CN111725951B - 马达系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供马达系统。提供减轻在将开关元件的并联连接和子电抗器的组合应用于逆变器和马达时产生的不良现象的技术。马达系统具备3个SW电路。SW电路具备2个上SW元件和2个下SW元件。控制器具备信号输出部、信号分配部、信号调整部。信号输出部输出上PWM信号和下PWM信号。信号分配部将上PWM信号(下PWM信号)交替分派给第1上(下)SW元件和第2上(下)SW元件。信号调整部在接下来的(1)和(2)中的任意条件成立的情况下，使从信号输出部输出的所有PWM信号的高电平和低电平反转。(1)2相的电流是负值、且3个上PWM信号全部是高电平时。(2)2相的电流是正值、且3个下PWM信号全部是低电平时。

Description

马达系统
技术领域
本说明书公开的技术涉及具备三相交流马达、逆变器、以及控制器的马达系统。
背景技术
在逆变器、转换器等电力变换器中，作为变换电力的主要的元件，使用开关元件。已知为了减轻施加到开关元件的负荷而将开关元件并联地连接的技术。例如，在日本特开2015-146289号公报(文献1)中，公开了这样的电力变换器。文献1的电力变换器包括：整流器，将交流电源输出的交流整流为直流；以及升压转换器，使整流后的电压升压。该电力变换器的升压转换器具备并联地连接的2个开关元件、2个二极管、2个子电抗器、以及1个主电抗器。由1个开关元件、1个二极管、以及1个子电抗器构成子电路。开关元件和二极管被串联地连接。子电抗器连接于开关元件和二极管的串联连接的中点与主电抗器之间。子电抗器使用电感比主电抗器小的元件。由子电路和主电抗器构成升压转换器。
在文献1的电力变换器中，并联地连接的2个开关元件交替导通截止。即，2个子电路交替动作。子电抗器降低使2个开关元件交替导通截止时的二极管的反向恢复电流所引起的损耗。在并联地连接的2组子电路交替导通截止时，在2组子电路中独立地流过电流是理想的，但有时由于二极管的反向恢复电流，从一方的子电路向另一方的子电路流过电流。在2组子电路之间流过的电流导致损耗。子电抗器降低在并联地连接的2组子电路之间流过的反向恢复电流(即损耗)。
发明内容
专利文献1的技术被认为还能够应用于逆变器和三相交流马达的组合。马达的线圈与上述主电抗器对应。2个开关元件的串联连接被并联地连接2组。串联连接的上侧的开关元件和下侧的开关元件分别与逆变器的上支路开关元件和下支路开关元件对应。2组串联连接各自的中点与马达的线圈连接。子电抗器连接于2组串联连接各自的中点与马达的线圈之间。在此，将上支路开关元件和下支路开关元件的串联连接和子电抗器的组合称为开关电路。在上述逆变器中，并联地连接有2组开关电路。通过使2组开关电路交替动作，能够降低施加到1个开关元件的负荷。
另一方面，在具备一端被星型接线的3个线圈的三相交流马达和逆变器的组合的情况下，星型接线点的电位在逆变器的直流输入端的正极的电位与负极的电位之间变化。另一方面，为了得到利用子电抗器的损耗降低效果，子电抗器的两端电压满足预定的条件不可欠缺(关于条件后述)。在星型接线点的电位(即主电抗器的一端的电位)等于直流输入端的正极的电位(或者负极的电位)的情况下，该条件不成立，失去损耗降低效果。本说明书提供减轻在将开关元件的并联连接和子电抗器的组合应用于逆变器和马达时产生的不良现象(损耗降低效果的丧失)的技术。
本说明书公开的马达系统具备3个开关电路、三相交流马达、以及控制器。3个开关电路在正极线与负极线之间并联地连接。正极线与直流电源的正极连接，负极线与直流电源的负极连接。从3个开关电路各自的输出端输出交流。3个开关电路的并联连接与逆变器相当。
三相交流马达具备星型接线的3个线圈。3个线圈各自与3个开关电路各自的输出端连接。
各个开关电路具备4个开关元件、第1子电抗器、以及第2子电抗器。将4个开关元件分别称为第1上开关元件、第2上开关元件、第1下开关元件、第2下开关元件。第1上开关元件和第1下开关元件在正极线与负极线之间串联地连接。第2上开关元件和第2下开关元件也在正极线与负极线之间串联地连接。对4个开关元件各自反并联地连接有二极管。
第1子电抗器连接于第1上开关元件和第1下开关元件的串联连接的中点与开关电路的输出端之间。第2子电抗器连接于第2上开关元件和第2下开关元件的串联连接的中点与输出端之间。
控制器具备信号输出部、信号分配部、信号调整部。信号输出部输出3个上PWM信号和3个下PWM信号。3个上PWM信号各自是驱动对应的开关电路的第1上开关元件或者第2上开关元件的信号。3个下PWM信号各自是驱动对应的开关电路的第1下开关元件或者第2下开关元件的信号。上PWM信号(下PWM信号)是包含高电平和低电平的脉冲信号。在上PWM信号(下PWM信号)是高电平时对应的开关元件导通，在信号是低电平时对应的开关元件截止。
信号分配部将3个上PWM信号各自交替分派给对应的开关电路的第1上开关元件和第2上开关元件，并且将3个下PWM信号各自交替分派给对应的开关电路的第1下开关元件和第2下开关元件。
信号调整部连接于信号输出部与信号分配部之间。信号调整部在接下来的(1)和(2)中的任意条件成立的情况下，使从信号输出部输出的所有上PWM信号和所有下PWM信号的高电平和低电平反转。该条件是指：(1)在3个线圈中流过的3相的电流中的2相的电流是负值，并且3个上PWM信号全部是高电平时；(2)在3个线圈中流过的3相的电流中的2相的电流是正值，并且3个下PWM信号全部是低电平时。此外，在此，将电流从开关电路流向马达时定义为“正值”。另外，在上PWM信号是高电平(低电平)时，下PWM信号成为低电平(高电平)。
以下，为便于说明，将各开关电路的第1上开关元件和第2上开关元件中的、被提供上PWM信号的开关元件简单地称为上开关元件。同样地，将各开关电路的第1下开关元件和第2下开关元件中的、被提供下PWM信号的开关元件简单地称为下开关元件。
信号调整部减轻将利用开关元件的并联连接和子电抗器的组合的损耗降低技术应用于马达和逆变器时的不良现象。简要说明信号调整部减轻不良现象的理由。
在3个上开关元件全部导通的情况(所有上PWM信号是高电平的情况)下，3个线圈的星型接线点的电位等于正极线(即输入到逆变器的直流电源的电压)的电位。由此，有时子电抗器的马达侧的电位高于开关元件侧的电位。在将在这样的状态下流过负值的电流的开关电路的下开关元件从截止切换为导通时，有时无法充分地得到损耗降低效果。特别是，在3相中的2相的电流是负值的情况下，有时用2个开关电路无法充分地得到损耗降低效果。因此，在这样的情况下，信号调整部代替使所有上开关元件导通而使所有下开关元件导通。由此，子电抗器的马达侧的电位低于开关元件侧的电位。在这样的状态下将下开关元件从截止切换到导通时，得到损耗降低效果。由于使所有PWM信号反转，所以开关次数增加，但用2个开关电路得到损耗降低效果，从而在马达系统整体中损耗被抑制。
