CN102934355B - 电力控制器的控制装置以及控制方法 - Google Patents
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Abstract
控制装置利用PWM控制对控制马达的输出的变换器进行控制。控制装置基于马达的转矩以及转速来计算基准频率（fs），使用两个数据表格来计算随机系数（α），并计算在规定宽度（W1）与随机系数（α）相乘的值上加上基准频率（fs）而得到的值作为随机频率（fr）。控制装置基于马达的转速来计算控制临界线（L1、L2），对随机频率（fr）进行修正，以使随机频率（fr）包含在高于控制临界线（L1）且低于控制临界线（L2）的范围。控制装置生成将随机频率（fr）作为载波频率的载波信号（CR）。
Description
技术领域
本发明涉及电力控制器的控制，尤其涉及电力控制器的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，以下也称为“PWM”）控制。
背景技术
一直以来，采用利用变换器对车辆行驶用的马达进行控制的系统。在电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等电动车辆中，一般利用变换器来对行驶用的马达的输出转矩进行控制。具有代表性的，利用PWM控制来对马达的输出转矩进行控制。在该PWM控制中，基于载波信号（carrier信号）和电压指令的电压比较来使变换器的开关元件接通/断开，由此使脉冲宽度调制电压从变换器施加给马达。
因在该PWM控制时的开关动作而由变换器产生噪声。关于该问题，例如在日本特开平6-14557号公报（专利文献1）中公开了如下技术，即，使载波信号的频率变动以使该频率从预定频率起的变动的功率谱密度成为载波频率的反函数，并将该载波信号提供给调制电路，以得到向变换器的驱动信号。若采用专利文献1的结构，则能够减少变换器产生的噪声的不适感，并减小噪声。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平6-14557号公报
专利文献2：日本特开2006-174645号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1公开的技术中，有可能无法充分兼顾由电力控制器产生的噪声的减小和由马达产生的损失的减小。另外，有可能因载波频率的变动而使马达的控制性恶化。
本发明是为解决这样的问题而提出的，其目的在于，在不降低马达的控制性的情况下，兼顾由电力控制器产生的噪声减小和由马达产生的损失减小。
用于解决问题的手段
本发明的控制装置控制对在马达和电源之间授受的电力进行控制的电力控制器。电力控制器包括至少一个开关元件，利用开关元件的接通/断开对电力进行变换。控制装置具有：第1控制部，基于载波信号和控制指令的比较，来对开关元件的接通/断开进行控制；第2控制部，对载波信号的频率进行控制。第2控制部根据马达的动作状态来设定频率范围，并在频率范围内使载波信号的频率变动。
优选，第2控制部基于马达的转速来设定为确保马达的控制性所需的开关元件的开关频率的下限值。包含在频率范围内的载波信号的频率大于下限值。
优选，在马达的转速低于预定速度的区域中，第2控制部将下限值设定为大致为零，在马达的转速超过预定速度的区域中，第2控制部将下限值设定为马达的转速越高则越大的值。
优选，第2控制部除了设定下限值，还根据马达的转速以及转矩来计算基准频率，并设定包含基准频率的基准范围。频率范围是包含在基准范围内的范围且大于下限值的范围。
优选，控制装置还具有指令生成部，该指令生成部通过基于电力控制器的输出和控制目标的偏差的反馈控制，来生成控制指令。指令生成部根据载波信号的频率的变动来修正在反馈控制中使用的反馈系数，通过使用了修正后的反馈系数的反馈控制来生成控制指令。
优选，指令生成部根据与马达的转速以及转矩相应的基准频率和载波信号的频率之比，来修正反馈系数。
优选，控制装置还具有存储部，该存储部存储各自排列有多个值的多个排列数据。第2控制部从多个排列数据的每一个中各任意读取一个值，并利用从多个排列数据中分别读取的多个值之积使载波信号的频率变动。
优选，电力控制器是将电源的电力变换为能够驱动马达的电力的变换器。
本发明的另一方式的控制方法是电力控制器的控制装置进行的控制方法，该电力控制器对在马达和电源之间授受的电力进行控制。电力控制器包括至少一个开关元件，利用开关元件的接通/断开来对电力进行变换。控制方法包括：基于载波信号和控制指令的比较来对开关元件的接通/断开进行控制的步骤；对载波信号的频率进行控制的步骤。对频率进行控制的步骤包括根据马达的动作状态来设定频率范围，并在频率范围内使载波信号的频率变动的步骤。
发明的效果
根据本发明，能够在不降低马达的控制性的情况下，兼顾电力控制器的噪声减小和马达的损失减小。
附图说明
图1是马达驱动控制系统的整体结构图。
图2是载波信号和脉冲宽度调制电压的波形图。
图3是控制装置的功能框图。
