CN107534408B - 交流旋转电机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具备按各组的多组电枢绕组对施加于多组的多相电枢绕组的电压进行控制的多个功率转换电路，多个功率转换电路具备按相来对各自对应的组的多相电枢绕组进行开关的多个开关元件，多个开关元件被进行开关控制，使得可对对应的组的多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制。

Description

交流旋转电机的控制装置
技术领域
本发明涉及交流旋转电机的控制装置，尤其涉及对提供给交流旋转电机的电源电压的过电压进行抑制的交流旋转电机的控制装置。
背景技术
众所周知，电动车、混合动力汽车等电动车辆搭载有作为车辆的驱动源的交流旋转电机。于是，与该交流旋转电机连接的功率转换装置具有将来自直流电源的直流电转换成用于提供给交流旋转电机的交流电的第1功率转换功能、以及将交流旋转电机产生的交流电转换成用于对直流电源充电的直流电的第2功率转换功能。功率转换装置为了实现这种功率转换功能，在功率转换装置中设置有由MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件构成的功率转换电路。通常，MOSFET等开关元件若被施加超过预先确定的耐压的电压，则会发生耐压损坏而破损。因此，需要对施加于开关元件的电压进行抑制以使其不超过开关元件的耐压。
此外，近年来，以严格加强油耗限制的欧洲为中心，存在有下述技术动向，即：将车辆的电源系统的电压设为48[V]，通过提高交流旋转电机的作为发电机的输出电压，从而在不使用高价的高电压混合动力系统的情况下进行油耗改善。当电源电压在60[V]以上时，需要采用用于减少对人体的危险性的安全对策，但若根据上述技术动向，由于将车辆的电源系统的电压抑制在60[V]以下，因此，对于这种安全对策就可以实现成本降低。
例如，在转子具备由永磁体构成的励磁磁极的永磁体型同步旋转电机中，伴随着转速上升，电枢线圈中感应出的感应电压的值上升。因此，在搭载有永磁体型同步电动机作为车辆的驱动源的电动车辆中，设置有电压抑制装置，该电压抑制装置对施加于功率转换装置中所设置的开关元件的电压进行抑制以使其不超过开关元件的耐压。例如，根据专利文献1公开的现有的电动机控制装置，构成为：当基于电动机的感应电压而被施加于开关元件的电压变为规定值以上时，通过将作为连接至直流电源的高电压侧的功率转换装置的逆变器电路的各相的上臂所有的开关元件均设为导通状态，或者将连接至直流电源的低电压侧的逆变器电路的各相的下臂的所有的开关元件设为导通状态，从而电动机成为三相短路状态，在电动机与作为功率转换装置的逆变器之间使电流回流，由此来抑制施加于开关元件的电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5433608号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述，根据现有的电动机控制装置，通过将作为功率转换装置的逆变器电路的各相的上臂或下臂的所有开关元件设为导通状态，从而电动机成为三相短路状态，并使电流在电动机与逆变器电路间回流，由此来抑制施加于开关元件的电压，但在电动机的转速下降，感应电压相比开关元件耐压足够小的情况下，会从三相短路状态转移到全相开放状态，逆变器电路的上臂和下臂的开关元件均截止。此时，如图1所示，逆变器电路的电源电压激增，从而有可能超过开关元件的耐压或安全对策所需的60[V]。
即，图1是表示交流旋转电机的电枢绕组从三相短路状态转移到全相开放时产生的电压变动等的曲线图。图1所示的曲线图中，示出了包括具备三相绕组U、V、W的第1组电枢绕组和具备三相绕组X、Y、Z的第2组电枢绕组的三相旋转电机的情况，在三相短路期间T1中，通过将连接至直流电源的高电压侧的逆变器电路的各相的上臂的所有开关元件设为导通状态，或者将连接至直流电源的低电压侧的逆变器电路的各相的下臂的所有开关元件设为导通状态，从而电动机成为三相短路状态，在全相开放期间T2中，通过将逆变器电路的上臂和下臂的开关元件全部设为截止，从而电动机成为全相开放状态，图1所示的曲线图示出该情况下的逆变器电路与三相旋转电机间的电压及电流的变化。
如图1所示，在从三相短路期间T1转移到全相开放期间T2时，连接至36[V]直流电源的逆变器电路的直流侧的端子电压瞬间增大13.5[V]并最大激增至49.5[V]，在三相短路期间T1中为0[A]的直流电流在转移到全相开放期间T2时如图示那样发生较大幅度的变动。并且，在逆变器电路与旋转电机间流动的三相电流因从三相短路期间T1转移到全相开放期间T2而如图示那样变化，最终成为0[A]。