此外，即使代替使所有上开关元件导通而使所有下开关元件导通，也不会对马达的动作造成影响。其原因为，在所有上开关元件导通时(所有下开关元件截止)和在所有下开关元件导通时(所有上开关元件截止)，马达的相间电压都成为零伏特。
另外，在3个下开关元件全部导通的情况(所有下PWM信号是高电平的情况)下，3个线圈的星型接线点的电位等于负极线(即输入到逆变器的直流电源的负极电压)的电位。由此，有时子电抗器的马达侧的电位低于开关元件侧的电位。即使在将在这样的状态下流过正值的电流的开关电路的上开关元件从截止切换到导通时，也有时无法充分地得到损耗降低效果。特别是，在3相中的2相的电流是正值的情况下，有时用2个开关电路无法充分地得到损耗降低效果。因此，在这样的情况下，信号调整部代替使所有下开关元件导通而使所有上开关元件导通。由此，子电抗器的马达侧的电位高于开关元件侧的电位，得到损耗降低效果。即使在该情况下，由于使PWM信号反转，所以开关次数增加，但用2个开关电路得到损耗降低效果，从而在马达系统整体中损耗被抑制。
如上所述，信号调整部抑制星型接线点的电位变化所引起的不良现象。在发明的详细的说明中，进行信号调整部的更具体的说明。此外，信号输出部、信号分配部、信号调整部通过计算机执行的程序实现。信号输出部、信号分配部、信号调整部的一部分也可以不依赖于程序而用硬件实现。在以下的“具体实施方式”中，说明本说明书公开的技术的详情和进一步的改良。
附图说明
图1是实施例的马达系统的框图。
图2是开关电路的电路图。
图3是实施例的马达系统的控制框图。
图4是示出开关电路中的电流的流动的图(电流为负值的情况)。
图5是示出开关电路中的电流的流动的图(图4的继续)。
图6是示出开关电路中的电流的流动的图(图5的继续)。
图7是示出开关电路中的电流的流动的图(图6的继续。情形1的情况)。
图8是示出开关电路中的电流的流动的图(图6的继续。情形2的情况)。
图9是示出输出端电压Vm的星型接线点电压依赖性的图表(电流为负值的情况)。
图10是示出开关电路中的电流的流动的图(电流为正值的情况)。
图11是示出开关电路中的电流的流动的图(图10的继续)。
图12是示出开关电路中的电流的流动的图(图11的继续)。
图13是示出开关电路中的电流的流动的图(图12的继续。情形3的情况)。
图14是示出开关电路中的电流的流动的图(图12的继续。情形4的情况)。
图15是示出输出端电压Vm的星型接线点电压依赖性的图表(电流为正值的情况)。
图16是示出电压指令值和相电流的关系的图表。
图17是图16的区间C1的放大图(3相中的2相为情形1的情况)。
图18是图16的区间C1的放大图(3相中的2相为情形2的情况)。
图19是图16的区间C2的放大图(3相中的2相为情形3的情况)。
图20是图16的区间C2的放大图(3相中的2相为情形4的情况)。
具体实施方式
参照附图，说明实施例的马达系统2。图1示出马达系统2的框图。实施例的马达系统2具备3个开关电路10a-10c、三相交流马达20、以及控制器30。马达系统2搭载于电动汽车。三相交流马达20是行驶用的马达。以下，有时将三相交流马达20简单地称为马达20。
3个开关电路10a-10c都在正极线3a与负极线3b之间并联地连接。正极线3a和负极线3b分别与直流电源90的正极90a和负极90b连接。正极线3a和负极线3b对3个开关电路10a-10c分别供给直流电源90的电力(直流电力)。3个开关电路10a-10c各自将经由正极线3a和负极线3b输入的直流电流变换为交流电流，从输出端11a-11c输出。3个开关电路10a-10c构成逆变器9。
如已知那样，在与三相交流马达连接的逆变器中，存在从1个开关电路输出的交流电流返回到剩余2个开关电路的情况。另外，存在从2个开关电路输出的交流返回到剩余1个开关电路的情况。虽然存在交流电流从开关电路10a-10c的输出端11a-11c返回到开关电路10a-10c的情况，但在本说明书中，为便于说明，将输出或者输入交流的端子称为输出端11a-11c。
马达20具备3个线圈21a-21c。3个线圈21a-21c各自卷绕到未图示的定子的芯。3个线圈21a-21c各自的一端在一点连结。即，3个线圈21a-21c被星型接线。将连结3个线圈21a-21c的部位称为星型接线点Sc。
线圈21a的另一端22a与开关电路10a的输出端11a连接。线圈21b、21c的另一端22b、22c分别与开关电路10b的输出端11b、开关电路10c的输出端11c连接。如上所述，存在从1个开关电路输出的交流电流返回到剩余2个开关电路的输出端的情况、和从2个开关电路输出的交流电流返回到剩余1个开关电路的输出端的情况。
用电流传感器5a-5c测量从3个开关电路10a-10c输出的交流(或者返回到开关电路的电流)。电流传感器5a-5c的测量值被送到控制器30。控制器30从未图示的上位控制器接受三相交流输出的目标指令(此外，目标指令的单位是电压)。控制器30根据电流传感器5a-5c的测量值，以使开关电路10a-10c的动作追随目标指令的方式控制开关电路10a-10c。
图2示出开关电路10a的电路图。以下，参照图2，说明开关电路10a。开关电路10a-10c全部具有相同的构造，所以省略关于开关电路10b、10c的说明。
开关电路10a具备第1上开关元件12a、第2上开关元件12b、第1下开关元件13a、第2下开关元件13b、第1子电抗器16a、第2子电抗器16b。进而，开关电路10a具备第1上二极管14a、第2上二极管14b、第1下二极管15a、第2下二极管15b。
第1上开关元件12a和第1下开关元件13a在正极线3a与负极线3b之间串联地连接。第1上开关元件12a位于正极线3a的一侧，第1下开关元件13a位于负极线3b的一侧。此外，对第1上开关元件12a反并联地连接第1上二极管14a，对第1下开关元件13a反并联地连接第1下二极管15a。
第2上开关元件12b和第2下开关元件13b也在正极线3a与负极线3b之间串联地连接。换言之，第1上开关元件12a和第1下开关元件13a的串联连接、以及第2上开关元件12b和第2下开关元件13b的串联连接在正极线3a与负极线3b之间并联地连接。
第2上开关元件12b位于正极线3a的一侧，第2下开关元件13b位于负极线3b的一侧。对第2上开关元件12b反并联地连接第2上二极管14b，对第2下开关元件13b反并联地连接第2下二极管15b。
第1子电抗器16a连接于第1上开关元件12a和第1下开关元件13a的串联连接的中点(第1中点17a)与输出端11a之间。第2子电抗器16b连接于第2上开关元件12b和第2下开关元件13b的串联连接的中点(第2中点17b)与输出端11a之间。
开关电路10a与输出三相交流的逆变器9的1个交流输出电路相当。如已知那样，逆变器的1个交流输出电路由上支路开关元件和下支路开关元件的串联连接构成。通过上支路开关元件和下支路开关元件交替导通截止，从串联连接的中点输出交流。第1上开关元件12a和第2上开关元件12b与上支路开关元件对应，第1下开关元件13a和第2下开关元件13b与下支路开关元件对应。换言之，在开关电路10a中，由2个开关元件(第1、第2上开关元件12a、12b)构成上支路开关元件，由其他2个开关元件(第1、第2下开关元件13a、13b)构成下支路开关元件。
在开关电路10a中，具有将上支路开关元件和下支路开关元件的串联连接并联地连接2组的结构。通过2组串联连接交替动作，施加到各开关元件的负荷被降低。另外，通过2组串联连接同时同步地导通截止，能够在抑制各开关元件的负荷的同时，输出大的电流。在本实施例中，着眼于降低2组串联连接的交替动作所引起的损耗的技术。
通过控制器30，控制开关电路10a的4个开关元件(以及其他开关电路的开关元件)。图3示出控制器30的控制框图。图3的记号“SW”意味着“开关”。
控制器30具备信号输出部31、信号分配部32、信号调整部33、载波产生部34。此外，在图3中，用重叠的3个矩形表示信号输出部31。其表示针对3个开关电路10a-10c分别准备信号输出部。3个信号输出部进行相同的动作，所以代表地说明针对开关电路10a的信号输出部31。关于信号分配部32、信号调整部33也是同样的。以下，说明与开关电路10a对应的信号输出部31、信号分配部32、信号调整部33。以下，为便于说明，将驱动马达20的交流三相(u相、v相、w相)中的、开关电路10a负责的相设为u相。
信号输出部31输出u相用的上PWM信号和下PWM信号。上PWM信号和下PWM信号都是具有预定的占空比的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号。上PWM信号与针对通常的逆变器的u相的上支路开关元件的驱动信号相当。下PWM信号与针对通常的逆变器的u相的下支路开关元件的驱动信号相当。上PWM信号(下PWM信号)是包含高电平和低电平的脉冲信号。在上PWM信号(下PWM信号)是高电平时对应的开关元件导通，在低电平时对应的开关元件截止。
信号输出部31从上位控制器91接收目标电压指令。信号输出部31比较u相的目标电压指令和载波信号，生成在u相的目标电压指令大于载波信号的期间成为高电平、在u相的目标电压指令小于载波信号的期间成为低电平的上PWM信号。从载波产生部34得到载波信号。载波信号是预定的频率的三角波。信号输出部31将使上PWM信号反转的信号作为下PWM信号输出。
信号调整部33连接于信号输出部31与信号分配部32之间。信号调整部33具备旁路电路33a和反转电路33b。在预定的条件成立的情况下，信号调整部33经由反转电路33b连接信号输出部31和信号分配部32。此时，信号调整部33使信号输出部31输出的上PWM信号和下PWM信号分别反转而输出到信号分配部32。在预定的条件未成立的期间，信号调整部33经由旁路电路33a连接信号输出部31和信号分配部32。此时，信号调整部33使信号输出部31输出的上PWM信号和下PWM信号原样地流向信号分配部32。关于信号调整部33的动作，后述。
信号分配部32针对上PWM信号和下PWM信号分别具备切换开关32a。对切换开关32a的输入端输入上PWM信号(下PWM信号)。切换开关32a的2个输出端各自与第1上开关元件12a(第1下开关元件13a)的栅极端子及第2上开关元件12b(第2下开关元件13b)的栅极端子连接。在上PWM信号(下PWM信号)的电平从高切换到低时，信号分配部32切换输出端。即，信号分配部32将上PWM信号，针对包含于该上PWM信号的每1次的脉冲，交替分派给开关电路10a的第1上开关元件12a和第2上开关元件12b。同时，信号分配部32将下PWM信号，针对包含于该下PWM信号的每1次的脉冲，交替分派给开关电路10a的第1下开关元件13a和第2下开关元件13b。通过信号分配部32，第1上开关元件12a和第1下开关元件13a的串联连接、以及第2上开关元件12b和第2下开关元件13b的串联连接交替动作。由切换开关32a未选择的开关元件的栅极端子被保持为低电平。将未选择的开关元件的栅极端子保持为低电平的电路省略图示。
信号输出部31和信号分配部32的上述说明是针对1个开关电路10a的说明。如上所述，信号输出部31和信号分配部32是与对马达20供给的三相交流各自对应地设置的。在总体说明3相的整体时，信号输出部31和信号分配部32如下所述表现。信号输出部31输出3个上PWM信号、和3个下PWM信号。3个上PWM信号是分别驱动对应的开关电路的第1上开关元件12a或者第2上开关元件12b的信号。3个下PWM信号是分别驱动对应的开关电路的第1下开关元件13a或者第2下开关元件13b的信号。
信号分配部32将3个上PWM信号分别针对上PWM信号的每1脉冲，交替分派给对应的开关电路的第1上开关元件12a和第2上开关元件12b。另外，信号分配部32将3个下PWM信号分别针对下PWM信号的每1脉冲，交替分派给对应的开关电路的第1下开关元件13a和第2下开关元件13b。
详细说明信号调整部33。如上所述，信号调整部33连接于信号输出部31与信号分配部32之间。如上所述，在预定的条件成立的情况下，信号调整部33经由反转电路33b连接信号输出部31和信号分配部32。换言之，在预定的条件成立的情况下，信号调整部33使信号输出部31输出的所有上PWM信号和所有下PWM信号反转而送到信号分配部32。另外，在上述条件不成立的情况下，信号调整部33将信号输出部31输出的所有上PWM信号和所有下PWM信号原样地送到信号分配部32。
说明上述预定的条件。在接下来的(条件1)或者(条件2)成立的情况下，信号调整部33使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转。该条件是指如下所述。(条件1)在马达20的3个线圈21a-21c中流过的3相的电流中的2相的电流是负值，3个上PWM信号全部是高电平时。(条件2)在3个线圈21a-21c中流过的3相的电流中的2相的电流是正值，3个下PWM信号全部是低电平时。此外，在此，将电流从开关电路流向线圈的朝向定义为正值。相反地，将电流从线圈流向开关电路的朝向称为负值。
通过信号调整部33的上述动作，使上开关元件和下开关元件的2组串联连接交替动作时的损耗被降低。使用图4至图9，对其进行说明。
图4至图8是在图2的电路图中用粗箭头线和粗虚线箭头线表示电流的流动的图。图4至图8示出在流过负值的电流的开关电路10a中，在第1下开关元件13a导通截止之后用下PWM信号的接下来的脉冲使第2下开关元件13b导通时的电流的流动。如上所述，信号分配部32将下PWM信号，针对每1脉冲，分派给第1下开关元件13a和第2下开关元件13b。