图4是表示马达的转矩T及转速N和基准频率fs的关系的映射。
图5是表示随机频率fr的计算方法的图。
图6是表示随机频率fr的变动幅度W和噪声的声压P的关系的图。
图7是表示控制临界线L1、L2以及修正后的随机频率fr的范围的图。
图8是表示积分增益Ki的修正方法的图。
图9是表示控制装置的处理步骤的流程图。
标号说明
5接地线，6、7电力线，10电压传感器，10#直流电压发生部，11、24电流传感器，12转换器，13电压传感器，14变换器，15、16、17上下臂，25转角传感器，30控制装置，100马达驱动控制系统，170电压指令，180脉冲宽度调制电压，200PWM控制部，210电流指令生成部，220、250坐标变换部，240电压指令生成部，260PWM调制部，270载波控制部，280存储部，B直流电源，C0、C1平滑电容器，CR载波信号，D1~D8二极管，L1、L2控制临界线，LA1电抗线圈，M1马达，Q1～Q8开关元件，SR1、SR2系统继电器。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。此外，以下对图中相同或相当部分标注同一附图标记，原则上不重复其说明。
图1是应用了本发明的实施例的变换器的控制装置的马达驱动控制系统的整体结构图。此外，在本实施例中，针对将由控制装置进行PWM控制的对象设为变换器的情况进行说明，但本发明的控制对象并不限定于变换器，本发明能够适用于可基于PWM控制进行控制的所有电力控制器（例如电压变换器）。
参照图1，马达驱动控制系统100具有直流电压发生部10#、平滑电容器C0、变换器14、马达M1和控制装置30。
马达M1是用于产生用于驱动电动车辆（指混合动力汽车、电动汽车、燃料电池车等利用电能产生车辆驱动力的汽车）的驱动轮的转矩的交流电动机。具有代表性的，马达M1是具有3相（U、V、W相）的3个线圈的永磁体型同步电动机。马达M1也可以构成为具有发电机的功能。
直流电压发生部10#包括直流电源B、系统继电器SR1、SR2、平滑电容器C1和转换器12。
具有代表性的，直流电源B由镍氢或锂离子等二次电池或者电双层电容器等蓄电装置构成。直流电源B输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib分别由电压传感器10以及电流传感器11检测。
系统继电器SR1连接在直流电源B的正极端子以及电力线6之间系统继电器SR1连接在直流电源B的负极端子以及接地线5之间。系统继电器SR1、SR2借助来自控制装置30的信号SE来进行接通/断开。
转换器12包括电抗线圈LA1、开关元件Q1、Q2和二极管D1、D2。开关元件Q1以及Q2串联连接在电力线7以及接地线5之间。电抗线圈LA1连接在开关元件Q1以及Q2的连接节点和电力线6之间。另外，平滑电容器C0连接在电力线7以及接地线5之间。
转换器12基本上被控制为，在各开关周期内，开关元件Q1以及Q2互补且交替地接通/断开。转换器12在升压动作时将直流电源B输出的直流电压Vb升压至直流电压VH。另外，转换器12在降压动作时将直流电压VH降压至直流电压Vb。开关元件Q1以及Q2的接通/断开由来自控制装置30的开关控制信号S1以及S2控制。
平滑电容器C0使来自转换器12的直流电压平滑化，并将该平滑化后的直流电压供给至变换器14。电压传感器13检测平滑电容器C0的两端的电压即直流电压VH，并将其检测值向控制装置30输出。
变换器14包括并联设置在电力线7以及接地线5之间的U相上下臂15、V相上下臂16、W相上下臂17。各相上下臂由串联连接在电力线7以及接地线5之间的开关元件构成。例如，U相上下臂15包括开关元件Q3、Q4，V相上下臂16包括开关元件Q5、Q6，W相上下臂17包括开关元件Q7、Q8。另外，二极管D3~D8分别相对于开关元件Q3～Q8反并联连接。各相上下臂15~17的开关元件的中间点连接有马达M1的各相线圈的另一端。开关元件Q3～Q8的接通/断开由来自控制装置30的开关控制信号S3~S8控制。
变换器14在马达M1的转矩指令值Trqcom为正的情况下，当由平滑电容器C0供给直流电压时，通过对来自控制装置30的开关控制信号S3~S8响应的开关元件Q3～Q8的开关动作，将直流电压变换为交流电压来驱动马达M1，以使马达M1输出正的转矩。另外，变换器14在转矩指令值Trqcom为零的情况下，通过响应了开关控制信号S3~S8的开关动作，将直流电压变换为交流电压来驱动马达M1，以使马达M1的转矩为零。由此，马达M1被驱动以产生由转矩指令值Trqcom指定的零或正的转矩。
进而，在搭载有马达驱动控制系统100的电动车辆的再生制动时，转矩指令值Trqcom设定为负（Trqcom<0）。在该情况下，变换器14通过响应了开关控制信号S3~S8的开关动作，将由马达M1发电产生的交流电压变换为直流电压，并将该变换后的直流电压经由平滑电容器C0向转换器12供给。
