CN114430882A - 马达控制装置 - Google Patents

马达控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114430882A
CN114430882A CN202080066659.0A CN202080066659A CN114430882A CN 114430882 A CN114430882 A CN 114430882A CN 202080066659 A CN202080066659 A CN 202080066659A CN 114430882 A CN114430882 A CN 114430882A
Authority
CN
China
Prior art keywords
period
transistor
pwm control
duty ratio
turned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080066659.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114430882B (zh
Inventor
山本久史
谷藤之彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisan Industry Co Ltd filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Publication of CN114430882A publication Critical patent/CN114430882A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114430882B publication Critical patent/CN114430882B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H02M1/385—Means for preventing simultaneous conduction of switches with means for correcting output voltage deviations introduced by the dead time
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

马达控制装置进行基于占空比来将第一元件进行开关的PWM控制，所述第一元件是被选择接通的上臂元件及下臂元件中的一方。另外，马达控制装置以进行在第一元件断开的期间的规定时间内使与第一元件串联连接的第二元件接通的互补PWM控制的方式决定占空比指令值。马达控制装置在占空比指令值为阈值以下的情况下进行互补PWM控制，马达控制装置在占空比指令值大于阈值的情况下，针对第一元件设置持续接通的第一期间和执行较长地断开的修正占空比的第二期间，并且进行第一期间和第二期间的合计期间内的平均占空比与被设定的占空比相同的平均PWM控制。马达控制装置在第二期间内的第一元件断开的期间内，使第二元件接通。

Description

马达控制装置
技术领域
本申请要求基于在2019年9月24日申请的日本专利申请第2019-173390号的优先权。该申请的全部内容通过参照引用到本说明书中。本说明书公开了一种与马达控制装置有关的技术。
背景技术
在日本特开2018-58143号公报(下面称为专利文献1)中公开了一种用于对具备三相逆变器的马达进行驱动的马达驱动装置。三相逆变器具备U相晶体管对(晶体管UH、UL)、V相晶体管对(晶体管VH、VL)以及W相晶体管对(晶体管WH、WL)。各晶体管对与电源连接，晶体管对彼此并联连接。晶体管UH、VH、WH与高电压侧连接，晶体管UL、VL、WL与低电压侧连接。
在专利文献1中，例如在晶体管UH和晶体管VL导通时，基于占空比来将晶体管UH和晶体管VL中的一方(具体的是晶体管UH)进行开关(下面称为PWM控制)。另外，在专利文献1中，在晶体管UH截止的期间，使与晶体管UH串联连接的晶体管UL导通(下面称为互补PWM控制)。在专利文献1中，在占空比超过阈值的情况下(即在晶体管UH的截止时间短的情况下)，不使晶体管UL导通，而使晶体管UL维持为截止状态。即，当占空比超过阈值时，不进行互补PWM控制，仅进行PWM控制。
发明内容