以下，为便于说明，用记号Vx1(第1中点电压Vx1)表示第1中点17a的电压，用记号Vx2(第2中点电压Vx2)表示第2中点17b的电压。另外，用记号Vm(输出端电压Vm)表示输出端11a的电压。换言之，电压Vm表示第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的马达侧的电压，第1中点电压Vx1(第2中点电压Vx2)表示第1子电抗器16a(第2子电抗器16b)的开关元件侧的电压。进而，将正极线3a与负极线3b之间的电压称为直流侧电压VH。负极线3b的电位称为接地电位。另外，用记号Vc(星型接线点电压Vc)表示3个线圈21a-21c的星型接线点Sc的电压。在图4-图8中，用虚线表示附随于第2上开关元件12b和第2下开关元件13b各自的寄生电容19。
信号调整部33的动作的效果的概略如下所述。输出端电压Vm依赖于星型接线点电压Vc。如已知那样，星型接线点电压Vc在正极线3a的电位与负极线3b的电位之间变化。即，星型接线点电压Vc在直流侧电压VH与接地电位之间变化。在星型接线点电压Vc等于直流侧电压VH、并且在开关电路10a中流过负值的电流时，输出端电压Vm高于第2中点电压Vx2。在这样的状况下接着第1下开关元件13a的导通截止而第2下开关元件13b从截止切换到导通时，第1上二极管14a和第2上二极管14b这两方的反向恢复电流流向第2下开关元件13b。在反向恢复电流从两方的上二极管流入时，产生浪费的损耗。在这样的状况时，通过使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转，星型接线点电压Vc降低，输出端电压Vm降低。其结果，输出端电压Vm低于第2中点电压Vx2，能够阻止一方的上二极管的反向恢复电流。即，能够抑制损耗。类似的效果在星型接线点电压Vc等于负极线3b的电压、并且在开关电路10a中流过正值的电流的情况下也能够期待。
(条件1)限定于在2相的开关电路中流过负值的电流时的原因在于，通过信号调整部的动作能够抑制2个开关电路的损耗。同样地，(条件2)限定于在2相的开关电路中流过正值的电流时的原因在于，通过信号调整部的动作能够抑制2个开关电路的损耗。在信号调整部使上PWM信号和下PWM信号反转时，总开关次数增加，损耗增加。但是，通过信号调整部的动作抑制2个开关电路的损耗的效果大，所以马达系统整体中的损耗被抑制。
接下来，具体地详细说明信号调整部33的动作。
(图4)图4示出第1下开关元件13a从截止切换到导通时的电流的流动。
在第1下开关元件13a从截止切换到导通时，在线圈21a中流过的u相电流经由输出端11a、第1子电抗器16a、第1中点17a、以及第1下开关元件13a流向负极线3b(图4的粗箭头线)。此时，第2下开关元件13b截止，在第2下开关元件13b中不流过电流。另外，虽然处于电流能够从输出端11a流到正极线3a的状态，但由于输出端11a与负极线3b处于导通状态，所以电流不会从输出端11a流到正极线3a。
(图5)图5示出第1下开关元件13a从导通切换到截止后的电流的流动。在从输出端11a经由第1下开关元件13a朝向负极线3b的电流减少时，线圈21a和第1子电抗器16a的感应电动势产生从输出端11a朝向第1中点17a的电流。该电流从第1中点17a通过第1上二极管14a，流向正极线3a(粗箭头线)。在用记号Vf1表示第1上二极管14a的正向电压(第1正向电压)时，第1中点17a的电压(第1中点电压Vx1)成为直流侧电压VH+第1正向电压Vf1。此时，在第2上二极管14b中未流过电流，所以第2中点17b的电压(第2中点电压Vx2)小于直流侧电压VH。即，第1中点电压Vx1>第2中点电压Vx2。因此，电流从输出端11a经由第2子电抗器16b流向寄生电容19(粗虚线箭头线)。在寄生电容19中积蓄电荷。
(图6)在向寄生电容19的充电充满后，在第2子电抗器16b中产生感应电动势，电流从第2子电抗器16b经由第2上二极管14b流向正极线3a(粗虚线箭头线)。
以后的电流的流动依赖于输出端电压Vm和第2中点电压Vx2的大小关系。图7示出输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的情况(情形1)的电流的流动，图8示出输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的情况(情形2)的电流的流动。虽然详细后述，在情形1的情况下产生损耗。在情形2下，损耗被抑制。通过信号调整部33的作用，能够将情形1改变为情形2。产生情形1和情形2的理由后述。首先，说明情形1和情形2的不同。
(图7)在图6的状态下“输出端电压Vm>第2中点电压Vx2”成立的情况下(情形1)，即使寄生电容19成为满充电，电流仍经由第2子电抗器16b和第2上二极管14b持续流向正极线3a。在该状态下，第2下开关元件13b从截止切换到导通(图7)。由此，第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压从“直流侧电压VH+第2正向电压Vf2”变化为零伏特。由此，在图6中在第1上二极管14a和第2上二极管14b中流过的电流(从线圈21a向开关电路流来的电流)代替第1上二极管14a和第2上二极管14b而向第2开关元件13b流去(图7)。在该电流变化时，在第2上二极管14b中流过的电流瞬时减少。减少的量的电流与第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地在第2下开关元件13b中流过。在与开关同时地流过电流时，产生大的损耗。另一方面，在图6中在第1上二极管14a中流过的电流通过第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的效果逐渐减少。关于该减少的量的电流，在由于时间延迟的效果，第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压降低为零伏特之后，在第2下开关元件13b中流过。即，关于在图6中在第1上二极管14a中流过的电流的减少量，在第2下开关元件13b的开关完成之后，在第2下开关元件13b中流过。这些电流成为零伏特下的元件电流，所以几乎不产生开关损耗。
在接下来的图8(输出端电压Vm<第2中点电压Vx2)的情况下(情形2)，在第2下开关元件13b刚要开关之前，在第2上二极管14b中未流过电流。因此，在第2上二极管14b中流过的电流瞬时减少，能够抑制由于减少的量的电流与第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地在第2下开关元件13b中流过而产生的大的损耗。即，在情形2的情况下，能够抑制开关损耗。
