CN106357196B - 电力转换器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电力转换器。用于包括第一绕组集和第二绕组集的三相旋转电机的电力转换器包括：分别对应于第一绕组集和第二绕组集的第一逆变器和第二逆变器；以及包括命令计算单元和超出校正单元的控制单元，其中，命令计算单元计算与要施加至第一绕组集和第二绕组集的电压有关的第一电压命令值和第二电压命令值，超出校正单元校正对应于第一电压命令值和第二电压命令值的第一电压命令对应值和第二电压命令对应值。当第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的一个超出根据能够被输出的电压而设置的限制值时，超出校正单元根据超出限制值的超出量来执行用于校正第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的另一个的超出校正过程。

Description

电力转换器
技术领域
本公开内容涉及电力转换器。
背景技术
迄今为止，已知一种用于驱动包括多个绕组集的多绕组电动机的电动机驱动装置。例如，在专利文献1中，将第五阶高次谐波和第七阶高次谐波叠加来降低电压峰值，以抑制扭矩波动。
在专利文献1中，需要获得电流相位，以通过使用第五阶高次谐波分量和第七阶高次谐波分量来执行校正，导致了相对大的计算量。此外，在计算第五阶高次谐波和第七阶高次谐波的过程中，可能发生计算错误。因此，存在着由于计算错误而不能适当控制扭矩波动的可能。
专利文献1：JP-2014-121189-A
发明内容
本公开内容的目的是提供一种能够在最小化电流波动的同时提高电压利用率的电力转换器。
根据本公开内容的一个方面，用于转换包括第一绕组集和第二绕组集的三相旋转电机的电力的电力转换器，包括：对应于第一绕组集的第一逆变器；对应于第二绕组集的第二逆变器；以及包括命令计算单元和超出校正单元的控制单元，其中，命令计算单元计算与要施加至第一绕组集的电压有关的第一电压命令值以及与要施加至第二绕组集的电压有关的第二电压命令值，超出校正单元校正对应于第一电压命令值的第一电压命令对应值和对应于第二电压命令值的第二电压命令对应值。当第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的一个超出根据能够被输出的电压而设置的限制值时，超出校正单元根据超出限制值的超出量来执行用于校正第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的另一个的超出校正过程。
当第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的一个超出根据能够被输出的电压而设置的限制值时，超出校正单元根据超出限制值的超出量来执行用于校正第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的另一个的超出校正过程。在这种情况下，当绕组集和逆变器的组合称为系统时，在一个系统的电压命令对应值超出根据能够被输出的电压而设置的限制值的情况下，另一系统补偿该超出。因此，能够在最小化电流波动的同时提高电压利用率。
附图说明
根据参考附图所作出的以下详细描述，本公开内容的以上和其它目的、特征和优势将变得显而易见。在附图中：
图1是示出根据本公开内容的第一实施方式的电动助力转向系统的配置的示意配置图；
图2是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的电力转换器的电学配置的电路图；
图3是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的控制单元的框图；
图4是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的电压控制过程的图；
图5是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的超出校正过程的流程图；
图6是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第一中性点电压变化值的图；
图7是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第一上-下限限制处理值的图；
图8是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第一超出量的图；
图9是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第一校正量的图；
图10是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第二中性点电压变化值的图；
图11是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第二上-下限限制处理值的图；
图12是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第二超出量的图；
图13是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第二校正量的图；
图14A和14B是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第一超出校正值的图；
图15A和15B是用于说明根据本公开内容的第一实施方式的第二超出校正值的图；
图16是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的电力转换器的电学配置的电路图；
图17是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的超出校正过程的流程图；
图18是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的超出校正过程的流程图；
图19是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一中性点电压变化值的图；
图20是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一上-下限限制处理值的图；
图21是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一超出量的图；
图22是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一相转换量的图；
图23是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二中性点电压变化值的图；
图24是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二上-下限限制处理值的图；
图25是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二超出量的图；
图26是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二相转换量的图；
图27是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二校正量的图；
图28A和28B是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一超出校正值的图；
图29是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第一校正量的图；
图30A和30B是用于说明根据本公开内容的第二实施方式的第二超出校正值的图；
图31是用于说明根据本公开内容的第三实施方式的控制单元的框图；
图32是用于说明根据本公开内容的第三实施方式的电流校正值计算单元的框图；以及
图33是用于说明根据本公开内容的第四实施方式的控制单元的图。
具体实施方式
在下文中，基于附图描述了根据本公开内容的电力转换器。在以下多个实施方式中，为基本相同的配置提供相同的附图标记，并且省略对基本相同的配置的重复描述。
第一实施方式
将参考图1至图15来描述根据本公开内容的第一实施方式的电力转换器。本实施方式的电力转换器1被应用于电动助力转向装置5，以连同作为旋转电机的电动机80一起辅助驾驶员的转向操作。图1示出了包括电动助力转向装置5的转向系统90的整体配置。转向系统90包括作为转向构件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、一对车轮98、电动助力转向装置5等。
方向盘91与转向轴92连接。转向轴92设置有用于检测由操作方向盘91的驾驶员输入的转向扭矩的扭矩传感器94。小齿轮96被设置在转向轴92的顶端处并且与齿条轴97啮合。车轮98通过拉杆(tie rod)等耦合到齿条轴97的各端。
当驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92旋转。小齿轮96将转向轴92的旋转运动转变成齿条轴97的线性运动，并且以与齿条轴97的位移量相对应的角度来转向一对车轮98。
电动助力转向装置5包括：用于输出辅助扭矩的电动机80，所述辅助扭矩辅助驾驶员对方向盘91的转向；用于电动机80的驱动控制的电力转换器1；作为动力传输构件的减速齿轮9，所述动力传输构件减弱电动机80的旋转并且将旋转传输至转向轴92或齿条轴97；等等。
通过被提供有来自电池105(参见图2)即DC电源的电力，电动机80被驱动，以使减速齿轮(reduction gear)9正常地或反向地旋转。在下文中，电池105的电压称为电源电压Vb。如图2中所示，电动机80是三相无刷电动机，包括转子和定子(均未示出)。转子是其表面附着有永磁体并且具有磁极的圆柱形构件。绕组集81、82缠绕在定子上。第一绕组集81具有U1线圈811、V1线圈812和W1线圈813。第二绕组集82具有U2线圈821、V2线圈822和W2线圈823。U1线圈811和U2线圈821布置在相移了30[°]的位置。这同样适用于V相和W相。因此，在本实施方式中，第一绕组集81和第二绕组集电导通，并且相移了30[°]。
电力转换器1包括第一逆变器10、第二逆变器20、电流检测单元17和27、旋转角度传感器29、电源继电器31和32、控制单元41等。第一逆变器10具有六个开关元件11至16，并且对流向第一绕组集81的电流进行转换。在下文中，“开关元件”称为“SW元件”。SW元件11至13被连接至高电势侧，并且SW元件14至16被连接至低电势侧。成对的U相SW元件11、14的连接点与U1线圈811的一端连接。成对的V相SW元件12、15的连接点与V1线圈812的一端连接。成对的W相SW元件13、16的连接点与W1线圈813的一端连接。
第二逆变器20具有六个SW元件21至26，并且对流向第二绕组集82的电流进行转换。SW元件21至23被连接至高电势侧，并且SW元件24至26被连接至低电势侧。成对的U相SW元件21、24的连接点与U2线圈821的一端连接。成对的V相SW元件22、25的连接点与V2线圈822的一端连接。成对的W相SW元件23、26的连接点与W2线圈823的一端连接。本实施方式的SW元件11至16、21至26中的每个是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，但也可以是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、晶匣管(thyristor)等。在本实施方式中，SW元件11至13、21至23对应于“高电势侧开关元件”，并且SW元件14至16、24至26对应于“低电势侧开关元件”。
第一电流检测单元17具有电流检测元件171、172、173。U1电流检测元件171被设置在U相SW元件11、14的连接点与U1线圈811之间的连接线上，并且检测U1线圈811中的电流。V1电流检测元件172被设置在V相SW元件12、15的连接点与V1线圈812之间的连接线上，并且检测V1线圈812中的电流。W1电流检测元件173被设置在W相SW元件13、16的连接点与W1线圈813之间的连接线上，并且检测W1线圈813中的电流。在U1线圈811中流动的电流的检测值称为U1电流检测值Iu1。在V1线圈812中流动的电流的检测值称为V1电流检测值Iv1。在W1线圈813中流动的电流的检测值称为W1电流检测值Iw1。
第二电流检测单元27具有电流检测元件271、272、273。U2电流检测元件271被设置在U相SW元件21、24的连接点与U2线圈821之间的连接线上，并且检测U2线圈821中的电流。V2电流检测元件272被设置在V相SW元件22、25的连接点与V2线圈822之间的连接线上，并且检测V2线圈822中的电流。W2电流检测元件273被设置在W相SW元件23、26的连接点与W2线圈823之间的连接线上，并且检测W2线圈823中的电流。在U2线圈821中流动的电流的检测值称为U2电流检测值Iu2。在V2线圈822中流动的电流的检测值称为V2电流检测值Iv2。在W2线圈823中流动的电流的检测值称为W2电流检测值Iw2。本实施方式的电流检测元件171至173、271至273是霍尔元件。旋转角度传感器29检测电动机80的旋转角度。通过旋转角度传感器29检测的电动机80的电角度θ被输出至控制单元41。
第一电源继电器31能够切断从电池105到第一逆变器10的电力供给。第二电源继电器32能够切断从电池105到第二逆变器20的电力供给。在本实施方式中，电源继电器31、32中的每个是类似于SW元件11等的MOSFET，但也可以是IGBT、机械继电器等。此外，在使用MOSFET用于电源继电器31、32的情况下，优选的是提供反向连接保护继电器(未示出)，该反向连接保护继电器与电源继电器31、32串联连接，以使得寄生二极管的方向反向，以便在错误地以相反方向连接电池105时，防止电流以相反方向流过寄生二极管。
第一电容器33与电池105和第一逆变器10并联连接。第二电容器34与电池105和第二逆变器20并联连接。电容器33、34存储电荷，以辅助向逆变器10、20提供电力，并且抑制诸如浪涌电流的噪声分量。
在本实施方式中，第一绕组集81、与用于第一绕组集81的传导控制(conductioncontrol)有关的第一逆变器10、第一电流检测单元17、第一电源继电器31以及第一电容器33被视为“第一系统101”。此外，第二绕组集82、与用于第二绕组集82的传导控制有关的第二逆变器20、第二电流检测单元27、第二电源继电器32以及第二电容器34被视为“第二系统102”。
控制单元41控制整个电力转换器1，并且包括执行各种计算的微计算机等。由控制单元41进行的每个过程可以是通过在CPU中运行先前存储的程序而执行的软件过程，或者可以是通过使用专用电子电路执行的硬件过程。控制单元41基于从扭矩传感器94(参见图1)获取的转向扭矩、从旋转角度传感器29获取的电角度θ等来生成用于控制SW元件11至16、21至26中的每一个SW元件的导通-关断的控制信号。所生成的控制信号通过驱动电路35输出至SW元件11至16、21至26的栅极。
如图3中所示，控制电路41具有三相至两相变换单元51、控制器52、电压限制单元53、两相至三相变换单元54、调制计算单元55等。
三相至两相变换单元51具有第一系统三相至两相变换单元511和第二系统三相至两相变换单元512。第一系统三相至两相变换单元511基于电角度θ对从第一电流检测单元17获取的U1电流检测值Iu1、V1电流检测值Iv1和W1电流检测值Iw1执行dq变换，并且计算第一d轴电流检测值Id1和第一q轴电流检测值Iq1。第二系统三相至两相变换单元512基于电角度θ对从第二电流检测单元27获取的U2电流检测值Iu2、V2电流检测值Iv2和W2电流检测值Iw2执行dq变换，并且计算第二d轴电流检测值Id2和第二q轴电流检测值Iq2。
基于根据扭矩命令值的d轴电流命令值Id*和q轴电流命令值Iq*、d轴电流检测值Id1和Id2，以及q轴电流检测值Iq1和Iq2，控制器52通过PI计算等来计算第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a，第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a、第二预限制d轴电压命令值Vd2*_a，以及第二预限制q轴电压命令值Vq2*_a。
电压限制单元53具有第一电压限制单元531和第二电压限制单元532，并且通过使用d-q轴电压的幅度来限制电压。第一电压限制单元531限制第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a和第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a，并且计算第一d轴电压命令值Vd1*和第一q轴电压命令值Vq1*。第二电压限制单元532限制第二预限制d轴电压命令值Vd2*_a和第二预限制q轴电压命令值Vq2*_a，并且计算第二d轴电压命令值Vd2*和第二q轴电压命令值Vq2*。
将参考图4在这里描述第一电压限制单元531中的电压限制过程。第二电压限制单元532中的过程与第一电压限制单元531中的过程类似，因此省略其描述。具有作为第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a的d轴分量以及作为第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a的q轴分量的电压向量被称为第一预限制电压向量A1_a。当第一预限制电压向量A1_a的大小不大于幅度限制值V_lim时，第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a被设置成第一d轴电压命令值Vd1*，并且第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a被设置成第一q轴电压命令值Vq1*。此外，如图4中所示，当第一预限制电压向量A1_a的大小大于幅度限制值V_lim时，第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a被设置成第一d轴电压命令值Vd1*，并且q轴分量被限制成使得限制后的电压向量A1达到幅度限制值V_lim，并且所得到的值被设置成第一q轴电压命令值Vq1*。
通过公式(1)计算d-q轴坐标处的幅度限制值V_lim。例如，当电源电压Vb被设置成12[V]并且负荷最大值(duty maximum value)Dmax被设置成103.5[％]时，幅度限制值V_lim约为8.87[V]。在不执行稍后描述的超出校正过程的情况下，负荷最大值Dmax为100[％]，并且幅度限制值V_lim约为8.49[V]。
V_lim＝Vb×(√2)×Dmax/100...(1)
通过离线(off line)执行的计算来事先设置负荷最大值Dmax，使得该值变成在执行稍后描述的超出校正过程时能够被输出的值。在本实施方式中，电流检测元件171至173、271至273被作为霍尔元件，并且绕组集81、82中的电流被直接检测，并且能够使用高达100[％]的负荷。当如在稍后描述的第二实施方式中那样使用分流电阻器检测电流时，仅能够使用达到预定最大负荷宽度的负荷(例如，93[％])。在那种情况下，负荷最大值Dmax是通过将预定最大负荷宽度与103.5[％]相乘所得到的值，并且幅度限制值V_lim同样是不同的值。
两相至三相变换单元54具有第一系统两相至三相变换单元541和第二系统两相至三相变换单元542。第一系统两相至三相变换单元541基于电角度θ对第一d轴电压命令值Vd1*和第一q轴电压命令值Vq1*执行反向dq变换，并且计算U1电压检测值Vu1*、V1电压检测值Vv1*和W1电压检测值Vw1*。第二系统两相至三相变换单元542基于电角度θ对第二d轴电压命令值Vd2*和第二q轴电压命令值Vq2*执行反向dq变换，并且计算U2电压命令值Vu2*、V2电压命令值Vv2*和W2电压命令值Vw2*。
在下文中，U1电压命令值Vu1*、V1电压命令值Vv1*和W1电压命令值Vw1*被适当地称为“(第一)电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*”。U2电压命令值Vu2*、V2电压命令值Vv2*和W2电压命令值Vw2*被适当地称为“(第二)电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*”。
调制计算单元55基于电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*、Vu2*、Vv2*、Vw2*计算负荷命令值Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2。负荷命令值Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2通过驱动电路35(在图3中未示出)被输出至逆变器10、20。
调制计算单元55具有负荷变换单元551和超出校正单元552。负荷变换单元551对第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*执行负荷变换，并且计算第一负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c。此外，负荷变换单元551对第二电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*执行负荷变换，并且计算第二负荷变换值Du2_c、Dv2_c、Dw2_c。超出校正单元552执行超出校正过程，在该超出校正过程中，在第二系统102侧对超出能够从第一系统101输出的电压的限制值进行补偿，并且在第一系统101侧对超出能够从第二系统102输出的电压的限制值进行补偿。该过程提高了电压利用率。
将参考图5中示出的流程图来描述本实施方式的超出校正过程。通过超出校正单元522来执行本实施方式的超出校正过程。在步骤S101中，超出校正单元552判定最大负荷MaxD1，该最大负荷MaxD1是通过对第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*执行负荷变换所得到的第一负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c中的最大值。在下文中，省略“步骤S101”中的“步骤”，并且写为“S101”。这同样适用于其它步骤。
在S102中，超出校正单元552判定最小负荷MinD1，该最小负荷MinD1是第一负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c中的最小值。在S103中，超出校正单元552判定中间负荷MidD1。通过公式(2)来表示中间负荷MidD1。在公式(2)中，“150”表示：当每个相的负荷的中心值为50[％]时，三个相的负荷之和为150。这同样适用于公式(6)。
MidD1＝150-MaxD1-MinD1...(2)
在S104中，超出校正单元552计算第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11。分别通过公式(3-1)、(3-2)、(3-3)来计算第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11。在本文的计算过程中，通过使最大负荷和最小负荷相等来改变中性点电压。即使在中性点电压被改变时，也不影响电动机80的驱动，除非线电压被改变。第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11如图6中所示。在图6中，用实线表示与U相有关的值，用虚线表示与V相有关的值，并且用点划线表示与W相有关的值。这同样适用于稍后描述的其它附图。
Du1_ca11＝Du1_c-MidD1×0.5+50...(3-1)
Dv1_ca11＝Dv1_c-MidD1×0.5+50...(3-2)
Dw1_ca11＝Dw1_c-MidD1×0.5+50...(3-3)
在S105中，超出校正单元552限制第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11以使其在预定下限值RL1到预定上限值RH1的范围内，并且计算第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12。当第一中性点电压变化值Du1_ca11不小于下限值RL1且不大于上限值RH1时，第一中性点电压变化值Du1_ca11被作为上-下限限制处理值Du1_ca12。当第一中性点电压变化值Du1_ca11小于下限值RL1时，下限值RL1被设置成第一上-下限限制处理值Du1_ca12。当第一中性点电压变化值Du1_ca11大于上限值RH1时，上限值RH1被设置成第一上-下限限制处理值Du1_ca12。这同样适用于第一上-下限限制处理值Dv1_ca12、Dw1_ca12。
第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12如图7中所示。图7是下限值RL1为0[％]且上限值RH1为100[％]的情况的示例。这同样适用于稍后描述的图11。下限值RL1和上限值RH1能够任意地设置。例如，考虑到死区时间(dead time)、电流检测所需导通时间(on-time)等，下限值RL1可以被设置成4[％]且上限值RH1可以被设置成93[％]。
在S106中，超出校正单元552计算第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10。第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10是第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11超过下限值RL1或上限值RH1的量，并且分别通过公式(4-1)、(4-2)、(4-3)来表示。此外，第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10如图8中所示。图8以放大形式示出了0[％]左右的调制比。这同样适用于图9、12、13等。
Du1_h10＝Du1_ca11-Du1_ca12...(4-1)
Dv1_h10＝Dv1_ca11-Dv1_ca12...(4-2)
Dw1_h10＝Dw1_ca11-Du1_ca12...(4-3)
在S107中，超出校正单元552计算第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11，它们是通过使用旋转矩阵将第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10转换成第二系统102的坐标系所得到的值。能够通过对第一系统101的坐标系中的第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10执行dq变换，并且对第二系统102的坐标系中的dq变换值执行反向dq变换，来计算第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11。分别通过公式(5-1)、(5-2)、(5-3)来表示第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11。
Du1_h11＝(Du1_h10-Dv1_h10)/(√3)...(5-1)
Dv1_h11＝(Dv1_h10-Dw1_h10)/(√3)...(5-2)
Dw1_h11＝(Dw1_h10-Du1_h10)/(√3)...(5-3)
第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11如图9中所示。应当注意到，由“u,v”标记的地方意味着Du1_h11和Dv1_h11是相同值，并且它们的线重叠。类似地，“u,w”意味着Du1_h11和Dw1_h11是相同值，并且“v,w”意味着Dv1_h11和Dw1_h11是相同值。这同样适用于图13。
在S108中，超出校正单元552判定最大负荷MaxD2，该最大负荷MaxD2是通过对第二电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*执行负荷变换所得到的第二负荷变换值Du2_c、Dv2_c、Dw2_c中的最大值。在S109中，超出校正单元552判定最小负荷MinD2，该最小负荷MinD2是第二负荷变换值Du2_c、Dv2_c、Dw2_c中的最小值。在S110中，超出校正单元552判定中间负荷MidD2。通过公式(6)来表示中间负荷MidD2。
MidD2＝150-MaxD2-MinD2...(6)
在下文中，由于S111至S114的处理与S104至S107的处理基本类似，所以适当地省略了对S111至S114的处理的详细描述。在S111中，超出校正单元552计算第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11。分别通过公式(7-1)、(7-2)、(7-3)来计算第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11。第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11如图10中所示。
Du2_ca11＝Du2_c-MidD2×0.5+50...(7-1)
Dv2_ca11＝Dv2_c-MidD2×0.5+50...(7-2)
Dw2_ca11＝Dw2_c-MidD2×0.5+50...(7-3)
在S112中，超出校正单元552限制第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11以使其在预定下限值RL1到预定上限值RH1的范围内，并且计算第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12。第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12如图11中所示。
在S113中，超出校正单元552计算第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10。第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10是第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11超过下限值RL1或上限值RH1的量，并且分别通过公式(8-1)、(82)、(8-3)来表示。此外，第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10如图12中所示。
Du2_h10＝Du2_ca11-Du2_ca12...(8-1)
Dv2_h10＝Dv2_ca11-Dv2_ca12...(8-2)
Dw2_h10＝Dw2_ca11-Du2_ca12...(8-3)
在S114中，超出校正单元552计算第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11，它们是通过使用旋转矩阵将第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10转换成第一系统101的坐标系所得到的值。能够通过对第二系统102的坐标系中的第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10执行dq变换，并且对第一系统101的坐标系中的dq变换值执行反向dq变换，来计算第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11。分别通过公式(9-1)、(9-2)、(9-3)来表示第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11。此外，第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11如图13中所示。
Du2_h11＝(Du2_h10-Dw2_h10)/(√3)...(9-1)
Dv2_h11＝(Dv2_h10-Du2_h10)/(√3)...(9-2)
Dw2_h11＝(Dw2_h10-Dv2_h10)/(√3)...(9-3)
可以按照S108至S114的处理以及S101至S107的处理的顺序来执行S101至S107的处理和S108至S114的处理，或者可以同时并行地执行S101至S107的处理和S108至S114的处理。
在S115中，用第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11来校正第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12，以给出第一超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13。分别通过公式(10-1)、(10-2)、(10-3)来表示第一超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13。
Du1_ca13＝Du1_ca12+Du2_h11...(10-1)
Dv1_ca13＝Dv1_ca12+Dv2_h11...(10-2)
Dw1_ca13＝Dw1_ca12+Dw2_h11...(10-3)
在S116中，用第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11来校正第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12，以给出第二超出校正值Du2_ca13、Dv2_ca13、Dw2_ca13。分别通过公式(11-1)、(11-2)、(11-3)来表示第二超出校正值Du2_ca13、Dv2_ca13、Dw2_ca13。
Du2_ca13＝Du2_ca12+Du1_h11...(11-1)
Dv2_ca13＝Dv2_ca12+Dv1_h11...(11-2)
Dw2_ca13＝Dw2_ca12+Dw1_h11...(11-3)
在本实施方式中，超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13、Du2_ca13、Dv2_ca13、Dw2_ca13作为负荷命令值Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2而被输出至驱动电路35。
图14A和14B示出了第一超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13，图15A和15B示出了第二超出校正值Du2_ca13、Dv2_ca13、Dw2_ca13。图14A示出了第一超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13的全部，图14B以放大形式示出了0[％]左右的调制比。在图14B中，细线表示在用第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11校正之前的第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12。这同样适用于图15A和15B。
在本实施方式中，在S104和S111中，负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c、Du2_c、Dv2_c、Dw2_c被调制以改变中性点电压，借以将通过调制得到的中性点电压与改变前的电压进行比较，因此，能够提高电压利用率。此外，如图14A和14B中所示，第一超出校正值Du1_ca13、Dv1_ca13、Dw1_ca13是通过用第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11校正第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12所得到的值。第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11是在第二系统102中基于第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10而计算的值，该第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10是超出下限值RL1或上限值RH1的超出量。
类似地，如图15A和15B中所示，第二超出校正值Du2_ca13、Dv2_ca13、Dw2_ca13是通过用第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11校正第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12所得到的值。第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11是在第一系统101中基于第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10而计算的值，该第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10是超出下限值RL1或上限值RH1的超出量。因此，能够在不增大扭矩波动的情况下通过使用抵消绕组(cancel winding)来提高电压利用率。另外，第一绕组集81的抵消绕组是第二绕组集82，而第二绕组集82的抵消绕组是第一绕组集81。
在本实施方式中，在计算校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11、Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11中不使用电压相位，从而消除了计算反正切(atan)的需要。因此，与利用通过使用电压相位(诸如第五阶高次谐波、第七阶高次谐波等)所计算的值来执行校正的情况相比，能够减少计算负荷。此外，由于与超出下限值或上限值的超出量相对应的量在其它系统侧被校正，所以能够最小化电流波动。此外，与基于第五阶高次谐波或第七阶高次谐波来执行校正的情况不同，例如，第一系统101中的d-q轴变换后的负荷和第二系统102中的d-q轴变换后的负荷增大或减小了相同的量，从而防止在计算校正量的过程中发生错误。
如在上面所详细描述的，本实施方式的电力转换器1对具有第一绕组集81和第二绕组集82的三相电动机80的电力进行转换，并且电力转换器1包括第一逆变器10、第二逆变器20和控制单元41。第一逆变器10被设置成与第一绕组集81对应。第二逆变器20被设置成与第二绕组集82对应。控制单元41具有控制器52、电压限制单元53、两相至三相变换单元54、负荷变换单元551和超出校正单元552。控制器52、电压限制单元53和两相至三相变换单元54计算与要施加至第一绕组集81的电压有关的第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*，以及与要施加至第二绕组集82的电压有关的第二电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*。
超出校正单元552校正第一负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c以及第二负荷变换值Du2_c、Dv2_c、Dw2_c，它们是根据第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*的值。当第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的一个超过了根据能够被输出的电压而设置的下限值RL1或上限值RH1时，超出校正单元522根据与下限值RL1或上限值RH1相差的超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10、Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10来校正第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的另一个。
更具体地，当第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11超过了根据能够被输出的电压而设置的下限值RL1或上限值RH1时，超出校正单元522根据第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10来校正第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12。此外，当第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11超过了根据能够被输出的电压而设置的下限值RL1或上限值RH1时，超出校正单元552根据第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10来校正第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12。在本实施方式中，当一个系统的电压命令对应值超过了根据能够被输出的电压而设置的下限值RL1或上限值RH1时，在另一系统中补偿该超出。因此，能够在最小化电流波动的同时提高电压利用率。
超出校正单元552对通过改变中性点电压而得到的中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11、Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11执行超出校正过程。改变中性点电压能够导致电压利用率的进一步提高。
电力转换器1还包括用于检测被允许通过第一绕组集81和第二绕组集82的每个相的电流的电流检测单元17、27。此外，基于由电流检测单元17、27所检测的电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2来计算第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*和第二电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*。这使得能够通过电流反馈控制来实现对电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*、Vu2*、Vv2*、Vw2*的适当计算。
第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*和第二电压命令值Vu2*、Vv2*、Vw2*是以下值：所述值受预定幅度限制值V_lim限制，以使其成为能够根据超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10、Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10而校正的值。因此，能够适当地执行超出校正过程。
电动机80用于电动助力转向装置5，并且通过输出扭矩来辅助驾驶员对方向盘91的转向。在本实施方式的电力转换器1中，由于减小了扭矩波动，所以能够减小在电动助力转向装置5中产生的声音和振动。
在本实施方式中，控制器52、电压限制单元53和两相至三相变换单元54对应于“命令计算单元”，并且下限值RL1和上限值RH2对应于“限制值”。此外，在本实施方式中，第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11对应于“第一电压命令对应值”，并且第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11对应于“第二电压命令对应值”。此外，校正第一上-下限限制处理值Du1_ca12、Dv1_ca12、Dw1_ca12(其限制第一中性点电压变化值Du1_ca11、Dv1_ca11、Dw1_ca11的上限和下限)以及校正第二上-下限限制处理值Du2_ca12、Dv2_ca12、Dw2_ca12(其限制第二中性点电压变化值Du2_ca11、Dv2_ca11、Dw2_ca11的上限和下限)被假设为包括在“校正第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的另一个”的概念中。
第二实施方式
图16至图30示出了本公开内容的第二实施方式。如图16中所示，本实施方式的电力转换器2与第一实施方式中的电力转换器1的不同在于：电流检测单元18、28被设置成代替电流检测单元17、27。第一电流检测单元18具有电流检测元件181、182、183。U1电流检测元件181被设置在U相SW元件14与地之间，并且检测U1线圈811中的电流。V1电流检测元件182被设置在V相SW元件15与地之间，并且检测V1线圈812中的电流。W1电流检测元件183被设置在W相SW元件16与地之间，并且检测W1线圈813中的电流。
第二电流检测单元28具有电流检测元件281、282、283。U2电流检测元件281被设置在U相SW元件24与地之间，并且检测U2线圈821中的电流。V2电流检测元件282被设置在V相SW元件25与地之间，并且检测V2线圈822中的电流。W2电流检测元件283被设置在W相SW元件26与地之间，并且检测W2线圈823中的电流。本实施方式的电流检测元件181至183、281至283是分流电阻器。
在电流检测元件181至183被设置在SW元件14至16与地之间的情况下，当SW元件14至16关断时，不允许电流在电流检测元件181至183中流动，因此，不能检测到电流。这使得有必要在SW元件14至16的全部相或两个相导通的状态下执行电流检测。当在SW元件14至16的两个相导通的状态下执行电流检测时，能够通过使用导通的两个相的电流检测值来计算关断的相中的电流。这同样适用于第二电流检测单元28中的电流检测。
在本实施方式中，假设电源电压Vb是12[V]且负荷最大值Dmax是100.2[％]，那么在d-q轴坐标处的与电压限制单元53中的电压限制有关的幅度限制值V_lim约为8.50[V](参见公式(1-2))。与第一实施方式类似，负荷最大值Dmax是先前离线设置的值。在不执行超出校正过程的情况下，当考虑电流检测所需的SW元件14至16、24至26的导通时段(on-periods)时，由于在负荷变换中线电压的最大值为98[％]，所以幅度限制值V_lim约为8.32[V]。
此外，第二实施方式与第一实施方式的不同在于：由超出校正单元552执行超出校正过程。在下文中，用于执行调制以使得最小相的负荷具有预定下限值的调制方法被称为“平底调制(flatbed modulation)”，并且用于执行调制以使得最大相的负荷具有预定上限值的调制方法被称为“平顶调制(flattop modulation)”。将参照图17和图18中示出的流程图来描述本实施方式的超出校正过程。图17中的S201至S203的处理与图5中的S101至S103的处理类似。
在S204中，超出校正单元522将较低全相导通负荷PD1与较低两相导通负荷PD2进行比较，负荷PD1对应于全相导通时段P1，即SW元件14至16的全部相在平底调制时导通的时段，负荷PD2对应于两相导通时段P2，即SW元件14至16的两个相导通的时段。分别通过公式(12-1)、(12-2)来表示较低全相导通负荷PD1和较低两相导通负荷PD2。
PD1＝100-(MaxD1-MinD1)...(12-1)
PD2＝MaxD1-MidD1...(12-2)
当将较低全相导通负荷PD1与较低两相导通负荷PD2进行比较，并且较低全相导通负荷PD1不小于较低两相导通负荷PD2时，全相导通时段P1不短于两相导通时段P2。因此，假设当SW元件14至16的全部相在平底调制时导通的时候检测电流。此外，当较低两相导通负荷PD2大于较低全相导通负荷PD1时，两相导通时段P2比全相导通时段P1长。因此，假设当SW元件14至16的两个相在平顶调制时导通的时候检测电流。
当确定较低全相导通负荷PD1不小于较低两相导通负荷PD2时(S204：否)，过程进行至S208。当确定较低两相导通负荷PD2大于较低全相导通负荷PD1时(S204：是)，过程进行至S205。
在S205中，超出校正单元522将第一系统101中的固定相(stationaryphase)作为最大相。当较低两相导通负荷PD2大于较低全相导通负荷PD1时，通过平顶调制改变中性点电压。
在S206中，超出校正单元552在平顶调制时计算第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21。分别通过公式(13-1)、(13-2)、(13-3)来表示平顶调制时的中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21。
Du1_ca21＝Du1_c-MaxD1+RH2...(13-1)
Dv1_ca21＝Dv1_c-MaxD1+RH2...(13-2)
Dw1_ca21＝Dw1_c-MaxD1+RH2...(13-3)
在S207中，超出校正单元552在平顶调制时限制第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21以使其在预定下限值RL2到预定上限值RH2的范围内，并且在平顶调制时计算第一上-下限限制处理值Du1_ca22、Dv1_ca22、Dw1_ca22。上-下限限制处理的细节与S105的细节类似。
下限值RL2和上限值RH2能够任意设置。在本实施方式中，在考虑到死区时间的情况下，下限值RL2被设置成2[％]。此外，由于假设在SW元件14至16的两个相导通时执行电流检测，所以上限值RH2被设置成100[％]。
在S208中，在确定较低全相导通负荷PD1不小于较低两相导通负荷PD2时(S204：否)继续进行该过程，超出校正单元552将第一系统101中的固定相作为最小相。当较低全相导通负荷PD1大于较低两相导通负荷PD2时，通过平底调制改变中性点电压。
在S209中，超出校正单元552在平底调制时计算第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21。分别通过公式(14-1)、(14-2)、(14-3)来表示平底调制时的第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21。在S206或S209中计算的第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21如图19中所示。
Du1_ca21＝Du1_c-MinD1+RL3...(14-1)
Dv1_ca21＝Dv1_c-MinD1+RL3...(14-2)
Dw1_ca21＝Dw1_c-MinD1+RL3...(14-3)
在S210中，超出校正单元552在平底调制时限制第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21以使其在预定下限值RL3到预定上限值RH3的范围内，并且在平底调制时计算第一上-下限限制处理值Du1_ca22、Dv1_ca22、Dw1_ca22。
下限值RL3和上限值RH3能够任意设置。在本实施方式中，下限值RL3被设置成0[％]。此外，由于在SW元件14至16的全部相导通时执行电流检测，所以在考虑到以下时间的情况下，上限值RH3被设置成93[％]：导通SW元件14至16的全部相、并且汇聚电流检测元件181至183中的电流的振铃(ringing)等所需的时间。在S207或S210中计算的第一上-下限限制处理值Du1_ca22、Dv1_ca22、Dw1_ca22如图20中所示。
过程从S207进行至S211，在S211中，超出校正单元552计算第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20。第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20是第一中性点电压变化值Du1_ca21、Dv1_ca21、Dw1_ca21超过下限值RL2或上限值RH2的量，并且分别通过公式(15-1)、(15-2)、(15-3)来表示。
Du1_h20＝Du1_ca21-Du1_ca22...(15-1)
Dv1_h20＝Dv1_ca21-Dv1_ca22...(15-2)
Dw1_h20＝Dw1_ca21-Du1_ca22...(15-3)
在S212中，超出校正单元552计算第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21，它们是通过使用旋转矩阵将第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20转换成第二系统102的坐标系所得到的值。能够通过对第一系统101的坐标系中的第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20执行dq变换，并且对第二系统102的坐标系中的dq变换值执行反向dq变换，来计算第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21。分别通过公式(16-1)、(16-2)、(16-3)来表示第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21。
Du1_h21＝(Du1_h20-Dv1_h20)/(√3)...(16-1)
Dv1_h21＝(Dv1_h20-Dw1_h20)/(√3)...(16-2)
Dw1_h21＝(Dw1_h20-Du1_h20)/(√3)...(16-3)
在计算中，第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20在平底调制时为0。相应地，省略了第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20的计算和第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21的计算。虽然在本实施方式中过程从S210进行至S213，但是与平顶调制时类似地，可以计算第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20和第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21。第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20如图21中所示，并且第一相变换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21如图22中所示。