在专利文献1中，通过在占空比超过阈值时停止互补PWM控制，来防止U相晶体管对(晶体管UH、UL)双方同时导通。然而，当停止互补PWM控制时，各晶体管的发热量增大，需要设置用于应对发热的构造、装置等。只要能够抑制各晶体管的发热，则能够省略(或者简化)用于应对发热的构造、装置等，得到大的优点。本说明书提供一种实现能够抑制构成逆变器的晶体管发热的马达驱动装置的技术。
本说明书中公开的第一技术是用于驱动与逆变器连接的马达的马达控制装置。逆变器也可以具有多个开关元件对，所述开关元件对是与电源的高压侧连接的上臂元件以及与电源的低压侧连接的下臂元件串联连接而成的。在该马达控制装置中，也可以进行基于占空比来将第一元件进行开关的PWM控制，所述第一元件是为了向马达通电而被选择接通的上臂元件及下臂元件中的一方。另外，马达控制装置也可以以进行在第一元件的断开期间使与第一元件串联连接的第二元件接通规定时间的互补PWM控制的方式决定使第二元件进行开关的占空比指令值，在所决定出的占空比指令值为阈值以下的情况下进行互补PWM控制。并且，马达控制装置也可以在所决定出的占空比指令值大于阈值的情况下，针对第一元件设置第一期间和第二期间，并且进行第一期间和第二期间的合计期间内的平均占空比与被设定的占空比相同的平均PWM控制，所述第一期间是遍及多个载波周期地持续接通的期间，所述第二期间是执行以使该第二期间内的断开量拉长来补偿未在第一期间内断开的量的方式断开的修正占空比的期间，所述马达控制装置在第二期间内的第一元件断开的期间内，使第二元件接通。
本说明书中公开的第二技术是上述第一技术的马达控制装置，也可以是，在修正占空比小于阈值时，遍及整个驱动着马达的期间地进行平均PWM控制，在修正占空比为阈值以上时，在直到被选择接通的上臂元件及下臂元件中的与第一元件不同的第三元件断开为止的期间进行平均PWM控制，在从第三元件断开起到第一元件断开为止的期间以占空比100％进行控制。
本说明书中公开的第三技术是上述第一技术或第二技术的马达控制装置，也可以是，在设定修正占空比时反复进行以下处理：将第一期间遍及了n个载波周期时的第二期间的第n修正占空比与阈值进行比较，在第n修正占空比大于阈值时，计算第一期间遍及了n+1个载波周期时的第二期间的第n+1修正占空比(n≥2，n为整数)。
发明的效果
根据第一技术，即使在第一元件的占空比大到以往无法进行互补PWM控制的程度的情况下，也能够进行互补PWM控制。具体而言，在进行互补PWM控制的情况下，在第一元件断开的期间的、刚断开之后及即将下次接通之前，使第二元件不接通，以防止第一元件与第二元件(例如晶体管UH、UL)同时接通。即，需要设置第一元件和第二元件这两者均断开的期间(空载时间)。以往，若第一元件的占空比变大(超过阈值)，则无法确保空载时间，因此不进行互补PWM控制而仅进行PWM控制。
根据第一技术，不改变第一元件的接通时间与断开时间的比率(占空比)，一次性地延长接通的时间(在第一期间内持续接通原本的数个载波周期的量)，并且延长在第二期间内断开的时间。即，通过平均PWM控制来将第一元件进行开关。其结果，即使第一元件的占空比为原本无法进行互补PWM控制那样大的值，也能够确保较长的第一元件的断开时间，通过互补PWM控制来将第二元件进行开关。即，通过在平均PWM控制期间中的第二期间内进行互补PWM控制，从而能够甚至在第一元件的占空比比以往更大的范围内进行互补PWM控制。其结果，相较于以往，能够抑制晶体管发热。此外，占空比指令值是从第一元件接通的定时起到第二元件接通的定时为止的时间。若第一元件的占空比变大，则第一元件从接通到断开的时间延长，占空比指令值也变大。下面，将在平均PWM控制期间中的第二期间内进行互补PWM控制的控制称为互补平均PWM控制。
根据第二技术，能够减少晶体管的开关频率。能够使晶体管的开关损耗减少来抑制发热，并且还能够抑制流过马达的电流振荡。
根据第三技术，能够在不使第一期间(第一元件持续接通的期间)过长的情况下进行互补平均PWM控制。换言之，能够设定能进行互补平均PWM控制的最短的第一期间。
附图说明
图1示出逆变器的电路图。
图2示出驱动马达时的逆变器的时序表。
图3示出说明互补PWM控制的图。
图4示出说明占空比与占空比指令值之间的关系的图。
图5示出变更了上臂元件的开关定时得到的时序表。
图6示出变更了上臂元件的开关定时得到的时序表。
图7示出进行互补平均PWM控制的定时。
图8示出进行互补平均PWM控制的定时。
图9示出马达控制装置所执行的控制的流程图。
图10示出马达控制装置所执行的控制的流程图。