在第2下开关元件13b从截止切换到导通时，除了在图6中在第1上二极管14a和第2上二极管14b中流过的电流(从线圈21a向开关电路流来的电流)以外，第1上二极管14a和第2上二极管14b这两方的反向恢复电流也流入到第2下开关元件13b(图7的粗虚线箭头线)。
在图7中，第1上二极管14a的反向恢复电流经由第1子电抗器16a和第2子电抗器16b流向第2下开关元件13b。此时，由于第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的电感，第1上二极管14a的反向恢复电流到达第2下开关元件13b时会产生时间延迟。由于该时间延迟，从第2下开关元件13b完全转移到导通状态后流过反向恢复电流，所以开关损耗被抑制。即，第1上二极管14a的反向恢复电流所引起的开关损耗被抑制。
另一方面，第2上二极管14b的反向恢复电流直接流向第2下开关元件13b。由于不经由电抗器，所以第2上二极管14b的反向恢复电流与第2下开关元件13b从截止切换到导通同时地开始流向第2下开关元件13b。在开关的过程中流过电流时，产生大的开关损耗。在接下来的图8(输出端电压Vm<第2中点电压Vx2)的情况下(情形2)，在第2下开关元件13b刚要开关之前，在第2上二极管14b中未流过电流。因此，在情形2(图8)下，能够阻止在情形1(图7)中产生的从第2上二极管14b流向第2下开关元件13b的反向恢复电流。即，在情形2的情况下，能够抑制第2上二极管14b的反向恢复电流所引起的损耗。
(图8)在图6的状态下“输出端电压Vm<第2中点电压Vx2”成立的情况下(情形2)，在寄生电容19成为满充电时，从输出端11a向第2中点17b的电流停止。在第2子电抗器16b中流过的电流停止，电流仅经由第1子电抗器16a和第1上二极管14a流向正极线3a。在该状态下第2下开关元件13b从截止切换到导通时(图8)，在第1上二极管14a中流过的电流如上所述由于第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的效果而逐渐减少。关于该减少的量的电流，在由于时间延迟的效果，第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压降低为零伏特之后，在第2下开关元件13b中流过。这些电流成为零伏特下的元件电流，所以几乎不产生开关损耗。在第2上二极管14b中，在第2下开关元件13b刚要导通之前未流过电流。在图7的情形1中，在第2上二极管14b中流过的电流瞬时减少，减少的量的电流与第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地，在第2下开关元件13b中流过。在情形1中，与第2下开关元件13b的开关同时地流过电流，所以产生大的开关损耗。在情形2(图8)中，在第2下开关元件13b的开关时与第2下开关元件13b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地电流在第2下开关元件13b中流过的情况不会发生，所以能够抑制在情形1时产生的开关损耗。
另外，在情形2中，在第2下开关元件13b从截止切换到导通时(图8)，第1上二极管14a的反向恢复电流可能流向第2下开关元件13b(粗虚线箭头线)，但不产生第2上二极管14b的反向恢复电流。从第1上二极管14a流向第2下开关元件13b的反向恢复电流与图7的情况(情形1)同样地，由于第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的效果，伴随时间延迟而到达第2下开关元件13b，所以开关损耗被抑制。另外，不产生第2上二极管14b的反向恢复电流，所以不产生第2上二极管14b所引起的损耗。比较图7和图8可知，在输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的情况下(情形2)，第2上二极管14b的反向恢复电流所引起的损耗被抑制。
说明产生情形1(输出端电压Vm>第2中点电压Vx2)和情形2(输出端电压Vm<第2中点电压Vx2)的状况。在u相(开关电路10a)中流过的电流为负值的情况下，第1中点电压Vx1＝直流侧电压VH+第1正向电压Vf1。在此，第1正向电压Vf1表示第1上二极管14a的正向电压。
另一方面，用接下来的(公式1)，表示输出端电压Vm。
Vm＝Vc+(Vx1-Vc)*Lm/(Lm+Lr1)(公式1)
在(公式1)中，记号Lm表示线圈21a的电感，记号Lr1表示第1子电抗器16a的电感。(公式1)的右边第2项表示输出端11a中的星型接线点电压Vc和第1中点电压Vx1的分电压。换言之，通过线圈21a的电感Lm和第1子电抗器16a的电感Lr1，用(公式1)的右边第2项表示分电压。
在(公式1)中代入“Vx1＝VH+Vf1”时，得到接下来的(公式2)。
Vm＝Vc+(VH+Vf1-Vc)*Lm/(Lm+Lr1)(公式2)
(公式2)表示输出端电压Vm依赖于星型接线点电压Vc和第1子电抗器16a的电感Lr1。在图9中，示出输出端电压Vm对星型接线点电压Vc以及电感Lr1的依赖性。图9示出电流为负值的情况的输出端电压Vm的变化。如已知那样，星型接线点电压Vc依赖于3个线圈的线间电压，成为VH、2VH/3、VH/3、接地电位中的任意电位。
如图9所示，在星型接线点电压Vc＝直流侧电压VH的情况下，即使第1子电抗器16a的电感等于线圈21a的电感，输出端电压Vm仍大于第2中点电压Vx2。第1子电抗器16a的电感Lr1也相应地必须小于线圈21b的电感Lm(否则在马达20的动作中产生障碍)。相反地，如果星型接线点电压Vc低于直流侧电压VH，则即使第1子电抗器16a的电感Lr1是比线圈21a的电感Lm小的值，也能够使输出电压VM小于第2中点电压Vx2(即能够实现情形2)。因此，如果能够避免星型接线点电压Vc成为直流侧电压VH，则能够将情形1变更为情形2。
星型接线点电压Vc等于直流侧电压VH是3相所有的上支路开关元件导通、3相所有的下支路开关元件截止的情况。此时，3相的线间电压(u相和v相的电压差Vuv、u相和w相的电压差Vuw、以及v相和w相的电压差Vvw)全部成为零。另外，在3相所有的上支路开关元件截止，3相所有的下支路开关元件导通的情况下，3相的线间电压Vuv、Vuw、Vvw也全部成为零。因此，在所有上支路开关元件导通且所有下支路开关元件截止的情况、和所有上支路开关元件截止且所有下支路开关元件导通的情况下，在马达的活动中无不同。即，在所有上支路开关元件导通且所有下开关元件截止的情况下，即使使所有开关元件的状态反转，在马达的活动中也无障碍。进而，在所有上支路开关元件截止且所有下支路开关元件导通的情况下，星型接线点电压Vc成为接地电位。如从图9可知，如果星型接线点电压Vc是接地电位，则能够实现情形2(输出端电压Vm<第2中点电压Vx2)。