该现象是因下述原因而产生的，即：在三相短路期间T1的期间，由于流过电枢绕组的三相电流，磁能量蓄积，在从三相短路期间T1切换到全相开放期间T2时，所蓄积的磁能量经由与逆变器电路的开关元件并联连接的二极管而向连接至逆变器电路的直流侧的端子的直流电源位释放，从而由于逆变器电路与直流电源间的布线电感、逆变器电路内部的平滑电容器、以及直流电源的电容分量和电阻分量而产生LCR谐振。
由此，在现有的电动机控制装置中，在电动机的转速下降、感应电压相比开关元件耐压足够小的情况下，当从三相短路状态起将逆变器电路的上臂和下臂的开关元件设为截止而转移到全相开放状态时，如上述那样，连接至逆变器电路的直流侧的端子的直流电源的电压激增，有可能超过开关元件的耐压或安全对策所需的60[V]。
本发明是为了解决现有装置中的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种控制装置，即使在交流旋转电机从三相短路这样的全相短路状态转移到了全相开放状态的情况下，也能够将施加于连接至交流旋转电机的功率转换装置中的开关元件的电压抑制在开关元件的耐压以下的值。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的交流旋转电机的控制装置对具备相互独立的多组多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，
所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件及下臂开关元件全部打开而成为全相开放状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述全相开放状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
此外，本发明的交流旋转电机的控制装置对具备相互独立的多组的多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，
所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件及下臂开关元件全部打开而成为全相开放状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述占空比控制的状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
发明效果
根据本发明的交流旋转电机的控制装置，构成为具备按各组的多相电枢绕组来对施加于多组的多相电枢绕组的电压进行控制，多个功率转换电路具备按相来对各自对应的组的多相电枢绕组进行开关的多个开关元件，所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，因此，即使在交流旋转电机从三相短路这样的全相短路状态转移到全相开放状态的情况下，也可进行控制，以能够将施加于连接至交流旋转电机的功率转换装置中的开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
附图说明
图1是表示旋转电机的电枢绕组从三相短路状态转移到全相开放状态时产生的电压变动等的曲线图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要结构图。
图3是说明本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置从三相短路状态向全相开放状态转移时的动作的流程图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置从三相短路状态转移到了全相开放状态时所产生的电压变动等的曲线图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的交流旋转电机的控制装置中，每隔载波周期的倍数改变从三相短路状态向全相开放状态转移时的切换定时的情况下产生的电压变动等的曲线图。
图6是说明本发明的实施方式3所涉及的交流旋转电机的控制装置中，改变从三相短路状态向占空比输出转移时的切换定时的动作的流程图。
图7是表示本发明的实施方式4所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要结构图。
图8是说明本发明的实施方式4所涉及的交流旋转电机的控制装置中，改变从三相短路状态向占空比输出转移时的目标转矩的动作的流程图。
具体实施方式
下面，使用附图来说明本发明的交流旋转电机的控制装置的优选实施方式。关于各图中相同或相当的部分，标注相同标号来进行说明。
实施方式1.
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要结构图。图2中，交流旋转电机1构成为在一个电动机中具备由三相绕组U、V、W构成的第1组电枢绕组100、以及由三相绕组X、Y、Z构成的第2组电枢绕组101这两个电枢绕组组的双重三相电动机。本实施方式1中，将交流旋转电机1称为双重三相电动机。该双重三相电动机1通过独立地控制第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101，从而能够进行独立的转矩控制。
双重三相功率转换装置102具备第1功率转换电路1021、第2功率转换电路1022。第1功率转换电路1021在三个相上分别具备由串联连接的上臂开关元件103和下臂开关元件104构成的臂，从这三个相的臂导出的三相交流侧端子连接至第1组电枢绕组100的各三相绕组U、V、W，一个直流侧端子连接至接地电位部，另一个直流侧端子经由线路阻抗106和接触器107连接至例如输出电压为48[V]的直流电源装置(以下，简称为直流电源装置)108的正极端子。各个上臂开关元件103和下臂开关元件104由在封装内部并联连接的半导体开关元件和二极管构成。
双重三相功率转换装置102中的第2功率转换电路1022在三个相上分别具备与第1功率转换电路1021同样地构成的臂，从这三个相的臂导出的三相交流侧端子连接至第2组电枢绕组101的各三相绕组X、Y、Z，一个直流侧端子连接至接地电位部，另一个直流侧端子被公共连接至第1功率转换电路1021的另一个直流侧端子，且经由线路阻抗106和接触器107连接至直流电源装置108的正极端子。在第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022的被公共连接的直流侧端子与接地电位之间连接有平滑电容器105。
平滑电容器105设置为用于吸收上臂开关元件103和下臂开关元件104的导通、截止切换时产生的浪涌电压，并对因双重三相电动机1的再生动作而产生的向直流电源装置108的再生电压进行平滑。接触器107是用于对输出电压48[V]的直流电源装置108和双重三相功率转换装置102之间的电力交换进行切断和接通的开关。直流电源装置108向双重三相功率转换装置102提供直流电，或者利用来自双重三相功率转换装置102的直流电进行充电。
由第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022构成的双重三相功率转换装置102具备六组由上臂开关元件103和下臂开关元件104构成的臂，通过对各个开关元件进行导通、截止，从而将从直流电源装置108获得的直流电转换成交流电并提供给双重三相电动机1，或者将双重三相电动机1产生的交流电转换成直流电并提供给直流电源装置108。
接着，对按上述方式构成的本发明的实施方式1所涉及的交流电动机的控制装置的动作进行说明。图3是说明本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置从三相短路状态向全相开放状态转移时的动作的流程图。以下，基于图2和图3进行说明。图2中，双重三相功率转换装置102的第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022中的各个上臂开关元件103和下臂开关元件104全部为开放状态，若使作为永磁体型同步旋转电机的双重三相电动机1的转子旋转，则在第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中产生下式所示的感应电压。该感应电压与双重三相电动机1的转速成比例地上升，若超过直流电源装置108的电源电压，则经由与各个上臂开关元件103和下臂开关元件104并联连接的二极管流过电动机电流。
[数学式1]
Figure GDA0002554388400000081
此处，Vind：感应电压[V]
ω：电气角频率[rad/s]
Φa：交链磁体磁通[Wb]
若流过电动机电流，则直流电源装置108侧流过负的电源电流，双重三相电动机1产生的驱动转矩成为负转矩。为了避免该情况，从控制装置部(未图示)向双重三相功率转换装置102输出用于将双重三相电动机1设为三相短路状态的三相短路指令。在图3的步骤S1中，判定有无三相短路指令，若有三相短路指令(是)，则前进至步骤S2。在步骤S2中，双重三相功率转换装置102将第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022中的各个上臂开关元件103及下臂开关元件104中任一方设为导通，从而使双重三相电动机1成为三相短路状态。由此，第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中产生的感应电压在双重三相电动机1的内部被消耗，能够使施加于双重三相功率转换装置102的电压下降。
