for controlled motoring and braking of a DC-fed electric motor |
US5650713A (en) * | 1994-07-01 | 1997-07-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Control device for a hybrid automobile |
CN1778032A (zh) * | 2003-04-22 | 2006-05-24 | 松下电器产业株式会社 | 电动机控制装置、压缩机、空调机、和冷藏库 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08266088A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Nippondenso Co Ltd | 電動機用制御装置 |
JP3289567B2 (ja) * | 1995-08-31 | 2002-06-10 | トヨタ自動車株式会社 | インバータ内部蓄電手段の放電装置 |
JP3262257B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2002-03-04 | 株式会社日立製作所 | 電気車用制御装置及び制御方法 |
KR100488528B1 (ko) * | 2003-05-16 | 2005-05-11 | 삼성전자주식회사 | 모터전원공급장치 |
JP2005094883A (ja) * | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用制御装置 |
JP4702112B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2011-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | 電動機制御装置および電動機制御方法 |
JP5375051B2 (ja) * | 2008-11-28 | 2013-12-25 | 日産自動車株式会社 | インバータの放電装置 |
JP5476721B2 (ja) * | 2009-01-20 | 2014-04-23 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
JP2011200105A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-10-06 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
-
2010
- 2010-10-15 JP JP2010232164A patent/JP5201192B2/ja active Active
-
2011
- 2011-10-13 US US13/272,513 patent/US8760096B2/en active Active
- 2011-10-14 CN CN201110319926.3A patent/CN102457224B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5291106A (en) * | 1992-11-23 | 1994-03-01 | General Motors Corporation | Single current regulator for controlled motoring and braking of a DC-fed electric motor |
US5650713A (en) * | 1994-07-01 | 1997-07-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Control device for a hybrid automobile |
CN1778032A (zh) * | 2003-04-22 | 2006-05-24 | 松下电器产业株式会社 | 电动机控制装置、压缩机、空调机、和冷藏库 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JP特开2010-130841A 2010.06.10 |
JP特开2010-167803A 2010.08.05 |
JP特开平9-70196A 1997.03.11 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5201192B2 (ja) | 2013-06-05 |
US8760096B2 (en) | 2014-06-24 |
US20120091933A1 (en) | 2012-04-19 |
JP2012090360A (ja) | 2012-05-10 |
CN102457224A (zh) | 2012-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102457224B (zh) | 用于包括直流/交流转换器的电力转换系统的控制设备 | |
JP6296169B2 (ja) | インバータ制御装置及び車両用制御装置 | |
US9059652B2 (en) | Motor drive system | |
US9496810B2 (en) | Method and apparatus for controlling an electric machine | |
CN111108681B (zh) | 逆变器控制装置 | |
US8253359B2 (en) | Electric rotating machine control system and vehicle driving system including the electric rotating machine control system | |
US9130489B2 (en) | Vehicle and control method of vehicle | |
EP3266644B1 (en) | Vehicle and control method therefor | |
US9515583B2 (en) | Rotary electric machine control system and rotary electric machine control method | |
KR20170071657A (ko) | 하이브리드 차량의 출력 제어 시스템 | |
US9186998B2 (en) | Method for operating an electrical system, and apparatus for controlling an electrical system | |
US10715069B2 (en) | Discharge control device | |
US9616768B2 (en) | Electrical machine control method and apparatus | |
JP6305364B2 (ja) | 回転電機システム | |
JP2014155393A (ja) | 交流電機システム及びその制御方法 | |
EP3484043A1 (en) | Motor controller, power converter, auxiliary power source, and method for controlling auxiliary power source | |
CN110089022A (zh) | 马达控制装置以及电动车辆 | |
US9621098B2 (en) | Voltage control device and voltage control method | |
JP2018164380A (ja) | インバータ制御装置 | |
KR102383246B1 (ko) | 하이브리드 차량의 제어 방법 | |
JP4104940B2 (ja) | ハイブリッド車両の駆動制御装置 | |
WO2020137567A1 (ja) | モータ制御装置 | |
US11489475B2 (en) | Power conversion apparatus | |
JP2019068575A (ja) | インバータ制御装置 | |
JP6296310B2 (ja) | 交流電機システム及びその制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |