CN108966682A - 逆变器控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置基于确定构成逆变器的上桥臂开关和下桥臂开关各自的开关模式的时序模式即操作模式，交替地对上桥臂开关和下桥臂开关进行接通操作。在此，控制装置分别对当前设定的操作模式即当前模式以及下一个设定的操作模式即下一个模式进行确定。控制装置从设定于跨越一个电角度周期的当前模式的中途、并且作为从当前模式向下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻中，选择指令切换时刻。控制装置在选出的指令切换时刻，从当前模式切换为下一个模式。

Description

逆变器控制装置
相关申请的援引
本申请以2016年2月18日申请的日本专利申请号2016-029203号的申请为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种应用于包括上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接体的逆变器的控制装置。
背景技术
作为这种控制装置，如下述专利文献1中所示，已知一种装置：基于跨过一个电角度周期规定的开关模式，交替地对上、下桥臂开关进行接通操作，以从逆变器输出正弦波状的电流。上述开关模式满足以下条件：半个周期的脉冲数达到指示的脉冲数；以及降低逆变器的输出电压的低频谐波。上述控制装置在指示的脉冲数发生变化时，在经过对从逆变器输出的线电压的变动进行抑制的切换转移期间后，将开关模式切换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014－143831号公报
发明内容
在此，在一个电角度周期的中途将跨过一个电角度周期设定的开关模式切换为其它开关模式的情况下，逆变器的输出电流会产生偏移，或者逆变器的输出电流会有极低频率的变动分量叠加。通常，与输出电流叠加的电流的频率分量越低，逆变器的输出电力的变动越大。因此，需要防止由开关模式的切换引起的逆变器的输出电流的偏移、极低频率的变动分量的叠加。
本发明的主要目的在于，提供一种能抑制逆变器的输出电力的变动的逆变器控制装置。
以下，对用于解决上述技术问题的技术手段、及其作用效果进行说明。
本发明是一种逆变器控制装置，这种逆变器控制装置应用于包括上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接体的逆变器，基于设定上述上桥臂开关和上述下桥臂开关各自的开关模式的时序模式即操作模式，交替地对上述上桥臂开关和上述下桥臂开关进行接通操作，上述逆变器控制装置包括：确定部，上述确定部分别对当前设定的上述操作模式即当前模式以及下一个设定的上述操作模式即下一个模式进行确定；时刻选择部，上述时刻选择部从设定于跨过一个电角度周期的上述当前模式的中途、并且作为从上述当前模式向上述下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻中，选择出指令切换时刻；以及切换部，上述切换部在由上述时刻选择部选出的上述指令切换时刻，从上述当前模式切换为上述下一个模式。
根据一个电角度周期中的、从当前模式向下一个模式切换的切换时刻，逆变器的输出电流的偏移量发生变化。因此，通过在适当的时刻执行从当前模式切换为下一个模式，从而能对逆变器的输出电力的变动进行抑制。
鉴于上述这点，在上述公开中，从设定于跨过一个电角度周期的当前模式的中途、并且作为从当前模式向下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻中，选择出切换时刻。藉此，能在可以使输出电流的偏移量降低的合适的时刻执行从当前模式向下一个模式的切换。因此，能抑制逆变器的输出电力的变动。
附图说明
参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是第一实施方式的电动机控制系统的整体结构图。
图2是表示电动机控制处理的框图。
图3是表示调制器的处理的框图。
图4是表示脉冲波形的概要的图。
图5是表示残留有电流偏移的情况下的各波形的一个示例的时序图。
图6是表示电流偏移消除的情况下的各波形的一个示例的时序图。
图7是表示切换角选择处理的步骤的流程图。
图8是表示各相电流偏移量的合成方法的一个示例的图。
图9是表示与假定角对应的合成偏移量的运算结果的一个示例的图。
图10是表示与假定角对应的合成偏移量的运算结果的一个示例的图。
图11是表示第二实施方式的切换角选择处理步骤的流程图。
图12是表示与当前模式、下一个模式对应的切换角的候补的存储方式的图。
图13是表示与当前模式、下一个模式对应的切换角的候补的存储方式的图。
图14是表示第三实施方式的调制器的处理的框图。
图15是表示第四实施方式的调制器的处理的框图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图，对将本发明的控制装置具体化的第一实施方式进行说明。本实施方式的控制装置适用于与三相旋转电机连接的三相逆变器。控制装置和旋转电机装载于电动汽车、混合动力车等车辆。
如图1所示，电动机控制系统包括电动发电机10、三相逆变器20及控制装置30。在本实施方式中，电动发电机10是车载主机，其转子与未图示的驱动轮机械连接。在本实施方式中，作为电动发电机10，使用同步电机，更具体而言，使用永磁体埋入型的电动发电机。
电动发电机10通过逆变器20与作为直流电源的蓄电池21连接。蓄电池21的输出电压例如为百V以上。另外，在蓄电池21和逆变器20之间，设有将逆变器20的输入电压平滑化的平滑电容22。
另外，在控制系统具有将蓄电池21的输出电压升压并向逆变器20输出的升压转换器的情况下，升压转换器相当于直流电源。
逆变器20包括与相数对应数量的上桥臂开关Sup、Svp、Swp和下桥臂开关Sun、Svn、Swn的串联连接体。各串联连接体与蓄电池21并联连接。在U相上、下桥臂开关Sup、Sun的连接点，连接有电动发电机10的U相。在V相上、下桥臂开关Svp、Svn的连接点，连接有电动发电机10的V相。在W相上、下桥臂开关Swp、Swn的连接点，连接有电动发电机10的W相。另外，在本实施方式中，作为各开关Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn，采用电压控制型的半导体开关元件，更具体而言，采用IGBT。此外，对于各开关Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn，反向并联连接有续流二极管Dup、Dun、Dvp、Dvn、Dwp、Dwn。
电动机控制系统还包括相电流检测部，上述相电流检测部对流过电动发电机10的各相电流中的、至少两相的电流进行检测。在本实施方式中，相电流检测部包含：对流过电动发电机10的V相的电流进行检测的V相电流检测部23V；以及对流过W相的电流进行检测的W相电流检测部23W。此外，在电动机控制系统中，包括：电压检测部24，上述电压检测部24对作为逆变器20的电源电压VINV的蓄电池21的输出电压进行检测；以及角度检测部25，上述角度检测部25对电动发电机10的电角度θe进行检测。另外，作为角度检测部25例如可以采用解析器。
控制装置30以微型计算机为主体构成，对逆变器20进行操作，从而将电动发电机10的控制量反馈控制到指令值。在本实施方式中，控制量是转矩，其指令值是指令转矩Trq＊。控制装置30基于上述各种检测部的检测值，生成各操作信号gUp、gUn、gVp、gVn、gWp、gWn，并将生成的各操作信号gUp、gUn、gVp、gVn、gWp、gWn向与各开关对应的各驱动电路Dr输出，从而对构成逆变器20的各开关Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn进行接通或断开操作。在此，上桥臂侧的操作信号gUp、gVp、gWp与对应的下桥臂侧的操作信号gUn、gVn、gWn彼此是互补的信号。即，上桥臂开关和对应的下桥臂开关交替地处于接通状态。另外，指令转矩Trq＊例如是从设于控制装置30的外部的控制装置的、比控制装置30更上位的控制装置输出的。
接着，采用图2，对涉及控制装置30所进行的生成上述操作信号的处理进行说明。
两相转换部31基于由V相电流检测部23V检测到的V相电流IV、由W相电流检测部23W检测到的W相电流IW及由角度检测部25检测到的电角度θe，将电动发电机10的三相固定坐标系中的U相电流IU、V相电流IV、W相电流IW转换为两相旋转坐标系即dq坐标系中的d、q轴电流Idr、Iqr。
转矩推定部32基于从两相转换部31输出的d、q轴电流Idr、Iqr，对电动发电机10的推定转矩Te进行计算。在此，可以使用将d、q轴电流Idr、Iqr与推定转矩Te关联的图对推定转矩Te进行计算，也可以采用模型公式对推定转矩Te进行计算。
转矩偏差计算部33从指令转矩Trq＊中减去推定转矩Te，从而算出转矩偏差ΔT。
相位计算部34基于由转矩偏差计算部33算出的转矩偏差ΔT，作为用于将推定转矩Te反馈控制成指令转矩Trq＊的操作量，对指令电压相位δ进行计算。指令电压相位δ是逆变器20的输出电压矢量的电压相位的指令值。在本实施方式中，利用以转矩偏差ΔT作为输入的比例积分控制，算出指令电压相位δ。
另外，输出电压矢量是由dq坐标系中的输出电压矢量的d轴分量即d轴电压Vd和q轴分量即q轴电压Vq来定义的。此外，在本实施方式中，电压相位定义为：以d轴的正方向为基准，从该基准朝向逆时针方向为正方向。
电流设定部35基于指令转矩Trq＊，算出用于实现指令转矩Trq＊的d、q轴指令电流Id＊、Iq＊。在本实施方式中，将用于实现最小电流最大转矩控制(Maximum torque perampere control)的电流作为d、q轴指令电流Id＊、Iq＊并算出。
电流偏差计算部36从d轴指令电流Id＊中减去d轴电流Idr，从而算出d轴电流偏差ΔId。此外，电流偏差计算部36从q轴指令电流Iq＊中减去q轴电流Iqr，从而算出q轴电流偏差ΔIq。
电压设定部37基于d轴电流偏差ΔId和q轴电流偏差ΔIq，算出输出电压矢量的电压振幅的指令值即指令电压振幅Vr。在此，电压振幅定义为d轴电压Vd的平方和q轴电压Vq的平方之和的平方根。电压设定部37首先基于d轴电流偏差ΔId，作为用于将d轴电流Idr反馈控制成d轴指令电流Id＊的操作量，对d轴指令电压Vd＊进行计算，基于q轴电流偏差ΔIq，作为用于将q轴电流Iqr反馈控制成q轴指令电流Iq＊的操作量，对q轴指令电压Vq＊进行计算。在本实施方式中，作为上述反馈控制，使用比例积分控制。接着，电压设定部37基于d轴指令电压Vd＊和q轴指令电压Vq＊，算出指令电压振幅Vr。
调制器38基于指令电压相位δ、指令电压振幅Vr、由电压检测部24检测出的电源电压VINV和电角度θe，生成上述操作信号gUp、gUn、gVp、gVn、gWp、gWn的原始信号即PWM信号GU、GV、GW。对调制器38的详细情况将在后述中详细说明。
信号生成部39进行使PWM信号GU、GV、GW和其逻辑反转信号的逻辑反转时刻彼此仅间隔滞后时间的处理，从而生成上述操作信号gUp、gUn、gVp、gVn、gWp、gWn。
接着，采用图3，对调制器38进行说明。在本实施方式中，调制器38通过脉冲波形控制，生成PWM信号GU、GV、GW。
速度计算部38a基于电角度θe，算出电动发电机10的电角速度ωe。
同步数设定部38b基于电角速度ωe和同步数图，算出同步数N。上述计算处理采用了使载波的一个周期的整数倍与一个电角度周期一致的同步式三角波比较PWM控制的概念，来生成脉冲波形。同步数图是多个电角速度区域的每一个与同步数N预先关联的信息。在本实施方式中，作为与各电角速度区域关联的同步数N，例示了“3、6、9、12、15…”这样的三的倍数。与各同步数3、6、9、12、15…关联的电角速度区域的上限值ω3、ω6、ω9、ω12、ω15…设定为ω(N)＝2π×fcmax/N。另外，fcmax表示载波信号的上限频率。
调制系数计算部38c基于指令电压振幅Vr和电源电压VINV，算出调制系数M。在此，调制系数M是通过电源电压VINV将指令电压振幅Vr规格化的值。在本实施方式中，通过下式(eq1)算出调制系数M。
[数学式1]
脉冲波形选择部38d基于从同步数设定部38b输出的同步数N和调制系数M，对跨越一个电角度周期的开关模式即脉冲波形进行选择。在本实施方式中，脉冲波形相当于操作模式。脉冲波形与同步数N及调制系数M相关联并预先存储于模式存储部38e。
如图4所示，脉冲波形是接通指示信号和断开指示信号各自与电角度θe关联的信息，上述接通指示信号指示对上桥臂开关进行接通操作并对下桥臂开关进行断开操作，上述断开指示信号指示对上桥臂开关进行断开操作并对下桥臂开关进行接通操作。在本实施方式中，作为接通、断开指示信号，采用彼此逻辑值不同的信号，具体而言，作为接通指示信号采用逻辑H的信号，作为断开指示信号，采用逻辑L的信号。此外，在本实施方式中，脉冲波形在U～W相中，分别相对于从0度到360度的一个电角度周期的中央(180度)具有对称性。详细地，相对于中央、在电角度上等距离的一对时刻的逻辑值相反。
在本实施方式中，在模式存储部38e中，作为脉冲波形，存储有指示从接通指示信号和断开指示信号中的任一方切换为另一方的电角度。在图4中，作为指示从接通指示信号和断开指示信号中的任一方切换为另一方的电角度即开关相位，例示了α0、α1、α2、α3、α4。即，代替调制系数M，脉冲波形也可以与指令电压振幅Vr相关。
脉冲波形选择部38d基于同步数N和调制系数M，对符合的一个脉冲波形进行选择。脉冲波形选择部38d将选出的脉冲波形的开关相位α向缓冲存储器38f输出。
在本实施方式中，缓冲存储器38f除了对当前输出中的脉冲波形即当前模式进行存储以外，还对下一个预定输出的脉冲波形即下一个模式的开关相位进行存储。从缓冲存储器38f输出的开关相位α输入至角度比较部38g。角度比较部38g对输入的开关相位α中、与加法部38h算出的电角度θe和指令电压相位δ的合计值θv对应的开关相位进行选择。角度比较部38g基于选出的开关相位α，生成PWM信号GU、GV、GW并输出。
第一数据保持部38i对上一个控制周期中由同步数设定部38b设定的同步数N进行保持。第二数据保持部38j对上一个控制周期中由调制系数计算部38c算出的调制系数M进行保持。
切换判断部38k进行以下切换角选择处理：选择在一个电角度周期中的任一电角度中指示是否从当前模式切换为下一个模式的切换角(相当于指令切换时刻)，将选出的切换角的信息作为切换许可信号En向缓冲存储器38f输出。以下，在对执行上述处理的理由进行了说明后，对上述处理的详细情况进行说明。
首先，采用图5和图6，对执行切换角选择处理的理由进行说明。
根据从当前模式切换为下一个模式的时刻，会产生各相电流的电角度0阶分量即电流偏移，从而可能会发生电动发电机10的转矩变动。为了抑制上述转矩变动，进行切换角选择处理。
图5表示发生转矩变动的情况的一个示例。图5的(a)表示当前、下一个模式的推移，图5的(b)表示电压偏移量Vofs的推移。图5的(c)表示电流偏移量Iofs的推移，图5的(d)表示电动发电机10的相电流的推移，图5的(e)表示电动发电机10的转矩的推移。
图5的(b)所示的电压偏移量Vofs是在一个电角度周期中对脉冲波形进行积分而获得的值。在本实施方式中，作为积分对象的脉冲波形的逻辑H的信号的值是“+VINV/2”，逻辑L的信号的值是“－VINV/2”。在图5的(b)中，例示了用于算出电角度θ2的电压偏移量Vofs的积分期间。
此外，图5的(c)所示的电流偏移量Iofs是由图5的(b)的电压偏移量Vofs的积分值除以电动发电机10的各相绕组的电感而推定的值。如图5的(c)、(d)所示，电流偏移量与一个电角度周期中的相电流的移动平均值相等。
在图5中，在电角度θ1，从当前模式切换为下一个模式。如图5的(b)所示，如果在电角度θ1进行切换，那么，之后的电压偏移量Vofs持续为正值。这是由于，在积分期间，接通操作期间比断开操作期间长。因此，电流偏移量Iofs作为比0大的值而残留。其结果是，如图5的(e)所示，在电角度θ1之后，发生因电角速度(电角度一阶)而变动的转矩变动。另外，上述转矩变动例如因作为电动发电机10的负载的电阻分量和电感分量而衰减，或持续直到通过规定的控制而去除。
图6表示转矩变动临时发生，然后变动收敛的情况。另外，图6的(a)～图6的(e)对应于前面的图5的(a)～图5的(e)。
在图6中，在电角度θ3，从当前模式切换为下一个模式。在电角度θ3进行切换时，图6的(b)所示的电压偏移量Vofs暂时为负值，然后经过零而成为正值。因此，图6的(c)所示的电流偏移量Iofs暂时为负值，并且从切换起到一个电角度周期内，收敛为0。即，电流偏移量消除。这是由于，脉冲波形的切换时刻是恰当的时机，因此，切换后产生的负的电压偏移量Vofs和正的电压偏移量Vofs相抵消。藉此，如图6的(e)所示，尽管电动发电机10会暂时发生转矩变动，但该变动会迅速消除。
图7表示本实施方式的切换角选择处理的步骤。上述处理通过切换判断部38k例如每隔规定的控制周期反复执行。
在上述一系列处理中，首先，在步骤S10中，基于从同步数设定部38b向脉冲波形选择部38d当前输出中的同步数N以及从调制系数计算部38c向脉冲波形选择部38d当前输出中的调制系数M，确定从脉冲波形选择部38d向缓冲存储器38f输出的当前输出中的当前模式。在此，当前输出中的同步数N使用由第一数据保持部38i保持的同步数N，当前输出中的调制系数M使用由第二数据保持部38j保持的调制系数M。
接着，在步骤S12中，基于由同步数设定部38b设定的下一个预定输出的同步数N以及由调制系数计算部38c算出的下一个预定输出的调制系数M，确定下一个预定输出的下一个模式。另外，在本实施方式中，步骤S10、S12的处理相当于确定部。
接着，在步骤S14中，对当前模式和下一个模式各自含有逻辑H的期间的电角度是否不足120°进行判断。
在步骤S14中为肯定判断的情况下，前进至步骤S16，设定假定角(相当于假定切换时刻)，并生成在一个电角度周期中的假定角假定从当前模式切换成下一个模式的情况下的脉冲波形即合成模式。也就是说，合成模式是将从-360度到假定角的当前模式和从假定角到360度的下一个模式合成的波形。另外，如上述图4所示，从-360度到0度的脉冲波形是指从0度～360度的脉冲波形。
此外，在步骤S16中，分别对于三相，生成合成模式。另外，各相的跨过一个电角度周期的合成模式在电角度上相位分别错开120度。
接着，在步骤S18中，分别对于三相，基于与设定的假定角对应的合成模式，算出U、V、W相的电流偏移量Iuofs、Ivofs、Iwofs(相当于各相偏移量)。详细地，如上述图5的(b)所示，通过在一个电角度周期中对合成模式进行积分，从而算出U、V、W相的电压偏移量Vuofs、Vvofs、Vwofs。接着，将电压偏移量Vuofs、Vvofs、Vwofs的积分值除以电感L，从而算出电流偏移量Iuofs、Ivofs、Iwofs。
接着，在步骤S20中，对将三相的电流偏移值Iuofs、Ivofs、Iwofs合成的值即合成偏移量Itotal进行计算。图8中，通过矢量Iuofs、Ivofs、Iwofs表示U、V、W相的电流偏移量，将各矢量Iuofs、Ivofs、Iwofs合成而获得的矢量的绝对值成为合成偏移量Itotal。
接着，在步骤S22中，对所有的关于假定角的步骤S16～S20的处理是否结束进行判断。也就是说，在上述步骤S16中，将一个电角度周期中的彼此不同的多个电角度设定为假定角。
在步骤S22中为否定判断的情况下，回到步骤S16，设定新的假定角。另一方面，在步骤S22中为肯定判断的情况下，前进至步骤S24。在步骤S24中，将各假定角中、合成偏移量Itotal的绝对值最小的假定角选择为切换角。以下，使用图9，对切换角的选择方法进行详细说明。图9示出了：用于生成合成模式的三相的当前模式和下一个模式；以及与各假定角对应的合成偏移量Itotal的运算结果。
在本实施方式中，将合成偏移量Itotal不足判断值TH的假定角作为切换角的选择候补。在图9中，作为切换角的选择候补的假定角的范围由箭头示出。在此，判断值TH例如可以设定为与各假定角对应的合成偏移量Itotal的平均值。
在此，在本实施方式中，将不足判断值TH的假定角中的、比当前电角度θe靠后方且离当前的电角度θe最近的假定角选择为切换角。具体而言，例如将假定角设定为30度×N(N是正整数)的情况下，若当前的电角度为θa，则选择电角度θb为切换角。上述的选择方法是为了防止电动发电机10的转矩响应性降低而采用的。也就是说，若将远离当前的电角度θe的假定角选择为切换角，则要等待切换为下一个模式，直到实际的电角度变为切换角。在上述情况下，电动发电机10的转矩响应性降低。
回到上述图7的说明，接着，在步骤S26中，将指示在选出的切换角从当前模式切换为下一个模式的切换许可信号En向缓冲存储器38f输出。缓冲存储器38f在判断为电角度θe和指令电压相位δ的合计值θv是输入的切换角的情况下，从当前模式切换为下一个模式。尤其是，在本实施方式中，缓冲存储器38f是三相同时地进行从当前模式向下一个模式的切换。这是为了抑制电动发电机10的转矩变动的发生。
也就是说，在各相中，在一个电角度周期中没有脉冲波形切换的情况下，电动发电机10的各相电压中含有的偏移量理论上是相等的。因此，电动发电机10的相间电压含有的上述偏移量相抵消。与此相对，若在一部分的相中，在一个电角度周期的中途进行了脉冲波形切换，则切换了的相的相电压含有的偏移量与其它的相电压含有的偏移量不同。因此，在切换了的相和其它相中，相间电压含有的偏移量无法相抵消。其结果是，电动发电机10会发生转矩变动。为了防止上述情况发生，三相同时地进行从当前模式向下一个模式的切换。
在上述步骤S14中，在判断为120度以上的情况下，前进至步骤S28。在步骤S28中，从预先确定的多个假定角中选择一个作为切换角。在本实施方式中，如图10所示，分别在以30度+60度×N为中心的规定电角度范围内，预先设定假定角。不进行上述的步骤S16～S24的处理，就能预先设定假定角是由于：在当前模式和下一个模式中各自的接通操作期间均持续为120度以上的情况下，相对于假定角的合成偏移量Itotal的运算结果如图10所示。
