CN112042103A - 旋转机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

在控制具有多组多相的旋转机(2)的旋转机的控制装置(1)中，在旋转机(2)的奇数组的绕组与偶数组的绕组之间设置电的150°～210°(180°除外)的相位差θcoil，在电压指令的有效值小于电压阈值时，将组间的电压指令的相位差设为180°，在转矩指令大于转矩阈值时，将组间的电压指令的相位差设为θcoil。

Description

旋转机的控制装置
技术领域
本申请涉及控制具有多组多相绕组的旋转机的旋转机的控制装置。
背景技术
在利用开关元件的接通、关断来控制输出电压的变换器中，由于开闭动作而产生电磁噪声。由于针对每个产品分类规定有电磁噪声的标准，因此当电力变换器中产生的电磁噪声超过规定值的情况下，需要采取对策。利用噪声滤波器的对策存在占用空间及成本的问题。
为了解决该问题，提出了如下技术：在多组多相绕组构造的旋转机中，通过在绕组配置的电相位相差180°的相之间使决定开关元件的接通、关断的载波反转，由此降低电磁噪声(例如，专利文献1)。
另外提出了如下技术：通过对组间的电压相位设置与绕组相位对应的相位差来施加电压，由此降低转矩脉动(例如，专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-208664号公报(第[0053]-[0055]段及图8、9)
专利文献2：日本特开2013-034280号公报(第[0025]-[0027]段及图5)
发明内容
发明所要解决的技术课题
然而，在文献1公开的结构中，在将马达的极数和槽数设为使输出转矩变大的组合时(例如10极12槽构造)，由于组间的绕组的电相位差不能为180°所以无法应用。另外，在文献2公开的结构中存在如下问题：由于未将电压指令的相位差设为180°，因此无法得到降低电磁噪声的效果。
本申请是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种旋转机的控制装置，能够同时实现降低旋转机的驱动系统中产生的电磁噪声和维持旋转机的最大转矩这两者。
用于解决技术课题的技术方案
本申请所公开的旋转机的控制装置是控制具有多组多相的旋转机的旋转机的控制装置，旋转机的控制装置具备：电力变换器，其中上支路(arm)开关元件和下支路开关元件串联连接而构成一相分支(leg)，多个一相分支并联连接而构成该电力变换器；以及控制部，生成对上支路开关元件和所述下支路开关元件进行开闭而控制旋转机的开关信号，其中，在旋转机的奇数组的绕组与偶数组的绕组之间设置电的150°≤θcoil＜180°或180°＜θcoil≤210°的相位差θcoil，在180°或θcoil中切换旋转机的奇数组与偶数组的电压指令的相位差。
发明效果
根据本申请所公开的旋转机的控制装置，能够提供如下旋转机的控制装置：在旋转机的奇数组的绕组与偶数组的绕组之间设置电的150°≤θcoil＜180°或180°＜θcoil≤210°的相位差θcoil，在180°或θcoil中切换旋转机的奇数组与偶数组的电压指令的相位差，因此在使电磁噪声变大的驱动条件下，能够应用抑制电磁噪声的控制，在需要最大转矩的条件下，能够输出最大转矩。
附图说明
图1为实施方式1的旋转机的控制装置的旋转机的驱动系统的结构图。
图2为实施方式1的旋转机的控制装置的10极构造的转子的构造图。
图3为实施方式1的旋转机的控制装置的12槽构造的定子的构造图。
图4为实施方式1的旋转机的控制装置的10极12槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图。
图5为实施方式1的旋转机的控制装置的各绕组的电相位差的说明图。
图6为实施方式1的旋转机的控制装置的8极12槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图。
图7为实施方式1的旋转机的控制装置的控制部的功能框图。
图8为实施方式1的旋转机的控制装置的控制部的详细框图。
图9为实施方式1的旋转机的控制装置的组间的电压指令的相位差的变化的说明图。
图10为实施方式1的旋转机的控制装置的电压指令的相位差的变化(带有迟滞(hysteresis))的说明图。
图11为实施方式1的旋转机的控制装置的比较例(组间的电压指令的相位差为0°)的说明图。
图12为实施方式1的旋转机的控制装置的比较例(组间的电压指令的相位差为30°)的说明图。
图13为实施方式1的旋转机的控制装置的组间的电压指令的相位差为180°时的说明图。
图14为实施方式1的旋转机的控制装置的组间的电压指令的相位差为150°时的说明图。
图15为实施方式1的旋转机的控制装置的20极24槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图。
图16为实施方式1的旋转机的控制装置的载频的变更的说明图。
图17为示出实施方式1的A组和B组的端子电压的上升和下降时间的滞后的图。
图18为对实施方式1的A组和B组的端子电压的上升和下降时间的滞后进行修正的功能框图。
图19为实施方式1的旋转机的控制装置的组间的电压指令的相位差为180°时的电压指令、端子电压及中性点电位的说明图。
图20为实施方式1的旋转机的控制装置的组间的电压指令的相位差为0°时的电压指令、端子电压及中性点电位的说明图。
附图标记
1：旋转机的控制装置；2：旋转机；10A、10B：电力变换器；11：直流电源；12：平滑电容器；13a～13f、14a～14f：开关元件；25：电流检测器；26：角度检测器；30、30A：控制部；40：电压指令生成部；41：表格；42：组间电压相位差决定部；43A、43B：uvw-dq坐标变换器；44A、44B：PI控制器；45A、45B：dq-uvw坐标变换器；46：电压指令选择部；50：开关信号生成部；51：变动检测部；52：延迟时间计算部；53：信号操作部；100：旋转机的驱动系统。
具体实施方式
实施方式1.
在实施方式1中，在控制具有二组三相的旋转机的旋转机的控制装置中，对组间的绕组设置电的150°～210°(180°除外)的相位差θcoil，在电压指令的有效值小于电压阈值时，将组间的电压指令的相位差设为180°，在转矩指令大于转矩阈值时，将组间的电压指令的相位差设为θcoil。
以下基于图1～图20，对实施方式1的旋转机的控制装置的结构及工作进行说明，其中图1是旋转机的驱动系统的结构图，图2是10极构造的转子的构造图，图3是12槽构造的定子的构造图，图4是10极12槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图，图5是各绕组的电相位差的说明图，图6是8极12槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图，图7是控制部的功能框图，图8是控制部的详细框图，图9是组间的电压指令的相位差的变化的说明图，图10是电压指令的相位差的变化(带有迟滞)的说明图，图11、图12是比较例的说明图，图13是组间的电压指令的相位差为180°时的说明图，图14是组间的电压指令的相位差为150°时的说明图，图15是20极24槽构造的绕组和交链磁通的相位的说明图，图16是载频的变更的说明图，图17是示出A组和B组的端子电压的上升和下降时间的滞后的图，图18是对A组和B组的端子电压的上升和下降时间的滞后进行修正的功能框图，图19是组间的电压指令的相位差为180°时的电压指令、端子电压及中性点电位的说明图，图20是组间的电压指令的相位差为0°时的电压指令、端子电压及中性点电位的说明图。
首先，基于图1来说明实施方式1的包括旋转机的控制装置的旋转机的驱动系统的整体结构。在实施方式1中，以将旋转机的控制装置应用于驱动具有A组、B组这两组的三相绕组的二重三相绕组构造的旋转机的系统的例子进行说明。
此外，旋转机虽然不是旋转机的控制装置的构成要素，但与旋转机的控制装置在工作上密切相关，因此不特别加以区分来进行说明。
在图1中，旋转机的驱动系统100包括旋转机的控制装置1以及旋转机2。
旋转机的控制装置1具备：两台电力变换器10A、10B，将直流电力变换为三相交流电力，驱动旋转机2；以及控制部30，控制电力变换器10A、10B。
电力变换器10A、10B的直流母线连接于共同的直流电源11。直流母线上具备与直流电源11并联的共同的平滑电容器12。
接下来对电力变换器10A、10B的结构进行说明。
电力变换器10A具备U相上支路开关元件13a、U相下支路开关元件13b、V相上支路开关元件13c、V相下支路开关元件13d、W相上支路开关元件13e及W相下支路开关元件13f。各相的上下支路开关元件(例如，U相上支路开关元件13a和U相下支路开关元件13b)串联连接，串联连接的各相上下支路开关元件并联连接于直流母线。
同样地，电力变换器10B具备U相上支路开关元件14a、U相下支路开关元件14b、V相上支路开关元件14c、V相下支路开关元件14d、W相上支路开关元件14e及W相下支路开关元件14f。各相的上下支路开关元件串联连接，串联连接的各相上下支路开关元件并联连接于直流母线。
作为各开关元件，应用MOSFET(Metal-Oxide Silicon Field-EffectTransmitter)及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)这样的半导体开关元件。另外，对各开关元件连接有反并联二极管。
接下来说明旋转机2的转子21及定子22的构造。
用图2来说明本实施方式1中的转子21的构造。
旋转机2的转子21为在周向上将N极、S极设为1个极对时，5个极对的磁体交替配置的10极构造。
用图3来说明本实施方式1中的定子22的构造。
旋转机2的定子22为具备12个卷绕有绕组的凸极的12槽构造。在定子22的各槽卷绕的绕组的缠绕起点及缠绕终点的端子分别仅为1个端子。
接下来基于图4、图5对10极12槽构造的旋转机2的绕组交链磁通的相位及A组、B组的电相位差进行说明。
图4中示出针对图3的定子22，将卷绕有绕组的槽设为#1～#12时，10极12槽构造的绕组交链磁通的相位。
本实施方式1的定子绕组在各槽中沿相同方向卷绕。在10极12槽构造的旋转机2的情况下，在相邻的槽(例如#1和#2)中沿相同方向卷绕的绕组的交链磁通的电相位差为150°(360×5(极对数)/12(槽数))。
考虑到当在各组、各相中将绕组卷绕于交链磁通为最大的槽时，输出转矩为最大，将A组的U相绕组卷绕于槽#1、#7，将V相绕组卷绕于槽#5、#11，将W相绕组卷绕于槽#9、#3。
另外，将B组的U相绕组卷绕于槽#2、#8，将V相绕组卷绕于槽#6、#12，将W相绕组卷绕于槽#10、#4。
在图4中，S表示相位反转(相位差180°)。即，SU1相对于U1相位反转。SV1、SW1相对于V1、W1相位反转，另外，SU2、SV2、SW2相对于U2、V2、W2相位反转。
关于A组绕组的电相位差，以相对于槽#1的U相绕组，槽#5的V相绕组为－120°、槽#9的W相绕组为－240°的方式沿相同方向卷绕，将卷绕而成的各绕组的缠绕终点连接，设为A组绕组的中性点。
关于A组U相，在槽#1和#7的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。即，将槽#1的绕组的缠绕起点和槽#7的绕组的缠绕终点连接的点设为A组U相的绕组端子。
关于A组V相，在槽#5和#11的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。即，将槽#5的绕组的缠绕起点和槽#11的绕组的缠绕终点连接的点设为A组V相的绕组端子。
关于A组W相，在槽#9和#3的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。即，将槽#9的绕组的缠绕起点和槽#3的绕组的缠绕终点连接的点设为A组W相的绕组端子。
关于B组绕组的电相位差，以相对于槽#2的U相绕组，槽#6的V相绕组为－120°、槽#10的W相绕组为－240°的方式沿相同方向卷绕，将卷绕而成的各绕组的缠绕终点连接，设为B组绕组的中性点。
关于B组U相，在槽#2和#8的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。将槽#2的绕组的缠绕起点和槽#8的绕组的缠绕终点连接的点设为B组U相的绕组端子。
关于B组V相，在槽#6和#12的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。将槽#6的绕组的缠绕起点和槽#12的绕组的缠绕终点连接的点设为B组V相的绕组端子。
关于B组W相，在槽#10和#4的绕组中，以使交链磁通的相位差为0°的方式将各绕组的缠绕起点和缠绕终点连接，构成2并联1串联绕组。将槽#10的绕组的缠绕起点和槽#4的绕组的缠绕终点连接的点设为B组W相的绕组端子。
在本实施方式1中，在10极12槽的旋转机2的情况下，通过设为以上说明的绕组的构造，如图5的F5a、F5b所示，A组、B组的绕组的电相位差θcoil为150°。
此外，如果是例如8极12槽构造，则即使同样地卷绕绕组，也如图6所示A组、B组的绕组的电相位差θcoil为180°。
在该情况下，由于A组、B组的绕组的电相位差θcoil为180°，因此无法应用本实施方式1的旋转机的控制装置1。
接下来参照图1，对A组、B组的绕组的各相端子与电力变换器10A、10B的连接进行说明。
A组U相的绕组端子连接于电力变换器10A的U相上下支路的连接点。V相的绕组端子连接于电力变换器10A的V相上下支路的连接点。W相的绕组端子连接于电力变换器10A的W相上下支路的连接点。
同样地，B组U相的绕组端子连接于电力变换器10B的U相上下支路的连接点。V相的绕组端子连接于电力变换器10B的V相上下支路的连接点。W相的绕组端子连接于电力变换器10B的W相上下支路的连接点。
如图1所示，通过电流检测器25来检测旋转机2的A组、B组的各相的电流。
另外，通过旋转机2所具备的角度检测器26来检测旋转机2的转子21的转子角度。
接下来基于图7、图8，对旋转机的控制装置1的控制部30的结构、功能进行说明。
图7中示出本实施方式1的旋转机的控制装置1的控制部30的功能框图。另外，图8中示出控制部30的详细框图。
首先基于图7，说明控制部30的功能的概略，之后基于图8，说明控制部30的尤其是电压指令生成部40的结构、功能的详情。
控制部30包括电压指令生成部40及开关信号生成部50。
电压指令生成部40基于外部输入的转矩指令、电力变换器10A、10B的直流母线的母线电压Vdc、由电流检测器25检测的二组三相电流值iuA、ivA、iwA、iuB、ivB、iwB以及由角度检测器26检测的转子21的电角θele，生成各相电压指令vuA*、vvA*、vwA*、vuB*、vvB*、vwB*(用Vdc/2归一化)。
此外在图7中，将vuA*～vwB*简化为vph*。另外在图1中，省略直流母线的母线电压Vdc的检测器。
开关信号生成部50基于各相电压指令(vuA*、vvA*、vwA*、vuB*、vvB*、vwB*)生成提供给各相上下支路的开关元件的开关信号SWUPA、SWUNA、SWVPA、SWVNA、SWWPA、SWWNA及SWUPB、SWUNB、SWVPB、SWVNB、SWWPB、SWWNB。此外在图7中，将SWUPA～SWWNB简化为SW。
接下来说明电压指令生成部40的结构、功能的详情。
电压指令生成部40具备变换用的表格41、组间电压相位差决定部42、uvw-dq坐标变换器43A、43B、PI(Proportional Integral，比例积分)控制器44A、44B、dq-uvw坐标变换器45A、45B及电压指令选择部46。
此外，对A组用的构成要素附加“A”，对B组用的构成要素附加“B”。
另外在图8中，将组间电压相位差决定部省略记载为“相位差决定部”，将uvw-dq坐标变换器及dq-uvw坐标变换器省略记载为“坐标变换器”。
基于外部输入的转矩指令及A组、B组的基准相位差θA－θB，利用表格41计算d轴电流指令id*、q轴电流指令iq*。
此外，表格41针对输入数据(转矩指令及基准相位差θA－θB)，输出一一对应的输出数据。
另外在图8中，为了使附图易于理解，省略了从组间电压相位差决定部42向表格41输出基准相位差θA－θB的线。
接下来说明A组的各相的电压指令的生成流程。
uvw-dq坐标变换器43A基于A组的检测电流iuA、ivA、iwA及基准相位θA进行坐标变换，生成A组的dq轴电流idA、iqA。
PI控制器44A对表格41的输出即电流指令id*、iq*与坐标变换器43A的输出即dq轴电流idA、iqA之差即iderA、iqerA进行PI控制，计算dq轴电压指令vdA*、vqA*。
dq-uvw坐标变换器45A基于由PI控制器44A计算出的dq轴电压指令vdA*、vqA*和使基准相位θA超前1个周期而得到的角度(θA+we×180/π×Ts)进行坐标变换，计算A组的各相电压指令vuAtmp*、vvAtmp*、vwAtmp*。
此外，在此we为电角频率，Ts为控制周期。
接下来同样地说明B组的各相的电压指令的生成流程。
uvw-dq坐标变换器43B基于B组的检测电流iuB、ivB、iwB及基准相位θB进行坐标变换，生成B组的dq轴电流idB、iqB。
PI控制器44B对表格41的输出即电流指令id*、iq*与坐标变换器43B的输出即dq轴电流idB、iqB之差即iderB、iqerB进行PI控制，计算dq轴电压指令vdB*、vqB*。
dq-uvw坐标变换器45B基于由PI控制器44B计算出的dq轴电压指令vdB*、vqB*和使基准相位θB超前1个周期而得到的角度(θB+we×Ts)进行坐标变换，计算B组的各相电压指令vuBtmp*、vvBtmp*、vwBtmp*。
接下来说明与基准相位θA、θB相关的组间电压相位差决定部42的功能、工作。
在组间电压相位差决定部42中，基于A组的dq轴电压指令的有效值vdq*和电压阈值vth及转子的电角θele，决定A组、B组之间的电压相位差及A组、B组的基准相位θA、θB。
在此，
Figure BDA0002743910770000101
(A)当vdq*≤vth时
θA＝θele
θB＝θele－180
(B)当vdq*＞vth时
θA＝θele+((180－θcoil)/2)
θB＝θele－180－((180－θcoil)/2)
电压阈值vth为考虑转矩阈值Trqth而决定的，设(B)的条件为包含旋转机2的输出转矩大于需要改善输出转矩的转矩阈值Trqth的条件。
另外，电压阈值vth也可以设定为例如电磁噪声开始变小的20％～30％左右的调制率。
此外，使用A组的dq轴电压指令的有效值vdq*进行了说明，但也可以使用B组的dq轴电压指令的有效值
Figure BDA0002743910770000111
在从状态(A)转变为状态(B)或从状态(B)转变为状态(A)时，当基准相位θA、θB步进地变化时产生电流脉动。为了解决该问题，通过如图9所示使得以任意的时间tswp逐渐斜坡状地变化，能够抑制该电流脉动。
在以上说明中，通过对A组的dq轴电压指令的有效值vdq*和电压阈值vth进行比较，来决定A组、B组间的电压相位差及A组、B组的基准相位θA、θB。
但是，当A组的dq轴电压指令的有效值vdq*小于电压阈值vth时，能够设为状态(A)，在转矩指令大于转矩阈值Trqth时，能够设为状态(B)。
此外，在通常运行时，不存在要求A组的dq轴电压指令的有效值vdq*与转矩指令为相反的状态(例如，在A组的dq轴电压指令的有效值vdq*小于电压阈值vth的状态下，转矩指令大于转矩阈值Trqth)的情况。但是，通过基于旋转机2的规格或旋转机的控制装置1的规格来预先决定A组的dq轴电压指令的有效值vdq*和转矩指令中的哪个优先，能够可靠地避免该情况。
接下来说明电压指令选择部46的功能、工作。此外，为了用Vdc/2将电压指令归一化，对电压指令选择部46输入母线电压。
(C)在θA－θB＝180°的情况下
用式(1)～式(6)计算用于生成A组、B组的各相的开关信号的电压指令。
vuA*＝vuAtmp*……(1)
vvA*＝vvAtmp*……(2)
vwA*＝vwAtmp*……(3)
vuB*＝－vuAtmp*……(4)
vvB*＝－vvAtmp*……(5)
vwB*＝－vwAtmp*……(6)
(D)在θA－θB＝180°以外的情况下
用式(7)～式(12)计算A组、B组的各相的电压指令。
vuA*＝vuAtmp*……(7)
vvA*＝vvAtmp*……(8)
vwA*＝vwAtmp*……(9)
vuB*＝vuBtmp*……(10)
vvB*＝vvBtmp*……(11)
vwB*＝vwBtmp*……(12)
在从状态(C)转变为状态(D)或从状态(D)转变为状态(C)时，也可以如图10所示设置迟滞。
在图10中，当A组的dq轴电压指令的有效值vdq*变得小于第1电压阈值vth1时，θA－θB从150°变为180°，当A组的dq轴电压指令的有效值vdq*变得大于第2电压阈值vth2时，θA－θB从180°变为150°。
在该变化时，通过使得以图9中说明的任意时间逐渐斜坡状地变化，能够抑制电流脉动。
在此，为了使本实施方式1的旋转机的控制装置1的工作清楚，对比较例进行说明。
图11为示出A组、B组的电压指令的相位差为0°时的电压指令的图。另外，图12为示出A组、B组的电压指令的相位差为30°时的电压指令的图。
在图13、图14中示出本实施方式1的旋转机的控制装置1的A组、B组各相的电压指令。
在A组的dq轴电压指令的有效值vdq*小于电压阈值vth时，将A组的电压指令反转而提供为B组的电压指令(图13)。
在A组的dq轴电压指令的有效值vdq*大于电压阈值vth时，设置与A组的电压指令150°的相位差而提供为B组的电压指令(图14)。
在本实施方式1中示出了A组绕组和B组绕组的电相位差为150°的例子，但在210°(＝360°－150°)的情况下也是同样的，只要在180°±30°的范围(但180°除外)即成立。
在本实施方式1中列举10极12槽构造的旋转机为例进行了说明，但在例如20极24槽构造的旋转机的情况下，卷绕于各槽中的绕组的电气配置如图15所示。
在该情况下，各组的绕组槽的选项增加。例如，在对A组的U相选择槽#1、13、7、19、对B组的U相选择槽#8、20、2、14时，A组、B组的绕组的电相位差在150°～180°之间。
14极12槽构造的旋转机及其整数倍的极槽的组合的旋转机也是同样的。进而16极18槽构造的旋转机及其整数倍的极槽的组合的旋转机也是同样的。A组、B组的绕组的电相位差在150°～180°或180°～210°的范围内。
在本实施方式1中示出基于各相的电压指令与载波(三角波)的比较来生成开关信号的三角波比较PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的例子。
生成如下开关信号：在电压指令大于载波(三角波)时，在各相中将上侧支路开关元件接通并将下侧支路开关元件关断，在电压指令小于载波(三角波)时，将上侧支路开关元件关断并将下侧支路开关元件接通。
此外，为了防止上支路开关元件和下支路开关元件同时接通，在上支路侧、下支路侧开关元件分别接通时，设置死区时间。
在本实施方式1的旋转机的控制装置1中，说明了通过在电压指令选择部46中进行式(1)～式(6)的运算，针对A组和B组的电压指令将相位差(θA－θB)设为180°的例子。在该情况下，A组的各相分支的开关元件的上支路开关元件被与B组的各相分支的开关元件的下支路开关元件相同的开关信号驱动。另外，A组的各相分支的开关元件的下支路开关元件被与B组的各相分支的开关元件的上支路开关元件相同的开关信号驱动。
作为针对A组和B组的电压指令将相位差(θA－θB)设为180°的方法，除了利用式(1)～式(6)来实现以外，还有如下方法：用与A组的各相分支的下支路开关元件相同的开关信号来驱动B组的各相分支的上支路开关元件，用与A组的各相分支的上支路开关元件相同的开关信号来驱动B组的各相分支的下支路开关元件。
接下来基于图17、图18对各组各相的端子电压的上升、下降时间的差异的产生及修正该时间差的方法进行说明。
首先基于图17，说明各组各相的端子电压的上升、下降时间的差异的产生情况，之后基于图18，说明修正该时间差的具体电路结构。
在图17中，F17a表示A组U相开关信号，F17b表示B组U相开关信号。而且，F17c表示A组U相端子电压，F17d表示B组U相端子电压。此外，F17d中的“A”表示理想的B组U相端子电压，“B”表示实际的B组U相端子电压。
相对于输入至上支路开关元件、下支路开关元件的开关信号，各组各相的实际的端子电压的上升、下降时间除了在死区时间以外，有时也产生差。
例如，在图17中示出如下现象：B组U相的端子电压下降开始的时间相对于开关信号产生延迟，相对于A组U相的端子电压的上升开始的时间滞后时间tD1。
为了更加提高组间的电磁噪声的抵消效果，期望的是各组各相的端子电压的上升或下降不产生时间上的偏差。
在这种情况下，针对作为开关信号生成部50的输出的开关信号，考虑到延迟时间tD1来进行时间操作是有效的。
图18为用于说明修正时间差的具体电路结构的图，仅记载追加的结构部和相关的结构部。
此外，对与图1、图7、图8相同或相当的部分附加相同的附图标记。另外，为了与图1、图7的控制部30相区分，记为控制部30A。
在图18中，控制部30A中追加有变动检测部51、延迟时间计算部52及信号操作部53。
变动检测部51检测A组、B组各相的端子电压的上升、下降定时。
延迟时间计算部52基于变动检测部51检测出的A组、B组各相的端子电压的上升、下降定时和开关信号生成部50的输出信号(对各组各相上下支路的开关元件提供的开关信号)，计算A组、B组各相的端子电压的上升、下降相对于开关信号生成部50的输出信号的延迟时间tD1。关于该延迟时间计算，能够使用例如控制用IC中搭载的计数功能来求出。
在更新开关信号时，信号操作部53基于由延迟时间计算部52计算出的延迟时间tD1来对A组、B组各相端子电压的上升、下降滞后的相的开关信号的开启(ON)、关闭(OFF)时间进行操作。
据此，能够修正端子电压变动相对于开关信号的延迟时间。
另外，在A组的dq轴电压指令的有效值vdq*大于电压阈值vth时，也可以考虑到损耗及电流纹波，相对于A组的载波对B组的载波的相位进行操作。
另外，如图16所示，也可以使载频(Fc)与载波的波峰、波谷的一方或两方同步地变化。在图16中，使载频(Fc)在载波的波谷处按照Fc2→Fc1→Fc3→Fc2变化。
接下来对将旋转机2的A组、B组的电压指令的相位差设为180°的效果进行说明。
在图19的F19a～F19c中示出A组、B组的电压指令的相位差为180°时的电压指令、端子电压及中性点电位的变化。
图19的F19a示出A组U相电压指令、B组U相电压指令及载波的变化。图19的F19b示出A组U相端子电压及B组U相端子电压的变化。图19的F19c示出中性点电位的变化。
另外，在图20的F20a～F20c中示出A组、B组的电压指令的相位差为0°时的电压指令、端子电压及中性点电位的变化。
图20的F20a示出A组U相电压指令、B组U相电压指令及载波的变化。图20的F20b示出A组U相端子电压及B组U相端子电压的变化。图20的F20c示出中性点电位的变化。
根据图19及图20可知，当A组、B组的电压指令的相位差为180°、各组的载波的相位差为180°的情况下进行三角波比较PWM时，使A组和B组的中性点电位的上升、下降同步，从而在A组、B组之间消除了由于中性点电位变动而产生的泄漏电流。因此电磁噪声被降低。
根据实施方式1的旋转机的控制装置1的结构，在驱动二组三相绕组构造的旋转机的旋转机的驱动系统中，在电磁噪声变大的电压指令的有效值低的条件下，能够将组间的电压指令的相位差设为180°，在要求大的输出转矩的条件下，能够对组间的电压指令设置θcoil的相位差。
作为将组间的电压指令的相位差设为180°以在组间消除泄漏电流的方法，有如下方法：在组间的各相中将上支路侧开关元件和下支路侧开关元件的开关信号反转来提供的方法，以及使A组的载波和B组的载波反转并进行三角波比较PWM的方法。
因此，在实施方式1的旋转机的控制装置1中，基于电压指令的有效值和电压阈值，在电磁噪声变大的条件下，能够消除在组间由于开闭产生的泄漏电流而降低电磁噪声。另外，在要求大的输出转矩的条件下，能够改善输出转矩。
像这样，在实施方式1的旋转机的控制装置1中，由于能够降低电磁噪声，因此能够使噪声滤波器尺寸变小。另外，通过提高最大输出转矩，也能够使旋转机尺寸变小。
如以上说明的那样，实施方式1的旋转机的控制装置是控制具有二组三相的旋转机的旋转机的控制装置，其中，对组间的绕组设置电的150°～210°(180°除外)的相位差θcoil，在电压指令的有效值小于电压阈值时，将组间的电压指令的相位差设为180°，在转矩指令大于转矩阈值时，将组间的电压指令的相位差设为θcoil，即在180°或θcoil中切换旋转机的奇数组与偶数组的电压指令的相位差。因此，能够提供如下旋转机的控制装置：在使电磁噪声变大的驱动条件下，能够应用抑制电磁噪声的控制，在需要最大转矩的条件下，能够输出最大转矩。
本申请记载了例示性的实施方式，但实施方式中记载的各种特征、形态及功能不限于特定的实施方式的应用，而能够单独或以各种组合应用于实施方式。
因此，在本申请公开的技术范围内可以设想未例示的无数变形例。例如，包括对至少1个构成要素进行变形的情况、进行追加的情况或省略的情况。
工业适用性
本申请能够同时实现降低旋转机的驱动系统中产生的电磁噪声和维持马达的最大转矩这二者，因此能够广泛应用于旋转机的控制装置。

Claims (11)

1.一种旋转机的控制装置，控制具有多组多相的旋转机，
所述旋转机的控制装置具备：电力变换器，其中上支路开关元件和下支路开关元件串联连接而构成一相分支，多个所述一相分支并联连接而构成该电力变换器；以及控制部，生成对所述上支路开关元件和所述下支路开关元件进行开闭而控制所述旋转机的开关信号，
在所述旋转机的奇数组的绕组与偶数组的绕组之间设置相位差θcoil，该相位差θcoil为150°≤θcoil＜180°或180°＜θcoil≤210°的电相位差，
在180°或所述θcoil中切换所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差。
2.根据权利要求1所述的旋转机的控制装置，其中，
在所述奇数组的电压指令的有效值小于电压阈值时，将所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差设为180°，
在转矩指令大于转矩阈值时，将所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的所述电压指令的相位差设为所述θcoil。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转机的控制装置，其中，
所述旋转机为二组三相绕组构造，
所述旋转机的极数与槽数之比为5比6，
对所述旋转机的两组之间的绕组设置150°的电相位差来配置。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的旋转机的控制装置，其中，
在将所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差设为180°时，
所述奇数组的各相分支的所述上支路开关元件被与所述偶数组的各相分支的所述下支路开关元件相同的开关信号驱动，
所述奇数组的所述各相分支的所述下支路开关元件被与所述偶数组的所述各相分支的所述上支路开关元件相同的开关信号驱动。
5.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的旋转机的控制装置，其中，
在将所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差设为180°，基于三角波比较PWM来生成所述开关信号时，
将针对所述奇数组的载波与针对所述偶数组的载波反转。
6.根据权利要求5所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部使所述载波的载频可变。
7.根据权利要求6所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部在所述载波的波峰或波谷中的任意一方或两方处切换所述载频。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任意一项所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部在使所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差从180°变为所述θcoil或从所述θcoil变为180°时，使该相位差斜坡状地变化。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任意一项所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部在使所述旋转机的所述奇数组与所述偶数组的电压指令的相位差从180°变为所述θcoil或从所述θcoil变为180°时，设置了迟滞。
10.根据权利要求1至权利要求9中的任意一项所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部具备信号操作部，该信号操作部基于所述旋转机的各组各相的端子电压的上升、下降开始时间相对于发向所述上支路开关元件和所述下支路开关元件的开关信号的时间差，对发向各组各相的所述上支路开关元件和所述下支路开关元件的开关信号进行时间操作。
11.根据权利要求10所述的旋转机的控制装置，其中，
所述控制部具备：变动检测部，检测各组各相的端子电压的变动；以及延迟时间计算部，基于所述变动检测部检测出的各组各相的端子电压的上升、下降时间相对于发向所述上支路开关元件和所述下支路开关元件的开关信号之差来计算延迟时间，
所述信号操作部基于所述延迟时间，对发向各组各相的所述上支路开关元件和所述下支路开关元件的开关信号的开启、关闭时间进行时间操作。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7292507B2 (ja) * 2020-05-07 2023-06-16 三菱電機株式会社 モータ制御装置、及び電動パワーステアリング装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020005704A1 (en) * 2000-06-20 2002-01-17 Toshifumi Yoshikawa Driving system for driving AC motor
CN102625977A (zh) * 2009-03-25 2012-08-01 日本穆格股份有限公司 电机系统
CN103988399A (zh) * 2011-12-23 2014-08-13 三菱电机株式会社 永磁型电动机
JP2016208664A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 インバータの制御装置
WO2017141513A1 (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2017168574A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱電機株式会社 電動機

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55111677A (en) * 1979-02-20 1980-08-28 Toshiba Corp System for starting commutatorless motor
JP5304427B2 (ja) * 2009-05-14 2013-10-02 株式会社デンソー 回転電機の駆動システム
JP5397785B2 (ja) * 2011-08-01 2014-01-22 株式会社デンソー ３相回転機の制御装置
JP5556845B2 (ja) * 2012-04-26 2014-07-23 株式会社デンソー ３相回転機の制御装置
JP2016214053A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 アスモ株式会社 モータシステム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020005704A1 (en) * 2000-06-20 2002-01-17 Toshifumi Yoshikawa Driving system for driving AC motor
CN102625977A (zh) * 2009-03-25 2012-08-01 日本穆格股份有限公司 电机系统
CN103988399A (zh) * 2011-12-23 2014-08-13 三菱电机株式会社 永磁型电动机
JP2016208664A (ja) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社日本自動車部品総合研究所 インバータの制御装置
WO2017141513A1 (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 三菱電機株式会社 電力変換装置
WO2017168574A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱電機株式会社 電動機

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