电流传感器24检测流经马达M1的电流，并将其检测出的马达电流向控制装置30输出。此外，由于三相电流iu、iv、iw的瞬时值之和为零，因而如图1所示，电流传感器24配置为检测2相的马达电流（例如V相电流iv以及W相电流iw）即可。
转角传感器（旋转变压器）25检测马达M1的转子转角θ，并将其检测出的转角θ向控制装置30发送。在控制装置30中，能够基于转角θ计算马达M1的转速。
控制装置30由未图示的内置有CPU（Central Processing Unit：中央处理器）以及存储器的电子控制单元（ECU：Electronic Control Unit）构成，控制装置30基于存储于该存储器的信息以及程序执行预定的运算处理，由此对马达驱动控制系统100的动作进行控制。
作为具有代表性的功能，控制装置30基于转矩指令值Trqcom以及各传感器的检测结果，对转换器12以及变换器14的动作进行控制，以使马达M1输出与转矩指令值Trqcom相应的转矩。即，控制装置30生成用于如上述那样对转换器12以及变换器14进行控制的开关控制信号S1~S8，并向转换器12以及变换器14输出。
在转换器12的升压动作时，控制装置30对直流电压VH进行反馈控制来生成开关控制信号S1、S2，以使直流电压VH与电压指令值一致。
另外，当从外部ECU接收到表示电动车辆进入再生制动模式的信号RGE时，控制装置30生成开关控制信号S3~S8，并向变换器14输出，以将由马达M1发电产生的交流电压变换为直流电压。由此，变换器14将由马达M1发电产生的交流电压变换为直流电压，并向转换器12供给。
进而，当从外部ECU接收到表示电动车辆进入再生制动模式的信号RGE时，控制装置30生成开关控制信号S1、S2并向转换器12输出，以对从变换器14供给的直流电压进行降压。由此，马达M1发电产生的交流电压被变换为直流电压，并被降压而供给至直流电源B。
接着，参照图2，说明变换器14的PWM控制。如图2所示，在PWM控制中，基于载波信号CR和相电压指令170的电压比较来对变换器14的各相的开关元件的接通/断开进行控制，由此使作为准正弦波电压的脉冲宽度调制电压180施加到马达M1的各相。因此，各开关元件的每单位时间的开关动作的次数（以下，也称为“开关频率”）取决于载波信号CR的频率（以下，也称为“载波频率f”）。此外，载波信号CR能够由三角波或锯齿波构成。在图2中例示了三角波。
因在该PWM控制时的开关动作而在变换器14产生噪声和损失（开关损失）。当载波频率f（即开关频率）高时，噪声小但损失大。另一方面，当载波频率f低时，损失小但噪声大。从能量转换效率的观点考虑，期望将载波频率f设定为损失小的低的值，但存在噪声增加的问题。
鉴于这样的问题，本实施例的控制装置30设定与马达M1的动作状态相应的范围，在该范围内使载波频率f任意变动（分散），由此在不降低马达M1的控制性的情况下，兼顾PWM控制时的损失减小和噪声减小。
图3是与PWM控制相关的部分的控制装置30的功能框图。图3所示的各功能框既可以通过电子电路等的硬件处理来实现，也可以通过执行程序等的软件处理来实现。
PWM控制部200包括电流指令生成部210、坐标变换部220、250、电压指令生成部240、PWM调制部260、载波控制部270和存储部280。
电流指令生成部210按照预先制成的映射等，根据转矩指令值Trqcom，生成d轴电流目标值Idreq以及q轴电流目标值Iqreq。
坐标变换部220通过利用了由转角传感器25检测的马达M1的转角θ的坐标变换（3相→2相），并基于由电流传感器24检测出的v相电流iv以及W相电流iw，来计算d轴电流Id以及q轴电流Iq。
向电压指令生成部240输入d轴电流目标值Idreq和d轴电流Id的偏差ΔId（ΔId=Idreq-Id）以及q轴电流目标值Iqreq和q轴电流Iq的偏差ΔIq（ΔIq=Iqreq-Iq）。
电压指令生成部240针对d轴电流偏差ΔId以及q轴电流偏差ΔIq分别进行利用了比例增益Kp以及积分增益Ki的PI（比例积分）运算来求出控制偏差，并根据该控制偏差来生成d轴电压指令值Vd#以及q轴电压指令值Vq#。积分增益Ki是用于调整d轴电流Id相对d轴电流目标值Idreq的追踪性以及控制性、q轴电流Iq相对q轴电流目标值Iqreq的追踪性以及控制性的反馈系数。由于积分增益Ki越大，PI控制中的积分动作的作用越大，所以能够使控制偏差迅速变小。电压指令生成部240进行根据载波频率f来修正积分增益Ki的处理。关于积分增益Ki的修正处理在后面叙述。
坐标变换部250通过使用了马达M1的转角θ的坐标变换（2相→3相），将d轴电压指令值Vd#以及q轴电压指令值Vq#变换为U相、V相、W相的各相电压指令Vu、Vv、Vw。
载波控制部270设定载波频率f，根据所设定的载波频率f生成载波信号CR并输出到PWM调制部260。此时，载波控制部270设定与马达M1的动作状态相应的范围，在该范围内使载波频率f随机变动（分散）。此外，在以下的说明中，将使载波频率f随机变动也记载为“随机调制”。
存储部280存储后述的两个数据表格（第1表格、第2表格）。关于两个数据表格的详细内容在后面叙述。