图11示出马达控制装置所执行的控制的流程图。
具体实施方式
(逆变器)
参照图1来说明逆变器100。逆变器100与马达M连接，向马达M供给驱动电流。逆变器100具备：电源12；逆变器电路5，其使电源12的频率发生变化；栅极控制电路8，其将构成逆变器电路5的晶体管(UH、UL、VH、VL、WH、WL)的导通截止进行切换(开关)；以及马达控制装置10，其控制栅极控制电路8。栅极控制电路8及马达控制装置10与电源12连接。此外，虽然省略了图示，但马达控制装置10具备CPU和存储器。另外，向马达控制装置10输入来自用于检测马达M的转子位置的电路、用于检测流过马达M的电流的电路等的信号。
逆变器100是三相逆变器，逆变器电路5包括3个开关元件对(U相开关元件对6、V相开关元件对4、W相开关元件对2)。此外，逆变器电路5也有时被称为桥电路。各开关元件对2、4、6与电源12连接，开关元件对2、4、6彼此并联连接。各开关元件对2、4、6具备与电源12的高压侧连接的上臂元件(晶体管UH、VH、WH)以及与上臂元件串联连接且与电源12的低压侧连接的下臂元件(晶体管UL、VL、WL)。
晶体管UH与晶体管UL串联连接，晶体管VH与晶体管VL串联连接，晶体管WH与晶体管WL串联连接。在上臂元件与下臂元件之间连接有3条布线14、16、18。布线14、16、18与马达M的端子连接。具体而言，布线14连接于晶体管UH与晶体管UL的中间部分，布线16连接于晶体管VH与晶体管VL的中间部分，布线18连接于晶体管WH与晶体管WL的中间部分。马达控制装置10将晶体管UH、VH、WH、UL、VL、WL进行开关来使流过布线14、16、18的电流发生变化，由此驱动马达M。此外，各晶体管UH、VH、WH、UL、VL、WL的栅极经由栅极布线(省略图示)连接于栅极控制电路8。
(逆变器电路的开关状态)
参照图2来说明驱动马达M时的各晶体管的开关状态。时序表20示出马达M的旋转角(转子的相位)以及各晶体管的开关状态(导通截止状态)。在驱动马达M时，马达控制装置10控制栅极控制电路8来选择导通上臂元件(晶体管UH、VH、WH)中的一个，并且选择导通未与被选择导通的上臂元件串联连接的下臂元件(晶体管UL、VL、WL)中的一个，从而向马达M供给电流。例如，在旋转角为0度～60度的期间，选择导通晶体管UH和晶体管VL，在旋转角为60度～120度的期间，选择导通晶体管UH和晶体管WL，在旋转角为120度～180度的期间，选择导通晶体管VH和晶体管WL。各晶体管在马达M(转子)旋转120度的期间持续导通，每当马达M旋转60度时改变上臂元件与下臂元件的组合。
例如在旋转角为0度～60度的期间，马达控制装置10基于占空比来将晶体管UH进行开关，从而调整马达M的转速。但是，在旋转角为0度～60度的期间，使晶体管VL维持导通状态。在旋转角为0度～60度的期间，晶体管UH是第一元件的一例。在旋转角为60度～360度的期间，马达控制装置10也基于占空比来使被选择导通的2个晶体管中的一个晶体管进行开关。即，马达控制装置10进行PWM控制，来调整马达M的转速。在图2中，针对基于占空比来进行开关的晶体管(通过PWM控制来驱动的晶体管)，用“D1”表示通过PWM控制来驱动的期间。被标注了“D1”的晶体管都是被标注了“D1”的期间(旋转角)内的第一元件的一例。
马达控制装置10还使与基于占空比来进行开关的晶体管(第一元件)串联连接的晶体管(在旋转角为0度～60度的情况下为晶体管UL)在第一元件断开的期间内导通规定时间。在旋转角为0度～60度时，晶体管UL是第二元件的一例。马达控制装置10在马达M的驱动过程中控制各晶体管以进行互补PWM控制。在图2中，用“D2”表示各旋转角下的第二元件以及第二元件进行互补PWM控制的期间。此外，马达控制装置10并不总是进行互补PWM控制。根据第一元件的占空比，也有时不进行互补PWM控制和/或PWM控制。关于马达控制装置10进行互补PWM控制、PWM控制的条件在后面描述。
(互补PWM控制的说明)
图3示出了旋转角为0度～60度时的晶体管UH(第一元件)及晶体管UL(第二元件)的开关状态(时序表的一部分)。在图3的(a)～(c)中，晶体管UH的占空比不同。此外，在图3中，示出了旋转角为0度～60度时的晶体管UH、UL的开关状态的一部分。实际上，在旋转角为0度～60度的期间，图3所示的波形重复出现多次。在图3的(a)所示的时序表30中，反复进行使晶体管UH导通时间T1之后使晶体管UH截止时间T2的动作。即，晶体管UH的占空比为“时间T1/(时间T1+时间T2)×100％”。晶体管UL在从晶体管UH截止起经过时间b0之后导通，在导通了时间a0之后(在晶体管UH导通以前的时间b0处)截止。即，为了避免晶体管UH和晶体管UL同时导通的状态，设置两者均截止的期间(时间b0)。时间b0被称为空载时间。
在图3的(b)所示的时序表40中，相较于时序表30，晶体管UH的占空比增大至“时间T11/(时间T11+时间T12)×100％”。此外，即使晶体管UH的占空比增大，空载时间(时间b0)也不发生改变。因此，相较于时序表30中的晶体管UL的导通时间(时间a0)，导通时间(时间a1)变短。此外，若晶体管UH的占空比增大，则从晶体管UH导通起到晶体管UL导通为止的时间也变长。马达控制装置10基于晶体管UH的占空比以及空载时间的长度，来决定使晶体管UL导通的定时(占空比指令值)。若晶体管UH的占空比增大，则针对晶体管UL的占空比指令值也增大。在时序表30、40中，通过PWM控制来驱动晶体管UH，通过互补PWM控制来驱动晶体管UL。
在图3的(c)的时序表50中，晶体管UH的占空比进一步增大，晶体管UH的截止时间(时间T22)为空载时间以下(时间T22≤2×b0)。因此，若晶体管UH的占空比增大至“时间T21/(时间T21+时间T22)×100％”，则在该状态下无法在晶体管UH截止的期间(时间T22)内使晶体管UL导通。即，在以往的马达控制装置中，若晶体管UH的占空比过大，则无法进行互补PWM控制。然而，即使晶体管UH的占空比增大至“(时间T21/(时间T21+时间T22)×100％”，马达控制装置10也变更时序表50，来进行互补PWM控制。下面，说明在如时序表50那样晶体管UH的占空比过大时马达控制装置10所进行的控制。
(马达控制装置10所进行的控制)
参照图4至图6来说明在晶体管UH的占空比如时序表50那样增大时马达控制装置10所进行的控制。图4是时序表50的一部分，示出了比图3的(c)更多的循环周期。此外，在图4至图6中，为了明确地说明马达控制装置10所进行的控制，以比实际更宽的方式示出了晶体管UH的截止时间(时间T22)。如图4所示，马达控制装置10基于晶体管UH的占空比以及空载时间，来决定用于使晶体管UL导通的占空比指令值A1。然而，由于晶体管UH的占空比大而占空比指令值A1大于预先设定的阈值，因此无法使晶体管UL导通。此外，关于“阈值”，设定稍小于无法使晶体管UL导通的占空比指令值A1的值。
在占空比指令值A1大于预先设定的阈值的情况下，马达控制装置10进行对晶体管UH的开关定时进行变更的处理。在图5和图6中示出了变更晶体管UH的开关定时得到的时序表50a、时序表50b。此外，在如时序表30那样晶体管UH的占空比小而占空比指令值A1低于被设定的阈值的情况下，马达控制装置10不变更晶体管UH的开关定时就进行互补PWM控制(也参照图2的时序表20)。
图5所示的时序表50a示出了在使晶体管UH导通时间T21的2倍的时间之后使晶体管UH截止时间T22的2倍的时间的控制。即，在时序表50a中，使晶体管UH连续导通时序表50中示出的2个载波周期的量，之后使晶体管UH连续截止2个载波周期的量(也参照图4)。换言之，在时序表50a中，晶体管UH在第一期间C1内持续导通(对晶体管UH以占空比100％进行驱动)，在第二期间C2内对晶体管UH以使该第二期间C2内的截止量比时序表50的该截止量拉长未在第一期间C1内截止的量的方式截止的修正占空比进行驱动。
在时序表50a中，第一期间C1的长度(第一期间C1的载波周期)与占空比指令值A1的值相同。另外，第二期间C2的占空比(修正占空比)为(2×A1-100)％。此外，如上所述，在根据时序表50a的控制中，只是在使晶体管UH连续导通2个载波周期的量之后使晶体管UH连续截止2个载波周期的量，因此第一期间C1和第二期间C2的合计期间内的晶体管UH的平均占空比与时序表50中的晶体管UH的占空比相同。下面，将以下控制称为互补平均PWM控制：在将平均占空比维持为与被设定的(原本的)占空比相同的状态下，将晶体管UL在第一期间C1和第二期间C2内以不同的占空比进行驱动。
图6所示的时序表50b示出了以下控制：使晶体管UH导通了时间T21的3倍的时间之后，使晶体管UH截止时间T22的3倍的时间。在时序表50b中，第一期间C1的长度为“2×A1”，第二期间C2的占空比为(3×A1-2×100)％。此外，马达控制装置10也能够进行以下控制：根据占空比指令值A1的值而使晶体管UH导通了时间T21的n倍(n>3，n为整数)的时间之后，使晶体管UH截止时间T22的n倍的时间。
如图5和图6所示，在时序表50a、50b中，第二期间C2内的晶体管UH的截止时间长于时序表50中的晶体管UH的截止时间。因此，能够一边确保空载时间，一边使晶体管UL在晶体管UH截止的期间内导通。在占空比指令值A1大于预先设定的阈值的情况下，马达控制装置10通过平均PWM控制将晶体管UH进行驱动，从而确保充分的截止期间地使晶体管UL导通(通过互补PWM控制将晶体管UL进行驱动)。下面，将以下控制称为互补平均PWM控制：通过平均PWM控制将上臂元件(晶体管UH)进行驱动，由此通过互补PWM控制将下臂元件(晶体管UL)进行驱动。即使在晶体管UH的占空比大到以往无法进行互补PWM控制的程度的情况下，马达控制装置10也实现了以下处理：通过平均PWM控制将晶体管UH进行驱动，由此通过互补PWM控制(互补平均PWM控制)将晶体管UL进行驱动。
图7和图8示出了进行互补平均PWM控制时的马达M的旋转角(转子的相位)以及各晶体管的开关状态(导通截止状态)(时序表60、70)。在时序表60、70中，针对通过平均PWM控制来驱动的晶体管，用“D51”表示通过平均PWM控制来驱动的期间。另外，针对通过互补PWM控制(互补平均PWM控制)来驱动的晶体管，用“D52”表示通过互补PWM控制(互补平均PWM控制)来驱动的期间。如图7所示的时序表60那样，在马达控制装置10中，通过利用平均PWM控制和互补平均PWM控制，从而能够将晶体管按与进行PWM控制的晶体管的占空比小而占空比指令值A1低于被设定的阈值的情况同样的晶体管及期间来进行开关(参照比较图2)。
此外，如图8所示的时序表70那样，马达控制装置10也有时交替地设置将晶体管通过平均PWM控制进行驱动(即，进行互补平均PWM控制)的期间、以及以占空比100％将被进行PWM控制(平均PWM控制)的对象的晶体管进行驱动(即，不进行PWM控制)的期间。例如，在旋转角为0度～120度时，在直到被选择导通的晶体管UH和晶体管VL中的未通过平均PWM控制来驱动的一方的晶体管VL截止为止的期间(旋转角为0度～60度)，通过平均PWM控制将晶体管UH进行驱动。在从晶体管VL截止起到晶体管UH截止为止的期间(旋转角为60度～120度)，以占空比100％控制晶体管UH。此外，在旋转角为0度～120度时，晶体管VL是第三元件的一例。另外，在旋转角为120度～240度时，晶体管WL是第三元件的一例，在旋转角为240度～360度时，晶体管UL是第三元件的一例。
在时序表70中，按60度反复进行以下控制：进行平均PWM控制的控制；以及不进行PWM控制及平均PWM控制这样的控制。此外，详情在后面描述，但是在被选择导通的晶体管(基于占空比来进行开关的晶体管)的占空比非常大(即，占空比指令值A1非常大)时，进行如时序表70那样的控制。
(马达控制装置所进行的运算处理)
下面，参照图9和图10，参照流程图来说明由马达控制装置10进行的运算处理。此外，在流程图的说明中，为了易于说明，说明被选择导通的晶体管为晶体管UH和晶体管VL的期间(旋转角为0度～0度)。另外，根据需要，也适当地参照图4至图8。
首先，基于晶体管UH的占空比以及进行互补PWM控制的情况下的空载时间，来决定占空比指令值A1(步骤S2，图4)。接着，判断占空比指令值A1是否大于阈值TA1(步骤S4)。此外，基于使晶体管UH的占空比小于无法进行互补PWM控制的占空比(图3的(c)那样的状态)的值，来设定阈值TA1。在占空比指令值A1为阈值TA1以下的情况下(步骤S4：“否”)，将占空比指令值A1与从阈值TA1减去晶体管UH的切换滞后α1得到的值(TA1-α1)进行比较，判断占空比指令值A1是否小于(TA1-α1)(步骤S12)。即，判断是否能够可靠地确保空载时间。
在占空比指令值A1为(TA1-α1)以上的情况下(步骤S12：“否”)，返回到步骤S2并决定占空比指令值A1，进行占空比指令值A1与阈值TA1的比较(步骤S4)。另一方面，在占空比指令值A1低于(TA1-α1)的情况下(步骤S12：“是”)，进行通常的互补PWM控制(步骤S14，图2)。
在占空比指令值A1大于阈值TA1的情况下，若利用通常的PWM控制将晶体管UH进行开关，则无法使晶体管UL导通(无法进行互补PWM控制)。因此，在步骤S4中占空比指令值A1大于阈值TA1的情况下(步骤S4：“是”)，进入步骤S6，计算用于通过平均PWM控制来驱动晶体管UH的条件。具体而言，计算第二期间C2的占空比(修正占空比)C3(步骤S6)。
通过图10所示的过程来计算占空比C3。首先，使用步骤S20所示的式子“C3＝{n×A1-(n-1)}×100”来计算第二期间C2的占空比C3。在最初的运算中，“n＝2”，即，计算利用2个载波周期形成第一期间C1和第二期间C2的情况下的第二期间C2的占空比C3(也参照图5)。接着，进入步骤S22，将占空比C3与阈值TA1进行比较。在占空比C3为阈值TA1以下的情况下(步骤S22：“是”)，决定占空比C3(步骤S26)。
在步骤S22中占空比C3大于阈值TA1的情况下(步骤S22：“否”)，进入步骤S24，判断“n”的值是否达到了上限。即，判断用于形成第一期间C1和第二期间C2的载波周期的数量是否达到了预先设定的上限数。在“n”的值未达到上限的情况下(步骤S24：“否”)，在步骤S28中将“n”的值进行自加一(即，对n加上“1”)后返回到步骤S20的处理并计算占空比C3，反复进行将占空比C3与阈值TA1进行比较的处理(步骤S22)直到“n”的值达到上限为止。
另一方面，在“n”的值达到了上限的情况下(步骤S24：“是”)，即使在得到的占空比C3大于阈值TA1的情况下(步骤S22：“否”)，也进入步骤S26并决定占空比C3。例如，在晶体管UH的占空比极大的情况下，存在以下情况：即使反复进行占空比C3的计算，占空比C3也无法成为阈值TA1以下。或者，有时到占空比C3为阈值TA1以下为止需要反复进行大量的运算。通过设置“n”的上限，从而能够降低马达控制装置10的负荷。
在决定了占空比C3之后，进入步骤S8，将决定出的占空比C3与阈值TA1进行比较。在占空比C3为阈值TA1以下的情况下(步骤S8：“是”)，进入步骤S10，如图7所示那样遍及整个驱动着马达M的期间地进行平均PWM控制(进行互补平均PWM控制)。另一方面，在占空比C3大于阈值TA1的情况下(步骤S8：“否”)，进入步骤S16，如图8所示那样交替地设置进行平均PWM控制(进行互补平均PWM控制)的期间以及以占空比100％控制晶体管UH(不进行PWM控制)的期间。即，在作为比占空比指令值A1小的值的占空比C3仍然大于阈值TA1的情况下，按60度交替地设置通过平均PWM控制将晶体管UH进行开关的期间以及以占空比100％控制晶体管UH(不进行PWM控制)的期间，以减少晶体管的开关次数。
(其它实施方式)
在图9和图10中说明的流程中，说明了以下例子：将决定出的占空比C3与阈值TA1进行比较，在“C3>TA1”的情况下(步骤S8：“否”)，按60度交替地设置通过平均PWM控制来将晶体管UH进行开关的期间以及以占空比100％控制晶体管UH的期间。然而，也可以是，如图11所示，在“C3>TA1”的情况下(步骤S8：“否”)，进行通常的PWM控制(不进行互补PWM控制)。
另外，在进行决定占空比C3的运算的情况下，也可以不限定用于形成第一期间C1和第二期间C2的载波周期的数量(不实施步骤S24)地反复进行占空比C3的计算直到满足“C3≤TA1”为止。
在上述实施例中，说明了在第一期间(以占空比100％驱动第一元件的期间)之后设置第二期间(通过互补平均PWM控制将第二元件进行驱动的期间)的例子。然而，也可以在第二期间之后设置第一期间。
以上，详细说明了本发明的实施方式，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书的范围。权利要求书所记载的技术中包括对上面例示的具体例进行各种变形、变更得到的方式。另外，本说明书或附图中说明的技术要素单独地或通过各种组合发挥技术上的有用性，并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术同时实现多个目的，实现其中一个目的本身就具有技术上的有用性。

Claims (3)

1.一种马达控制装置，用于驱动与逆变器连接的马达，
逆变器具有多个开关元件对，所述开关元件对是与电源的高压侧连接的上臂元件以及与电源的低压侧连接的下臂元件串联连接而成的，
马达控制装置进行基于占空比来将第一元件进行开关的PWM控制，所述第一元件是为了向马达通电而被选择接通的上臂元件及下臂元件中的一方，
所述马达控制装置以进行在第一元件的断开期间使与第一元件串联连接的第二元件接通规定时间的互补PWM控制的方式决定使第二元件进行开关的占空比指令值，在所决定出的占空比指令值为阈值以下的情况下进行互补PWM控制，
所述马达控制装置在所决定出的占空比指令值大于阈值的情况下，针对第一元件设置第一期间和第二期间，并且进行第一期间和第二期间的合计期间内的平均占空比与被设定的占空比相同的平均PWM控制，所述第一期间是遍及多个载波周期地持续接通的期间，所述第二期间是执行以使该第二期间内的断开量拉长来补偿未在第一期间内断开的量的方式断开的修正占空比的期间，