这里，在作为永磁体同步电动机的双重三相电动机1的转速下降，预计的感应电压相对于直流电源装置108的电源电压足够小时，为了减小双重三相电动机1中产生的负的驱动转矩，首先，从控制装置部向双重三相功率转换装置102的第1功率转换电路1021输出全相释放指令。在图3的步骤S3中，判定有无该全相开放指令，若有全相短路指令(是)，则前进至步骤S4。在步骤S4中，第1功率转换电路1021将至此为止为导通的上臂开关元件103或下臂开关元件104设为截止，从而使第1功率转换电路1021的开关元件成为三相释放的状态、即全相开放状态。
通过将第1功率转换电路1021的开关元件全部设为释放状态，从而流过双重三相电动机1的第1组电枢绕组100的电流从将第1功率转换电路1021设为三相短路状态时流过的电流变化为“0”。由于基于该电流的变化量的下式示出的磁能量，直流电源装置108的电源电压上升。
Wcoil＝1/2×L×I2×3
这里，Wcoil：磁能量[W]
L：第1组电枢绕组100的电感[H]
I：第1功率转换电路1021的三相短路时的电动机电流[Arms]
3：三相的量(U、V、W)
上式所示的磁能量产生由双重三相功率转换装置102与直流电源装置108之间的电感分量、电容分量、电阻分量产生的LCR谐振。这里，该LCR谐振周期的半周期由下式计算出。
[数学式2]
Figure GDA0002554388400000091
这里，To：LCR谐振周期[sec]
fo：LCR谐振频率[Hz]
L：双重三相功率转换装置102与直流电源装置108间的电感分量[H]
C：双重三相功率转换装置102与直流电源装置108间的电容分量[F]
接着，在步骤S5中，从所述控制装置部向第1功率转换电路1021输出全相释放指令，然后延迟由式(3)计算出的LCR谐振频率的半周期，再从控制装置部向第2功率转换电路1022输出全相释放指令。接着，在步骤S6中，接受了全相开放指令的第2功率转换电路1022将至此为止为导通的上臂开关元件103或下臂开关元件104设为截止，从而将第2功率转换电路1022的开关元件设为三相释放状态、即全相开放状态。其结果是，第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中各自产生的感应电压引起的电源电压的脉动频率变为反相，能够减小电源电压变动的振幅。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置从三相短路状态转移到了全相开放状态时所产生的电压变动等的曲线图。如图4所示，在时刻t1将第1组电枢绕组100从三相短路期间T11向全相释放期间T12切换之后，在延迟了通过上式计算出的LCR谐振频率的半周期后的时刻t2将第2组电枢绕组101从三相短路期间T21向全相释放期间T22切换，由此，直流电源装置108的电源电压的变动从36[V]上升6.7V[V]，最大仅成为42.7[V]，从而能够将电压变动抑制成约为图1所示的现有情况的一半。
实施方式2.
接着，对本发明的实施方式2的交流旋转电机的控制装置进行说明。本发明的实施方式2的交流旋转电机的控制装置的结构与上述实施方式1的情况中的图2的结构相同。图5是表示本发明的实施方式2所涉及的交流旋转电机的控制装置中，每隔载波周期的倍数改变从三相短路状态向全相开放状态转移时的切换定时的情况下产生的电压变动等的曲线图。如图5所示，在双重三相功率转换装置102采用PWM控制方式的情况下，即使与相当于其脉冲间隔的载波周期相对应地改变从三相短路期间切换为全相释放期间的定时，也仍然存在电源电压的降低效果不变的区域R。
这里，在本发明的实施方式2的交流旋转电机的控制装置中，在上述区域R中，由于无需准确地根据LCR谐振周期的一半来改变将第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101从三相短路状态切换为全相开放状态的切换定时，因此第1组电枢绕组100与第2组电枢绕组101的切换定时的偏差时间如下式所示那样，设为载波周期的倍数。
[数学式3]
Figure GDA0002554388400000111
此处，
[数学式4]
TDelaycounter：将LCR谐振周期的一半设为载波周期的倍数(设为与运算结果最为接近的整数)
Tcc：载波周期[sec]
[数学式5]
Tdelay＝TDelycounter×Tcc
此处，
[数学式6]
Tdelay：第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101的切换定时的偏差时间[sec]
由此，能够不设置用于切换定时的特别的中断处理，而以通常的控制周期进行驱动，因此能够力图减轻处理负荷。
实施方式3.