下面，说明载波控制部270对载波频率f的设定方法。
首先，载波控制部270基于马达M1的转矩T以及转速N来计算基准频率fs。
图4是表示马达M1的转矩T以及转速N和基准频率fs的关系的映射。图4所示的转速N1、N2、转矩T1、T2、Tmax、上限转矩线通过实验等预先确定。此外，马达M1的转矩T和转速N的交点（以下称为“马达动作点”）被控制在不超过上限转矩线的范围。
载波控制部270根据马达动作点包含在图4所示的4个区域、即N<N1且T>T1的区域A1、N1<N<N2且T>T2的区域A2、将0<N<N1且T<T1的区域和N1<N<N2且T<T2的区域合起来得到的区域A3、N<N2的区域A4中的哪个区域，来切换基准频率fs。具体地说，载波控制部270在马达动作点包含在区域A1、A2、A3、A4中的情况下，将基准频率fs分别设定为预定值fs1、fs2、fs3、fs4。
此外，区域A1～A4的个数以及各范围、预定值fs1～fs4的个数以及各值基于马达M1的控制性和防止过热等观点来预先设定。在本实施例中，将预定值fs1~fs4设定为使fs1<fs2<fs3<fs4的关系成立。例如，将预定值fs1、fs2、fs3、fs4分别设定为0.75kHz、2.5kHz、3.75kHz、5kHz左右即可。这样，在本实施例中，基准频率fs在预定值fs1（0.75kHz左右）的低频率区域至预定值fs4（5kHz左右）的高频率区域的宽的区域内变动。
接着，载波控制部270以基准频率fs为基准，计算在随机调制中使用的随机频率fr。
图5是表示随机频率fr的计算方法的图。在存储部280中预先存储有图5所示的两个数据表格（第1表格、第2表格）。在第1表格、第2表格中分别排列有系数α1、α2的多个值。载波控制部270每预定周期从存储于存储器的第1、第2表格中分别随机读取系数α1、α2的值，并计算系数α1和系数α2之积作为随机系数α。这样，一边使用两个数据表格的排列来使系数α1、α2的组合错开，一边将系数α1、α2相乘得到的值作为随机系数α，由此与将随机系数α存储在一个数据表格中的情况相比，能够以少的数据数量得到更多的随机系数α。例如，如图5所示，在第1、第2表格中分别排列有64个系数α1、α2的情况下，能够用总计128（=64+64）个的数据数量来计算4096（=64×64）种的随机系数α。因此，能够以少的存储器容量，使随机系数α的数值式样为极长周期的数值式样。此外，数据表格的数量也可以为3个以上。
在第1、第2表格中分别排列的系数α1、α2的值预先设定为使随机系数α（α1和α2之积）的最小值和最大值之差为“1”（例如，α1和α2之积的最小值为负0.5，最大值为正0.5）。
并且，载波控制部270计算在预定幅度W1与随机系数α相乘的值上加上基准频率fs而得到的值，作为随机频率fr。由此，能够以基准频率fs为基准，使随机频率fr在上限频率（预定幅度W1与随机系数α的最大值之积加上基准频率fs而得到的值）和下限频率（预定幅度W1与随机系数α的最小值之积加上基准频率fs得到的值）之间的范围随机变动。
图6是表示随机频率fr的变动幅度W与在变换器14产生的噪声的声压P的关系的图。此外，在图3中，变动幅度W为“0”是指，不使载波频率f变动而固定在基准频率fs。如图3所示，变动幅度W越大，声压P越小。控制装置30利用该关系，分散高频频谱以不产生特定的高次谐波成分，由此实现低噪声化。即，控制装置30以基准频率fs为基准使载波频率f以预定幅度W1随机变动，由此不产生特定的高次谐波成分，使噪声的声压P减小至比固定基准频率fs时的声压低的预定压P1。这样，通过使载波频率f随机变动来实现低噪声化。因此，能够将载波频率f（基准频率fs）设定在开关损失少的低频率区域。
接着，载波控制部270基于马达M1的转速N来计算控制临界线L1、L2。在此，控制临界线L1是指，为了相对于马达M1的转速N确保马达M1的控制性所需的开关频率的下限值。控制临界线L2是指，能够相对于马达M1的转速N防止由变换器14的开关动作引起过热的开关频率的上限值。载波控制部270在随机频率fr低于控制临界线L1的情况下或者高于控制临界线L2的情况下，将随机频率fr修正为在高于控制临界线L1且低于控制临界线L2的范围所包含的值。
图7是表示控制临界线L1、L2以及修正后的随机频率fr的范围的图。控制临界线L1在转速N低于预定速度的区域中被设定为零，在转速N超过预定速度的区域中，控制临界线L1被设定为转速N越高则越大的值。另外，控制临界线L2被设定为转速N越高则越小的值。
修正前的随机频率fr以基准频率fs为基准在上限频率和下限频率之间的预定幅度W1的范围内分散。相对于此，修正后的随机频率fr被进一步调整为，包含在高于控制临界线L1且低于控制临界线L2的范围（图7的斜线部分的范围）内。
返回到图3，载波控制部270生成将载波频率f设定为修正后的随机频率fr后的载波信号CR，并向PWM调制部260输出。
PWM调制部260基于载波信号CR和来自坐标变换部250的各相电压指令Vu、Vv、Vw（相当于图2的相电压指令170）的电压比较，生成变换器14的开关控制信号S3~S8。根据开关控制信号S3~S8对变换器14的各相上下臂元件的接通/断开进行控制，由此对马达M1的各相施加与图2的脉冲宽度调制电压180相当的准正弦波电压。
进而，电压指令生成部240根据载波频率f被设定为随机频率fr的情况，计算与随机频率fr相应的电压指令值Vd#、Vq#。具体地说，电压指令生成部240根据随机频率fr来修正上述的积分增益Ki。
图8是表示积分增益Ki的修正方法的图。修正前的积分增益Ki被设定为与基准频率fs对应的值。因此，当载波频率f被设定为随机频率fr时，在基准频率fs和随机频率fr之间产生偏差，有可能使反馈控制的跟踪性、控制性（电流Id、Iq相对电流目标值Idreq、Iqreq的跟踪性、控制性）下降。因此，电压指令生成部240求出随机频率fr相对基准频率fs之比（=fr/fs），将该比和修正前的积分增益Ki之积作为修正后的积分增益Ki。由此，由于能够计算与随机频率fr相应的电压指令值Vd#、Vq#，所以在随机调制控制时也能够确保反馈控制的跟踪性、控制性。例如，在随机频率fr相对于基准频率fs大的情况下，积分增益Ki变大，PI控制中的I控制（积分动作）的作用变大，因此能够使控制偏差迅速减小。
图9是表示用于实现上述的PWM控制中的随机调制的功能的控制装置30的处理步骤的流程图。以下所示的流程图的各步骤（以下将步骤简称为“S”）如上述那样既可以通过硬件处理来实现，也可以通过软件处理来实现。
在S10中，控制装置30通过上述的方法计算基准频率fs。在S11中，控制装置30通过上述的方法计算随机系数α。
在S12中，控制装置30计算在预定幅度W1与随机系数α相乘的值上加上基准频率fs而得到的值，作为随机频率fr。
在S13中，控制装置30基于马达M1的转速N来计算上述的控制临界线L1、L2。
在S14中，控制装置30判断随机频率fr是否包含在高于控制临界线L1且低于控制临界线L2的范围内。在随机频率fr包含在高于控制临界线L1且低于控制临界线L2的范围的情况下（在S14中为“是”），处理转移到S16。否则（在S14中为“否”），处理转移到S15。
在S15中，控制装置30对随机频率fr进行修正，以使随机频率fr包含在高于控制临界线L1且低于控制临界线L2的范围。
在S16中，控制装置30生成将随机频率fr作为载波频率f的载波信号CR。
在S17中，控制装置30计算与随机频率fr相应的电压指令值Vd#、Vq#。即，如上所述，控制装置30根据随机频率fr相对基准频率fs之比，来修正在电压指令值Vd#、Vq#的反馈控制（PI控制）中使用的积分增益Ki。
在S18中，控制装置30根据对电压指令值Vd#、Vq#变换后的各相电压指令Vu、Vv、Vw与载波信号CR的电压比较，生成变换器14的开关控制信号S3~S8，并向变换器14输出。
如上所述，本实施例的控制装置30设定与马达M1的动作状态相应的频率范围，并在该频率范围内使载波频率f随机变动，由此在不降低马达M1的控制性的情况下，分散高频频谱，以不产生特定的高次谐波成分，由此实现低噪声化。因此，在包含因噪声问题而无法使用的低频率区域的载波频率f的所有频率区域中，能够在不降低马达M1的控制性的情况下，兼顾PWM控制时的损失减小（能量转换效率提高）和噪声减小。
应该认为本次公开的实施例在所有方面都是例示而并不是限制性内容。本发明的范围并不是通过上述的说明来表示，而是通过权力要求来表示，与权利要求等同的意思以及权利要求范围内的所有变更都包含在本发明中。
Claims (9)
1.一种电力控制器的控制装置，该电力控制器(14)对在马达(M1)和电源(B)之间授受的电力进行控制，
所述电力控制器包括至少一个开关元件(Q3～Q8)，利用所述开关元件的接通/断开来对电力进行变换，
所述控制装置具有：
第1控制部(260)，基于载波信号(CR)和控制指令(170)的比较，来对所述开关元件的接通/断开进行控制；和
第2控制部(270)，对所述载波信号的频率进行控制，
所述第2控制部根据所述马达的转速来设定频率范围，并在所述频率范围内使所述载波信号的频率变动，
在所述马达的转速超过预定速度的区域中，所述频率范围的下限值被设定为所述马达的转速越高则越大的值。
2.如权利要求1所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述下限值是为确保所述马达的控制性所需的所述开关元件的开关频率。
3.如权利要求2所述的电力控制器的控制装置，其中，
在所述马达的转速低于所述预定速度的区域中，所述下限值被设定为大致为零。
4.如权利要求2所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述第2控制部除了设定所述下限值，还根据所述马达的转速以及转矩来计算基准频率，设定包含所述基准频率的基准范围，
所述频率范围是包含在所述基准范围内的范围且大于所述下限值的范围。