所述马达控制装置在第二期间内的第一元件断开的期间内，使第二元件接通。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，
在修正占空比小于阈值时，遍及整个驱动着马达的期间地进行平均PWM控制，
在修正占空比为阈值以上时，在直到被选择接通的上臂元件及下臂元件中的与第一元件不同的第三元件断开为止的期间进行平均PWM控制，在从第三元件断开起到第一元件断开为止的期间以占空比100％进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其中，
在设定修正占空比时反复进行以下处理：将第一期间遍及了n个载波周期时的第二期间的第n修正占空比与阈值进行比较，在第n修正占空比大于阈值时，计算第一期间遍及了n+1个载波周期时的第二期间的第n+1修正占空比，其中，n≥2，n为整数。
CN202080066659.0A 2019-09-24 2020-07-30 马达控制装置 Active CN114430882B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019173390 2019-09-24
JP2019-173390 2019-09-24
PCT/JP2020/029353 WO2021059741A1 (ja) 2019-09-24 2020-07-30 モータ制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114430882A true CN114430882A (zh) 2022-05-03
CN114430882B CN114430882B (zh) 2023-12-12

Family

ID=75166569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080066659.0A Active CN114430882B (zh) 2019-09-24 2020-07-30 马达控制装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11916503B2 (zh)
JP (1) JP7247357B2 (zh)
KR (1) KR20210144883A (zh)
CN (1) CN114430882B (zh)
DE (1) DE112020003851T5 (zh)
WO (1) WO2021059741A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022207572A1 (de) 2022-07-25 2024-01-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines elektromechanischen Aktuatorsystems mithilfe einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016163452A (ja) * 2015-03-03 2016-09-05 株式会社ジェイテクト ３相回転電機の制御装置
JP2018058143A (ja) * 2016-10-04 2018-04-12 株式会社マキタ 電動作業機
US20180183361A1 (en) * 2016-12-27 2018-06-28 Mitsuba Corporation Motor control device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001037278A (ja) 1999-07-21 2001-02-09 Japan Servo Co Ltd ブラシレスｄｃモータの駆動回路
JP6764361B2 (ja) * 2017-03-22 2020-09-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 ブラシレスモータの駆動装置及び駆動方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016163452A (ja) * 2015-03-03 2016-09-05 株式会社ジェイテクト ３相回転電機の制御装置