但是，在实施例的马达系统2中，所有上支路开关元件成为导通是，控制器30的信号输出部31输出的3个上PWM信号全部是高电平时。此外，此时，3个下PWM信号全部成为低电平。在信号输出部31输出的3个上PWM信号全部是高电平时，在使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转时，不会对马达20的动作造成影响，而能够将星型接线点电压Vc从直流侧电压VH变更为接地电位。
上述条件与上述(条件1)相当。此外，如上所述，(条件1)限定于在2相的开关电路中流过负值的电流时的原因在于，通过信号调整部的动作能够抑制2个开关电路的损耗。控制器30的信号调整部33在(条件1)成立时使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转。通过该动作，在2个开关电路(负值的电流流过的开关电路)中，能够将输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的状态(情形1)改变为输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的状态(情形2)。由于能够将情形1改变为情形2，所以如参照图7和图8说明的那样，能够抑制第2上二极管14b的反向恢复电流所引起的损耗以及从线圈21a流来的电流所致的损耗。
与在图4-图9中说明的事态类似的事态在开关电路中流过的电流为正值的情况下也可能引起。使用图10-图15对其进行说明。
图10至图14示出在正值的电流流过的开关电路10a中，在第1上开关元件12a导通截止之后用上PWM信号的接下来的脉冲使第2上开关元件12b导通时的电流的流动。如上所述，信号分配部32将上PWM信号针对每1脉冲分派给第1上开关元件12a和第2上开关元件12b。
(图10)图10示出在u相(开关电路10a)中流过的电流是正值，并且第1上开关元件12a从截止切换到导通时的电流的流动。
在第1上开关元件12a从截止切换到导通时，电流从正极线3a经由第1上开关元件12a、第1子电抗器16a流向线圈21a(图10的粗箭头线)。此时，第2上开关元件12b截止，在第2上开关元件12b中不流过电流。此外，电荷被充电到第2上开关元件12b和第2下开关元件13b的寄生电容19。
(图11)图11示出第1上开关元件12a从导通切换到截止后的电流的流动。在从正极线3a经由第1上开关元件12a朝向线圈21a的电流减少时，线圈21a和第1子电抗器16a的感应电动势产生从第1中点17a朝向输出端11a的电流。该电流从负极线3b经由第1下二极管15a流向第1子电抗器16a、线圈21a(粗箭头线)。同时，通过线圈21a的感应电动势，寄生电容19的电荷被放电，电流从第2子电抗器16b流向线圈21a(粗虚线箭头线)。
(图12)在寄生电容19的电荷成为空时，在第2子电抗器16b中产生感应电动势，电流从负极线3b经由第2下二极管15b流向第2子电抗器16b(粗虚线箭头线)。
以后的电流的流动依赖于输出端电压Vm和第2中点电压Vx2的大小关系。图13示出输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的情况(情形3)的电流的流动，图14示出输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的情况(情形4)的电流的流动。详细情况后述，在情形3的情况下产生损耗。在情形4下损耗被抑制。通过信号调整部33的作用，能够将情形3改变为情形4。接下来，说明情形3和情形4的不同。
(图13)在图12的状态下“输出端电压Vm<第2中点电压Vx2”成立的情况下(情形3)，即使寄生电容19的电荷成为空，电流也从负极线3b经由第2下二极管15b持续流向第2子电抗器16b、输出端11a。在该状态下，第2上开关元件12b从截止切换到导通。由此，第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压从“直流侧电压VH+第2正向电压Vf2”变化为零伏特。在第1下二极管15a和第2下二极管15b中流过的电流(从开关电路向线圈21a流去的电流)代替第1下二极管15a和第2下二极管15b，而在第2上开关元件12b中流过。此时，在第2下二极管15b中流过的电流瞬时减少。减少的量的电流与第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地，在第2上开关元件12b中流过。在与第2上开关元件12b的开关同时地电流流向第2上开关元件12b时，产生大的损耗。另一方面，在第1下二极管15a中流过的电流由于第1子电抗器16a和第2子电抗器16b的效果而逐渐减少。减少的量的电流伴随时间延迟而在第2上开关元件12b中流过。因此，从第1下二极管15a流来的电流在第2开关元件12b的发射极/集电极之间的电压降低到零伏特之后，在第2上开关元件12b中流过。这些电流成为零伏特下的元件电流，所以几乎不产生开关损耗。
在接下来的图14(输出端电压Vm>第2中点电压Vx2)的情况下(情形4)，在第2上开关元件12b刚要开关之前，在第2下二极管15b中未流过电流。因此，在情形3(图13)时产生的损耗在情形4中不产生。即，在情形4的情况下，开关损耗被抑制。在此，在情形3(图13)时产生的损耗是指，在第2下二极管15b中流过的电流瞬时减少，减少的量的电流与第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地在第2上开关元件12b中流过所致的损耗。
在第2上开关元件12b从截止切换到导通时，除了在图12中在第1下二极管15a和第2下二极管15b中流过的电流(从开关电路向线圈21a流去的电流)以外，第1下二极管15a和第2下二极管15b这两方的反向恢复电流也从正极线3a经由第2上开关元件12b流过(图13的粗虚线箭头线)。
在图13中，第1下二极管15a的反向恢复电流从正极线3a经由第2上开关元件12b、第2子电抗器16b、以及第1子电抗器16a流过。此时，通过第2子电抗器16b和第1子电抗器16a的电感，第1下二极管15a的反向恢复电流伴随时间延迟而流向第2上开关元件12b。即，第1下二极管15a的反向恢复电流相对第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压的变化延迟而在第2上开关元件12b中流过。即，第1下二极管15a的反向恢复电流在第2上开关元件12b完全转移到导通状态后流过，所以反向恢复电流所引起的开关损耗被抑制。即，第1下二极管15a的反向恢复电流所引起的开关损耗被抑制。
