CN104467565A - 电力转换设备以及具有电力转换设备的电动转向设备 - Google Patents

电力转换设备以及具有电力转换设备的电动转向设备 Download PDF

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Abstract

一种电力转换设备(1,2)，包括：逆变器单元(20,120,130)，该逆变器单元(20,120,130)具有对应于旋转电机(10,105)的绕组(15,110,115)的每个相的高电势侧开关元件和低电势侧开关元件(21-26，31-36)；电流检测单元(40,140,145)；以及控制单元(60)，该控制单元(60)基于PWM参考信号和占空比指令值来控制该开关元件。控制单元包括：相电流计算装置(61)；以及电压指令值计算装置(63,64)。控制单元将PWM参考信号的一个或多个周期的前半期和后半期中的有功电压矢量时间间隔计算成等于或长于预定时间段，并且计算前半期占空比指令值和后半期占空比指令值，以将等于或长于最短时间的第一电压矢量时间间隔和第二电压矢量时间间隔设置为处于前半期或后半期中。

Description

电力转换设备以及具有电力转换设备的电动转向设备
技术领域
本公开涉及电力转换设备以及具有电力转换设备的电动转向设备。
背景技术
通常，用于通过针对在逆变器中的DC(直流)部分所设置的电流检测装置来检测电流的逆变器装置是已知的。例如，在专利文献1中，执行控制，以在一个周期的前半期和后半期中的每一个中生成一种零电压矢量，以便于在预定时间检测电流。
然而，如专利文献1中，在一个PWM周期的前半期和后半期的每一个中生成一种零电压矢量的情况下，例如，当占空比接近0％或100％时，由于死区时间的影响，指令电压和占空比不匹配。因此，电流波形失真，从而发生转矩波动、声音、振荡等。
专利文献1：日本专利No.3,610,897
发明内容
本公开的目的在于提供一种实现减少的电流波形的失真的电力转换设备以及具有该电力转换设备的电动转向设备。
根据本公开的一个方面，电力转换设备包括：逆变器单元，所述逆变器单元具有布置在高电势侧上的多个高电势侧开关元件和布置在低电势侧上的多个低电势侧开关元件，所述高电势侧开关元件和所述低电势侧开关元件中的每一个都与旋转电机的绕组的多个相中的一个相对应；电流检测单元，所述电流检测单元连接于逆变器单元与DC电源的正侧或负侧之间；以及控制单元，所述控制单元基于PWM参考信号和占空比指令值来控制高电势侧开关元件和低电势侧开关元件的导通操作和关断操作。所述控制单元包括：相电流计算装置，所述相电流计算装置基于通过电流检测单元所检测的电流检测值来计算每个相的相电流，所述每个相的相电流流过所述绕组的相中的一个相；以及电压指令值计算装置，所述电压指令值计算装置基于每个相的相电流来计算电压指令值，所述电压指令值与施加至所述绕组的电压有关。所述控制单元计算PWM参考信号的预定的一个周期或多个周期的前半期和后半期二者中的有功电压矢量时间间隔长于或等于获得电流检测值所需的预定时间段。所述控制单元基于所述电压指令值来计算前半期占空比指令值和后半期占空比指令值作为占空比指令值，以使得第一电压矢量时间间隔和第二电压矢量时间间隔等于或长于最短时间，并且第一电压矢量时间间隔和第二电压矢量时间间隔包括在前半期和后半期中的至少一个中。在第一电压矢量时间间隔中，所有相的低电势侧开关元件导通。在第二电压矢量时间间隔中，所有相中的高电势侧开关元件导通。最短时间等于或长于死区时间段。在死区时间段中，一个高电势侧开关元件和对应于所述绕组的相同相的一个低电势侧开关元件二者均关断。
在本公开中，对作为零电压矢量的第一电压矢量时间间隔V0和第二电压矢量时间间隔V7进行调整，以使其变得等于或长于根据死区时间段而确定的最短时间。也就是说，在本公开中，在不使用其中由于死区时间的影响而使得指令电压和占空比不匹配的范围内的占空比的情况下，执行PWM控制。
另外，对占空比进行调整，以使得第一电压矢量时间间隔V0和第二电压矢量时间间隔V7包括在前半期和后半期中至少一个中。因此，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期之间进行改变时，与占空比的切换相关联的脉冲也不减小。
因此，不会发生由于死区时间的影响而导致的电压指令和占空比之间的失配，并且电流波形不失真，从而能够减少转矩波动、声音和振荡。
由于对占空比进行校正以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段，因此能够适当地检测电流检测值。
根据本公开的第二方面，电动转向设备包括：根据本公开的第一方面的电力转换设备；以及用于输出协助驾驶员的转向操作的辅助转矩的旋转电机。
在以上设备中，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期之间进行改变时，与占空比的切换相关联的脉冲也不减小。因此，不会发生由于死区时间的影响而导致的电压指令与占空比之间的失配，并且电流波形不失真，从而能够减少转矩波动、声音和振荡。由于对占空比转换值进行校正以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段，因此能够适当地检测电流检测值。
附图说明
根据参照附图所做的如下详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1是示出根据本公开的第一实施方式的电动转向设备的示意图；
图2是示出根据本公开的第一实施方式的电力转换设备的配置的示意图；
图3是示出根据本公开的第一实施方式的控制单元的配置的框图；
图4是示出根据本公开的第一实施方式的占空比转换单元的配置的框图；
图5是用于说明根据本公开的第一实施方式的PWM参考信号的说明图；
图6A和图6B是用于说明在本公开的第一实施方式中的开关元件的占空比指令以及导通/关断操作的说明图；
图7A和图7B是用于说明在本公开的第一实施方式中的开关元件的占空比指令值和导通/关断操作的说明图；
图8A和图8B分别是示出占空比指令值与开关元件导通处的占空比之间的关系以及占空比指令值与施加电压之间的关系的说明图；
图9是用于说明在一个PWM周期的前半期和后半期之间切换占空比的情况下的死区时间的说明图；
图10是示出导通的开关元件与电压矢量图案之间的关系的说明图；
图11A和图11B是用于说明在本公开的第一实施方式中的电压指令值与电压矢量图案之间的关系的说明图；
图12A和图12B是用于说明在本公开的第一实施方式中的电压指令值与电压矢量图案之间的关系的说明图；
图13A和图13B是用于说明在本公开的第一实施方式中的电压指令值和电压矢量图案之间的关系的说明图；
图14是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理的流程图；
图15是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理的流程图；
图16是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理(1-1)的说明图；
图17是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理(1-2)的说明图；
图18是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理(1-3)的说明图；
图19是用于说明根据本公开的第一实施方式的校正处理(1-4)的说明图；
图20是用于说明根据本公开的第一实施方式的调整处理的流程图；
图21A至图21C是用于说明在本公开的第一实施方式中在电压指令值的幅度比预定值小的情况下的校正处理和调整处理的说明图；
图22A至图22C是用于说明在本公开的第一实施方式中在电压指令值的幅度等于或大于预定值的情况下的校正处理和调整处理的说明图；
图23是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理的流程图；
图24是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理的流程图；
图25是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理(2-1)的说明图；
图26是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理(2-2)的说明图；
图27是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理(2-3)的说明图；
图28是用于说明根据本公开的第二实施方式的校正处理(2-4)的说明图；
图29是用于说明根据本公开的第二实施方式的调整处理的流程图；
图30A至图30C是用于说明在本公开的第二实施方式中在电压指令值的幅度比预定值小的情况下的校正处理和调整处理的说明图；
图31A至图31C是用于说明在本公开的第二实施方式中在电压指令值的幅度等于或大于预定值的情况下的校正处理和调整处理的说明图；
图32是示出根据本公开的第三实施方式的电力转换设备的配置的示意图；
图33A至图33B是用于说明根据本公开的第三实施方式的调整处理的说明图；
图34A至图34B是用于说明根据本公开的第四实施方式的调整处理的说明图；以及
图35A至图35B是用于说明根据本公开的第五实施方式的调整处理的说明图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述根据本公开的电力转换设备以及使用该电力转换设备的电动转向设备。
第一实施方式
图1至图22示出了根据本公开的第一实施方式的电力转换设备以及使用该电力转换设备的电动转向设备。下文中，在多个实施方式中，相同的附图标记用于基本上相同的配置，并且其描述将不再重复。
如图1所示，电力转换设备1与作为旋转电机的电机10一起应用于例如用于辅助车辆的转向操作的电动转向设备100。
图1示出了具有电动转向设备100的转向系统90的总体配置。转向系统90是由把手(方向盘)91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、车轮98、电动转向设备100等所构成的。
把手91连接至转向轴92。转向轴92设置有用于检测当驾驶员操作把手91时所提供的转向转矩的转矩传感器。在转向轴92的尖端设置有小齿轮96，并且小齿轮96与齿条轴97啮合。在齿条轴97的两端，经由横拉杆等耦接一对车轮98。
利用该配置，当驾驶员转动把手91时，连接至把手91的转向轴92转动。转向轴92的转动运动通过小齿轮96转换为齿条轴97的线性运动，以使得车轮对98以根据齿条轴97的位移量的角度进行转向。
电动转向设备100包括输出协助驾驶员进行把手91转向的辅助转矩的电机10；用于控制和驱动电机10的电力转换设备1；减少电机10的旋转并且将该旋转传送至转向轴92或齿条轴97等的减速齿轮89。
当从电池80(参照图2)提供电力时驱动电机10，以使得减速齿轮89前向/反向旋转。
电动转向设备100基于来自转矩传感器94、用于检测车辆速度的车速传感器等的信号而从电机10输出用于辅助把手91的转向的辅助转矩，并且将其传送至转向轴92或齿条轴97。
电机10是三相无刷电机并且具有转子和定子(未示出)。转子是圆柱形构件。永久磁体附着至电机的表面并且具有磁极。定子内部具有转子以便于能够相对地旋转。定子具有将每个预定角度径向地投影到内部的投影部分。围绕该投影部分，缠绕有图2所示的U相线圈11、V相线圈12以及W相线圈13。U相线圈11、V相线圈12以及W相线圈13构成绕组15。
电机10也设置有用于检测作为转子的旋转位置的电角度θ的位置传感器14。
如图2所示，电力转换设备1通过脉冲宽度调制(下文称为“PWM”)来驱动和控制电机10，并且具有逆变器单元20、作为电流检测单元的分流电阻器40，作为电流获取单元的AD转换器42，电容器50、扼流圈55，控制单元60，作为直流电源的电池80等。
逆变器单元20为三相逆变器。对六个开关元件21至26进行桥接以切换施加至U相线圈11、V相线圈12以及W相线圈13的电流。虽然本实施方式的开关元件21至26是作为一种场效应晶体管的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，但是也可以使用其他晶体管等。在下文中，开关元件21至26称为SW 21至26。
三个SW 21至23的漏极连接至电池80的正极侧。SW 21至23的源极分别连接至SW 24至26的漏极。SW 24至26的源极经由分流电阻器40连接至电池80的负极侧。
作为一对的SW21和SW24的连接点连接至U相线圈11的一端。作为一对的SW22和SW25的连接点连接至V相线圈12的一端。作为一对的SW23和SW26的连接点连接至W相线圈13的一端。
下文中，将布置在高电势侧的SW21至23适当地称为“上SW”，而将布置在低电势侧的SW24至26适当地称为“下SW”。必要时，相应的相也写为“U上SW 21”。在实施方式中，上SW 21至23对应于“高电势侧开关元件”，而下SW 24至26对应于“低电势侧开关元件”。
分流电阻器40设置在逆变器单元20的低电势侧与电池80的负极之间，并且检测逆变器单元20的总线电流。通过放大电路41对分流电阻器40两端之间的电压进行放大，并且经放大的电压被输出到AD转换器42。AD转换器42以预定采样时间间隔来采样并且保持该电压，并且将经AD转换的电流检测值Ic输出到控制单元60。
电容器50和扼流圈55设置在电池80和逆变器单元20之间，并且构成电源滤波器。利用该配置，减小了从共享电池80的其他装置所发送的噪声。也减小了从逆变器单元20侧发送至共享电池80的其他装置的噪声。电容器50累积电荷，从而辅助至SW 21至26的电源并且抑制噪声分量例如冲击电流。电容器50的电压Vcon是通过控制单元60获得的。
控制单元60控制整个电力转换设备1，并且是通过执行各种操作的微型计算机来构成的。
如图3所示，控制单元60具有相电流计算单元61、三相至两相转换单元62、控制器63、两相至三相转换单元64、占空比变换单元70、占空比更新单元65、三角波比较单元66等。
相电流计算单元61基于电流检测值Ic来计算U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw。下文中，将U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw适当地称为三相电流Iu、Iv和Iw。
三相至两相转换单元62基于三相电流Iu、Iv和Iw以及电角度θ、通过dq转换来计算d轴电流检测值Id和q轴电流检测值Iq。
控制器63基于d轴电流指令值Id*、q轴电流指令值Iq*、d轴电流检测值Id以及q轴电流检测值Iq来执行电流反馈操作，以计算d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。具体地，计算d轴电流指令值Id*与d轴电流检测值Id之间的电流偏差ΔId以及q轴电流指令值Iq*与q轴电流检测值Iq之间的电流偏差ΔIq，并且计算电压指令值Vd*和Vq*，以使得电流偏差ΔId和ΔIq收敛至零，从而使得电流检测值Id和Iq跟随电流指令值Id*和Iq*。
两相至三相转换单元64基于电压指令值Vd*和Vq*以及电角度θ、通过逆dq变换来计算U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*以及W相电压指令值Vw*。下文中，将U相电压指令值Vu*、V相电压指令值Vv*以及W相电压指令值Vw*分别适当地称为电压指令值Vu*、Vv*和Vw*。
占空比变换单元70将电压指令值Vu*、Vv*和Vw*变换成U相占空比指令值D_U、V相占空比指令值D_V以及W相占空比指令值D_W。下文中，将U相占空比指令值D_U、V相占空比指令值D_V以及W相占空比指令值D_W适当地称为“占空比指令值D_U、D_V和D_W”或者简称为“占空比”。
如图4所示，占空比变换单元70是由死区时间补偿单元71、占空比转换单元72、电流检测时间段确保计算单元73以及电流检测时间调整计算单元74构成的。
为了避免成对的上SW 21至23和下SW 24至26同时导通，死区时间补偿单元71基于死区时间补偿量来补偿电压指令值Vu*、Vv*和Vw*，并且计算死区时间补偿值Vuc、Vvc和Vwc以便于抵偿由死区时间的影响所引起的施加至线圈11至13的电压的改变量。
占空比转换单元72将死区时间补偿值Vuc、Vvc和Vwc分别转换成占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r。
为了确保其中能够获取电流检测值Ic的时间，电流检测时间段确保计算单元73校正占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r，并且计算前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at和后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt。
电流检测时间调整计算单元74改变中性点电压并且计算前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a以及后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b，以使得能够以预定时间间隔来检测电流检测值Ic。在实施方式中，前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a以及后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b对应于“占空比指令值D_U、D_V和D_W”。
随后将描述电流检测时间段确保计算单元73和电流检测时间调整计算单元74中的计算细节。
再参照图3，占空比更新单元65设置并且更新由占空比变换单元70所计算的占空比指令值D_U、D_V和D_W。
三角波比较单元66将占空比指令值D_U、D_V和D_W与作为三角波载波信号的PWM参考信号P进行比较，并且将用于切换SW 21至26的导通/关断状态的信号输出到驱动电路68(参照图2)。当输出U_MOS_H信号时，上SW 21导通，而下SW 24关断。当输出U_MOS_L信号时，上SW 21关断，而下SW 24导通。当输出V_MOS_H信号时，上SW 22导通，而下SW 25关断。当输出V_MOS_L信号时，上SW 22关断，而下SW 25导通。当输出W_MOS_H信号时，上SW 23导通，而下SW 26关断。当输出W_MOS_L信号时，上SW 23关断，而下SW 26导通。
在实施方式中，为了避免当成对的上SW 21和下SW 24、上SW 22和下SW 25以及上SW 23和下SW 26同时导通时发生的短路，设置死区时间段，在该死区时间段中成对的上SW 21和下SW 24、上SW 22和下SW 25以及上SW 23和下SW 26二者均关断。
图5示出了设置死区时间的方法。图5的水平轴表示时间(其未在图中写出)。在实施方式中，采用三角波比较方法。通过将由控制单元60所计算的占空比指令值D_U、D_V和D_W与PWM参考信号P进行比较，来控制SW 21至26的导通/关断操作。具体地，当占空比超过PWM参考信号P时，上SW 21至23导通。当PWM参考信号超过占空比时，下SW 24至26导通。
在实施方式中，生成通过将具有0％至100％的占空比的幅度的PWM参考信号P移至上方向所获得的针对上SW的PWM参考信号P1，和通过将该PWM参考信号P移至下方向所获得的针对下SW的PWM参考信号P2。通过基于占空比和针对上SW的PWM参考信号P1来控制上SW 21至23的导通/关断状态并且基于占空比和针对下SW的PWM参考信号P2来控制下SW 24至26的导通/关断状态，确保了死区时间。
在实施方式中，将针对上SW的PWM参考信号P1从PWM参考信号P沿上方向转移2％的量。将针对下SW的PWM参考信号P2从PWM参考信号P沿下方向转移2％的量。因此，在实施方式中，为了方便起见，占空比的范围为-2％至102％。与上SW 21至23侧的死区时间相对应的占空比为2％的量，而与下SW 24至26侧的死区时间相对应的占空比为2％的量。总计，与死区时间相对应的占空比为4％。下文中，将与死区时间相对应的占空比适当地简称为“死区时间”。考虑到有效脉冲宽度和其他因素，能够适当地设置死区时间的长度。
如图5所示，在通过使用两个PWM参考信号P1和P2来提供死区时间的情况下，不能输出比死区时间小的脉冲。因此，在从作为占空比下限的-2％的预定范围以及从作为占空比上限的102％的预定范围中，输出时的死区时间根据占空比而改变。
将参照图6A和图6B以及图7A和图7B来描述具体示例。在描述图6A和图6B以及图7A和图7B时，在PWM参考信号P的一个周期中，其中上SW 21至23导通的部分称为上SW导通占空比，而其中下SW 24至26导通的部分称为下SW导通占空比。在图中，导通占空比缩写为“OD”，而死区时间缩写为“DT”。
图6A和图6B示出了死区时间变成所设置的死区时间的情况的示例。例如，当占空比为3％时，上SW导通占空比变成通过从3％中减去作为上SW侧的死区时间量的2％所获得的1％。下SW导通占空比变成通过从97％(＝100％–3％)中减去作为关于下SW侧的死区时间量的2％所获得的95％。也就是说，由于当占空比为3％时，上SW导通占空比为1％，而下SW导通占空比为95％，因此死区时间变成作为所设置死区时间的4％。
如图6B所示，在占空比为97％的情况下，死区时间也类似于上文。
图7A和图7B示出了死区时间不变成所设置的死区时间的情况的示例。当占空比为等于或高于2％时，通过从占空比中减去作为关于上SW侧的死区时间量的2％来计算上SW导通占空比。另一方面，当占空比比2％小时，不能使上SW导通占空比小于0％。因此，例如当占空比为1％时，将关于上SW侧的死区时间设置为1％，并且当占空比为1％时，将上SW导通占空比设置为0％，以使得上SW不导通。下SW导通占空比变成通过从99％(＝100％–1％)中减去作为关于下SW侧的死区时间量的2％所获得的97％。也就是说，由于当占空比为1％时，上SW导通占空比为0％而下SW导通占空比为97％，因此死区时间变成与作为设置值的4％不同的3％。
如图7B中所示，在占空比为99％的情况下，死区时间也类似于上文。
也就是说，在占空比为2％至98％的范围中，死区时间是作为设置值的4％。然而，当占空比是作为从占空比下限的预定范围的-2％至2％以及当占空比是作为从占空比上限的预定范围的98％至102％时，死区时间比设置值小。死区时间的长度根据占空比进行改变。因此，在通过死区时间补偿单元71统一执行4％的量的死区时间补偿的情况下，执行比其中原本要执行的补偿的量更多的补偿。在-2％至2％的占空比范围以及98％至102％的占空比范围中，线电压发生失真。
图8A示出了占空比指令值D_U、D_V和D_W与上SW导通占空比和下SW导通占空比的关系，而图8B示出了占空比指令值D_U、D_V和D_W与施加电压的关系。
在实施方式中，将与对上SW 21至23的导通/关断控制有关的针对上SW的PWM参考信号P1向上转移仅2％的量。因此，如通过图8A中的实线所示，上SW导通占空比中的0％至100％对应于占空比指令值D_U、D_V和D_W的2％至102％。由于将与对下SW 24至26的导通/关断控制有关的针对下SW的PWM参考信号P2向下转移仅2％的量，因此如通过图8A中的虚线所示，在下SW导通占空比中的0％至100％对应于占空比指令的98％至-2％。
如图8B所示，当相电流为负时，如通过实线L1所示，每个相的端电压在等于或小于2％的占空比指令值处变成预定值，而在等于或高于100％的占空比指令值处变成电池电压Vb。当相电流为正时，如通过实线L2所示，每个相的端电压在等于或小于2％的占空比指令值处变成零，而在102％的占空比指令值处变成电池电压Vb。
如上所述，在通过三角波比较方法来切换SW 21至26的导通/关断操作的情况下，当输出从占空比上限的预定范围内的占空比或者从占空比下限的预定范围内的占空比时，指令电压和占空比不匹配，并且电流波形失真。
从而，在实施方式中，将由于死区时间的影响而使得指令电压和占空比不匹配的范围中(也就是说，在从作为占空比下限的-2％的预定范围或者从作为占空比上限的102％的预定范围中)的占空比设置为输出避免占空比，并且在不使用该范围中的占空比的情况下执行PWM控制。
当设置有输出避免占空比时，与包括PWM参考信号P1和P2的下端或上端的输出避免占空比相对应的时间段变成“零电压矢量”，在零电压矢量中所有上SW 21至23或者所有下SW 24至26均导通。也可以在PWM参考信号的前半期和后半期中的每一个中提供两次零电压矢量时间间隔。
将参照图9说明在三角波比较方法中的PWM周期的一个周期中改变占空比的情况。虽然在图9中将U相描述为示例，但是其他相的描述也是类似的。在实施方式中，将从PWM参考信号的下端开始到下一个下端的周期设置为“PWM周期”，而将从下端开始到上端的时间段称为“前半期”，并且从上端到下一个下端的时间段称为“后半期”。
如图9所示，当将一个PWM周期的占空比设置为50％时，能够确保死区时间为设置值。
即使当占空比在前半期和后半期之间进行切换时，在前半期中将占空比设置为例如102％，而在后半期中将占空比设置例如为-2％，在一个PWM周期中，在理论上施加等同于在利用50％的占空比执行控制的情况下的电压的电压。
然而，在PWM参考信号P1和P2上切换占空比以使得在前半期中设置102％而在后半期中设置-2％的情况下，输出与占空比切换相关联的、同时切换上SW和下SW的驱动信号。在该情况下，通过借由另一处理强制地延迟从关断状态切换至导通状态的SW的导通时间，确保了死区时间，并且避免了当上SW和下SW同时导通时所引起的短路。因此，针对从关断状态切换至导通状态的SW的驱动信号的脉冲减少了死区时间的量。
具体地，在将占空比从102％切换至-2％的情况下，减小针对下SW 24的驱动信号。在将占空比从-2％切换至102％的情况下，减小针对上SW 21的驱动信号。
从而，当占空比在PWM参考信号P1和P2上切换时，不能输出作为设置值的输出，并且线电压发生失真。
例如，在针对上SW的PWM参考信号P1的上侧将占空比从50％切换至100％的情况下，不发生伴随占空比切换的导通/关断状态的切换，从而不存在对驱动信号的脉冲的影响。
类似地，例如在针对下SW的PWM参考信号P2的下侧将占空比从50％切换至0％的情况下，不发生伴随占空比切换的导通/关断状态的切换，从而不存在对驱动信号的脉冲的影响。
接下来，将描述电压矢量图案。
如图10所示，SW 21至26的导通/关断状态的组合是八种电压矢量V0至V7。其中全部下SW 24至26导通的电压矢量V0以及其中全部上SW 21至23导通的电压矢量V7是“零电压矢量”。在零电压矢量时，线间电压为零，并且没有电压施加至线圈11至13。
电压矢量V1至V6为“有功电压矢量”。在有效电压矢量中，在其中上SW导通的相与其中下SW导通的相之间生成电压，并且将该电压施加至线圈11至13。
在作为电压矢量V1、V3和V5的奇数电压矢量中，一个上SW导通并且两个下SW导通。
在作为电压矢量V2、V4和V6的偶数电压矢量中，两个上SW导通并且一个下SW导通。
随后，将参照图11A和图11B描述三角波比较方法中的电压矢量图案。图11B示出了通过转换关于图11A中的区域“b”的电压指令值Vu*、Vv*和Vw*所获得的占空比。
如图11B所示，基于电容器电压Vcon将不同相的电压指令值Vu*、Vv*和Vw*中的每一个转换成占空比。为了简化说明，将描述基于校正处理和调整处理之前的占空比转换值Vu_r、Vv_r和Vw_r以及其中不考虑死区时间的转移之前的PWM参考信号来控制SW 21至26的导通/关断状态的示例。在如下附图中，示例将是类似的。
在图11B中所示的一个PWM周期中，电压矢量以V7→V6→V1→V0→V1→V6→V7的顺序进行切换。以这样的方式，在一个PWM周期中，电压矢量以电压矢量V7→偶数电压矢量→奇数电压矢量→电压矢量V0→奇数电压矢量→偶数电压矢量→电压矢量V7的顺序进行切换。
作为奇数电压矢量的电压矢量V1的时间间隔对应于作为时间段内的最大占空比的U相占空比与作为中间占空比的W相占空比之间的差异。
作为偶数电压矢量的电压矢量V6的时间间隔对应于作为时间段内的中间占空比的W相占空比与作为最小占空比的V相占空比之间的差异。
作为有功电压矢量的电压矢量V1与电压矢量V6的时间间隔的总和对应于作为最大占空比的U相占空比与作为最小占空比的V相占空比之间的差异。
也就是说，奇数电压矢量时间间隔、偶数电压矢量时间间隔以及有功电压矢量时间间隔中的每一个都具有根据相应占空比的差异的长度。下文中，将与奇数电压矢量时间间隔相对应的占空比的差异称为“奇数电压占空比Do”，将与偶数电压矢量时间间隔相对应的占空比的差异称为“偶数电压占空比De”，并且将与有功电压矢量时间间隔相对应的占空比的差异称为“有功电压占空比Da”。
在实施方式中，在针对DC总线所设置的分流电阻器40中检测电流。在该情况下，在有功电压矢量时间间隔中检测电流。在有功电压矢量时间间隔中所检测的电流检测值Ic对应于与导通的SW的臂的另外两个相不同的相的电流。
也就是说，在电压矢量V1中所检测的电流检测值Ic与U相电流Iu相对应，在电压矢量V2中所检测的电流检测值与W相电流Iw相对应，并且在电压矢量V3中所检测的电流检测值Ic与V相电流Iv相对应。在电压矢量V4中所检测的电流检测值Ic与U相电流Iu相对应，在电压矢量V5中所检测的电流检测值Ic与W相电流Iw相对应，并且在电压矢量V6中所检测的电流检测值Ic与V相电流Iv相对应。
在实施方式中，在一个PWM周期中，在其中能够检测到不同相的电流的两个有功电压矢量的时间处对电流检测值Ic进行检测。相电流计算单元61基于电流检测值Ic和在检测电流检测值Ic时的电压矢量来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
将描述图11B中所示的示例。例如，在前半期中的电压矢量V6的时间处检测第一时间的电流检测值Ic，并且在后半期中的电压矢量V1的时间处检测第一时间的电流检测值Ic。相电流计算单元61基于第一时间的电流检测值Ic来计算V相电流Iv，并且基于第二时间的电流检测值Ic来计算U相电流Iu。由于三个相之和等于0，因此计算W相电流Iw。
在分流电阻器40中检测电流检测值Ic的情况下，必须确保其中振铃收敛的时间(例如，4.5μ秒)和其中未切换SW 21至26的导通/关断状态的保持时间。由于在本实施方式中在有功电压矢量中执行电流检测，因此必须将其中执行电流检测的有功电压矢量时间间隔的长度设置为等于或长于预定时间段。
例如，在如图11B中所示电压指令值Vu*、Vv*和Vw*相对彼此远离的情况下，有功电压矢量时间间隔长。因此，能够在有功电压矢量的时间处检测电流。
另一方面，当如图12A所示，电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度小时，有功电压矢量时间间隔短，从而不能检测电流。
如图13A所示，在即使电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度大，两个相的电压指令值也彼此接近的情况下，仅能够检测一个相的电流，并且不能计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。在图12A和图12B以及图13A和图13B中，未示出下SW 24至26的导通/关断信号。
如上所述，有功电压矢量的每个时间间隔都具有根据相应占空比的差异的长度。从而，在实施方式中，通过由电流检测时间段确保计算单元73来校正占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r，电流检测时间的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段。具体地，对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正，使得与用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔相对应的占空比的差异变成与预定时间相对应的占空比下限值。换句话说，当占空比的差异等于或大于电流检测占空比下限值Dm时，能够在与占空比的差异相对应的有功电压时间间隔中检测到电流。
将参照图14至图19描述电流检测时间段确保计算单元73中的校正处理。
将参照图14至图15的流程图描述电流检测时间段确保计算单元73中的校正处理。
在第一步骤S101(下文中，将由附图标记“S”简单地表示“步骤”)中，确定占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r的量值关系。基于占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r，指定校正之前的奇数电压占空比Do、偶数电压占空比De和有功电压占空比Da。
当将校正处理之前的占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r中的最大占空比表示为第一占空比D1，将第二大占空比表示为第二占空比D2并且将最小占空比表示为第三占空比D3时，通过如下等式(1)、(2)和(3)来分别表示奇数电压占空比Do、偶数电压占空比De和有功电压占空比Da。
Do＝D1–D2…(1)
De＝D2–D3…(2)
Da＝D1–D3…(3)
在S102中，确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度是否比预定值THa小。在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)的情况下，例程进行至图15中的S110。在确定了电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S102中的“是”)的情况下，例程转移至S103。
在S103中，将针对第一占空比D1的校正值的第一占空比校正值C11设置为零。也就是说，通过等式(4)来表示第一占空比校正值C11。
C11＝0…(4)
在S104中，确定奇数电压占空比Do是否比通过从电流检测占空比下限值Dm中减去奇数电压占空比Do所获得的值更小。在确定了奇数电压占空比Do比通过从电流检测占空比下限值Dm中减去奇数电压占空比Do所获得的值更小(S104中的“是”)的情况下，例程进行至S105。在确定奇数电压占空比Do等于或大于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去奇数电压占空比Do所获得的值(S104中的“否”)的情况下，例程转至S106。
在S105中，通过等式(5-1)表示作为针对第二占空比D2的校正值的第二占空比校正值C12。
C12＝Dm–Do…(5-1)
在S106中，将第二占空比校正值C12设置为奇数电压占空比Do(等式(5-2))。
C2＝Do…(5-2)
在实施方式中，将奇数电压占空比Do与通过从电流检测占空比下限值Dm中减去奇数电压占空比Do所获得的值进行比较，并且将较大值设置为第二占空比校正值C12。
在S105或S106之后的S107中，确定有功电压占空比Da是否比通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值更小。在确定有功电压占空比Da比通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值更小(S107中的“是”)的情况下，例程转至S108。在确定有功电压占空比Da等于或大于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值(S107中的“否”)的情况下，例程转至S109。
在S108中，通过等式(6-1)表示作为针对第三占空比D3的校正值的第三占空比校正值C13。
C13＝–(Dm–Da)…(6-1)
在S109中，通过等式(6-2)表示第三占空比校正值C13。
C13＝－Da…(6-2)
在实施方式中，将有功电压占空比Da和通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值进行比较，并且将通过对最大值乘以－1所获得的值设置为第三占空比校正值C13。
在S108或S109中的处理之后，例程转移至图15中的S117。
在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)的情况下例程所转到的图15中的S110中，确定奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者是否均比电流检测占空比下限值Dm小。在奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De中的至少一个等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S110中的“否”)的情况下，例程转至S112。在奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均比电流检测占空比下限值Dm小(S110中的“是”)的情况下，例程转至S111。
在S111中，通过等式(7)表示第一占空比校正值C11，通过等式(8)表示第二占空比校正值C12，并且通过等式(9)表示第三占空比校正值C13。
C11＝－Dm+Do…(7)
C12＝0…(8)
C13＝－Dm+De…(9)
在确定奇数电压占空比Do或偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S110中的“否”)的情况下例程所转到的S112中，确定奇数电压占空比Do是否比电流检测占空比下限值Dm小。在确定奇数电压占空比Do等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S112中的“否”)的情况下，例程转至S114。在确定奇数电压占空比Do比电流检测占空比下限值Dm小(S112中的“是”)的情况下，例程转至S113。
在S113中，通过等式(10)表示第一占空比校正值C11，通过等式(11)表示第二占空比校正值C12，通过等式(12)表示第三占空比校正值C13。
C11＝－(Dm－Do)×0.5…(10)
C12＝(Dm－Do)×0.5…(11)
C13＝0…(12)
在确定奇数电压占空比Do等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S112中的“否”)的情况下例程所转到的S114中，确定偶数电压占空比De是否比电流检测占空比下限值Dm小。在确定偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S114中的“否”)的情况下，例程转至S116。在确定偶数电压占空比De比电流检测占空比下限值Dm小(S114中的“是”)的情况下，例程转至S115。
在S115中，通过等式(13)表示第一占空比校正值C11，通过等式(14)表示第二占空比校正值C12，并且通过等式(15)表示第三占空比校正值C13。
C11＝0…(13)
C12＝(Dm－De)×0.5…(14)
C13＝－(Dm－De)×0.5…(15)
在奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S112中的“否”和S114中的“否”)的情况下例程所转到的S116中，将第一占空比校正值C11、第二占空比校正值C12和第三占空比校正值C13设置为零(等式(16))。
C11＝C12＝C13＝0…(16)
在图14中的S108或S109之后的图15中的S117以及S111、S113、S115或S116中，基于第一占空比校正值C11、第二占空比校正值C12以及第三占空比校正值C13，对第一占空比D1、第二占空比D2以及第三占空比D3进行校正以计算前半期占空比临时值D1_at、D2_at和D3_at(等式(17)、(18)和(19))以及后半期占空比临时值D1_bt、D2_bt和D3_bt(等式(20)、(21)和(22))。
D1_at＝D1+C11…(17)
D2_at＝D2+C12…(18)
D3_at＝D3+C13…(19)
D1_bt＝D1－C11…(20)
D2_bt＝D2－C12…(21)
D3_bt＝D3－C13…(22)
例如，当占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r满足关系Du_r>Dv_r>Dw_r时，将前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at和后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt分别表示为等式(23)至(28)。
Du_at＝Du_r+C11…(23)
Dv_at＝Dv_r+C12…(24)
Dw_at＝Dw_r+C13…(25)
Du_bt＝Du_r–C11…(26)
Dv_bt＝Dv_r–C12…(27)
Dw_bt＝Dw_r–C13…(28)
通过上文，用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段。在实施方式中，在前半期中增加校正值C11至C13，而在后半期中减去校正值C11至C13，从而在一个PWM周期中将校正值抵偿。
将参照图16至图19描述校正处理的细节。在图16至图19中，通过实线表示第一占空比D1、通过虚线表示第二占空比D2、并且通过长短交替虚线表示第三占空比D3。在图16至图19中，(i)对应于“校正之前”，(ii)对应于前半期，并且(iii)对应于后半期。
将参照图16来描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S102中的“是”)的情况下的处理(1-1)。处理(1-1)中的校正值是在S103和S105、S106和S108或S109中确定的值。
在处理(1-1)中，在前半期中，为了检测第三占空比D3的相电流，对第三占空比D3进行向下校正，以使得第三占空比D3与第一占空比D1之间的差异d11_a变得等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且对第二占空比D2进行向上校正，以使得第二占空比D2变得比第一占空比D1大。
在后半期中，为了检测第二占空比D2的相电流，对第二占空比D2进行向下校正，以使得第二占空比D2与第一占空比D1之间的差异d11_b变得等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且对第三占空比D3进行向上校正，以使得第三占空比D3变得比第一占空比D1大。
在处理(1-1)中，使用校正值C12和C13，以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔不变得比预定时间段短，其中通过校正值C12和C13，第二占空比D2在前半期中变得比第一占空比D1大并且第三占空比D3在后半期中变得比第一占空比D1大。
将参照图17描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)并且奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均比电流检测占空比下限值Dm小(S110中的“是”)的情况下的处理(1-2)。处理(1-2)中的校正值是在S111中确定的值。
在处理(1-2)中，在前半期中，为了检测第三占空比D3的相电流，对第三占空比D3进行向下校正，以使得第三占空比D3与第二占空比D2之间的差异d12_a变成电流检测占空比下限值Dm。
在后半期中，为了检测第一占空比D1的相电流，对第一占空比进行向上校正，以使得第一占空比与第二占空比之间的差异d12_b变成电流检测占空比下限值Dm。
为了抵偿校正量，在前半期中对第一占空比D1进行向下校正，并且在后半期中对第三占空比D3进行向上校正。
将参照图18描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)并且奇数电压占空比Do比电流检测占空比下限值Dm小(S112中的“是”)的情况下的处理(1-3)。
在处理(1-3)中，在后半期中，为了检测第一占空比D1的相电流，对第一占空比进行向上校正并且对第二占空比进行向下校正，以使得第一占空比D1和第二占空比D2之间的差异d13_b变成电流检测占空比下限值Dm。
在前半期中，为了抵偿校正量，对第一占空比进行向下校正而对第二占空比D2进行向上校正。在处理(1-3)中，由于作为第二占空比与第三占空比之间的差异的偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且确保了能够检测第三占空比D3的相电流的占空比，因此在前半期中，检测第三占空比D3的相电流。也就是说，在图18的示例中，第一占空比D1和第三占空比D3的差异d13_a等于或大于电流检测占空比下限值Dm。根据第一占空比D1和第二占空比D2以及校正值C11和C12，存在第二占空比D2比第一占空比D1小的情况。在该情况下，第二占空比D2和第三占空比D3之间的差异等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且能够检测第三占空比D3的相电流。
将参照图19描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)并且偶数电压占空比De比电流检测占空比下限值Dm小(S114中的“是”)的情况下的处理(1-4)。
在处理(1-4)中，在前半期中，为了检测第三占空比D3的相电流，对第二占空比D2进行向上校正并且对第三占空比进行向下校正，以使得第三占空比D3与第二占空比D2之间的差异d14_a变成电流检测占空比下限值Dm。
在后半期中，为了抵偿校正量，对第二占空比D2进行向下校正并且对第三占空比D3进行向上校正。在处理(1-4)中，由于作为第一占空比D1与第二占空比D2之间的差异的偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且确保了能够检测第一占空比D1的相电流的占空比，因此在后半期中，检测第一占空比D1的相电流。也就是说，在图19的示例中，第一占空比D1与第三占空比D3之间的差异d14_b等于或大于电流检测占空比下限值Dm。根据第二占空比D2和第三占空比D3以及校正值C12和C13，存在第二占空比D2比第三占空比D3大的情况。在该情况下，第一占空比D1和第二占空比D2之间的差异等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且能够检测第一占空比的相电流。
在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S102中的“否”)并且奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S110中的“否”，S112中的“否”以及S114中的“否”)的情况下，在不校正占空比的前提下，能够检测第一占空比D1和第三占空比D3的相电流。
接下来，将描述电流检测时间调整计算单元74中的调整处理。
在实施方式中，其中由电流检测时间调整计算单元74生成有功电压矢量的时间被调整，以使得由AD转换器检测电流检测值Ic的时间变成以预定时间间隔。假定由AD转换器42检测电流检测值Ic的时间处于有功电压矢量时间间隔中并且是在用于收敛振铃的时间过后的时间。
AD转换器42在一个PWM周期中以预定时间间隔对分流电阻器40两端之间的电压采样四次。在AD转换器42中的采样时间包括比PWM参考信号P的中心(下端和上端)落后检测转移时间t1的时间(例如，几μs)以及处于上述时间的中间的时间。将一个PWM周期中的第一采样时间设置为t11，将第二采样时间设置为t12，将第三采样时间设置为t13，并且将第四采样时间设置为t14。
电流检测时间调整计算单元74调整其中通过改变作为施加至线圈11至13的电压平均值的中性点电压来生成用于执行电流检测的有功电流矢量的时间，以使得t11和t12中的至少一个以及t13和t14中的至少一个变成在有功电压矢量时间间隔中的用于收敛振铃的时间过后的时间。即使当改变了中性点电压时，施加至线圈11、12和13的线电压也不改变。
将参照图20中所示的流程图来描述电流检测时间调整计算单元74中的调整处理。
在S151中，确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度是否比预定值THa小。该处理与图14中的S102的处理类似。在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S151中的“是”)的情况下，例程转至S152。在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S151中的“否”)的情况下，例程转至S153。
在S152中，在前半期中，执行调制，以使得最小相的占空比变成占空比下限值x11。在后半期中，执行调制，以使得最小相的占空比变成下侧占空比设置值x12。下文中，将执行调制以使得最小相的占空比变成预定值的调制方法称为“平底调制”。占空比下限值x11是根据死区时间的值，并且在实施方式中将其设置为4％。因此，作为零电压矢量的电压矢量时间间隔V7变成根据死区时间确定的最短时间Tm。下侧占空比设置值x12是比占空比下限制x11大的值，并且对其进行适当地设置以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变成期望时间。在实施方式中，例如将下侧占空比设置值x12设置为30％。在该处理中，将电流检测时间变成有功电压矢量时间间隔中的期望时间就足够了。因此，在后半期中，代替最小相的占空比通过其变成下侧占空比设置值x12的平底调制，例如可以执行调制以使得中间的占空比变成中间占空比设置值x13(例如，46％)。
在S152中，电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小并且在一个PWM周期中执行平底调制，以使得在PWM参考信号P的上端确保等于或长于最短时间Tm的电压矢量时间间隔V0。
例如，在前半期中，当前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at满足关系Du_at>Dv_at>Dw_at时，通过等式(31)、(32)和(33)分别表示前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a。
Du_a[％]＝Du_at–Dw_at+x11…(31)
Dv_a[％]＝Dv_at–Dw_at+x11…(32)
Dw_a[％]＝Dw_at–Dw_at+x11…(33)
在后半期中，当后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足关系Du_bt>Dv_bt>Dw_bt时，通过等式(34-1)、(35-1)和(36-1)分别表示后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b。
Du_b[％]＝Du_bt–Dw_bt+x12…(34-1)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Dw_bt+x12…(35-1)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Dw_bt+x12…(36-1)
例如，在后半期中，通过等式(34-2)、(35-2)和(36-2)来分别表示：在后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足关系Du_bt>Dv_bt>Dw_bt并且执行调制以使得在中间的占空比变成中间占空比设置值x13的情况下的后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b。
Du_b[％]＝Du_bt–Dv_bt+x13…(34-2)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Dv_bt+x13…(35-2)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Dv_bt+x13…(36-2)
在确定了电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S151中的“否”)的情况下例程所转到的S153中，在前半期中，执行平底调制以使得最小相的占空比变成占空比下限值x11。在后半期中，执行调制以使得最大相的占空比变成占空比上限值x21。下文中，将执行调制以使得最大相的占空比变成预定值的调制方法称为“平顶调制”。占空比上限值x21是根据死区时间的值，并且在实施方式中将其设置为96％。因此，在前半期中的电压矢量时间间隔V7和在后半期中的电压矢量时间间隔V0变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V7变成等于或长于最短时间Tm。
例如，在后半期中，当后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足Du_bt>Dv_bt>Dw_bt的关系时，通过等式(37)、(38)和(39)分别表示后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b。在S152中，通过上述等式(31)、(32)和(33)分别表示前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a。
Du_b[％]＝Du_bt–Du_bt+x12…(37)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Du_bt+x12…(38)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Du_bt+x12…(39)
前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a和后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b构成占空比指令值D_U、D_V和D_W。
将参照图21A至图21C和图22A至图22C来描述实施方式的校正处理和调整处理的具体示例。
图21A至图21C示出了在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下的示例。图22A至图22C示出了在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa的情况下的示例。在Vu*>Vv*>Vw*的假定下描述21A至图21C和图22A至图22C。在如下附图中，将主要描述上SW21至23的导通/关断操作。为了简化描述，假定PWM参考信号是图5所示的转移之前的PWM参考信号P并且占空比的范围为0％至100％。
如图21A所示，在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下，当基于校正之前的占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r对SW21至26的导通/关断状态进行控制时，有功电压矢量时间间隔短，并且不能检测各个相的电流Iu、Iv和Iw。
在实施方式中，如图21B所示，为了确保其中能够检测电流的有功电压矢量时间间隔，对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正。具体地，在前半期中，将其中占空比转换值最小的W相的占空比向下校正至W相的前半期占空比临时值Dw_at，以使得时间段变成其中针对电流检测的电压矢量V2能够检测电流的时间段。此时，对V相的占空比进行向上校正，以使得用于执行电流检测的电压矢量时间间隔V2不变得较短，并且V相的前半期占空比临时值Dv_at不变得比U相的前半期占空比临时值Du_at大。
在后半期中，对其中占空比转换值为中点的V相的占空比进行向下校正以变成后半期占空比临时值Dv_at，使得时间段变得等于或大于其中能够通过针对电流检测的电压矢量V6来检测电流的时间段。此时，对占空比转换值Dw_r进行向上校正，从而不缩短用于执行电流检测的电压矢量时间间隔V6并且使得W相的后半期占空比临时值Dw_bt不变得比U相的后半期占空比临时值Du_bt大。
在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下，不校正作为其中占空比转换值最大的相的U相的占空比。因此，U相的前半期占空比转换值Du_at和后半期占空比转换值Du_bt等于占空比转换值Du_r。
通过以上操作，将V上SW 22从导通状态切换至关断状态的时间以及将其从关断状态切换至导通状态的时间向后移。将W上SW 23从导通状态切换至关断状态的时间以及将其从关断状态切换至导通状态的时间向前移。此时，在校正之前和之后，不改变其中V上SW 22和W上SW23导通的时间段。
对V相和W相的占空比进行校正，使得它们的量值相等，并且校正方向在前半期和后半期之间相反。由于在前半期中通过校正的施加电压改变与在后半期中通过校正的施加电压改变彼此抵偿，因此在一个PWM周期中，不存在校正之前和校正之后的施加电压的改变。
如图21C所示，执行调整处理，以使得能够不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于由AD转换器42以预定时间间隔的采样时间t11、t12、t13和t14所采样且保持的值来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。具体地，在前半期中，执行平底调制，使得作为最小占空比的W相的前半期占空比指令值Dw_a变成占空比下限制x11。在后半期中，执行平底调制，使得作为最小相的占空比的V相的后半期占空比指令值Dv_b变成下侧占空比设置值x12。因此，在前半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V0和电压矢量时间间隔V7中的每一个都等于或长于最短时间Tm。
如上所述，在一个PWM周期中的采样时间为t11至t14，在t11处所采样的电流检测值为Ic11，在t12处所采样的电流检测值为Ic12，在t13处所采样的电流检测值为Ic13，并且在t14处所采样的电流检测值为Ic14。
在图21C中，在第一采样时间t11处所检测的电流检测值Ic11是在电压矢量时间间隔V2中所检测的值，以便在相电流计算单元61中基于电流检测值Ic11来计算W相电流Iw。由于在第四采样时间t14处所检测的电流检测值Ic14是在电压矢量时间间隔V6中所检测的值，因此在相电流计算单元61中基于电流检测值Ic14来计算V相电流Iv。基于V相电流Iv和W相电流Iw来计算U相电流Iu。
在第二采样时间t12处检测的电流检测值Ic12和在第三采样时间t13处检测的电流检测值Ic13用于偏差校正。
在图21C以及其他附图中，指示用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的采样时间的箭头由圆圈所包围。
图22A至图22C示出了处理(1-4)的示例，在处理(1-4)中，电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa，U相占空比转换值Du_r为最大，V相占空比转换值Dv_r和W相占空比转换值Dw_r几乎相等，并且偶数电压占空比De等于或小于电流检测占空比下限值Dm。
如图22A所示，在基于校正之前的占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r来控制SW 21至26的导通/关断状态的情况下，虽然能够在电压矢量时间间隔V1中对U相电流Iu进行检测，但是不能对V相电流Iv和W相电流Iw进行检测。
从而，在实施方式中，如图22B中所示，为了确保其中能够检测电流的有功电压矢量时间间隔，对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正。具体地，在前半期中，对其中占空比转换值处于中点的V相的占空比进行向上校正以变成V相的前半期占空比临时值Dv_at，使得时间段变成其中用于电流检测的电压矢量V2能够检测电流的时间段。将作为最小占空比转换值的相的W相的占空比向下校正为W相的前半期占空比临时值Dw_at。
在后半期中，为了抵偿后半期的校正量，将V相的占空比向下校正为V相的后半期占空比临时值Dv_bt。将W相的占空比向上校正为W相的后半期占空比临时值Dw_bt。
在示例中，不校正最大占空比转换值的U相的占空比。因此，U相的前半期占空比转换值Du_at和后半期占空比转换值Du_bt等于占空比转换值Du_r。
通过以上操作，将V上SW22从导通状态切换至关断状态的时间和将其从关断状态切换至导通状态的时间向后移。将W上SW 23从导通状态切换至关断状态的时间和将其从关断状态切换至导通状态的时间向前移。此时，在校正之前和校正之后，不改变其中V上SW 22和W上SW23导通的时间段。
对V相和W相的占空比进行校正，使得它们的幅值相等并且校正方向在前半期与后半期之间相反。由于在前半期中通过校正的施加电压改变和在后半期中通过校正的施加电压改变彼此抵偿，因此在一个PWM周期中，不存在校正之前和校正之后施加电压的改变。
如图22C中所示，执行调整处理，使得能够不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于由AD转换器42以预定时间间隔的采样时间t11、t12、t13和t14处所采样且保持的值来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。具体地，在前半期中，执行平底调制，使得作为最小占空比的W相的前半期占空比指令值Dw_a变成占空比下限值x11。在后半期中，执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的U相的后半期占空比指令值Du_b变成占空比上限值x21。因此，在前半期中的电压矢量时间间隔V7和在后半期中的电压矢量时间间隔V0变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V7变成等于或长于最短时间Tm。
在图22C中，在第一采样时间t11处检测的电流检测值Ic11是在电压矢量时间间隔V2中检测的值，使得在相电流计算单元61中基于电流检测值Ic11来计算W相电流Iw。由于在第三采样时间t13处检测的电流检测值Ic13是在电压矢量时间间隔V1中检测的值，因此在相电流计算单元61中基于电流检测值Ic13来计算U相电流Iu。基于U相电流Iu和W相电流Iw来计算V相电流Iv。
在第二采样时间t12处检测的电流检测值Ic12和在第四采样时间t14处检测的电流检测值Ic14用于偏差校正。
将描述用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的电流检测值与电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度之间的关系。
在实施方式中，不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于不改变采样时间t11、t12、t13和t14的情况下由AD转换器42所检测的电流检测值，能够计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
如参照图21C所述，在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下，相电流计算单元61基于在第一采样时间t11处检测的电流检测值Ic11以及在第四采样时间t14处检测的电流检测值Ic14来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
如参照图22C所述，在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa的情况下，相电流计算单元61基于在第一采样时间t11处检测的电流检测值Ic11和在第三采样时间t13处检测的电流检测值Ic13来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
也就是说，在实施方式中，根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度来切换在预定时间间隔的采样时间处检测的电流检测值Ic11至Ic14中用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的值。
在实施方式中，将包括占空比的上限或下限的预定范围称为输出避免占空比，其中死区时间的长度通过所述预定范围而改变。具体地，将比占空比下限值x11(例如，4％)小的占空比和比占空比上限值x21(例如，96％)大的占空比设置为输出避免占空比。因此，在与包括PWM参考信号P的上端和下端的输出避免占空比相对应的时间段中，执行调整处理以实现零电压矢量，在该零电压矢量中所有上SW 21至23导通或者所有下SW 24至26导通。换句话说，在前半期和后半期中的每一个中设置两次零电压矢量时间间隔。因此，死区时间长度通过其改变的输出避免占空比不被输出，以便能够预防伴随死区时间长度改变的电流失真，并且也能够减少转矩波动、声音和振荡。
如上所具体描述，实施方式的电力转换设备1具有逆变器单元20、分流电阻器40以及控制单元60。
逆变器单元20包括布置在高电势侧的、对应于电机10的绕组15的相的上SW 21至23以及布置在低电势侧的下SW 24至26。分流电阻器40连接于逆变器单元20和电池80的负侧之间。
控制单元60基于PWM参考信号P以及占空比指令值Du_a、Dv_a、Dw_a、Du_b、Dv_b和Dw_b来控制上SW 21至23以及下SW24至26的导通/关断操作。
控制单元60具有相电流计算单元61、控制器63以及两相至三相转换单元64。
相电流计算单元61基于通过分流电阻器40所检测的电流检测值Ic来计算被传递到绕组15的相的各个相的电流Iu、Iv和Iw。
控制器63基于各个相的电流Iu、Iv和Iw来计算d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。两相至三相转换单元64基于d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*、根据施加至U相线圈11、V相线圈12和W相线圈13的电压来计算电压指令值Vu*、Vv*和Vw*。
控制单元60计算前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a和后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b，使得在PWM参考信号P的一个或更多个预定次数的周期中的前半期和后半期中，用于检测电流检测值Ic的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段，其中全部相的下SW 24至26导通的电压矢量时间间隔V0和其中全部相的上SW 21至23导通的电压矢量时间间隔V7变得等于或长于根据死区时间确定的最短时间Tm，在所述死区时间中上SW 21至23以及对应于上SW 21至23所设置的下SW 24至26均关断，并且电压矢量时间间隔V0和V7包括在前半期和后半期中的至少一个中。
在实施方式中，在PWM参考信号的一个周期中的前半期和后半期中，用于检测电流检测值Ic的有功电压矢量时间间隔变成等于或长于预定时间。
在实施方式中，作为零电压矢量的电压矢量时间间隔V0和V7被调整以变得等于或长于根据死区时间段所确定的最短时间。也就是说，在实施方式中，在不使用由于死区时间影响而使得指令电压与占空比不匹配的范围中的占空比的情况下执行PWM控制。
对占空比进行调整，使得等于或长于最短时间的电压矢量时间间隔V0和V7包括在前半期和后半期中的至少一个中。因此，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期中改变时，脉冲也与占空比的切换相关联地不减少。
在最大占空比的占空比小于PWM参考信号P的上端处的占空比上限(例如，102％)并且最小相的占空比大于在PWM参考信号P的下端处的占空比下限(例如，-2％)的情况下，电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中。特别地，在实施方式中，占空比下限值x11和占空比上限值x21被设置成使得电压矢量时间间隔V0和V7变得等于或长于最短时间。
通过以上操作，不发生由于死区时间影响而造成的电压指令与占空比之间的失配，并且能够减少电流波形失真，从而能够减少转矩波动、声音以及振荡。
由于对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正，使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变成等于或长于预定时间段，能够适当地检测电流检测值Ic。
控制单元60具有占空比转换单元72、电流检测时间段确保计算单元73以及电流检测时间调整计算单元74。
占空比转换单元72将电压指令值Vu*、Vv*和Vw*转换成占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r。
电流检测时间段确保计算单元73基于占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r来计算前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at和后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt，使得用于检测电流检测值Ic的有功电压矢量时间间隔变得等于或长于预定时间段。
电流检测时间调整计算单元74对前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at和后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt进行调整，使得等于或长于最短时间Tm的电压矢量时间间隔V7和V0包括在前半期和后半期中的至少一个中，并且计算前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a和后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b。
以这样的方式，能够适当地计算前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a和后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b。
电力转换设备1还包括AD转换器42，AD转换器42用于以作为预定时间间隔的采样时间t11、t12、t13和t14采样并且保持电流检测值Ic11、Ic12、Ic13和Ic14。在实施方式中，在一个PWM周期中，以相等时间间隔执行采样四次。
控制单元60的电流检测时间调整计算单元74对前半期占空比指令值Du_a、Dv_a和Dw_a和后半期占空比指令值Du_b、Dv_b和Dw_b进行调整，使得能够在采样时间t11、t12、t13和t14处检测电流检测值。
因此，在AD转换器42中能够以预定时间间隔对电流检测值进行采样，从而能够简化配置。
在实施方式中，根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度来切换由AD转换器42采样的电流检测值中用于计算相电流Iu、Iv和Iw的值。因此，能够根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度、基于在适当的时间检测的电流检测值来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
电动转向设备100具有电力转换设备1以及用于输出支持驾驶员的转向的辅助转矩的电机10。在电力转换设备1中，不发生由于死区时间影响而造成的电压指令与占空比之间的不匹配，并且能够减少电流波形的失真，从而能够减少转矩波动、声音和振荡。
在实施方式中，相电流计算单元61对应于“相电流计算装置”，控制器63以及两相至三相转换单元64对应于“电压指令值计算装置”，占空比转换单元72对应于“占空比转换装置”，电流检测时间段确保计算单元73对应于“校正装置”，并且电流检测时间调整计算单元74对应于“调整装置”。
第二实施方式
将参照图23至31描述根据本公开的第二实施方式的电力转换设备。
第二实施方式与第一实施方式关于校正处理和调整处理而不同。将主要描述不同点，并且不重复对配置等的描述。
将参照图23至24描述电流检测时间段确保计算单元73中的校正处理。
在S201和S202中的处理与图14中的S101和S102中的处理类似。
在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)的情况下，例程转至图24中的S210。在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S202中的“是”)的情况下，例程转至S203。
在S203中，将作为第三占空比D3的校正值的第三占空比校正值C23设置为零。也就是说，通过等式(41)表示第三占空比校正值C23。
C23＝0…(41)
在S204中，确定偶数电压占空比De是否小于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去偶数电压占空比De所获得的值。在确定偶数电压占空比De小于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去偶数电压占空比De所获得的值(S204中的“是”)的情况下，例程进行至S205。在确定偶数电压占空比De等于或大于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去偶数电压占空比De所获得的值(S204中的“否”)的情况下，例程转至S206。
在S205中，通过等式(42-1)表示作为第二占空比D2的校正值的第二占空比校正值C22。
C22＝－(Dm－De)…(42-1)
在S206中，将第二占空比校正值C22设置为偶数电压占空比De(等式(42-2))。
C22＝－De…(42-2)
在实施方式中，将偶数电压占空比De与通过从电流检测占空比下限值Dm中减去偶数电压占空比De所获得的值进行比较，并且将通过乘以较大值所获得的值设置为第二占空比校正值C22。
S205或S206之后的S207中的处理与图14中的S107中的处理类似。在确定有功电压占空比Da小于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值(S207中的“是”)的情况下，例程转至S208。在确定有功电压占空比Da等于或大于通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值(S207中的“否”)的情况下，例程转至S209。
在S208中，通过等式(43-1)表示作为第一占空比D1的校正值的第一占空比校正值C2。
C21＝Dm–Da…(43-1)
在S209中，将第一占空比校正值C21设置为有功电压占空比Da(等式(43-2))。
C21＝Da…(43-2)
在实施方式中，将有功电压占空比Da与通过从电流检测占空比下限值Dm中减去有功电压占空比Da所获得的值进行比较，并且将较大值设置为第一占空比校正值C21。
在S208或S209中的处理之后，例程转至图24中的S217。
在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)的情况下例程所转到的图24中的S210中的处理，与图15的S110中的处理类似。在奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De中的至少一个等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S210中的“否”)的情况下，例程转至S212。在确定奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均比电流检测占空比下限值Dm小(S210中的“是”)的情况下，例程转至S211。
在S211中，通过等式(44)表示第一占空比校正值C21，通过等式(45)表示第二占空比校正值C22，并且通过等式(46)表示第三占空比校正值C23。
C21＝Dm－Do…(44)
C22＝0…(45)
C23＝Dm－De…(46)
在确定奇数电压占空比Do或者偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S210中的“否”)的情况下例程所转到的S212中的处理，与图15的S112中的处理类似。在确定奇数电压占空比Do等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S212中的“否”)的情况下，例程转至S214。在确定奇数电压占空比Do比电流检测占空比下限值Dm小(S212中的“是”)的情况下，例程转至S213。
在S213中，通过等式(47)表示第一占空比校正值C21，通过等式(48)表示第二占空比校正值C22，并且通过等式(49)表示第三占空比校正值C23。
C21＝(Dm－Do)×0.5…(47)
C22＝－(Dm－Do)×0.5…(48)
C23＝0…(49)
在确定奇数电压占空比Do等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S212中的“否”)的情况下例程所转到的S214中的处理，与图15的S114中的处理类似。在确定偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S214中的“否”)的情况下，例程转至S216。在确定偶数电压占空比De比电流检测占空比下限值Dm小(S214中的“是”)的情况下，例程转至S215。
在S215中，通过等式(50)表示第一占空比校正值C21，通过等式(51)表示第二占空比校正值C22，并且通过等式(52)表示第三占空比校正值C23。
C21＝0…(50)
C22＝－(Dm－De)×0.5…(51)
C23＝(Dm－De)×0.5…(52)
在奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S112中的“是”和S114中的“是”)的情况下例程所转到的S216中的处理，与图15的S116中的处理类似。将第一占空比校正值C21、第二占空比校正值C22和第三占空比校正值C23设置为零(等式(53))。
C21＝C22＝C23＝0…(53)
图23中的S208或S209之后的图24中的S217以及S211、S213、S215或S216中的处理与图15的S117中的处理类似。基于第一占空比校正值C21、第二占空比校正值C22以及第三占空比校正值C23，对第一占空比D1、第二占空比D2以及第三占空比D3进行校正以计算前半期占空比临时值D1_at、D2_at和D3_at(等式(54)、(55)和(56))以及后半期占空比临时值D1_bt、D2_bt和D3_bt(等式(57)、(58)和(59))。
D1_at＝D1+C21…(54)
D2_at＝D2+C22…(55)
D3_at＝D3+C23…(56)
D1_bt＝D1–C21…(57)
D2_bt＝D2–C22…(58)
D3_bt＝D3+C23…(59)
将参照图25至图28描述校正处理的细节。在图25至图29中，如在图16等中那样，通过实线表示第一占空比D1、通过虚线表示第二占空比D2并且通过长短交替虚线表示第三占空比D3。
将参照图25描述电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S202中的“是”)的情况下的处理(2-1)。处理(2-1)中的校正值是在S203和S205、S206和S208或S209中确定的值。
在处理(2-1)中，在前半期中，为了检测第一占空比D1的相电流，对第一占空比D1进行向上校正，使得第一占空比D1和第三占空比D3之间的差异d21_a变得等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且对第二占空比D2进行向下校正，使得第二占空比D2变得比第一占空比D1小。
在后半期中，为了检测第二占空比D2的相电流，对第二占空比D2进行向上校正，使得第二占空比D2与第三占空比D3之间的差异d21_b变得等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且对第一占空比D1进行向下校正，使得第一占空比D1变得比第三占空比D3小。
在处理(2-1)中，使用校正值C21和C22以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔不变得比预定时间段短，其中通过校正值C21和C22，第二占空比D2在前半期中变得比第三占空比D3小并且第一占空比D1在后半期中变得比第三占空比D3小。
将参照图26描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)并且奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均比电流检测占空比下限值Dm小(S210中的“是”)的情况下的处理(2-2)。处理(2-2)中的校正值是在S211中确定的值。
在处理(2-2)中，在前半期中，为了检测第一占空比D1的相电流，对第一占空比D1进行向上校正，使得第一占空比D1与第二占空比D2之间的差异d22_a变成电流检测占空比下限值Dm。
在后半期中，为了检测第三占空比D3的相电流，对第三占空比D3进行向下校正，使得第三占空比D1与第二占空比D2之间的差异d22_b变成电流检测占空比下限值Dm。
为了抵偿校正量，在前半期中对第三占空比D3进行向上校正，并且后半期中对第一占空比D1进行向下校正。
将参照图27描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)并且奇数电压占空比Do比电流检测占空比下限值Dm小(S212中的“是”)的情况下的处理(2-3)。
在处理(2-3)中，在前半期中，为了检测第一占空比D1的相电流，对第一占空比D1进行向上校正并且对第二占空比D2进行向下校正，使得第一占空比D1与第二占空比D2之间的差异d23_a变成电流检测占空比下限值Dm。
在后半期中，为了抵偿校正量，对第一占空比D1进行向下校正并且对第二占空比D2进行向上校正。在处理(2-3)中，由于作为第二占空比D2与第三占空比D3之间的差异的偶数电压占空比De等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且确保了能够检测第三占空比D3的相电流的占空比，因此在后半期中检测第三占空比D3的相电流。也就是说，在图27的示例中，第一占空比D1与第三占空比D3之间的差异d23_b等于或大于电流检测占空比下限值Dm。根据第一占空比D1和第二占空比D2以及校正值C21和C22，存在第二占空比D2比第一占空比D1小的情况。在该情况下，第二占空比D2与第三占空比D3之间的差异等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且能够检测第三占空比D3的相电流。
将参照图28描述在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)并且偶数电压占空比De比电流检测占空比下限值Dm小(S214中的“是”)的情况下的处理(2-4)。
在处理(2-4)中，在后半期中，为了检测第三占空比D3的相电流，对第二占空比D2进行向上校正，并且对第三占空比D3进行向下校正，使得第三占空比D3与第二占空比D2之间的差异d24_b变成电流检测占空比下限值Dm。
在前半期中，为了抵偿校正量，对第二占空比D2进行向下校正并且对第三占空比D3进行向上校正。在处理(2-4)中，由于作为第一占空比D1与第二占空比D2之间的差异的奇数电压占空比Do等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且确保了能够检测第一占空比D1的相电流的占空比，因此在前半期中检测第一占空比D1的相电流。也就是说，在图28的示例中，第一占空比D1和第三占空比D3的差异d24_a等于或大于电流检测占空比下限值Dm。根据第二占空比D2和第三占空比D3以及校正值C22和C23，存在第二占空比D2比第三占空比D3大的情况。在该情况下，第一占空比D1和第二占空比D2之间的差异等于或大于电流检测占空比下限值Dm，并且能够检测第一占空比D1的相电流。