JP2018058143A (ja) * 2016-10-04 2018-04-12 株式会社マキタ 電動作業機
US20180183361A1 (en) * 2016-12-27 2018-06-28 Mitsuba Corporation Motor control device
CN108258969A (zh) * 2016-12-27 2018-07-06 株式会社美姿把 马达控制装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严于贵, 刘文华, 陈远华, 韩英铎: "基于占空比调节的悬浮电容五电平逆变器的PWM控制", 电力系统自动化, no. 18 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210144883A (ko) 2021-11-30
WO2021059741A1 (ja) 2021-04-01
JPWO2021059741A1 (zh) 2021-04-01
US11916503B2 (en) 2024-02-27
JP7247357B2 (ja) 2023-03-28
DE112020003851T5 (de) 2022-06-09
US20220329194A1 (en) 2022-10-13
CN114430882B (zh) 2023-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8233294B2 (en) Method and system for controlling a power converter system connected to a DC-bus capacitor
JP6067402B2 (ja) モータ制御装置
JP5126550B2 (ja) マトリクスコンバータ
US10778116B2 (en) Three-phase inverter with reduced DC bus capacitor ripple
US20050190005A1 (en) Method and apparatus for generating pulse-width modulated waveform
JP2008271617A (ja) 電力変換装置とその制御方法
US20120230070A1 (en) Method And System For Controlling A Power Converter System Connected To A DC-Bus Capacitor
JP2020048328A (ja) インバータ制御方法
JP2015106945A (ja) 電流形電力変換装置
JP2011066963A (ja) 電力変換器
CN114430882B (zh) 马达控制装置
JP7221726B2 (ja) インバータ装置
WO2023053595A1 (ja) モータ制御装置
TWI784727B (zh) 馬達驅動電路及馬達模組
US20040105200A1 (en) Inverter apparatus, drive control apparatus, and drive control method
JP5320356B2 (ja) 電力変換装置
JP6376049B2 (ja) 回転機の制御装置
US11223312B2 (en) Rotary machine control device
JP6608740B2 (ja) 車両用モータ駆動装置、車両用電動パワーステアリング装置、及び車両用モータの駆動方法
WO2023053600A1 (ja) モータ制御装置
JP2008253122A (ja) 負荷駆動装置及び負荷駆動方法
US9608545B1 (en) Switching interference suppression in motor driving circuits using space vector pulse width modulation (PWM)
JP6497547B2 (ja) 電気回路
JP2005295625A (ja) 電力変換装置
CN114696683A (zh) 马达控制装置、马达以及马达控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant