CN116235405A - 马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达驱动装置，具备具有机械式的开闭触点的开闭器，将该开闭器的开闭触点连接在马达的各相绕组的另一端彼此之间。马达的各相绕组与开闭触点的连接间的通电路具有抑制第2逆变器中的各上侧开关元件以及各下侧开关元件的两端电压急剧变化而防止该各上侧开关元件以及各下侧开关元件破坏的阻抗值。

Description

马达驱动装置

技术领域

本发明涉及一种马达驱动装置，对具有相互为非连接状态的多个相绕组的马达进行驱动。

背景技术

作为搭载于空调机等冷冻循环装置的压缩机的驱动马达，使用具有多个相绕组的永久磁铁同步马达。此外，已知有使多个相绕组相互成为非连接状态的构成的开放绕组马达(Open-Winding Motor)。

驱动该开放绕组马达(简称为马达)的马达驱动装置为，具备对向马达的各相绕组的一端的通电进行控制的第1逆变器、对向马达的各相绕组的另一端的通电进行控制的第2逆变器、以及连接在各相绕组的另一端的彼此之间的开闭器，并选择性地设定通过该开闭器的闭合将各相绕组星形连接(也称作星形接线)而使第1逆变器单独地进行开关的星形连接模式、以及通过开闭器的开放将各相绕组设为非连接状态而使第1逆变器以及第2逆变器相互关联地进行开关的开放绕组模式。通过开放绕组模式的设定能够以高转速驱动马达，通过低转速区域中的星形连接模式的设定能够高效地驱动马达，由此能够在从高转速到低转速的较大运转范围内尽量高效地驱动马达。由此，期待能够兼顾马达的运转范围的扩大以及马达驱动装置的效率提高。

作为切换星形连接模式与开放绕组模式的开闭器，为了减小在星形连接模式下驱动电流流动时的电阻，优选使用具有机械式开闭触点的继电器。

此外，当在马达驱动中对继电器的开闭触点施加了电压的状态下使其开闭触点进行开闭时，在开闭触点的两端间产生浪涌电压、电弧，对继电器的寿命造成不良影响。因此，在马达驱动中切换继电器的情况下，通过第1逆变器以及第2逆变器的开关来执行模拟中性点动作，以免在继电器的开闭触点的两端间产生电位差，并在该模拟中性点动作的途中切换继电器。由此，能够在开闭触点的两端间没有电位差的状态下切换继电器，能够实现继电器的长寿命化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4804381号

专利文献2：日本特开2019-62726号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，本申请发明人进行了各种试验，结果发现如下情况：在上述模拟中性点动作的执行中切换继电器时，虽然概率极低，但根据继电器的开闭触点的开闭定时与逆变器的开关动作的定时的组合，存在上述逆变器的某一个开关元件产生破坏这样的问题。机械式的继电器伴随有通过电磁线圈的吸引力使开闭触点动作的机械动作，因此无法严格地控制开闭触点的开闭定时，对解决上述问题的适当方法进行了摸索。

本发明的实施方式的目的在于提供一种马达驱动装置，使用继电器，即使对星形连接模式与开放绕组模式进行切换，也能够防止逆变器的开关元件的破坏。

用于解决课题的手段

技术方案1为一种马达驱动装置，该马达具有相互为非连接状态的多个相绕组，该马达驱动装置具备：第1逆变器，包括多个的上侧开关元件与下侧开关元件的串联电路，这些串联电路中的上侧开关元件与下侧开关元件的相互连接点与各上述相绕组的一端连接；第2逆变器，包括多个的上侧开关元件与下侧开关元件的串联电路，这些串联电路中的上侧开关元件与下侧开关元件的相互连接点与各上述相绕组的另一端连接；开闭器，具有连接在各上述相绕组的另一端彼此之间的机械式的开闭触点；阻抗元件，插入连接于向上述开闭触点的通电路；以及控制器，在上述开闭器动作时，执行使上述第2逆变器中的各上述上侧开关元件与各上述下侧开关元件交替地接通、断开的模拟中性点动作。各上述相绕组的另一端与上述开闭触点的连接间的通电路具有抑制上述第1逆变器以及上述第2逆变器中的上述开关元件的两端电压的急剧变化而防止上述开关元件破坏的阻抗值。

附图说明

图1是表示第1实施方式的构成的框图。

图2是表示第1实施方式的控制的流程图。

图3是表示第1实施方式的从开放绕组模式向星形连接模式切换时执行的模拟中性点动作以及各继电器的动作的时序图。

图4是表示第1实施方式的从星形连接模式向开放绕组模式切换时执行的模拟中性点动作以及各继电器的动作的时序图。

图5是将图3以及图4的模拟中性点动作中的各开关元件的接通、断开在时间上放大地表示的时序图。

图6是表示第2实施方式的构成的框图。

图7是表示第2实施方式的控制的流程图。

图8是表示第2实施方式的从开放绕组模式向星形连接模式切换时执行的模拟中性点动作以及各继电器的动作的时序图。

图9是表示第2实施方式的从星形连接模式向开放绕组模式切换时执行的模拟中性点动作以及各继电器的动作的时序图。

具体实施方式

[1]第1实施方式

参照附图对第1实施方式进行说明。

如图1所示，在三相交流电源1连接有马达驱动电路2，在该马达驱动电路2连接有马达3以及控制器4。

马达3是具有相互为非连接状态的多个相绕组Lu、Lv、Lw的压缩机驱动用的三相永久磁铁同步马达，且是具备成为相绕组Lu、Lv、Lw各自的两端的6个端子的所谓开放绕组马达(Open-Winding Motor)。

马达驱动电路2包括：转换器10，与三相交流电源1连接，将其三相交流电压转换成直流电压并输出；逆变器(第1逆变器)20，对向该转换器10的输出端以及成为开放绕组马达1M的相绕组Lu、Lv、Lw各自的一端的3个端子的通电进行控制；以及逆变器(第2逆变器)30，对向转换器10的输出端以及成为开放绕组马达1M的相绕组Lu、Lv、Lw各自的另一端的3个端子的通电进行控制。采用将转换器10作为逆变器20、30共用的直流电源的DC链路共用方式。转换器10是全波整流器、PWM转换器等。

逆变器20是三相逆变器，包括：U相串联电路，将上侧开关元件Tu+与下侧开关元件Tu-串联连接，被施加转换器10的输出电压；V相串联电路，将上侧开关元件Tv+与下侧开关元件Tv-串联连接，被施加转换器10的输出电压；以及W相串联电路，将上侧开关元件Tw+与下侧开关元件Tw-串联连接，被施加转换器10的输出电压。这些串联电路中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-的相互连接点Au、Av、Aw与相绕组Lu、Lv、Lw的一端分别连接。上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-是IGBT，包括与各个开关元件主体反并联连接的续流二极管(也称作飞轮二极管：free wheel diode)D。另外，开关元件也是MOS-FET等其他半导体开关元件。

与逆变器20相同，逆变器30包括：U相串联电路，将上侧开关元件Tu+与下侧开关元件Tu-串联连接，被施加转换器10的输出电压；V相串联电路，将上侧开关元件Tv+与下侧开关元件Tv-串联连接，被施加转换器10的输出电压；以及W相串联电路，将上侧开关元件Tw+与下侧开关元件Tw-串联连接，被施加转换器10的输出电压。这些串联电路中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-的相互连接点Bu、Bv、Bw与相绕组Lu、Lv、Lw的另一端分别连接。该逆变器30中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-例如也是IGBT，包括与各个开关元件主体反并联连接的续流二极管D。

另外，逆变器20、30实际上是将U相串联电路、V相串联电路、W相串联电路桥式连接而成的主电路与驱动该主电路的各开关元件的驱动电路等周边电路收纳在单一封装中的模块、即所谓的IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)，但也可以将全部的各开关元件、驱动电路构成为分立部件。此外，逆变器20、30分别是三相逆变器，但也可以使用三个单相逆变器来分别构成逆变器20、30。

在马达1M的相绕组Lu的另一端与相绕组Lv的另一端的彼此之间，经由通电路14u、14v连接有具有机械式的开闭触点的开闭器即继电器12的常开型的开闭触点(称作继电器触点)12a。通电路14u包括规定阻抗值的阻抗成分Zu，存在于相绕组Lu的另一端与继电器触点12a的一端之间。通电路14v包括规定阻抗值的阻抗成分Zv，存在于相绕组Lv的另一端与继电器触点12a的另一端之间。

在马达1M的相绕组Lv的另一端与相绕组Lw的另一端的彼此之间，经由上述通电路14v以及通电路14w连接有具有机械式的开闭触点的开闭器、例如继电器13的常开型的开闭触点(称作继电器触点)13a。通电路14v存在于相绕组Lv的另一端与继电器触点13a的一端之间。通电路14w包括规定阻抗值的阻抗成分Zw，存在于相绕组Lw的另一端与继电器触点13a的另一端之间。另外，在图1中记载为继电器12和继电器13这两个继电器，但由于继电器12、13被同步地切换，因此也可以是具有两个触点的单一继电器。

通电路14u、14v、14w的阻抗成分Zu、Zv、Zw主要由电感成分与电阻成分构成，阻抗值与所流动的电流的频率成比例地变化。作为通电路14u、14v、14w，只要是包括规定的阻抗成分Zu、Zv、Zw的导通部件即可，例如可以是具有一定程度的长度的布线部件(电线)、不具备芯部而将电线卷绕成圆形的空芯线圈。

继电器12、13的基于励磁电流的供给的接通(加载)与基于励磁电流的切断的断开(卸载)，由控制器4同步地控制。当继电器12、13接通时，继电器触点12a、13a闭合，相绕组Lu的另一端与相绕组Lv的另一端经由继电器触点12a以及通电路14u、14v的阻抗成分Zu、Zv相互连接，并且相绕组Lv的另一端与相绕组Lw的另一端经由继电器触点13a以及通电路14v、14w的阻抗成分Zv、Zw相互连接，相绕组Lu、Lv、Lw成为星形连接状态。当继电器12、13断开时，继电器触点12a、13a开放，相绕组Lu、Lv、Lw成为非连接状态即电分离的开放绕组状态。

在逆变器20与相绕组Lu、Lv、Lw的一端之间的3条通电线上配置有电流传感器11u、11v、11w，将这些电流传感器的输出信号发送到控制器4。电流传感器11u、11v、11w检测在相绕组Lu、Lv、Lw中流动的电流(称作马达电流)Iu、Iv、Iw。

控制器4对继电器触点12a、13a的开闭以及逆变器20、30的开关进行PWM控制，以使马达3的转速N成为从上位的外部装置、例如空调机的控制装置指示的目标转速Nt，控制器4包括主控制部40、电流检测部41以及继电器驱动部42。电流检测部41对由电流传感器11u、11v、11w检测到的马达电流Iu、Iv、Iw各自的瞬时值进行检测。继电器驱动部42根据来自主控制部40的指令而驱动继电器12、13。

主控制部40由微型计算机及其周边电路构成，根据马达电流Iu、Iv、Iw的值等而选择性地设定：开放绕组模式，通过继电器触点12a、13a的开放使相绕组Lu、Lv、Lw的另一端成为非连接状态而使逆变器20、30相互关联地进行开关；以及星形连接模式，通过继电器触点12a、13a的闭合使相绕组Lu、Lv、Lw的另一端相互连接而使逆变器20单独地进行开关。例如，在马达转速N较低而马达电流Iu、Iv、Iw小于规定值的低负载时设定星形连接模式，在马达转速N上升而马达电流Iu、Iv、Iw的值成为规定值以上的高负载时设定开放绕组模式。由此，在马达的运转范围整个区域中能够得到高效率。

此外，主控制部40在从开放绕组模式向星形连接模式切换以及从星形连接模式向开放绕组模式切换时，执行使逆变器30中的各上侧开关元件与各下侧开关元件以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零。

并且，主控制部40为，在逆变器20、30的各串联电路上的上侧开关元件与下侧开关元件的接通、断开驱动时，进行如下的互补性动作：当一方的开关元件接通时，另一方的开关元件之后断开。此时，确保该上侧开关元件以及下侧开关元件均断开的死区时间td，以免上侧开关元件以及下侧开关元件同时接通。

接着，参照图2的流程图对控制器4的主控制部40执行的主要控制进行说明。将流程图中的步骤S1、S2……简称为S1、S2……。

在开放绕组模式时(S1的“是”)，主控制部40监视是否需要向星形连接模式切换(S2)。在不需要向星形连接模式切换的情况下(S2的“否”)，主控制部40返回上述S1的判定，继续进行开放绕组模式的运转。

在从上位的外部装置产生向星形连接模式的切换请求而需要向星形连接模式切换的情况下(S2的“是”)，主控制部40执行使逆变器30中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-如图3所示那样以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零(S3)。

图5是为了容易理解而将该模拟中性点动作中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+的接通、断开动作与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-的接通、断开动作在时间上放大表示的图。即，主控制部40确保上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+以及下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-均断开的死区时间td，以便在上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+的开通以及下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-的关开时，避免相对于转换器10的输出端形成短路电路。进而，主控制部40确保下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-以及上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+均断开的死区时间td，以便在下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-的开通以及上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+的关开时，也避免相对于转换器10的输出端形成短路电路。另外，死区时间td的制作存在各种方式，但在一般情况下，对于应断开一侧的开关元件，在指令原状的定时进行断开，与此相对，对于应接通一侧的开关元件，设置使接通定时延迟的延迟时间、即死区时间td。从效率方面、波形成型方面考虑，该死区时间td优选尽量短，但根据开关元件的接通、断开过渡特性来决定最低限度的所需时间。

在该模拟中性点动作的执行中，主控制部40使继电器12、13(S4)接通。然后，在比从使继电器12、13接通到继电器触点12a、13a实际闭合为止所需的时间长的一定时间t1经过之后(S5的“是”)，主控制部40结束模拟中性点动作而转移到星形连接模式的控制(逆变器20的单独开关)(S6)。在该转移之后，主控制部40返回上述S1的判定。

但是，在该模拟中性点动作中，例如，如图1的箭头所示，在从相绕组Lu、Lv朝向逆变器30的相互连接点Bu、Bv流动马达电流Iu、Iv、且从逆变器30的相互连接点Bw朝向相绕组Lw流动马达电流Iw的情况下，施加于继电器触点12a的线间电压Euv成为零，但施加于继电器触点13a的线间电压Evw不成为零。其理由在于，由于马达电流Iu、Iv的流动方向与马达电流Iw的流动方向不同、以及通过上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+和下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-中的任一个的续流二极管D形成电流路径，因此相互连接点Bw的电位与相互连接点Bu、Bv的电位在死区时间td的期间中成为互不相同的值。

如此，当线间电压Evw不成为零的定时与继电器触点13a闭合的定时偶然重合时，在继电器触点13a的两端间产生放电，或者通过存在于继电器触点13a间的微小的电容成分而流动陡峭的高频电流，线间电压Evw急剧地下降到零。与此相伴，作为逆变器30中的上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-的IGBT的输出电容(Output Capacitance)即集电极发射极间电容被充电，由此尽管上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-断开，上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-各自的两端电压即集电极发射极间电压Vce也会以通常的开关动作时的几倍的速度急增。此时，通过上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-各自的集电极栅极间寄生电容而流动高频电流。该高频电流通过上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-各自的栅极发射极间寄生电容而向各个发射极侧流动。此时，在上侧开关元件Tv+以及下侧开关元件Tw-各自的栅极发射极间电压Vge叠加高频噪声。另一方面，在下侧开关元件Tv-以及上侧开关元件Tw+中，集电极发射极间电压以通常开关动作时的几倍的速度急减，根据与上述相同的原理而在IGBT的栅极部叠加高频噪声。当这些高频噪声的电平提高或者该高频噪声的产生频率较高时，有可能导致驱动各上侧开关元件以及各下侧开关元件的驱动电路的误动作、由于该驱动电路的振荡而产生的热破坏、栅极部的过电压破坏。另外，以上以线间电压Evw为例进行了说明，但该现象在任何的相间都会发生。

另外，在代替机械式的继电器触点12a、13a而使用半导体开关元件的情况下，能够以μsec为单位来控制该半导体开关元件的接通定时。因此，不会产生上述问题，但半导体开关元件与继电器相比接通电阻较大，而且在星形连接时在半导体开关元件中始终流动电流，因此存在损失变大、必须实施散热对策等课题。

在本实施方式中，使用电阻非常小的机械式的继电器触点12a、13a，因此几乎不产生损失，也不需要散热对策。

并且，使相绕组Lu、Lv、Lw各自的另一端与继电器触点12a、13a的连接间的通电路14u、14v、14w具有规定阻抗值的阻抗成分Zu、Zv、Zw，因此即使在模拟中性点动作时在线间电压Euv、Evw的任一个都不成为零的定时、继电器触点12a、13a闭合而在该继电器触点12a、13a的某一个中流动高频电流，也能够抑制对作为各上侧开关元件以及各下侧开关元件的IGBT的输出电容(Output Capacitance)进行充电的电流的di/dt。因而，能够抑制各开关元件各自的两端电压即集电极发射极间电压Vce的急剧变化，能够防止由于经由了集电极栅极间电容、栅极发射极间电容的高频噪声而引起的各开关元件的破坏。

换言之，通电路14u、14v、14w的阻抗成分Zu、Zv、Zw为如下的阻抗值：即使在模拟中性点动作时在线间电压Euv、Evw的任一个都不成为零的定时继电器触点12a、13a闭合，也不会产生导致各开关元件破坏那样的集电极发射极间电压Vce的急剧变化。如果是一般的空调机等的压缩机用的马达驱动装置程度的输出，则阻抗值适合设为2.0mΩ以上。进而，优选为尽量小的阻抗值，以尽可能不使马达运转中的效率降低。另一方面，为了抑制由于马达运转中的阻抗成分Zu、Zv、Zw而引起的效率降低，优选将阻抗成分Zu、Zv、Zw的阻抗值设为5.0mΩ以下。当然，与将继电器置换成半导体开关元件的情况下半导体开关接通时的阻抗值相比，该阻抗值极小。因而，通电路14u、14v、14w的阻抗成分Zu、Zv、Zw的阻抗值在2.0mΩ以上且5.0mΩ以下成为适当范围。

实际上，在通电路14u、14v、14w仅为布线的情况下，为了使各布线具备上述阻抗值，各布线长度优选为15cm～60cm的范围。尤其是，布线长度更优选为25～45cm的范围。为了实现该情况，只要将继电器触点12a、13a配置在与搭载逆变器20、30的电路基板不同的场所，并通过具有阻抗成分Zu、Zv、Zw的长度的布线将逆变器30与继电器触点12a、13a进行连接即可。具体而言，在与搭载逆变器30的电路基板分离的位置设置继电器触点12a、13a。在此基础上，通过上述长度的布线将搭载有逆变器30的电路基板的逆变器输出端子与继电器触点12a、13a的连接端子进行连接。一般情况下，从效率的观点出发，通常尽量缩短通电路的布线，如果只是在向相绕组Lu、Lv、Lw的布线中插入开闭器，则最长为10cm左右就足够，不会考虑将布线长度浪费地延长到15cm以上。另外，在一般的空调机等的压缩机用的马达驱动装置中，在各通电路14u、14v、14w的布线长度为60cm的情况下，阻抗值接近5.0mΩ。

另一方面，在将空芯线圈用作为通电路的情况下，能够减小通电路14u、14v、14w的尺寸，因此还能够将逆变器20、30以及继电器12a、13a搭载在同一张电路基板上而实现小型化。

返回到图2的流程图，在星形连接模式时(S1的“否”)，主控制部40监视是否需要向开放绕组模式切换(S7)。在不需要向开放绕组模式切换的情况下(S7的“否”)，主控制部40返回上述S1的判定。