在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S202中的“否”)并且奇数电压占空比Do和偶数电压占空比De二者均等于或大于电流检测占空比下限值Dm(S210中的“否”、S212中的“否”和S214中的“否”)的情况下，在不校正占空比的情况下，能够检测第一占空比D1和第三占空比D3的相电流。
接下来，将描述电流检测时间调整计算单元74中的调整处理。
在实施方式中，AD转换器42中的采样时间是在从PWM参考信号P的中心(上端、下端)起的检测转移时间t2(例如，几μs)之前的时间以及中间时间。将在一个PWM周期中的第一采样时间设置为t21，将第二采样时间设置为t22，将第三采样时间设置为t23，并且将第四采样时间设置为t24。检测转移时间t2可以等于或不同于第一实施方式的检测转移时间t1。
电流检测时间调整计算单元74调整如下时间：在该时间，通过改变作为施加至线圈11至13的电压平均值的中性点电压来生成用于执行电流检测的有功电流矢量，以使得t21和t22中的至少一个以及t23和t24中的至少一个变成在有功电压矢量时间间隔中用于收敛振铃的时间过后的时间。
将参照图29描述电流检测时间调整计算单元74中的调整处理。
S251中的处理与图20中的S151的处理类似。在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小(S251中的“是”)的情况下，例程转至S252。在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S251中的“否”)的情况下，例程转至S253。
在S252中，在前半期中，执行平顶调制，使得最大相的占空比变成占空比上限值x21。同样在后半期中，执行平顶调制，使得最大相的占空比变成上侧占空比设置值x22。占空比上限值x21是根据死区时间的值，并且在实施方式中，将其设置为96％。因此，电压矢量时间间隔V0变成根据死区时间确定的最短时间Tm。上侧占空比设置值x22是比占空比上限值x21小的值，并且对其进行适当地设置以使得用于执行电流检测的有功电压矢量时间间隔变成期望时间。在实施方式中，例如将上侧占空比设置值x22设置为70％。在该处理中，使电流检测时间变成有功电压矢量时间间隔中的期望时间就足够了。因此，在后半期中，代替最大相的占空比通过其变成上侧占空比设置值x22的平顶调制，例如，可以执行调制以使得处于中点的占空比变成中间占空比设置值x23(例如，54％)。
在S252中，电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小并且在一个PWM周期内执行平顶调制，从而在PWM参考信号P的下端处确保等于或长于最短时间Tm的电压矢量时间间隔V7。
例如，在前半期中，当前半期占空比临时值Du_at、Dv_at和Dw_at满足关系Du_at>Dv_at>Dw_at时，通过等式(61)、(62)和(63)分别表示前半期占空比指令值Du_a、Dv_a、和Dw_a。
Du_a[％]＝Du_at–Du_at+x21…(61)
Dv_a[％]＝Dv_at–Du_at+x21…(62)
Dw_a[％]＝Dw_at–Du_at+x21…(63)
在后半期中，当后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足关系Du_bt>Dv_bt>Dw_bt时，通过等式(64-1)、(65-1)和(66-1)分别表示后半期占空比指令值Du_b、Dv_b、和Dw_b。
Du_b[％]＝Du_bt–Du_bt+x22…(64-1)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Du_bt+x22…(65-1)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Du_bt+x22…(66-1)
例如，在后半期中，通过等式(64-2)、(65-2)和(66-2)分别表示在后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足关系Du_bt>Dv_bt>Dw_bt并且执行调制以使得处于中点的占空比变成中间占空比设置值x23的情况下的后半期占空比指令值Du_b、Dv_b、和Dw_b。
Du_b[％]＝Du_bt–Dv_bt+x23…(64-2)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Dv_bt+x23…(65-2)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Dv_bt+x23…(66-2)
在确定电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa(S251中的“否”)的情况下例程所转到的S253中，在前半期中，执行平顶调制以使得最大相的占空比变成占空比上限值x21。在后半期中，执行平底调制以使得最小相的占空比变成占空比下限值x11。通过调制，在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V7和在后半期中的电压矢量时间间隔V0变成等于或长于最短时间Tm。
例如，在后半期中，当后半期占空比临时值Du_bt、Dv_bt和Dw_bt满足关系Du_bt>Dv_bt>Dw_bt并且执行4％的平底调制时，通过等式(67)、(68)和(69)分别表示后半期占空比指令值Du_b、Dv_b、和Dw_b。前半期占空比指令值Du_a、Dv_a、和Dw_a分别与S252中的等式(61)、(62)和(63)类似。
Du_b[％]＝Du_bt–Dw_bt+4…(67)
Dv_b[％]＝Dv_bt–Dw_bt+4…(68)
Dw_b[％]＝Dw_bt–Dw_bt+4…(69)
将参照图30A至图30C和图31A至图31C描述实施方式的校正处理和调制处理的具体示例。图30A至图30C示出了在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下的示例。图31A至图31C示出了在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa的情况下的示例。将在Vu*>Vv*>Vw*的假定下描述图30A至图30C和图31A至图31C。
图30A与图21A类似。在基于校正之前的占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r来控制SW21至26的导通/关断操作的情况下，有功矢量电压时间间隔短，并且不能对各个相的电流Iu、Iv和Iw进行检测。
在实施方式中，如图30B所示，为了确保其中能够检测电流的有功电压矢量时间间隔，对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正。具体地，在前半期中，对作为最大占空比转换值的相的U相的占空比进行向上校正，以变成U相的前半期占空比临时值Du_at，使得用于执行电流检测的电压矢量V1变得等于或长于其中能够检测电流的时间段。此时，对V相的占空比进行向下校正，使得用于执行电流检测的电压矢量时间间隔V1不变得较短，并且V相的前半期占空比临时值Dv_at变得比W相的前半期占空比临时值Dw_at小。
在后半期中，对具有中点占空比转换值的V相的占空比进行向上校正，使得用于执行电流检测的电压矢量V3变得等于或长于其中能够检测电流的时间段。此时，对占空比转换值Du_r进行向下校正，使得用于执行电流检测的电压矢量时间间隔V3不变得较短，而U相的后半期占空比临时值Du_bt变得比W相的后半期占空比临时值Dw_bt小。
在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下，不校正作为最小占空比转换值的相的W相的占空比。因此，W相的前半期占空比转换值Dw_at和后半期占空比转换值Dw_bt等于占空比转换值Dw_r。
通过以上操作，将U上SW21从导通状态切换至关断状态的时间以及将其从关断状态切换至导通状态的时间向后移。将V上SW22从导通状态切换至关断状态的时间以及将其从关断状态切换至导通状态的时间向前移。此时，在校正之前和校正之后不改变其中U上SW21和W上SW23导通的时间段。
对U相和V相的占空比进行校正，使得它们的量值相等并且校正方向在前半期和后半期之间相反。由于在前半期中借由校正的施加电压改变以及在后半期中的借由校正的施加电压改变彼此抵偿，因此在一个PWM周期中，不存在校正之前和校正之后施加电压的改变。
如图30C所示，执行调整处理，使得能够不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于由AD转换器42以预定时间间隔的采样时间t21、t22、t23以及t24处所采样并且保持的值，来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。具体地，在前半期中，执行平顶调制，使得作为最大占空比的U相的前半期占空比指令值Du_a变成占空比上限值x21。在后半期中，执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的V相的后半期占空比指令值Dv_b变成上侧占空比设置值x22。因此，在前半期中的电压矢量时间间隔V0变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V7以及在后半期中的电压矢量时间间隔V0和电压矢量时间间隔V7中的每一个变成等于或长于最短时间Tm。
如上所述，在一个PWM周期中的采样时间为t21至t24，在t21处所采样的电流检测值为Ic21。在t22处所采样的电流检测值为Ic22，在t23处所采样的电流检测值为Ic23，并且在t24处所采样的电流检测值为Ic24。
在图30C中，在第二采样时间t22处检测的电流检测值Ic22为在电压矢量时间间隔V1中检测的值，以便基于在相电流计算单元61中的电流检测值Ic22来计算U相电流Iu。由于在第三采样时间t23处检测的电流检测值Ic23为在电压矢量时间间隔V3中检测的值，因此基于在相电流计算单元61中的电流检测值Ic23来计算V相电流Iv。基于U相电流Iu和V相电流Iv来计算W相电流Iw。
在第一采样时间t21处检测的电流检测值Ic21和在第四采样时间t24处检测的电流检测值Ic24用于偏差校正。
图31A和图31C示出了处理(2-4)的示例，在处理(2-4)中电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa，U相占空比转换值Du_r最大，V相占空比转换值Dv_r和W相占空比转换值Dw_r几乎相等，并且偶数电压占空比De等于或小于电流检测占空比下限值Dm。
如图31A所示，在基于校正之前的占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r来控制SW21至26的导通/关断状态的情况下，如图22A，虽然能够在电压矢量时间间隔V1中检测U相电流Iu，但是不能检测W相电流Iw和V相电流Iv。
从而，在实施方式中，如图31B所示，为了确保其中能够检测电流的有功电压矢量时间间隔，对占空比转换值Du_r、Dv_r和Dw_r进行校正。具体地，在后半期中，对处于中点的V相的占空比进行向上校正，以变成V相的后半期占空比临时值Dv_bt，使得用于执行电流检测的电压矢量V6变成其中能够检测电流的时间段。将作为最小占空比转换值的相的W相的占空比向下校正到W相的后半期占空比临时值Dw_bt。
在前半期中，为了抵偿后半期的校正量，对V相的占空比进行向下校正，以变成V相的前半期占空比临时值Dv_at。对W相的占空比进行向上校正，以变成W相的前半期占空比临时值Dw_at。
在示例中，不校正最大占空比转换值的U相的占空比。因此，U相的前半期占空比转换值Du_at和后半期占空比转换值Du_bt等于占空比转换值Du_r。
通过以上操作，将V上SW22从导通状态切换至关断状态的时间和将其从关断状态切换至导通状态的时间向前移。将W上SW 23从导通状态切换至关断状态的时间和将其从关断状态切换至导通状态的时间向后移。此时，在校正之前和校正之后不改变其中V上SW 22和W上SW 23导通的时间段。
对V相和W相的占空比进行校正，使得它们的大小相等并且校正方向在前半期与后半期之间相反。由于在前半期中借由校正的施加电压改变和在后半期中借由校正的施加电压改变彼此抵偿，因此在一个PWM周期中，校正之前和校正之后不存在施加电压的改变。
如图31C所示，执行调整处理，使得能够不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于由AD转换器42以预定时间间隔的采样时间t21、t22、t23以及t24处所采样并且保持的值，来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。具体地，在前半期中，执行平顶调制，使得作为最大占空比的U相的前半期占空比指令值Du_a变成占空比上限值x21。在后半期中，执行平底调制，使得作为最小相的占空比的W相的后半期占空比指令值Dw_b变成占空比下限值x11。因此，在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V7和在后半期中的电压矢量时间间隔V0变成等于或长于最短时间Tm。
在图31C中，在第二采样时间t22处检测的电流检测值Ic22为在电压矢量时间间隔V1中检测的值，以便基于在相电流计算单元61中的电流检测值Ic22来计算U相电流Iu。由于在第四采样时间t24处检测的电流检测值Ic24为在电压矢量时间间隔V6中检测的值，因此基于在相电流计算单元61中的电流检测值Ic24来计算V相电流Iv。基于U相电流Iu和V相电流Iv来计算W相电流Iw。
在第一采样时间处检测的电流检测值Ic21和在第三采样时间处检测的电流检测值Ic23用于偏差校正。
将描述用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的电流检测值与电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度之间的关系。
在实施方式中，不考虑电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度，基于在不改变采样时间t21、t22、t23和t24的情况下由AD转换器检测的电流检测值，能够计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
在实施方式中，如参照图30C所述，在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况下，相电流计算单元61基于在第二采样时间t22处检测的电流检测值Ic22和在第三采样时间t23处检测的电流检测值Ic23来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
如参照图31C所述，在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa的情况下，相电流计算单元61基于在第二采样时间t22处检测的电流检测值Ic22和在第四采样时间t24处检测的电流检测值Ic24来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
也就是说，同样在第二实施方式中，如前述实施方式，根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度来切换以预定采样时间间隔所检测的电流检测值Ic21至Ic24中用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的值。
同样利用该配置，产生与前述实施方式中的效果类似的效果。
第三实施方式
图32和图33示出了根据本公开的第三实施方式的电力转换设备。
本实施方式的电力转换设备2驱动并且控制电机105。
电机105为三相无刷电机，并且具有两组绕组110和115。绕组110是由U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113构成的。绕组115是由U2线圈116、V2线圈117和W2线圈118构成的。
电力转换设备2包括第一逆变器单元120、第二逆变器单元130、作为第一电流检测单元的第一分流电阻器140、作为第二电流检测单元的第二分流电阻器145、作为第一电流获得单元的第一AD转换器142、作为第二电流获得单元的第二AD转换器147、电容器51和52、扼流圈55、控制单元60以及电池80。
在实施方式中，针对绕组110设置有第一逆变器单元120、第一分流电阻器140、电容器51等以构成第一系统101。针对绕组115设置有第二逆变器单元130、第二分流电阻器145、电容器52等以构成第二系统102。
第一逆变器单元120为三相逆变器，并且对六个开关元件121至126进行桥接以切换传递至U1线圈111、V1线圈112以及W1线圈113的电流。
第二逆变器单元130为三相逆变器，并且对六个开关元件131至136进行桥接以切换传递至U2线圈116、V2线圈117以及W2线圈118的电流。
第一逆变器单元120和第二逆变器单元130的配置与逆变器单元20的配置类似。在实施方式中，开关元件121至123以及开关元件131至133对应于“高电势侧开关元件”，并且开关元件124至126以及开关元件134至136对应于“低电势侧开关元件”。
第一分流电阻器140设置于第一逆变器单元120的低电势侧与电池80的负极侧之间，并且通过检测第一逆变器单元120的总线电流来检测传递至绕组110的电流。通过放大电路141对第一分流电阻器140两端之间的电压进行放大并且将经放大的电压输出至第一AD转换器142。第一AD转换器142以预定采样时间间隔来采样并且保持电压，并且将经AD转换的第一电流检测值Ic31输出至控制单元60。
第二分流电阻器145设置在第二逆变器单元130的低电势侧与电池的负极侧之间，并且通过检测第二逆变器单元130的总线电流来检测传递至绕组115的电流。通过放大电路146对第二分流电阻器145两端之间的电压进行放大并且将经放大的电压输出至第二AD转换器147。第二AD转换器147以预定采样时间间隔来采样并且保持电压，并且将经AD转换的第二电流检测值Ic32输出至控制单元60。
电容器51设置在电池80与第一逆变器单元120之间，并且与扼流圈55协作构成电源滤波器。电容器52设置在电池80与第二逆变器单元130之间，并且与扼流圈55协作构成电源滤波器。
在实施方式的控制单元60中的电流检测时间调整计算单元74中，在第一逆变器单元120和第二逆变器单元130中执行不同的调整处理。将参照图3A和图3B描述实施方式中的调整处理。实施方式的校正处理与第一实施方式的校正处理类似。
图33A示出了与第一逆变器单元的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a和Dw1_a以及后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b和Dw1_b。图33B示出了与第二逆变器单元的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a以及后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b。
在该情况下，校正之后的前半期占空比为降序的U相、W相和V相的前半期占空比，并且校正之后的后半期占空比为降序的U相、W相和V相的后半期占空比。
如图33A所示，电流检测时间调整计算单元74执行平顶调制，使得针对与第一逆变器单元120的驱动有关的占空比，在前半期中，作为最大相的占空比的U相的前半期占空比指令值Du1_a变成占空比上限值x21，并且执行平底调制，使得在后半期中，作为最小相的占空比的W相的后半期占空比指令值Dw1_b变成占空比下限值x11。
通过调制，在前半期中的电压矢量时间间隔V0和在后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。在前半期中的电压矢量时间间隔V7和后半期中的电压矢量时间间隔V0变得等于或长于最短时间Tm。也就是说，在实施方式中，在不使用其中由于死区时间的影响而造成的指令电压与占空比不匹配的范围中的占空比的情况下执行PWM控制。
另外，对占空比进行调整，使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中。因此，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期之间进行改变时，脉冲也不关联于占空比的切换而减少。
第一AD转换器142在一个PWM周期中以预定时间间隔对第一分流电阻器140两端之间的电压采样四次。如在第二实施方式中，第一AD转换器142中的采样时间t21、t22、t23和t24包括比PWM参考信号P的中心(下端和上端)提前检测转移时间t2的时间以及处于上述时间的中间的时间。
在图33A的示例中，基于在第二采样时间t22处检测的电流检测值Ic22和在第四采样时间t24处检测的电流检测值Ic24，计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。如在前述实施方式中，根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度来改变用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的电流检测值。
如图33B所示，电流检测时间调整计算单元74对与第二逆变器单元130的驱动有关的占空比执行平底调制，使得在前半期中作为最小相的占空比的W相的前半期占空比指令值Dw2_a变成占空比下限值x11。电流检测时间调整计算单元74也执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的U相的后半期占空比指令值Du2_b变成占空比上限值x21。
通过调制，前半期中的电压矢量时间间隔V7和后半期中的电压矢量时间间隔V0变成最短时间Tm。前半期中的电压矢量时间间隔V0和后半期中的电压矢量时间间隔V7变得等于或长于最短时间Tm。也就是说，在实施方式中，在不使用其中由于死区时间的影响而造成指令电压和占空比不匹配的范围中的占空比的情况下来执行PWM控制。
另外，对占空比进行调整，使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中。因此，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期之间进行改变时，脉冲也不关联于占空比的切换而减少。
第二AD转换器147在一个PWM周期中以预定时间间隔对第二分流电阻器145两端之间的电压采样四次。如在第一实施方式中，第二AD转换器147中的采样时间t11、t12、t13和t14包括比PWM参考信号P的中心(上端和下端)落后检测转移时间t2的时间以及处于上述时间的中间的时间。
在图33B的示例中，基于在第一采样时间t11处检测的电流检测值Ic11和在第三采样时间t13处检测的电流检测值Ic13，计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。如在前述实施方式中那样，根据电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度来改变用于计算各个相的电流Iu、Iv和Iw的电流检测值。
在实施方式中，在前半期中对与第一逆变器单元120的驱动有关的占空比进行平顶调制，并且在后半期中对与第一逆变器单元120的驱动有关的占空比进行平底调制。另一方面，在前半期中对与第二逆变器单元130的驱动有关的占空比进行平底调制而在后半期中对与第二逆变器单元130的驱动有关的占空比进行平顶调制。
因此，从第一逆变器单元120中的电容器51充电的时间和从第二逆变器单元130的电容器52充电的时间有偏差，以便能够减少在电容器51和电容器52中的热产生和热损耗，能够增加使用寿命，并且能够减小电容器51和电容器52的大小。
在实施方式中，由第一逆变器单元120和第二逆变器单元130构成逆变器单元。由连接于第一逆变器单元120和电池80的负极之间的第一分流电阻器140以及连接于第二逆变器单元130和电池80的负极之间的第二分流电阻器145构成电流检测单元。
控制单元60中的电流检测时间调整计算单元74计算与第一逆变器单元120的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a、和Dw1_a和后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b、和Dw1_b，使得前半期中的电压矢量时间间隔V0和后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间。
电流检测时间调整计算单元74还计算与第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a和后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b，使得前半期中的电压矢量时间间隔V7和后半期中的电压矢量时间间隔V0变成最短时间。
通过计算，从两个逆变器单元120和130中的电容器51和电容器52充电所用时间不同，以便能够减少在电容器51和电容器52中的热产生和热损耗。因此，能够减小电容器51的大小，并且能够增加使用寿命。
电力转换设备2包括用于以预定时间间隔的采样时间采样并且保持作为第一分流电阻器140的电流检测值的第一电流检测值Ic31的第一AD转换器142、以及用于以预定时间间隔的采样时间采样并且保持作为第二分流电阻器145的电流检测值的第二电流检测值Ic32的第二AD转换器147。在实施方式中，第一AD转换器142中的采样时间与第二AD转换器147中的采样时间彼此不同。
利用该配置，能够在每个系统中在适当的时间检测电流检测值。
第四实施方式
将参照图34A和图34B描述根据本公开的第四实施方式的电力转换设备。
第四实施方式的配置等与第三实施方式的配置等类似。由于调整处理不同，所以将主要描述该点。
图34A示出了与第一逆变器单元120的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a、和Dw1_a和后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b、和Dw1_b。图34B示出了与第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a和后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b。
前半期占空比为降序的U相、V相和W相的占空比，并且第二占空比为降序的U相、W相和V相的占空比。
如图34A所示，本实施方式的与第一逆变器单元120的驱动有关的PWM参考信号P和占空比类似于第三实施方式中的那些。在前半期中，执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的U相的前半期占空比指令值Du1_a变成占空比上限值x21。在后半期中，执行平底调制，使得作为最小相的占空比的W相的后半期占空比指令值Dw1_b变成占空比下限值x11。
如图34B所示，与第二逆变器单元130的驱动有关的占空比类似于与第一逆变器单元120的驱动有关的占空比。在前半期中，执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的U相的前半期占空比指令值Du1_a变成占空比上限值x21。在后半期中，执行平底调制，使得作为最小相的占空比的W相的后半期占空比指令值Dw1_b变成占空比下限值x11。
在实施方式中，将与第二逆变器单元130的驱动有关的PWM参考信号PR的的相以及与第一逆变器单元120的驱动有关的PWM参考信号P的相转移180度。换句话说，将PWM参考信号P的相和PWM参考信号PR的相翻转。
第一AD转换器142中的采样时间以及基于在第一AD转换器142中检测的电流检测值对各个相的电流Iu、Iv和Iw的计算与在第三实施方式中的那些类似。第二AD转换器147中的采样时间以及基于在第二AD转换器147中检测的电流检测值对各个相的电流Iu、Iv和Iw的计算与在第三实施方式中的那些类似。
同样利用该配置，在第一逆变器单元120和第二逆变器单元130中，前半期中的电压矢量时间间隔V0和后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。前半期中的电压矢量时间间隔V7和在后半期中的电压矢量时间间隔V0变得等于或长于最短时间Tm。也就是说，在实施方式中，在不使用其中由于死区时间的影响而导致指令电压和占空比不匹配的范围中的占空比的情况下执行PWM控制。
另外，在第一逆变器单元120和第二逆变器单元130中，对占空比进行调整，使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期后半期中。因此，即使当占空比在一个PWM周期的前半期和后半期之间进行改变时，脉冲也不关联于占空比的切换而减少。
另外，对第一逆变器单元120中的有功电压矢量时间间隔和第二逆变器单元130中的有功电压矢量时间间隔进行转移。
在实施方式中，在第一系统101中，将PWM参考信号P的一个周期中PWM参考信号P的从下端到上端的时间段设置为前半期，而将从上端到下端的时间段设置为后半期。在第二系统102中，将PWM参考信号PR的一个周期中的PWM参考信号PR的从上端到下端的时间段设置为前半期，而将从下端到上端的时间段设置为后半期。
在实施方式中，与第二逆变器单元130的驱动有关的PWM参考信号PR的相是从与第一逆变器单元120的驱动有关的PWM参考信号P的相翻转的。
控制单元60中的电流检测时间调整计算单元74计算与第一逆变器单元120和第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a、Dw1_a、Du2_a、Dv2_a和Dw2_a以及后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b、Dw1_b、Du2_b、Dv2_b和Dw2_b，使得前半期中的电压矢量时间间隔V0或者后半期中的电压矢量时间间隔V0或电压矢量时间间隔V7变成最短时间。
在实施方式中，与第一逆变器单元120的驱动有关的占空比指令值Du1_a、Dv1_a、Dw1_a、Du1_b、Dv1_b和Dw1_b以及与第二逆变器单元130的驱动有关的占空比指令值Du2_a、Dv2_a、Dw2_a、Du2_b、Dv2_b和Dw2_b相等，以便能够减少电流检测时间调整计算单元74中的计算负荷。
产生与前述实施方式的效果类似的效果。
第五实施方式
将参照图35A和图35B描述根据本公开的第五实施方式的电力转换设备。
第五实施方式的配置等与第三实施方式的配置等类似。由于校正处理和调整处理不同，所以将主要描述不同点。
将实施方式中所述的校正处理和调整处理应用于其中电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度比预定值THa小的情况。在电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度等于或大于预定值THa的情况下，例如执行第三实施方式中描述的校正处理和调整处理。
在实施方式中，第一系统101和第二系统102执行不同的校正处理。在第一系统101中，执行与第二实施方式的校正处理类似的校正处理(参照等式(54)至(59))。
在第二系统102中，校正值与第一实施方式的校正值类似。例如当占空比转换值Du_r、Dv_r、和Dw_r满足Du_r>Dv_r>Dw_r时，将前半期占空比临时值Du2_at、Dv2_at和Dw2_at和后半期占空比临时值Du2_bt、Dv2_bt和Dw2_bt表示为等式(71)至(77)。
Du2_at＝Du_r－C11…(71)
Dv2_at＝Dv_r－C12…(72)
Dw2_at＝Dw_r－C13…(73)
Du2_bt＝Du_r+C11…(74)
Dv2_bt＝Dv_r+C12…(75)
Dw2_bt＝Dw_r+C13…(76)
具体地，在实施方式中，在第一系统101中，在前半期中增加校正值C21、C22和C23，而在后半期中减去校正值C21、C22和C23。另一方面，在第二系统102中，在前半期中减去校正值C11、C12和C13，而在后半期中增加校正值C11、C12和C13。也就是说，在实施方式中，在第一系统101和第二系统102中以相反的顺序执行校正处理中的加法和减法。
将参照图35A和图35B描述实施方式的调整处理。
图35A示出了与第一逆变器单元120的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a和Dw1_a和后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b、和Dw1_b。图35B示出了与第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a和后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b。
在实施方式中，与第一逆变器单元120有关的占空比指令值Du1_a、Dv1_a、Dw1_a、Du1_b、Dv1_b、和Dw1_b与第二实施方式中的那些类似。也就是说，如图35A所示，在前半期中，电流检测时间调整计算单元74执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的前半期占空比指令值Du1_a变成占空比上限值x21。在后半期中，电流检测时间调整计算单元74执行平顶调制，使得作为最大相的占空比的后半期占空比指令值Dv1_b变成上侧占空比设置值。
与第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a与第一实施方式的后半期占空比指令值Du_b、Dv_b、和Dw_b类似。与第二逆变器单元130的驱动有关的后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b与第一实施方式的前半期占空比指令值Du_a、Dv_a、和Dw_a类似。
如图35B所示，在前半期中，电流检测时间调整计算单元74执行平底调制，使得作为最小相的占空比的前半期占空比指令值Dv2_a变成下侧占空比设置值x12。在后半期中，电流检测时间调整计算单元74执行平底调制，使得作为最小相的占空比的后半期占空比指令值Dw2_b变成占空比下限值x11。
第一AD转换器142和第二AD转换器147中的采样时间与第二实施方式中的那些类似。第一AD转换器142基于在第二采样时间t22检测的电流检测值Ic22和在第三采样时间t23检测的电流检测值Ic23来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。第二AD转换器147基于在第四采样时间t24检测的电流检测值Ic24来计算各个相的电流Iu、Iv和Iw。
在实施方式中，在第一AD转换器142中的采样时间与在第二AD转换器147中的采样时间相同。
同样利用该配置，第一逆变器单元120的前半期中的电压矢量时间间隔V0和第二逆变器单元130的后半期中的电压矢量时间间隔V7变成最短时间Tm。其他零电压矢量时间间隔变得等于或长于最短时间。也就是说，在实施方式中，在不使用其中由于死区时间的影响而造成指令电压和占空比不匹配的范围中的占空比的情况下执行PWM控制。
另外，在第一逆变器单元120和第二逆变器单元130中，对占空比进行调整，使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中。因此，即使当占空比在一个PWM周期中的前半期与后半期之间进行改变时，脉冲也不关联于占空比的切换而减少。
另外，对第一逆变器单元120中的有功电压矢量时间间隔和在第二逆变器单元130中的有功电压矢量时间间隔进行转移。
在实施方式中，控制单元60中的电流检测时间调整计算单元74计算与第一逆变器单元120的驱动有关的前半期占空比指令值Du1_a、Dv1_a、和Dw1_a和后半期占空比指令值Du1_b、Dv1_b、和Dw1_b，使得电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度变得比预定值THa小并且前半期中的电压矢量时间间隔V0和V7中的一个变成最短时间Tm。电流检测时间调整计算单元74计算与第二逆变器单元130的驱动有关的前半期占空比指令值Du2_a、Dv2_a、和Dw2_a和后半期占空比指令值Du2_b、Dv2_b、和Dw2_b，使得后半期中的电压矢量时间间隔V0和V7中的另一个变成最短时间Tm。
同样利用该配置，产生与前述实施方式的效果类似的效果。
由于以相反的顺序执行校正处理中的加法和减法，因此通过校正所生成的声音的频率变得较高并且声音被抑制。因此，能够减少噪声。
其他实施方式
(A)在前述实施方式中，电压矢量V0和V7包括在前半期和后半期二者中。通过使得其中占空比具有最小相的下SW在前半期或后半期期间总是导通，能够输出占空比0％。通过使得其中占空比具有最大相的上SW在前半期或后半期期间总是导通，能够输出占空比100％。作为其他实施方式，可以将占空比下限值x11设置为0％或者可以将占空比上限值x21设置为100％。在该情况下，电压矢量时间间隔V7和V0包括在前半期和后半期中的一个中，并且电压矢量时间间隔V7和V0中的一个包括在前半期和后半期中的另一个中。
可以根据电压指令值来改变占空比下限值x11或占空比上限值x21。具体地，在电压指令值等于或小于预定值的情况下，通过将占空比下限值x11或占空比上限值x21设置为根据死区时间的值，电压矢量时间间隔V0和V7包括在前半期和后半期二者中。在电压指令值等于或大于预定值的情况下，通过将占空比下限值x11设置为0％或者将占空比上限值x21设置为100％，电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中的一个中，并且电压矢量时间间隔V0和V7中的一个包括在前半期和后半期中的另一个中。因此，能够施加较宽范围中的电压。
在将电力转换设备应用到电动转向设备的情况下，根据代替电压指令值的转向速度来改变占空比下限值x11或占空比上限值x21。在转向速度等于或小于预定速度的情况下，使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期二者中。在转向速度比预定速度高的情况下，可以使得电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中的一个中，并且电压矢量时间间隔V0和V7中的一个可以包括在前半期和后半期中的另一个中。
(B)在前述实施方式中，在一个PWM周期中的前半期中的校正处理和调整处理与在后半期中的校正处理和调整处理彼此不同。在另一实施方式中，只要通过例如交换前半期和后半期来抵偿前半期和后半期中的经校正的占空比，校正装置就可以执行任何校正。只要通过例如交换前半期和后半期将电压矢量时间间隔V0和V7二者均包括在前半期和后半期中的至少一个中，调整装置就可以执行任何调整。
可以交换第三实施方式至第五实施方式中的第一逆变器单元和第二逆变器单元。
(C)在前述实施方式中，通过AD转换器以预定时间间隔来检测电流检测值。在另一实施方式中，电流检测值的采样时间可以不为预定时间间隔。电流检测次数的数目不限于每个PWM周期四次，而可以为任何数目。在第一AD转换器中的时间间隔和第二AD转换器中的时间间隔可以彼此不同。第一AD转换器中的采样次数的数目和第二AD转换器中的采样次数的数目可以彼此不同。
(D)在前述实施方式中，电流检测单元设置在逆变器单元与DC电源的负侧之间。在另一实施方式中，电流检测单元可以设置在逆变器单元和DC电源的正侧之间。
(E)在实施方式中，作为PWM参考信号的载波为三角波。在另一实施方式中，PWM参考信号不限于三角波，而可以为例如锯齿波等。例如，在使用锯齿波作为载波的情况下，通过当将两个PWM周期中的第一个周期视为前半期而将第二个周期视为后半期时执行处理，获得类似的效果。
在前述实施方式中，将PWM参考信号的一个周期划分为前半期和后半期，并且执行校正处理和调整处理。在另一实施方式中，可以将作为一个或更多个PWM参考信号的预定多个周期划分为前半期和后半期，并且可以执行校正处理和调整处理。
(F)在第五实施方式中，在第一系统和第二系统之间以相反的顺序执行加法和减法。同样在第三实施方式和第四实施方式中，类似地，可以在第一系统和第二系统之间以相反的顺序执行加法和减法。通过操作，通过校正的声音的频率变得较高，并且声音被抑制，使得能够减少噪声。
在第五实施方式中，可以在第一系统和第二系统之间不以相反的顺序执行加法和减法。
(G)在前述实施方式中，将旋转电机应用到电动转向系统。在另一实施方式中，例如，车载电机可以用于电风扇、油泵、水泵等。电机可以不限于针对车辆的使用。
应当指出，本申请中的流程图或流程图中的处理包括各部分(也称为步骤)，每个部分表示为例如S101。另外，每个部分能够划分成若干子部分，同时若干部分能够组合成单个部分。此外，每个如此配置的部分也能够称为设备、模块或装置。
虽然已经参照其实施方式描述了本公开，但是要理解的是，本公开不限于实施方式和构造。本公开意在覆盖各种不同的修改和等效布置。另外，包括更多元件、更少元件或者仅单个元件的各种组合和配置、其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种电力转换设备(1,2)，包括：
逆变器单元(20,120,130)，所述逆变器单元(20,120,130)具有布置在高电势侧的多个高电势侧开关元件(21-23,31-33)和布置在低电势侧的多个低电势侧开关元件(24-26,34-36)，所述高电势侧开关元件和所述低电势侧开关元件中的每一个都对应于旋转电机(10,105)的绕组(15,110,115)的多个相中的一个相；
电流检测单元(40,140,145)，所述电流检测单元(40,140,145)连接于所述逆变器单元与DC电源(80)的正侧或负侧之间；以及
控制单元(60)，所述控制单元(60)基于PWM参考信号和占空比指令值来控制所述高电势侧开关元件和所述低电势侧开关元件的导通操作和关断操作，
其中，所述控制单元包括：
相电流计算装置(61)，所述相电流计算装置(61)基于通过所述电流检测单元所检测的电流检测值来计算每个相的相电流，所述相电流流经所述绕组的相中的一个相；以及
电压指令值计算装置(63,64)，所述电压指令值计算装置(63,64)基于所述每个相的相电流来计算电压指令值，所述电压指令值与施加至所述绕组的电压有关，
其中，所述控制单元将所述PWM参考信号的预定的一个周期或多个周期的前半期和后半期二者中的有功电压矢量时间间隔计算成长于或等于获得所述电流检测值所需的预定时间段，
其中，所述控制单元基于所述电压指令值来计算前半期占空比指令值和后半期占空比指令值作为占空比指令值，以使得第一电压矢量时间间隔和第二电压矢量时间间隔等于或长于最短时间，并且所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔包括在所述前半期和所述后半期中的至少一个中，
其中，在所述第一电压矢量时间间隔中，所有相的所述低电势侧开关元件导通，
其中，在所述第二电压矢量时间间隔中，所有相的所述高电势侧开关元件导通，
其中，所述最短时间等于或长于死区时间段，以及
其中，在所述死区时间段中，一个高电势侧开关元件和对应于所述绕组的相同相的一个低电势侧开关元件二者均关断。
2.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，在所述PWM参考信号的一个周期的前半期和后半期中，所述有功电压矢量时间间隔等于或长于获得所述电流检测值所需的所述预定时间段。
3.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，所述控制单元包括：
占空比转换装置(72)，所述占空比转换装置(72)用于将所述电压指令值转换为占空比转换值；
校正装置(73)，所述校正装置(73)用于计算前半期占空比临时值和后半期占空比临时值，以使得用于获得所述电流检测值的所述有功电压矢量时间间隔等于或长于获得所述电流检测值所需的所述预定时间段；以及
调整装置(74)，所述调整装置(74)用于根据所述前半期占空比临时值和所述后半期占空比临时值来计算所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得等于或长于所述最短时间的所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔包括在所述前半期和所述后半期中的至少一个中。
4.根据权利要求1所述的电力转换设备，还包括：
电流获得单元(42)，所述电流获得单元(42)用于以固定时间间隔采样时间来采样和保持所述电流检测值，
其中，所述控制单元计算所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得以所述固定时间间隔采样时间从所述电流检测值中获得所述相电流。
5.根据权利要求4所述的电力转换设备，
其中，根据所述电压指令值的幅度来切换用于计算所述每个相的相电流的值，以及
其中，所述值是从通过所述电流获得单元所获得的所述电流检测值中选择的。
6.根据权利要求1所述的电力转换设备，
其中，所述逆变器单元包括第一逆变器单元(120)和第二逆变器单元(130)，以及
其中，所述电流检测单元包括第一电流检测单元(140)和第二电流检测单元(145)，
其中，所述第一电流检测单元连接于所述第一逆变器单元与所述DC电源的所述正侧或所述负侧之间，以及
其中，所述第二电流检测单元连接于所述第二逆变器单元与所述DC电源的所述正侧或所述负侧之间。
7.根据权利要求6所述的电力转换设备，
其中，所述控制单元计算所述第一逆变器单元的所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得所述前半期中的所述第一电压矢量时间间隔和所述后半期中的所述第二电压矢量时间间隔等于所述最短时间，以及
其中，所述控制单元计算所述第二逆变器单元的所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得所述前半期中的所述第二电压矢量时间间隔和所述后半期中的所述第一电压矢量时间间隔等于所述最短时间。
8.根据权利要求6所述的电力转换设备，
其中，所述第二逆变器单元的所述PWM参考信号的相与所述第一逆变器单元的所述PWM参考信号的相相反，以及
其中，所述控制单元计算所述第一逆变器单元和所述第二逆变器单元的所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得所述前半期中的所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的一个以及所述后半期中的所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的另一个等于所述最短时间。
9.根据权利要求6所述的电力转换设备，
其中，在所述电压指令值的所述幅度小于预定值的情况下，所述控制单元计算所述第一逆变器单元的所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得所述前半期中的所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的一个等于所述最短时间，以及
其中，在所述电压指令值的所述幅度小于所述预定值的情况下，所述控制单元计算所述第二逆变器单元的所述前半期占空比指令值和所述后半期占空比指令值，使得所述后半期中的所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的另一个等于所述最短时间。
10.根据权利要求6所述的电力转换设备，还包括：
第一电流获得单元(142)，所述第一电流获得单元(142)用于以固定时间间隔采样时间来采样和保持第一电流检测值作为所述第一电流检测单元的所述电流检测值；以及
第二电流获得单元(147)，所述第二电流获得单元(147)用于以固定时间间隔采样时间来采样和保持第二电流检测值作为所述第二电流检测单元的所述电流检测值。
11.根据权利要求10所述的电力转换设备，
其中，所述第一电流获得单元中的所述固定时间间隔采样时间和所述第二电流获得单元中的所述固定时间间隔采样时间彼此不同。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换设备，
其中，在所述电压指令值等于或小于预定值的情况下，所述控制单元将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔设置为处于所述前半期和所述后半期二者中，以及
其中，在所述电压指令值大于所述预定值的情况下，所述控制单元将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔二者均设置为处于所述前半期和所述后半期中的一个中，并且将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的一个设置为处于所述前半期和所述后半期中的另一个中。
13.一种电动转向设备(100)，包括：
根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换设备；以及
用于输出协助驾驶员的转向操作的辅助转矩的旋转电机。
14.根据权利要求13所述的电动转向设备，
其中，在转向速度等于或小于预定速度的情况下，所述控制单元将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔二者均设置为处于所述前半期和所述后半期二者中，以及
其中，在所述转向速度高于所述预定速度的情况下，所述控制单元将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔二者均设置为处于所述前半期和所述后半期中的一个中，并且将所述第一电压矢量时间间隔和所述第二电压矢量时间间隔中的一个设置为处于所述前半期和所述后半期中的另一个中。
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