另一方面，第2下二极管15b的反向恢复电流直接经由第2上开关元件12b流过。由于不经由电抗器，所以第2下二极管15b的反向恢复电流与第2上开关元件12b从截止切换到导通同时地经由第2上开关元件12b开始流过。在开关的过程中流过电流时，产生大的开关损耗。在接下来的图14(输出端电压Vm>第2中点电压Vx2)的情况下(情形4)，在第2上开关元件12b刚要开关之前，在第2下二极管15b中未流过电流。因此，能够阻止在情形3中产生的反向恢复电流(经由第2上开关元件12b流过的第2下二极管15b的反向恢复电流)。即，在情形4的情况下，抑制第2下二极管15b的反向恢复电流所引起的损耗。
(图14)在图12的状态下“输出端电压Vm>第2中点电压Vx2”成立的情况下(情形4)，在寄生电容19的电荷成为空时，从第2中点17b朝向输出端11a的电流停止。在第2子电抗器16b中流过的电流停止，电流从负极线3b仅经由第1子电抗器16a和第1下二极管15a流过。在该状态下第2上开关元件12b从截止切换到导通时(图14)，在第1下二极管15a中流过的电流如上所述，由于第1电抗器16a和第2电抗器16b的效果而逐渐减少。减少的量的电流伴随时间延迟而流向第2上开关元件12b。从第1下二极管15a流来的电流在第2上开关元件14b的发射极/集电极之间的电压降低到零伏特之后，在第2上开关元件12b中流过。这些电流成为零伏特下的元件电流，所以几乎不产生开关损耗。在情形4中，在第2下二极管15b中，在第2上开关元件12b刚要导通之前未流过电流。因此，在情形3中产生的损耗(与第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压的变化同时地从第2下二极管15b流向第2上开关元件12b的电流所致的损耗)在情形4中不产生。
另外，在情形4中，在第2上开关元件12b从截止切换到导通时(图14)，第1下二极管15a的反向恢复电流从正极线3a经由第2上开关元件12b流过(粗虚线箭头线)。在第2上开关元件12b刚要开关之前，在第2下二极管15b中未流过电流，所以不产生第2下二极管15b的反向恢复电流。经由第2上开关元件12b在第1下二极管15a中流过的反向恢复电流与图13(情形3)同样地，由于第2子电抗器16b和第1子电抗器16a的效果，相对第2上开关元件12b的发射极/集电极之间的电压的变化，伴随时间延迟而在第2开关元件12b中流过。因此，开关损耗被抑制。另外，不产生第2下二极管15b的反向恢复电流，所以不产生第2下二极管15b所引起的损耗。比较图13和图14可知，在输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的情况下(情形4)，第2下二极管15b的反向恢复电流所引起的损耗被抑制。
如图15所示，在星型接线点电压Vc＝接地电位的情况下，即使第1子电抗器16a的电感等于线圈21a的电感，输出端电压Vm仍小于第2中点电压Vx2。第1子电抗器16a的电感Lr1也相应地必须小于线圈21b的电感Lm(否则在马达20的动作中产生障碍)。如果星型接线点电压Vc比接地电位高，则即使第1子电抗器16a的电感Lr1是比线圈21a的电感Lm小的值，也能够成为情形4、即输出电压VM大于第2中点电压Vx2。
星型接线点电压Vc等于接地电位是，3相所有的下支路开关元件导通、且3相所有的上支路开关元件截止的情况。在该情况下，如上所述，即使反转所有PWM信号，在马达的活动中也无障碍。而且，通过将3相所有的下支路开关元件切换为截止，将3相所有的上支路开关元件切换为导通，能够将星型接线点电压Vc提高到直流侧电压VH。
在实施例的马达系统2的情况下，所有下支路开关元件成为导通是，控制器30的信号输出部31输出的所有下PWM信号是高电平时。另外，所有上支路开关元件成为截止是，控制器30的信号输出部31输出的所有上PWM信号是低电平时。
由于与先前的情形1和情形2的情况类似的理由，在先前的(条件2)成立时，通过使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转，能够将情形3改变为情形4。此外，如上所述，(条件2)限定于在2相的开关电路中流过正值的电流时的原因在于，通过信号调整部的动作能够抑制2个开关电路的损耗。控制器30的信号调整部33在(条件2)成立时，使所有上PWM信号和所有下PWM信号反转。通过该动作，在2个开关电路(正值的电流流过的开关电路)中，能够将输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的状态(情形3)改变为输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的状态(情形4)。由于能够将情形3改变为情形4，所以如参照图13和图14说明的那样，能够抑制在第2下二极管15b中流过的电流所引起的损耗以及向线圈21a流去的电流所致的损耗。
使用图16-图20，说明利用信号调整部33的损耗降低效果。图16是控制器30从上位控制器91接受的3相各相的目标电压指令(电压指令Vu、Vv、Vw)的图表、和在马达20的三相各相(线圈21a-21c)中流过的电流(Iu、Iv、Iw)的图表。相对电压指令Vu，u相电流Iu的相位偏移90度。同样地，相对电压指令Vv，v相电流Iv的相位偏移90度。相对电压指令Vw，w相电流Iw的相位偏移90度。
图16的区间C1是2相(u相、v相)的电流Iu、Iv为负值、且剩余1相(w相)的电流Iw为正值的区间。图17、图18示出将区间C1放大的图。
图17示出3相交流中的、u相和v相的2相为情形1、即输出端电压Vm大于第2中点电压Vx2的情况的电压指令和各相的电压变化、以及星型接线点电压Vc的变化。在电压指令的图表中，还记载三角波的载波信号。在电压指令比载波信号的电平高的区间，相电压成为直流侧电压VH。在电压指令比载波信号的电平低的区间，相电压成为零伏特(接地电位)。图17示出无信号调整部33的情况的波形且产生损耗的情况(即比较例)。
各开关电路的开关元件的状态如下所述。在电压指令值(Vw、Vv、Vu)是直流侧电压VH时，上开关元件导通(上PWM信号是高电平)，下开关元件截止(下PWM信号是低电平)。另外，在电压指令值(Vw、Vv、Vu)是零伏特时，上开关元件截止(上PWM信号是低电平)，下开关元件导通(下PWM信号是高电平)。
在图17中，u相和v相的电流是负值。因此，在u相和v相的开关电路中，产生图4-图7所示的电流的流动。在图17中，区间dT是3相所有的上开关元件导通(上PWM信号为高电平)、且下开关元件截止(下PWM信号为低电平)的区间。在该区间dT中，星型接线点电压Vc成为直流侧电压VH。图17的记号A表示的下降的部位是损耗产生部位(在下开关元件的截止时电流在两方的上二极管中流过所致的损耗产生部位)。记号B表示的部位是在电流为正值的w相中星型接线点电压Vc成为零伏特(接地电位)之后上开关元件从截止切换到导通的部位，在该部位也产生损耗(在上开关元件的截止时电流在两方的下二极管中流过所致的损耗)。以下，“损耗”意味着，从一方的上二极管(下二极管)流过浪费的电流所致的损耗。
图18是将图17的情况的u相和v相从情形1变更为情形2的情况。即，图18是在3个上PWM信号全部是高电平时信号调整部33使所有上PWM信号和下PWM信号反转而使3相中的2相成为情形2的情况。使所有PWM反转的结果，在3相中的2相中，产生图8所示的电流的流动。在图18中用灰色表示的区间dT，上PWM信号和下PWM信号反转。其结果，在区间dT，相电压(Vw、Vv、Vu)都成为零，星型接线点电压Vc也成为零伏特(接地电位)。其结果，损耗被抑制，在图17中记号A表示的部位(损耗产生部位)消失。此外，记号B表示的部位残留。在图18中，星型接线点电压Vc成为零伏特(接地电位)的区间增加，所以记号B的部位也增加。
在图17和图18中，定量地评价损耗的改善效果。在图17中，在载波信号的1个周期的期间进行3次的导通开关，在其中的3次中产生损耗。在图18中，在载波信号的1个周期的期间进行4次的导通开关，在其中的2次中产生损耗。当前，假设为浪费的电流所致的损耗是通常的开关中的损耗的10倍。即，将通常的开关中的损耗设为“0.1”，将产生浪费的电流的开关中的损耗设为“1”。在图17的情况下，载波信号的1个周期的期间的总损耗Loss成为Loss＝3×1＝3.0。在图18的情况下，总损耗Loss成为Loss＝2×1+2×0.1＝2.2。因此，通过信号调整部33的动作，总损耗Loss被降低。
图16的区间C2是2相(v相、w相)的电流Iv、Iw为正值、且剩余1相(u相)的电流为负值的区间。图19、图20示出将区间C2放大的图。
图19示出3相交流中的、v相和w相的2相为情形3、即输出端电压Vm小于第2中点电压Vx2的情况的电压指令和各相的电压变化、以及星型接线点电压Vc的变化。在电压指令的图表中，还记载有三角波的载波信号。在电压指令比载波信号的电平高的区间，相电压成为直流侧电压VH。在电压指令比载波信号的电平低的区间，相电压成为零伏特(接地电位)。图19示出无信号调整部33的情况的波形且产生损耗的情况(即比较例)。
在图19中，v相和w相的电流是正值，所以产生图10-图13所示的电流的流动。在图19中，区间dT是3相所有的上开关元件截止(上PWM信号为低电平)、且下开关元件导通(下PWM信号为高电平)的区间。在该区间dT中，星型接线点电压Vc成为零伏特(接地电位)。图19的记号B表示的上升部位是产生损耗的部位。记号A表示的部位是在星型接线点电压Vc成为直流侧电压VH之后在电流为负值的u相中下开关元件从截止切换到导通的部位，在该部位也产生损耗。
图20是将图19的情况的v相和w相从情形3变更为情形4的情况。即，图20是在3个下PWM信号全部是高电平时信号调整部33使所有上PWM信号和下PWM信号反转，将3相中的2相设为情形4的情况。使所有PWM信号反转的结果，在3相中的2相中，产生图14所示的电流的流动。在图20中用灰色表示的区间dT，上PWM信号和下PWM信号反转。其结果，在区间dT，相电压(Vw、Vv、Vu)都成为直流侧电压VH，星型接线点电压Vc也成为直流侧电压VH。其结果，损耗被抑制，在图19中记号B表示的部位(损耗产生部位)消失。此外，记号A表示的部位残留。在图20中，星型接线点电压Vc成为直流侧电压VH的区间增加，所以记号A的部位也增加。
在图19和图20中，损耗的改善效果与图17和图18的情况相同。在图19中，在载波信号的1个周期的期间进行3次的导通开关，在其中的3次中产生损耗。在图20中，在载波信号的1个周期的期间进行4次的导通开关，在其中的2次中产生损耗。将损耗产生时的开关中的损耗设为“1”，将通常的(不产生损耗)开关中的损耗设为“0.1”。在图19的情况下，载波信号的1个周期的期间的总损耗Loss成为Loss＝3×1＝3.0。在图20的情况下，总损耗Loss成为L＝2×1+2×0.1＝2.2。因此，通过信号调整部33的动作，损耗被降低。
叙述与在实施例中说明的技术有关的留意点。在实施例的马达系统2中，控制器30的信号输出部31使用三角波的载波信号生成PWM信号。该PWM信号生成方法被称为三角波-正弦波方式。本说明书公开的技术能够应用于用三角波-正弦波方式以外的方式(例如空间矢量法)生成PWM信号的马达系统。
以上，详细说明了本发明的具体例，但这些仅为例示，未限定权利要求书。在权利要求书记载的技术中，包括使以上例示的具体例各种各样地变形、变更的例子。在本说明书或者附图中说明的技术要素单独或者通过各种组合发挥技术作用，不限定于在申请时权利要求记载的组合。另外，在本说明书或者附图中例示的技术能够同时达成多个目的，达成其中的一个目的自身具有技术作用。

Claims (2)

1.一种马达系统，具备：
正极线，与直流电源的正极连接；
负极线，与所述直流电源的负极连接；
3个开关电路，并联地连接在所述正极线与所述负极线之间；
三相交流马达，具备星型接线的3个线圈，该3个线圈分别与3个所述开关电路各自的输出端连接；以及
控制器，
各个所述开关电路具备：
第1上开关元件及第1下开关元件，串联地连接在所述正极线与所述负极线之间；
第2上开关元件及第2下开关元件，串联地连接在所述正极线与所述负极线之间；
第1子电抗器，连接于所述第1上开关元件和所述第1下开关元件的串联连接的中点与所述输出端之间；
第2子电抗器，连接于所述第2上开关元件和所述第2下开关元件的串联连接的中点与所述输出端之间；
第1上二极管，与所述第1上开关元件反并联地连接；
第2上二极管，与所述第2上开关元件反并联地连接；
第1下二极管，与所述第1下开关元件反并联地连接；以及
第2下二极管，与所述第2下开关元件反并联地连接，
所述控制器具备：
信号输出部，输出3个上PWM信号，并且输出3个下PWM信号，其中，3个所述上PWM信号分别是驱动对应的所述开关电路的所述第1上开关元件或者所述第2上开关元件的上PWM信号，3个所述下PWM信号分别是驱动对应的所述开关电路的所述第1下开关元件或者所述第2下开关元件的下PWM信号；
信号分配部，将3个所述上PWM信号分别交替分派给对应的所述开关电路的所述第1上开关元件和所述第2上开关元件，并且将3个所述下PWM信号分别交替分派给对应的所述开关电路的所述第1下开关元件和所述第2下开关元件；以及
信号调整部，连接于所述信号输出部与所述信号分配部之间，
(1)在3个所述线圈中流过的3相的电流中的2相的电流是负值并且3个所述上PWM信号全部是高电平时，或者
(2)在3个所述线圈中流过的3相的电流中的2相的电流是正值并且3个所述下PWM信号全部是低电平时，
所述信号调整部使所有所述上PWM信号和所有所述下PWM信号反转。
2.根据权利要求1所述的马达系统，其中，
所述第1子电抗器和所述第2子电抗器的电感小于所述线圈的电感。
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