对本发明的实施方式3的交流旋转电机的控制装置进行说明。本发明的实施方式3的交流旋转电机的控制装置的结构与上述实施方式1的情况中的图2的结构相同。在上述实施方式1中，对多相电枢绕组的每一组进行控制以从三相短路状态切换为全相开放状态，其切换定时被控制为所述组的每一组相互错开基于从功率转换电路到连接至功率转换电路的电源之间所包含的电感分量、电容分量和电阻分量而得到的LCR谐振周期的一半的周期，但本发明的实施方式3的交流旋转电机的控制装置中，对多相电枢绕组的每一组进行控制以从三相短路状态切换到占空比控制的状态，其切换定时被控制为所述组的每一组相互错开基于从功率转换电路到连接至功率转换电路的电源之间所包含的电感分量、电容分量和电阻分量而得到的LCR谐振周期的一半的周期。
图6是说明本发明的实施方式3所涉及的交流旋转电机的控制装置中，改变从三相短路状态向占空比输出转移时的切换定时的动作的流程图。以下，基于图2和图6进行说明。图2中，双重三相功率转换装置102的第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022中的、各个上臂开关元件103和下臂开关元件104全部为开放状态，若使作为永磁体型同步旋转电机的双重三相电动机1的转子旋转，则在第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中产生下式所示的感应电压。该感应电压与双重三相电动机1的转速成比例地上升，若超过直流电源装置108的电源电压，则经由与各个上臂开关元件103和下臂开关元件104并联连接的二极管流过电动机电流。
VInd＝ω×Φa
此处，Vind：感应电压[V]
ω：电气角频率[rad/s]
Φa：交链磁体磁通[Wb]
若流过电动机电流，则直流电源装置108侧流过负的电源电流，双重三相电动机1产生的驱动转矩成为负转矩。为了避免该情况，从控制装置部(未图示)向双重三相功率转换装置102输出用于将双重三相电动机1设为三相短路状态的三相短路指令。在图6的步骤S1中，判定有无三相短路指令，若有三相短路指令(是)，则前进至步骤S2。在步骤S2中，双重三相功率转换装置102将第1功率转换电路1021和第2功率转换电路1022中各个上臂开关元件103及下臂开关元件104中任一方设为导通，从而使双重三相电动机1成为三相短路状态。由此，第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中产生的感应电压在双重三相电动机1的内部被消耗，能够使施加于双重三相功率转换装置102的电压下降。
这里，在作为永磁体同步电动机的双重三相电动机1的转速下降，预计的感应电压相对于直流电源装置108的电源电压降低到足够小时，为了减小双重三相电动机1中产生的负的驱动转矩，首先，从控制装置部向双重三相功率转换装置102的第1功率转换电路1021输出占空比控制指令。在图6的步骤S31中，判定有无该全相开放指令，若有全相短路指令(是)，则前进至步骤S41。在步骤S41中，第1功率转换电路1021从至此为止的全相短路状态转移到占空比控制状态。
通过将第1功率转换电路1021设为占空比控制状态，从而流过双重三相电动机1的第1组电枢绕组100的电流减少。
接着，在步骤S51中，从所述控制装置部向第1功率转换电路1021输出全相释放指令，然后延迟由下式所示的LCR谐振频率的半周期，再从控制装置部向第2功率转换电路1022输出全相释放指令。
[数学式7]
Figure GDA0002554388400000131
这里，To：LCR谐振周期[sec]
fo：LCR谐振频率[Hz]
L：双重三相功率转换装置102与直流电源装置108间的电感分量[H]
C：双重三相功率转换装置102与直流电源装置108间的电容分量[F]
接着，在步骤S61中，接受了占空比控制指令的第2功率转换电路1022从至此为止的全相短路状态转移到占空比控制状态。其结果是，第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101中各自产生的感应电压引起的电源电压的脉动频率变为反相，能够减小电源电压变动的振幅。
此外，对于第1组电枢绕组100和第2组电枢绕组101的切换定时的偏差时间，可以如上述实施方式2的情况那样，设为载波周期的倍数。
实施方式4.
接着，对本发明的实施方式4的交流旋转电机的控制装置进行说明。图7是表示本发明的实施方式4所涉及的交流旋转电机的控制装置的简要结构图。图8是说明本发明的实施方式4所涉及的交流旋转电机的控制装置中，改变从三相短路状态向占空比输出转移时的目标转矩的动作的流程图。
图7中，作为交流旋转电机的永磁体同步电动机200例如由作为逆变器进行动作的功率转换电路201进行控制。功率转换电路201中，上臂开关元件202和下臂开关元件203设置于三相的每一相。功率转换电路201是通过对各个开关元件进行导通、截止，从而将从输出电压为48[V]的直流电源装置207获得的直流电转换成交流电，或者将从永磁体同步电动机200获得的交流电转换成直流电的装置。
平滑电容器204设置为用于吸收上臂开关元件202和下臂开关元件203的导通、截止切换时产生的浪涌电压、以及对动力运行再生时的电源电压进行平滑。接触器206是切换直流电源装置207与功率转换电路201的电力交换的切断和接通的开关。直流电源装置207是用于与双重功率转换电路201之间进行直流电的交换的电源装置。
接着对动作进行说明。图7和图8中，将功率转换电路201的各相的上臂的开关元件202、或各相的下臂开关元件203全部设为开放状态，若使永磁体同步电动机旋转，则在电枢绕组中产生下式所示的感应电压。该感应电压与转速成比例地上升，若超过电源电压，则通过开关元件内部的二极管而流过电动机电流。
VInd＝ω×Φa
此处，VInd：感应电压[V]
ω：电气角频率[rad/s]
Φa：交链磁体磁通[Wb]
若流过电动机电流，则直流电源装置207侧流过负的电源电流，驱动转矩成为负转矩。为了避免该情况，设为三相短路状态，因此从控制装置部(未图示)向功率转换装置201输出三相短路指令。在步骤S1中，判定是否存在三相短路指令，若存在(是)，则前进至步骤S2，接受三相短路指令，将上臂的开关元件202、或下臂的开关元件203中的任一方设为导通，从而成为三相短路状态。由此，所产生的感应电压在永磁体同步电动机内部被消耗，由此能够降低施加于逆变器的电压。
这里，在驱动永磁体同步电动机200的情况下，从控制装置部输出从三相短路状态到占空比输出控制的指令。在步骤S31中，判定有无占空比输出控制指令，若存在该指令(是)，则向步骤S7前进，测量在三相短路状态下流动的电动机电流。接着，在步骤S8中，改变永磁体同步电动机200的目标转矩以成为与步骤S7中测量得到的电动机电流的值相同的电流值，在步骤S9中，占空比输出成为该改变后的目标转矩的电压。
此外，取代通过改变目标转矩来使与三相短路状态时流过的电动机电流相同的电动机电流流过，改变目标电流也能获得相同的效果。
然后，在步骤S10中，利用一次低通滤波器特性，最终使得永磁体同步电动机200追随指令转矩。由此，能够利用低通滤波器控制电动机电流变化，也能够控制电源电压的变动值。
此外，在上述的各实施方式中，以永磁体同步电动机为例进行了说明，但对于绕组励磁电动机、感应电动机、磁阻转矩电动机等所有的电动机都能获得相同的效果。此外，以双重三相交流旋转电机、以及逆变器系统为例进行了说明，但对于具有多个电动机和功率转换电路的系统也能够获得相同的效果。此外，直流电源装置不限于48[V]电源系统，对于所有电压的电源系统也可获得相同的效果。
此外，本发明在其发明范围内可对各实施方式进行适当组合、变形或省略。
以上所述的本发明各实施方式的交流旋转电机的控制装置是对下述发明的至少一种进行具体化后得到的。
(1)在对具备相互独立的多组多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制的交流旋转电机的控制装置中，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制。
根据本发明，即使在交流旋转电机从三相短路这样的全相短路状态转移到了全相开放状态的情况下，也能够进行控制，以能够将施加于连接至交流旋转电机的功率转换装置中的开关元件的电压抑制在开关元件的耐压以下的值。
(2)上述(1)所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件及下臂开关元件全部打开而成为全相开放状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述全相开放状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
根据本发明，即使在交流旋转电机从三相短路这样的全相短路状态转移到了全相开放状态的情况下，也能够抑制电源电压的变动，能够进行控制，以能够将施加于连接至交流旋转电机的功率转换装置中的开关元件的电压抑制在开关元件的耐压以下的值。
(3)上述(1)所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述占空比控制的状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
根据本发明，即使在交流旋转电机从三相短路这样的全相短路状态转移到了全相开放状态的情况下，也能够抑制电源电压的变动，能够进行控制，以能够将施加于连接至交流旋转电机的功率转换装置中的开关元件的电压抑制在开关元件的耐压以下的值。
(4)上述(2)或(3)所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述切换定时被控制为因所述切换而产生的电压变动分量在一个组与另一个组成为相反的相。
根据本发明，电源电压的脉动频率成为反相，能够减小电源电压变动的振幅，因此，能够进行控制来将施加于开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
(5)上述(2)至(4)的任一项所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，被控制为在所述多相电枢绕组的每一组不同的所述切换定时是被控制为使得所述组的每一组相互错开基于从所述功率转换电路到连接至所述功率转换电路的电源之间所包含的电感分量、电容分量和电阻分量而得到的LCR谐振周期的一半的周期的切换定时。
根据本发明，由于能够减小电源电压变动的振幅，因此能够进行控制从而将施加于开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