5.如权利要求2所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述控制装置还具有指令生成部(240)，该指令生成部(240)利用基于所述电力控制器的输出和控制目标的偏差的反馈控制，来生成所述控制指令，
所述指令生成部根据所述载波信号的频率的变动来修正在所述反馈控制中使用的反馈系数，通过使用了修正后的所述反馈系数的所述反馈控制来生成所述控制指令。
6.如权利要求5所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述指令生成部根据与所述马达的转速以及转矩相应的基准频率和所述载波信号的频率之比，来修正所述反馈系数。
7.如权利要求1所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述控制装置还具有存储部(280)，该存储部(280)存储各自排列有多个值的多个排列数据，
所述第2控制部从所述多个排列数据的每一个中各任意读取一个所述值，并基于从所述多个排列数据中分别读取的多个所述值之积使所述载波信号的频率变动。
8.如权利要求1所述的电力控制器的控制装置，其中，
所述电力控制器是将所述电源的电力变换为能够驱动所述马达的电力的变换器(14)。
9.一种电力控制器的控制方法，其为电力控制器(14)的控制装置(30)进行的控制方法，所述电力控制器(14)对在马达(M1)和电源(B)之间授受的电力进行控制，
所述电力控制器包括至少一个开关元件(Q3～Q8)，利用所述开关元件的接通/断开来对电力进行变换，
所述控制方法包括：
基于载波信号(CR)和控制指令(170)的比较来对所述开关元件的接通/断开进行控制的步骤；和
对所述载波信号的频率进行控制的步骤，
对所述频率进行控制的步骤包括根据所述马达的转速来设定频率范围，并在所述频率范围内使所述载波信号的频率变动的步骤，在所述马达的转速超过预定速度的区域中，所述频率范围的下限值被设定为所述马达的转速越高则越大的值。
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Families Citing this family (33)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2013046514A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Semiconductor Components Industries Llc | 駆動信号生成回路 |
| US9000701B2 (en) * | 2011-12-30 | 2015-04-07 | GM Global Technology Operations LLC | Methods, systems and apparatus for generating voltage commands used to control operation of a permanent magnet machine |
| JP5527488B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2014-06-18 | パナソニック株式会社 | モータ駆動方法およびモータ駆動装置 |
| JP6019904B2 (ja) * | 2012-08-07 | 2016-11-02 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の制御を行う制御装置 |
| DE102012214977A1 (de) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Hilti Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Elektromotors einer Handwerkzeugmaschine |
| JP6078282B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-02-08 | 株式会社日立製作所 | 交流電動機駆動システム及び電動機車両 |
| CN103780111B (zh) * | 2012-10-17 | 2018-01-23 | 现代自动车株式会社 | 用于环境友好车辆的逆变器控制方法和系统 |
| JP6056960B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-01-11 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 回転電機駆動装置 |
| KR101620172B1 (ko) * | 2014-07-03 | 2016-05-13 | 현대자동차주식회사 | 차량의 냉시동 방법 |
| JP6579195B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2019-09-25 | 日産自動車株式会社 | 電力制御方法、及び、電力制御装置 |
| JP6551981B2 (ja) * | 2015-10-30 | 2019-07-31 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 回転電機制御装置 |
| JP6634891B2 (ja) * | 2016-03-03 | 2020-01-22 | 株式会社デンソー | モータ駆動装置 |
| RU2642819C2 (ru) * | 2016-04-06 | 2018-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Эмтех" | Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током |
| CN106330011A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-11 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电机的电磁干扰抑制方法、装置、电机控制器及电动车辆 |
| US10027262B2 (en) * | 2016-09-13 | 2018-07-17 | Ford Global Technologies, Llc | Pseudorandom PWM variation based on motor operating point |
| JP6282331B1 (ja) | 2016-10-31 | 2018-02-21 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| DE102017203668A1 (de) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Wechselrichters für ein Antriebssystem |
| DE102017114526A1 (de) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | Hanon Systems | Verfahren zur Ansteuerung von Leistungshalbleitern in einem Inverter |
| KR102589033B1 (ko) * | 2018-07-17 | 2023-10-17 | 현대자동차주식회사 | 모터 구동을 위한 인버터 제어 장치 및 방법 |
| KR102588933B1 (ko) * | 2018-07-23 | 2023-10-16 | 현대자동차주식회사 | 모터 구동을 위한 인버터 제어 장치 및 방법 |
| CN109150059A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-04 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 一种驱动电机控制器的控制方法及装置 |
| JP7260275B2 (ja) * | 2018-10-03 | 2023-04-18 | 日立Astemo株式会社 | モータ制御装置および電動車両システム |
| JP7444075B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2024-03-06 | ニデック株式会社 | 駆動制御装置、モータ駆動装置およびパワーステアリング装置 |
| CN110138284B (zh) * | 2019-05-24 | 2021-04-30 | 苏州汇川联合动力系统有限公司 | 驱动电机控制方法、驱动电机控制器及可读存储介质 |
| DE102019120438A1 (de) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Steuereinrichtung, Wechselrichter, Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie Computerprogramm |
| CN111398812B (zh) * | 2020-03-27 | 2022-05-27 | 重庆金康动力新能源有限公司 | 电机载波频率标定系统、方法和装置 |
| CN111293953A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-16 | 重庆金康动力新能源有限公司 | 电机控制方法、装置、电动汽车和存储介质 |