如图18中所示，过程从S210或S212进行至S213至S215的处理，S213至S215的处理与图5中的S108至S110的处理类似。在S216中，超出校正单元552将较低全相导通负荷PD3与较低两相导通负荷PD4进行比较，负荷PD3对应于全相导通时段P3，即SW元件24至26的全部相在平底调制时导通的时段，负荷PD4对应于两相导通时段P4，即SW元件24至26的两个相导通的时段。分别通过公式(17-1)、(17-2)来表示较低全相导通负荷PD3和较低两相导通负荷PD4。
PD3＝100-(MaxD2-MinD2)...(17-1)
PD4＝MaxD2-MidD2...(17-2)
类似于S204，当将较低全相导通负荷PD3与较低两相导通负荷PD4进行比较，并且较低全相导通负荷PD3不小于较低两相导通负荷PD4时，全相导通时段P3不短于两相导通时段P4。因此，假设当SW元件24至26的全部相在平底调制时导通的时候检测电流。此外，当较低两相导通负荷PD4大于较低全相导通负荷PD3时，两相导通时段P4比全相导通时段P3长。因此，假设当SW元件24至26的两个相在平顶调制时导通的时候检测电流。
当确定较低全相导通负荷PD3不小于较低两相导通负荷PD4时(S216：否)，过程进行至S220。当确定较低两相导通负荷PD4大于较低全相导通负荷PD3时(S216：是)，过程进行至S217。
在下文中，由于S217至S224的处理基本上类似于S205至S212的处理，所以适当省略了对S217至S224的详细描述。在S217中，超出校正单元551将第二系统102中的固定相作为最大相。当较低两相导通负荷PD4大于较低全相导通负荷PD3时，通过平顶调制改变中性点电压。
在S218中，超出校正单元552在平顶调制时计算第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21。分别通过公式(18-1)、(18-2)、(18-3)来表示平顶调制时的第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21。
Du2_ca21＝Du2-MaxD2+RH2...(18-1)
Dv2_ca21＝Dv2-MaxD2+RH2...(18-2)
Dw2_ca21＝Dw2-MaxD2+RH2...(18-3)
在S219中，超出校正单元552在平顶调制时限制第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21以使其在预定下限值RL2到预定上限值RH2的范围内，并且在平顶调制时计算第二上-下限限制处理值Du2_ca22、Dv2_ca22、Dw2_ca22。
过程进行至S220，在S220中，当确定较低全相导通负荷PD3不小于较低两相导通负荷PD4时(S216：否)，超出校正单元552将第二系统102中的固定相作为最小相。当较低全相导通负荷PD3不小于较低两相导通负荷PD4时，通过平底调制改变中性点电压。
在S221中，超出校正单元552在平底调制时计算第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21。分别通过公式(19-1)、(19-2)、(19-3)来表示平底调制时的第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21。在S217或S220中计算的第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21如图23中所示。
Du2_ca21＝Du2_c-MinD2+RL3...(19-1)
Dv2_ca21＝Dv2_c-MinD2+RL3...(19-2)
Dw2_ca21＝Dw2_c-MinD2+RL3...(19-3)
在S222中，超出校正单元552在平底调制时限制第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21以使其在预定下限值RL3到预定上限值RH3的范围内，并且在平底调制时计算第二上-下限限制处理值Du2_ca22、Dv2_ca22、Dw2_ca22。在S219或S222中计算的第二上-下限限制处理值Du2_ca22、Dv2_ca22、Dw2_ca22如图24中所示。
过程从S219进行至S223，在S223中，超出校正单元552计算第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20。第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20是第二中性点电压变化值Du2_ca21、Dv2_ca21、Dw2_ca21超过下限值RL2或上限值RH2的量，并且分别通过公式(20-1)、(20-2)、(20-3)来表示。
Du2_h20＝Du2_ca21-Du2_ca22...(20-1)
Dv2_h20＝Dv2_ca21-Dv2_ca22...(20-2)
Dw2_h20＝Dw2_ca21-Du2_ca22...(20-3)
在S224中，超出校正单元552计算第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21，它们是通过使用旋转矩阵将第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20转换成第一系统101的坐标系所得到的值。能够通过对第二系统102的坐标系中的第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20执行dq变换，并且对第一系统101的坐标系中的dq变换值执行反向dq变换，来计算第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21。分别通过公式(21-1)、(21-2)、(21-3)来表示第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21。
Du2_h21＝(Du2_h20-Dw2_h20)/(√3)...(21-1)
Dv2_h21＝(Dv2_h20-Du2_h20)/(√3)...(21-2)
Dw2_h21＝(Dw2_h20-Dv2_h20)/(√3)...(21-3)
类似于第一系统101，在计算中，第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20在平底调制时为0。相应地，省略对第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20的计算和对第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21的计算。虽然在本实施方式中过程从S222进行至S225，但是与平顶调制时类似地，可以计算第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20和第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21。第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20如图25中所示，并且第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21如图26中所示。可以按照S213至S224的处理和S210至S212的处理的顺序来执行S210至S212的处理和S213至S224的处理，或者可以同时并行执行S210至S212的处理和S213至S224的处理。
在S225中，超出校正单元552调制第二相转换量Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21以使得用于校正固定相的第二校正量为0，并且计算第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22。
当第一系统101中的固定相是U相时，分别通过公式(22-1)、(22-2)、(22-3)来表示第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22。
Du2_h22＝0...(22-1)
Dv2_h22＝Dv2_h21-Du2_h21...(22-2)
Dw2_h22＝Dw2_h21-Du2_h21...(22-3)
当第一系统101中的固定相是V相时，分别通过公式(23-1)、(23-2)、(23-3)来表示第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22。
Du2_h22＝Du2_h21-Dv2_h21...(23-1)
Dv2_h22＝0...(23-2)
Dw2_h22＝Dw2_h21-Dv2_h21...(23-3)
当第一系统101中的固定相是W相时，分别通过公式(24-1)、(24-2)、(24-3)来表示第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22。
Du2_h22＝Du2_h21-Dw2_h21...(24-1)
Dv2_h22＝Dv2_h21-Dw2_h21...(24-2)
Dw2_h22＝0...(24-3)
第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22如图27中所示。
在S226中，超出校正单元552通过第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22来校正第一上-下限限制处理值Du1_ca22、Dv1_ca22、Dw1_ca22，以给出第一超出校正值Du1_ca23、Dv1_ca23、Dw1_ca23。分别通过公式(25-1)、(25-2)、(25-3)来表示第一超出校正值Du1_ca23、Dv1_ca23、Dw1_ca23。
Du1_ca23＝Du1_ca22+Du2_h22...(25-1)
Dv1_ca23＝Dv1_ca22+Dv2_h22...(25-2)
Dw1_ca23＝Dw1_ca22+Dw2_h22...(25-3)
第一超出校正值Du1_ca23、Dv1_ca23、Dw1_ca23如图28A和28B中所示。图28A示出了第一超出校正值Du1_ca23、Dv1_ca23、Dw1_ca23的全部。图28B以放大形式示出了0[％]左右的调制比，并且细线表示在用第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22校正前的第一上-下限限制处理值Du1_ca22、Dv1_ca22、Dw1_ca22。这同样适用于稍后描述的图30。
在S227中，超出校正单元552调制相转换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21以使得用于校正固定相的第一校正量为0，并且计算第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22。
当第二系统102中的固定相是U相时，分别通过公式(26-1)、(26-2)、(26-3)来表示第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22。
Du1_h22＝0...(26-1)
Dv1_h22＝Dv1_h21-Du1_h21...(26-2)
Dw1_h22＝Dw1_h21-Du1_h21...(26-3)
当第二系统102中的固定相是V相时，分别通过公式(27-1)、(27-2)、(27-3)来表示第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22。
Du1_h22＝Du1_h21-Dv1_h21...(27-1)
Dv1_h22＝0...(27-2)
Dw1_h22＝Dw1_h21-Dv1_h21...(27-3)
当第二系统102中的固定相是W相时，分别通过公式(28-1)、(28-2)、(28-3)来表示第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22。
Du1_h22＝Du1_h21-Dw1_h21...(28-1)
Dv1_h22＝Dv1_h21-Dw1_h21...(28-2)
Dw1_h22＝0...(28-3)
第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22如图29中所示。
在S228中，超出校正单元552通过第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22来校正第二上-下限限制处理值Du2_ca22、Dv2_ca22、Dw2_ca22，以给出第二超出校正值Du2_ca23、Dv2_ca23、Dw2_ca23。分别通过公式(29-1)、(29-2)、(29-3)来表示第二超出校正值Du2_ca23、Dv2_ca23、Dw2_ca23。
Du2_ca23＝Du2_ca22+Du1_h22...(29-1)
Dv2_ca23＝Dv2_ca22+Dv1_h22...(29-2)
Dw2_ca23＝Dw2_ca22+Dw1_h22...(29-3)
第二超出校正值Du2_ca23、Dv2_ca23、Dw2_ca23如图30A和30B中所示。
在本实施方式中，超出校正值Du1_ca23、Dv1_ca23、Dw1_ca23、Du2_ca23、Dv2_ca23、Dw2_ca23作为负荷命令值Du1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2而被输出至驱动电路35。
在本实施方式中，第一逆变器10和第二逆变器20具有针对各个相的成对的高电势侧SW元件11至13、21至23以及低电势侧SW元件14至16、24至26。电流检测单元18、28被设置在低电势侧SW元件14至16、24至26与地之间。因此，分流电阻器能够合适地用作为电流检测元件181至183、281至283。
超出校正单元522将全相导通时段P1与两相导通时段P2进行比较，其中，在全相导通时段P1中，三个相的低电势侧SW元件14至16导通，在两相导通时段P2中，两个相的低电势侧开关元件14至16导通，并且超出校正单元522改变中性点电压使得能够在更长的时段中执行电流检测。此外，超出校正单元552将全相导通时段P3与两相导通时段P4进行比较，其中，在全相导通时段P3中，三个相的低电势侧SW元件24至26导通，在两相导通时段P4中，两个相的低电势侧开关元件24至26导通，并且超出校正单元522改变中性点电压使得能够在更长的时段中执行电流检测。因此，能够在通过设置在低电势侧的电流检测单元18、28实现电流检测的同时提高电压利用率。此外，与第一实施方式的效果类似的效果也被实现。在本实施方式中，下限值RL2、RL3以及上限值RH2、RH3对应于“限制值”。
第三实施方式
图31和32示出了本公开内容的第三实施方式。如图31中所示，第三实施方式的控制单元42与第一实施方式和第二实施方式的控制单元的不同在于：除了三相至两相变换单元51、控制器52、电压限制单元53、两相至三相变换单元54和调制计算单元55以外，控制单元42还包括电流校正值计算单元56和电流校正单元57。
在超出校正过程中，在第一系统101中，等于第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20的负荷被减去，并且等于第二校正量Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22(该第二校正量依据第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dv2_h20)的负荷被加上。此外，在第二系统102中，等于第二超出量Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20的负荷被减去，并且等于第一校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22(该第一校正量依据第一超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dv1_h20)的负荷被加上。在本实施方式中，估计以下电流：该电流依据要通过超出校正过程而改变的负荷，以校正电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2。
如图32中所示，电流校正值计算单元56具有减法器561、564，电压变换单元562、565，以及电流估计单元563、566。图32示出了由超出校正单元552执行第二实施方式的计算的示例。
第一减法器561从U相第二校正量Du2_h22中减去第一超出量Du1_h20，以计算第一负荷变化值ΔDu1。类似地，第一减法器561从V相第二校正量Dv2_h22中减去第一超出量Dv1_h20，以计算第一负荷变化值ΔDv1，并且从W相第二校正量Dw2_h22中减去第一超出量Dw1_h20，以计算第一负荷变化值ΔDw1。第一负荷变化值ΔDu1、ΔDv1、ΔDw1能够被作为第一负荷变换值Du1_c、Dv1_c、Dw1_c被超出校正过程改变的变化量。
第一电压变换单元562将由第一减法器561计算的第一负荷变化值ΔDu1、ΔDv1、ΔDw1中的每一个与(Vb/100)相乘，以计算通过将负荷转换成电压所得到的第一电压变化值ΔVu1、ΔVv1、ΔVw1。第一电流估计单元563根据第一电压变化值ΔVu1、ΔVv1、ΔVw1来估计电流，以计算第一电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h。
第二减法器564从U相第一校正量Du1_h22中减去第二超出量Du2_h20，以计算第二负荷变化值ΔDu2。类似地，第二减法器564从V相第一校正量Dv1_h22中减去第二超出量Dv2_h20，以计算第二负荷变化值ΔDv2，并且从W相第一校正量Dw1_h22中减去第二超出量Dw2_h20，以计算第二负荷变化值ΔDw2。第二负荷变化值ΔDu2、ΔDv2、ΔDw2能够被作为第二负荷变换值Du2_c、Dv2_c、Dw2_c被超出校正过程改变的变化量。
第二电压变换单元565将由第二减法器564计算的第二负荷变化值ΔDu2、ΔDv2、ΔDw2中的每一个与(Vb/100)相乘，以计算通过将负荷转换成电压所得到的第二电压变化值ΔVu2、ΔVv2、ΔVw2。第二电流估计单元566根据第二电压变化值ΔVu2、ΔVv2、ΔVw2估计电流值，以计算第二电流校正值CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h。
另外，同样在超出校正单元552中要执行第一实施方式的计算的情况下，能够基于第二校正量Du2_h11、Dv2_h11、Dw2_h11和第一超出量Du1_h10、Dv1_h10、Dw1_h10来计算第一电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h。此外，能够基于第一校正量Du1_h11、Dv1_h11、Dw1_h11和第二超出量Du2_h10、Dv2_h10、Dw2_h10来计算第二电流校正值CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h。
如图31中所示，电流校正单元57用电流校正值CurrU1_h校正U1电流检测值Iu1，用电流校正值CurrV1_h校正V1电流检测值Iv1，并且用电流校正值CurrW1_h校正W1电流检测值Iw1。此外，电流校正单元57用电流校正值CurrU2_h校正U2电流检测值Iu2，用电流校正值CurrV2_h校正V2电流检测值Iv2，并且用电流校正值CurrW2_h校正W2电流检测值Iw2。在本实施方式中，分别从电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2中减去相应的电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h、CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h。电流校正单元57中的电流校正计算不限于减法，而可以是任何形式的计算。三相至两相变换单元51使用通过电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h、CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h校正的电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2来执行三相至两相变换。
控制单元42还具有电流检测值计算单元56和电流校正单元57。电流校正值计算单元56根据由超出校正过程生成的电流来计算电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h、CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h。电流校正单元57基于电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h、CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h来校正电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2。这能够实现电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*、Vu2*、Vv2*、Vw2*的更适当的计算。此外，实现了与以上实施方式的效果类似的效果。
第四实施方式
图33示出了本公开内容的第四实施方式。如图33中所示，本实施方式的控制单元43具有三相至两相变换单元51、和-差变换单元61、控制器62、系统变换单元63、电压限制单元53、两相至三相变换单元54、调制计算单元55、超出确定单元65等。和-差变换单元61将d轴电流检测值Id1、Id2和q轴电流检测值Iq1、Iq2转换成和以及差。具体地，和-差变换单元61计算d轴电流和Id1+Id2、d轴电流差Id1-Id2、q轴电流和Iq1+Iq2、以及q轴电流差Iq1-Iq2。如在第三实施方式中，作为d轴电流检测值Id1、Id2和q轴电流检测值Iq1、Iq2，可以存在着基于用电流校正值CurrU1_h、CurrV1_h、CurrW1_h、CurrU2_h、CurrV2_h、CurrW2_h校正的电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2的使用值。
控制器62包括d轴和控制器621、d轴差控制器622、q轴和控制器623和q轴差控制器624。d轴和控制器621基于d轴电流和命令值Id+*和d轴电流和Id1+Id2通过PI计算等来计算d轴电压和命令值Vd+*。d轴差控制器622基于d轴电流差命令值Id-*和d轴电流差Id1-Id2通过PI计算等来计算d轴电压差命令值Vd-*。q轴和控制器623基于q轴电流和命令值Iq+*和q轴电流和Iq1+Iq2通过PI计算等来计算q轴电压和命令值Vq+*。q轴差控制器624基于q轴电流差命令值Iq-*和q轴电流差Iq1-Iq2通过PI计算等来计算q轴电压差命令值Vq-*。在本实施方式中，电流差命令值Id-*、Iq-*为0。
系统变换单元63将电压和命令值Vd+*、Vq+*以及电压差命令值Vd-*、Vq-*转换成第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a、第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a、第二预限制d轴电压命令值Vd2*_a以及第二预限制q轴电压命令值Vq2*_a。此外，基于第一预限制d轴电压命令值Vd1*_a、第一预限制q轴电压命令值Vq1*_a、第二预限制d轴电压命令值Vd2*_a以及第二预限制q轴电压命令值Vq2*_a而执行的电压控制过程、超出校正过程等与以上实施方式的电压控制过程、超出校正过程等类似。虽然可以使用第一实施方式的超出校正过程或者第二实施方式的超出校正过程，但是这里给出的描述假设执行第二实施方式的超出校正过程。
超出确定单元65确定是否执行超出校正过程。当超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20、Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20中的至少一个不为0时，确定执行超出校正过程。此外，当全部超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20、Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20都为0时，确定不执行超出校正。
可以基于相位转换量Du1_h21、Dv1_h21、Dw1_h21、Du2_h21、Dv2_h21、Dw2_h21或校正量Du1_h22、Dv1_h22、Dw1_h22、Du2_h22、Dv2_h22、Dw2_h22，而非超出量Du1_h20、Dv1_h20、Dw1_h20、Du2_h20、Dv2_h20、Dw2_h20来确定是否执行超出校正过程。在第一实施方式的超出校正过程的情况下，能够以与上述方式类似的方式来执行确定。
超出确定单元65可以确定在施加于绕组集81、82的电压大于电压确定阈值时执行超出校正。“施加于绕组集81、82的电压”可以是在被电压限制单元53限制之前的电压命令值Vd1*_a、Vq1*_a、Vd2*_a、Vq2*_a等的各自计算过程中的电压命令值，或者可以是实际施加于绕组集81、82的实际电压。此外，超出确定单元65确定在电动机80的旋转速度大于旋转速度确定阈值时执行超出校正。确定结果被输出至d轴差控制器622和q轴差控制器624。当确定执行超出校正时，差控制器622、624降低控制响应度。应当注意到，“降低响应度”的概念中也包括关闭差控制器622、624的控制。
通过使用用于控制在第一绕组集81和第二绕组集82中流动的电流之和的和控制器621、623以及用于控制在第一绕组集81中流动的电流与在第二绕组集82中流动的电流之间的差的差控制器622、624，来计算第一电压命令值Vu1*、Vv1*、Vw1*和第二电压变换值Vu2*、Vv2*、Vw2*。当执行超出校正过程时，差控制器622、624使响应度比不执行超出校正过程时低。
在本实施方式中，通过控制和以及差来计算命令电压，从而能够减小温度变化、元件之间变化等的影响。此外，当执行超出校正时，抑制了差控制响应度，以避免在超出校正时差控制的不良条件，从而能够适当减小扭矩波动。此外，实现了与上述实施方式的效果类似的效果。
其它实施方式
(Ⅰ)第一电压命令对应值、第二电压命令对应值
在实施方式中，第一中性点电压变化值对应于第一电压命令对应值，并且第二中性点电压变化值对应于第二电压命令对应值。在另一实施方式中，第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的每个不限于中性点电压变化值，而是可以是电压命令值本身。也就是说，可以使用负荷变换之前的电压命令值来执行超出校正过程。此外，第一电压命令对应值和第二电压命令对应值中的每个可以是除了中性点电压变化值以外的值，其中该中性点电压变化值是基于电压命令值诸如负荷变换值而计算的。此外，用于超出校正过程的值不限于三相坐标系中的值，而是可以是另一坐标系中的值。
(Ⅱ)电流检测单元
在第二实施方式中，电流检测单元被设置在低电势侧开关元件与地之间。在另一实施方式中，布置在低电势侧的电流检测元件可以是能够进行电流检测的任何元件，诸如霍尔元件，而非分流电阻器。此外，电流检测元件可以被布置在能够检测相位电流的任何位置，诸如高电势侧开关元件的高电势侧。此外，希望根据电流检测元件以及电流检测元件所布置的位置来适当地设置限制值。
在上面的实施方式中，基于电流检测值通过电流反馈控制来计算第一电压命令值和第二电压命令值中的每个。在另一实施方式中，可以不通过使用电流检测值，而是通过根据例如电角度、旋转数等执行前馈控制(feed-forward control)，来计算第一电压命令值和第二电压命令值中的每个。在这种情况下，可以省略电流检测单元。
(Ⅲ)超出校正单元
在上面的实施方式中，超出校正单元对第一中性点电压变化值和第二中性点电压变化值(它们是通过改变中性点电压所得到的值)来执行超出校正过程。在另一实施方式中，超出校正单元可以在不改变中性点电压的情况下执行超出校正过程。
(Ⅳ)电压限制单元
在上面的实施方式中，当预限制电压向量大于幅度限制值时，q轴分量被改变以限制电压命令值，使得电压命令值变成幅度限制值。在另一实施方式中，可以通过任何方法，诸如控制d轴分量和q轴分量两者而不是改变q轴分量，来限制电压命令值以使其不大于幅度限制值。
(Ⅴ)旋转电机
在上面的实施方式中，旋转电机的绕组集被布置成相移了30[°]。在另一实施方式中，绕组集之间的相位差不限于30[°]，而是可以为任何度。此外，传导相位差也不限于30[°]，而是可以为除了0[°]以外的任何度。旋转电机用于电动助力转向装置。在另一实施方式中，旋转电机可以应用于除了电动助力转向装置以外的车载装置，或者可以应用于非车载装置。此外，旋转电机不限于电动机，而是可以为发电机，或者是具有电动机和发电机的组合功能的所谓的电动发电机。在上文中，本公开内容不限于以上实施方式中的任何实施方式，并且在不偏离本公开内容的主旨的范围内能够以各种形式实现。
注意到，本申请中的流程图或流程图的处理包括部分(也称为步骤)，这些部分中的每一个例如被表示为S101。此外，每个部分能够被分成若干个子部分，同时若干个部分能够组合成单个部分。此外，如此配置的部分中的每一个也能够被称为设备、模块或装置。
虽然已经参考本公开内容的各实施方式描述了本公开内容，但是应当理解的是，本公开内容不限于这些实施方式和结构。本公开内容意在覆盖各种修改和等效布置。另外，虽然描述了各种组合和配置，但包括更多、更少或者仅单个元件的其它组合和配置也在本公开内容的精神和范围内。

Claims (5)

1.一种用于转换三相旋转电机(80)的电力的电力转换器，所述三相旋转电机(80)包括第一绕组集(81)和第二绕组集(82)，所述电力转换器包括：
对应于所述第一绕组集的第一逆变器(10)；
对应于所述第二绕组集的第二逆变器(20)；以及
包括命令计算单元(52至54、62、63)和超出校正单元(552)的控制单元(41、42、43)，其中，所述命令计算单元(52至54、62、63)计算与要施加至所述第一绕组集的电压有关的第一电压命令值以及与要施加至所述第二绕组集的电压有关的第二电压命令值，所述超出校正单元(552)在所述第一电压命令对应值和所述第二电压命令对应值中的一个超出根据能够被输出的电压而设置的限制值时执行超出校正过程，
其中，
所述第一电压命令对应值对应于所述第一电压命令值，所述第二电压命令对应值对应于所述第二电压命令值；
所述第一绕组集和所述第二绕组集具有30度的相位差，使得所述第一绕组集中的电压峰值的角度与所述第二绕组集中的电压峰值的角度不同；
在所述超出校正过程中，所述超出校正单元计算超出量，所述超出量是所述第一电压命令对应值超出所述限制值的量；
所述超出校正单元以补偿量补偿所述第二电压命令对应值；以及
所述超出量的d-q轴变换值与所述补偿量的d-q轴变换值相同。
2.根据权利要求1所述的电力转换器，其中：
所述超出校正单元对中性点电压被改变的第一电压命令对应值和第二电压命令对应值执行所述超出校正过程。
3.根据权利要求2所述的电力转换器，其中：
所述中性点电压是所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值的最大电压；以及
所述超出校正单元从所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值中减去所述中性点电压。
4.根据权利要求2所述的电力转换器，其中：
所述中性点电压是所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值的最小电压；以及
所述超出校正单元从所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值中减去所述中性点电压。
5.根据权利要求2所述的电力转换器，其中：
所述中性点电压是所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值的中间电压的一半；以及
所述超出校正单元从所述第一电压命令对应值或所述第二电压命令对应值中减去所述中性点电压。
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