(6)上述(2)至(4)的任一项所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述多个功率转换电路构成为对所述开关元件进行PWM控制，
被控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同的所述切换定时是被控制为成为载波周期的倍数的切换定时。
根据本发明，由于能够减小电源电压变动的振幅，因此能够进行控制从而将施加于开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
(7)上述(1)所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，
所述多个功率转换电路构成为可将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态切换为所述占空比控制的状态，
在将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态切换为所述占空比控制的状态时，根据所述全相短路状态时流过的电动机电流的值来改变所述交流旋转电机的目标转矩。
根据本发明，由于能够减小电源电压变动的振幅，因此能够进行控制从而将施加于开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
(8)上述(7)所述的交流旋转电机的控制装置的特征在于，所述目标转矩的变更是变更目标转矩的值以得到与所述全相短路状态时流过的电动机电流的值相同的电流值的控制，
变更后的所述目标转矩被控制为追随指令转矩。
根据本发明，由于能够减小电源电压变动的振幅，因此能够进行控制从而将施加于开关元件的电压抑制为开关元件的耐压以下的值。
工业上的实用性
本发明能够应用于交流旋转电机的领域、以及将交流旋转电机作为驱动源使用的汽车产业的领域。
标号说明
1、200交流旋转电机，100第1组电枢绕组，101第2组电枢绕组，102、201功率转换装置，1021第1功率转换电路，1022第2功率转换电路，103、202上臂开关元件，104、203下臂开关元件，105、204平滑电容器，106、205布线阻抗，107、206接触器，108、207直流电源装置。

Claims (7)

1.一种交流旋转电机的控制装置，对具备相互独立的多组的多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，
所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件及下臂开关元件全部打开而成为全相开放状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述全相开放状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
2.一种交流旋转电机的控制装置，对具备相互独立的多组的多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，
所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一个相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件及下臂开关元件全部打开而成为全相开放状态，
所述多个功率转换电路将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态向所述占空比控制的状态切换的切换定时控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同。
3.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述切换定时被控制为使得因所述切换而产生的电压变动分量在一个组与另一个组成为相反的相。
4.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
被控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同的所述切换定时是被控制为使得所述组的每一组相互错开基于从所述功率转换电路到连接至所述功率转换电路的电源之间所包含的电感分量、电容分量和电阻分量而得到的LCR谐振周期的一半的周期的切换定时。
5.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述多个功率转换电路构成为对所述开关元件进行PWM控制，
被控制为在所述多相电枢绕组的每一组均不同的所述切换定时是被控制为成为载波周期的倍数的切换定时。
6.一种交流旋转电机的控制装置，对具备相互独立的多组的多相电枢绕组的交流旋转电机进行控制，其特征在于，
具备多个功率转换电路，按各组的多相电枢绕组来对施加于所述多组的多相电枢绕组的电压进行控制，
所述多个功率转换电路具备多个开关元件，该多个开关元件按相来对各自对应的组的所述多相电枢绕组进行开关，
所述多个开关元件被进行开关控制，使得可对所述对应的组的所述多相电枢绕组进行开放动作或占空比控制，
所述多个功率转换电路分别在对应的组的所述多相电枢绕组的每一相具备由所述开关元件构成的上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而成的臂，
所述多组的多相电枢绕组因对应的所述功率转换电路的所述上臂开关元件或下臂开关元件全部关闭而成为全相短路状态，
所述多个功率转换电路构成为可将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态切换为所述占空比控制的状态，
在将所述多相电枢绕组从所述全相短路状态切换为所述占空比控制的状态时，根据所述全相短路状态时流过的电动机电流的值来改变所述交流旋转电机的目标转矩。
7.如权利要求6所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述目标转矩的变更是变更目标转矩的值以得到与所述全相短路状态时流过的电动机电流的值相同的电流值，
变更后的所述目标转矩被控制为追随指令转矩。
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