| US11418143B2 (en) | 2020-12-24 | 2022-08-16 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Control method and apparatus, power system, and electric vehicle |
| CN114670656A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 控制方法、装置、动力系统及电动汽车 |
| US11876470B2 (en) * | 2021-02-05 | 2024-01-16 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for adapting pulse width modulation with randomized zero-sequence |
| FR3121558B1 (fr) | 2021-04-02 | 2024-04-12 | Nidec Psa Emotors | Procédé de sélection d’une fréquence de découpage d’un onduleur contrôlant une machine électrique et dispositif correspondant |
| WO2023175832A1 (ja) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 日立Astemo株式会社 | モータ制御装置、モータ制御方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1163510A (zh) * | 1994-01-28 | 1997-10-29 | 三菱电机株式会社 | 逆变器控制的方法和设备 |
| JP3812299B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2006-08-23 | 日産自動車株式会社 | 電気自動車用モータ制御装置 |
| CN101064483A (zh) * | 2006-04-26 | 2007-10-31 | 日产自动车株式会社 | 用于控制电力变换装置的装置和方法 |
| CN101622780A (zh) * | 2008-01-17 | 2010-01-06 | 丰田自动车株式会社 | 电动车辆的控制装置、具备该控制装置的电动车辆、电动车辆的控制方法以及存储有用于使计算机执行该控制方法的程序的计算机能够读取的存储介质 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61203893A (ja) | 1985-03-04 | 1986-09-09 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Ｐｗｍインバ−タの変調方法 |
| JP3229019B2 (ja) | 1992-06-23 | 2001-11-12 | 東洋電機製造株式会社 | Ｐｗｍインバータ装置 |
| JP4974457B2 (ja) | 2004-12-17 | 2012-07-11 | 株式会社日立製作所 | Ｐｗｍインバータの制御装置 |
| JP2008232099A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Aisan Ind Co Ltd | 流体用ポンプ制御装置 |
| JP4605274B2 (ja) | 2008-08-27 | 2011-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両 |
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-
2010
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1163510A (zh) * | 1994-01-28 | 1997-10-29 | 三菱电机株式会社 | 逆变器控制的方法和设备 |
| JP3812299B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2006-08-23 | 日産自動車株式会社 | 電気自動車用モータ制御装置 |
| CN101064483A (zh) * | 2006-04-26 | 2007-10-31 | 日产自动车株式会社 | 用于控制电力变换装置的装置和方法 |
| CN101622780A (zh) * | 2008-01-17 | 2010-01-06 | 丰田自动车株式会社 | 电动车辆的控制装置、具备该控制装置的电动车辆、电动车辆的控制方法以及存储有用于使计算机执行该控制方法的程序的计算机能够读取的存储介质 |
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