电动发电机为单相时，电流偏移量最小的电角度范围确定为：以90度、270度为中心，当前、下一个模式均持续是逻辑H的范围。因此，在当前、下一个模式各自含有逻辑H的期间的电角度持续为120°以上，且电动发电机为三相的情况下，合成偏移量Itotal为最小的电角度范围彼此错开120度，因而将合成偏移量Itotal最小的电角度范围确定为以30度、90度、150度、210度、270度、330度为中心的范围。这样就能预先确定电角度范围，因此，不需要步骤S16～S24的处理。藉此，能降低控制装置30的运算负荷。另外，上述预先确定的电角度存储于控制装置30的存储部(具体是存储器)。
此外，在步骤S28中，将多个假定角中的、比当前的电角度θe靠后方且离当前的电角度θe最近的假定角选择为切换角。另外，在步骤S28结束后，前进至步骤S26。
根据上述说明的本实施方式，能够取得下述技术效果。
将多个经过设定的假定角中的、合成偏移量Itotal的绝对值最小的假定角选择为切换角。因此，能在可以使电流偏移量降低的合适的时刻执行从当前模式向下一个模式的切换，能抑制逆变器20的输出电力的变动。藉此，能抑制电动发电机10的转矩变动，能提高电动发电机10的控制性。三相同时进行从当前模式向下一个模式的切换。藉此，能抑制电动发电机10的转矩变动。
在当前、下一个模式分别含有逻辑H的期间的电角度持续为120°以上的情况下，在预先确定的电角度从当前模式切换为下一个模式。藉此，能降低控制装置30的运算负载。
将合成偏移量Itotal的绝对值最小的假定角中的、离当前时间点最近的假定角选择为切换角。藉此，能防止电动发电机10的转矩响应性降低。
(第二实施方式)
以下，参照附图，以与上述第一实施方式的不同之处为中心，对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，改变了切换角的选择方法。
图11表示本实施方式的切换角选择处理的步骤。上述处理通过切换判断部38k例如每隔规定的控制周期反复执行。另外，在图11中，为了方便，对于与上述图7所示的处理相同的处理，标注相同的符号。
在上述一系列的处理中，在步骤S12结束后，在步骤S30中，选择切换角。如图12所示，在本实施方式中，与当前模式和下一个模式相关联地，将多个切换角作为图表数据，存储于控制装置30的存储部。上述图表数据是例如在设计时，通过上述图5的步骤S16～S24所示的步骤预先调整后的信息。此外，图表数据在由当前模式和下一个模式规定的各模式区域中，具有多个切换角的候补。这是由于，如上述第一实施方式中说明的那样，合成偏移量Itotal的绝对值最小的假定角存在有多个。
在步骤S30中，首先，选择与确定的当前模式和下一个模式对应的模式区域。接着，从存在于选出的模式区域的多个切换角中，选择比当前的电角度θe靠后方且离当前的电角度θe最近的切换角。另外，在步骤S30的处理结束后，前进至步骤S26。
根据以上说明的本实施方式，即使在控制装置30的运算负荷存在限制的情况下，也能选出可以对由模式的切换引起的转矩变动进行抑制的合适的切换角。
另外，在图12所示的图表数据中，即使将当前模式和下一个模式调换，切换角也不会发生变化。因此，也可以使图表数据如图13所示，从而将图表数据的信息压缩。
此外，如上述第一实施方式中说明的那样，可以将由图表数据限定的各模式区域中的、当前模式和下一个模式各自含有逻辑H的期间的电角度持续为120°以上的区域中存在的切换角确定在以30度、90度、150度、210度、270度、330度为中心的范围内。
(第三实施方式)
以下，参照附图，以与上述第一实施方式的不同之处为中心，对第三实施方式进行说明。在本实施方式中，代替脉冲波形控制，利用同步式PWM控制，生成PWM信号GU、GV、GW。
图14是表示本实施方式的调制器38的处理的框图。另外，在图14中，为了方便，对于与上述图3所示的结构相同的结构，标注相同的符号。
指令值设定部38m基于调制系数M和从加法部38h输出的合计值θv，算出正弦波状的U、V、W相指令时间比率DU、DV、DW。U、V、W相指令时间比率DU、DV、DW是相位的电角度彼此错开120°的波形。
频率设定部38n基于同步数N，将载波频率fc设定成指令时间比率DU、DV、DW与载波同步。详细而言，频率设定部38n将载波频率fc设定成载波周期是一个电角度周期除以同步数N的值。
比较部38p通过PWM处理，生成PWM信号GU、GV、GW，上述PWM处理基于从指令值设定部38m输出的U、V、W相指令时间比率DU、DV、DW与具有由频率设定部38n设定的载波频率fc的载波之间的大小比较。本实施方式的载波是双边缘调制方式的三角波信号，具体而言，是增加速度与减少速度彼此相等的等腰三角形信号。上述增加速度、减少速度通过例如电角度的单位变化量的载波的增加量、下降量来定量化。本实施方式的载波是最小值为0、最大值为1的信号。
接着，对切换判断部38q进行说明。
切换判断部38q基于从同步数设定部38b向频率设定部38n的当前输出中的同步数N以及从调制系数计算部38c向指令值设定部38m的当前输出中的调制系数M，确定当前模式。此外，基于由同步数设定部38b设定的下一个预定输出的同步数N以及由调制系数计算部38c算出的下一个预定输出的调制系数M，确定下一个模式。
切换判断部38q通过上述图7所示的步骤S16～S24的处理，从而选择切换角。当切换判断部38q判断为从加法部38h输出的合计值θv为选出的切换角时，向频率设定部38n输出指示将载波频率fc切换为与下一个同步数N对应的值的切换许可信号En。
在以上说明的本实施方式中，也可以得到与上述第一实施方式相同的效果。
(第四实施方式)
以下，参照附图，以与上述第三实施方式的不同之处为中心，对第四实施方式进行说明。在本实施方式中，改变调制器38的处理。图15是表示本实施方式的调制器38的处理的框图。另外，在图15中，为了方便，对于与上述图14所示的结构相同的结构，标注相同的符号。
时间比率模式选择部38r基于从同步数设定部38b输出的同步数N和从调制系数计算部38c输出的调制系数M，对跨过一个电角度周期的指令时间比率即时间比率模式进行选择。在本实施方式中，时间比率模式相当于操作模式。时间比率模式与同步数N及调制系数M相关联地预先存储于控制装置30的存储部。时间比率模式是采用了同步式三角波比较PWM控制的理念生成的时间比率模式。也就是说，时间比率模式是每半个载波周期变化的模式。
时间比率模式选择部38r基于同步数N和调制系数M，选择一个对应的时间比率模式。时间比率模式选择部38r将选出的时间比率模式的每半个载波周期的值向缓冲存储器38s输出。
然后，将输入缓冲存储器38s的值输入至再生部38t。再生部38t从输入的时间比率模式的值中，选择与从加法部38h输出的合计值θv对应的值。再生部38t基于选出的值，生成U、V、W相指令时间比率DU、DV、DW并向比较部38p输出。
另外，切换判断部38u通过与上述第一实施方式的图7所示的处理相同的处理，对切换角进行选择。在此，将当前输出中的时间比率模式作为当前模式，将下一个预定输出的时间比率模式作为下一个模式。切换判断部38u向缓冲存储器38s输出切换许可信号En，该切换许可信号En指示在选出的切换角从当前模式切换为下一个模式。缓冲存储器38s在判断为从加法部38h输出的合计值θv是输入的切换角的情况下，从当前模式切换为下一个模式。
在以上说明的本实施方式中，也可以得到与上述第三实施方式相同的效果。
(其它实施方式)
另外，上述各实施方式也可进行以下变更。
在上述第一实施方式中，也可以将作为积分对象的脉冲波形的逻辑H的信号的值设为“100％”，将逻辑L的信号的值设为“0％”，从而算出电压偏移量Vofs。
在上述各实施方式中，并不限定于：从作为从当前模式向下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻中，选择输出电流的偏移量的绝对值最小的时刻。可以从上述多个时刻中，选择一个偏移量最小的时刻和偏移量最大的时刻之外的时刻。在上述情况下，与选择上述偏移量最大的时刻的情况相比，可以降低输出电流的偏移量。
在上述第一实施方式的图7中，也可以省略步骤S14、S28的处理。
在上述第一实施方式中，是将电压偏移量的积分值除以电感值而得到电流偏移量，但也可以省略上述除法。在切换角的选择是由各假定角的电流偏移量的相对比较而决定的情况下，若电感值是常数，则利用电压偏移量的积分值进行比较，也能得到相同的结果。
作为逆变器，并不局限于三相，也可以是单相、两相、或四相以上。
作为与逆变器电连接的负载即电动发电机，并不局限于永磁体埋入型电动发电机，例如也可以是绕组励磁型电动发电机。此外，作为电动发电机，并不局限于同步机，例如也可以是感应电动机。此外，作为上述负载，并不局限于旋转电机。
虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (10)

1.一种逆变器控制装置，应用于包括上桥臂开关(Sup～Swp)和下桥臂开关(Sun～Swn)的串联连接体的逆变器(20)，
基于设定所述上桥臂开关和所述下桥臂开关各自的开关模式的时序模式即操作模式，交替地对所述上桥臂开关和所述下桥臂开关进行接通操作，
其特征在于，包括：
确定部(30)，所述确定部(30)分别对当前设定的所述操作模式即当前模式以及下一个设定的所述操作模式即下一个模式进行确定；
时刻选择部(30)，所述时刻选择部(30)从设定于跨过一个电角度周期的所述当前模式的中途、并且作为从所述当前模式向所述下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻中，选择出指令切换时刻；以及
切换部(30)，所述切换部(30)在由所述时刻选择部选出的所述指令切换时刻，从所述当前模式切换为所述下一个模式。
2.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述时刻选择部包括：
模式生成部(30)，所述模式生成部(30)在作为成为所述切换时刻的候补的多个时刻，分别假定了一个电角度周期的中途的多个假定切换时刻的情况下，生成将所述当前模式和所述下一个模式合成的所述操作模式即合成模式；以及
电流偏移量计算部(30)，所述电流偏移量计算部(30)在假定了各所述多个假定切换时刻的情况下，对假定基于生成的所述合成模式使各所述桥臂开关操作时的所述逆变器的输出电流中含有的电流偏移量进行计算，从所述多个假定切换时刻中，将分别与所述多个假定切换时刻对应的所述电流偏移量中的、电流偏移量的值最大的电流偏移量以外的电流偏移量所对应的时刻选择为所述指令切换时刻。
3.如权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述逆变器是与多相旋转电机(10)电连接、且向所述多相旋转电机供给交流电的多相逆变器，
所述模式生成部对于各相分别生成所述合成模式，
所述电流偏移计算部对于各相，分别计算假定基于生成的所述合成模式使所述各桥臂开关操作时的所述逆变器的输出电流中含有的各相偏移量，并且计算所述电流偏移量，以作为分别对于各相算出的所述各相偏移量的合成值。
4.如权利要求3所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述切换部使各相同时从所述当前模式向所述下一个模式切换。
5.如权利要求3或4所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述多相旋转电机是三相旋转电机，
所述逆变器是三相逆变器，
所述时刻选择部在所述当前模式和所述下一个模式各自的接通操作指示期间持续120度以上的情况下，将在以60度与正整数之积加上30度的值为中心的规定电角度范围内预先设定的时刻作为所述指令切换时刻而选出。
6.如权利要求2～5中任一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述时刻选择部从所述多个假定切换时刻中，将分别与所述多个假定切换时刻对应的所述电流偏移量中的、电流偏移量的值最大的电流偏移量以外的电流偏移量所对应的时刻、且离当前时间点最近的时刻选择为所述指令切换时刻。
7.如权利要求2～6中任一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述时刻选择部从所述多个假定切换时刻中，将分别与所述多个假定切换时刻对应的所述电流偏移量中的、电流偏移量的值最小的电流偏移量所对应的时刻选择为所述指令切换时刻。
8.如权利要求2～7中任一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述操作模式是二进制信号的时序模式，
所述电流偏移量计算部对生成的所述合成模式的一个电角度周期中的平均值进行计算，基于算出的平均值的积分值，算出所述电流偏移量。
9.如权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，
包括时刻存储部，所述时刻存储部存储有作为从所述当前模式向所述下一个模式切换的切换时刻的候补的多个时刻，
所述时刻选择部从存储于所述时刻存储部的多个时刻中选出所述指令切换时刻。
10.如权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述时刻选择部从存储于所述时刻存储部的多个时刻中，将离当前时间点最近的时刻作为所述指令切换时刻选出。
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