在需要向开放绕组模式切换的情况下(S7的“是”)，主控制部40执行使逆变器30中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-如图4所示那样以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零(S8)。该模拟中性点动作与上述的从开放绕组模式向星形连接模式的切换相同。

在该模拟中性点动作的执行中，主控制部40使继电器12、13断开(S9)。然后，在比从使继电器12、13断开起到继电器触点12a、13a实际开放为止所需的时间长的一定时间t2经过之后(S10的“是”)，主控制部40结束模拟中性点动作而转移到开放绕组模式的控制(逆变器20、30的联动开关)(S11)。在该转移之后，主控制部40返回上述S1的判定。另外，S5与S10的一定时间t1、t2可以是彼此相同的时间，优选设为尽量短的时间。在机械式的继电器12、13的情况下，从基于励磁电流的加载和卸载起到继电器触点12a、13a实际进行开闭为止存在10～30msec的延迟，考虑到这一点，上述一定时间t1、t2优选为50msec～100msec左右。

[2]第2实施方式

图6表示第2实施方式的构成。

在马达1M的相绕组Lu的另一端与相绕组Lv的另一端的彼此之间连接有继电器触点12a，相对于该继电器触点12a并联连接有半导体元件型的辅助开关SW1、SW2的串联电路，以便在元件接通时在双方向上流动电流。在马达1M的相绕组Lv的另一端与相绕组Lw的另一端的彼此之间连接有继电器触点13a，相对于该继电器触点13a并联连接有半导体元件型的辅助开关SW3、SW4的串联电路，以便与继电器触点12a同样、在元件接通时在双方向上流动电流。另外，继电器触点12a、13a与相绕组Lu、Lv、Lw之间的通电路的阻抗值可以小于第1实施方式的通电路14u、14v、14w的阻抗值。因此，作为继电器触点12a、13a与相绕组Lu、Lv、Lw之间的通电路，能够使用较短、例如10cm左右长度的布线，能够使马达驱动装置小型化。

关于辅助开关SW1、SW2以及开关元件SW3、SW4，只要在接通时能够在双方向上流动电流、在断开时在哪个方向上都不流动电流，则可以是任意的电路构成。例如，也可以是在全波整流器的输出端间设置1个开关元件的构成。

继电器12、13由控制器4在同步的状态下控制接通(加载)与断开(卸载)。当继电器12、13接通时，继电器触点12a、13a闭合，相绕组Lu的另一端与相绕组Lv的另一端经由继电器触点12a相互连接，并且相绕组Lv的另一端与相绕组Lw的另一端经由继电器触点13a相互连接，相绕组Lu、Lv、Lw成为星形连接状态。当继电器12、13卸载时，继电器触点12a、13a开放，相绕组Lu、Lv、Lw成为非连接状态即电分离的开放绕组状态。

控制器4对继电器触点12a、13a的开闭以及逆变器20、30的开关进行PWM控制，以使马达3的转速N成为从上位的外部装置指示的目标转速Nt，该控制器4包括主控制部40、电流检测部41、继电器驱动部42、继电器12、13、以及辅助SW驱动部43。辅助SW驱动部43根据来自主控制部40的指令来驱动辅助开关SW1～SW4。

与第1实施方式相同，主控制部40根据马达电流Iu、Iv、Iw的值等而选择性地设定开放绕组模式和星形连接模式，并且在从开放绕组模式向星形连接模式的切换以及从星形连接模式向开放绕组模式的切换时，执行使逆变器30中的各上侧开关元件与各下侧开关元件以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零。

此外，与第1实施方式相同，主控制部40确保逆变器20、30的各串联电路中的上侧开关元件以及下侧开关元件均断开的死区时间td。

尤其是，作为第2实施方式的特征，主控制部40在从开放绕组模式向星形连接模式转移时的模拟中性点动作的执行中，使辅助开关SW1～SW4接通。之后，主控制部40在使辅助开关SW1～SW4接通的状态下使继电器12、13接通，并在比从其接通起到继电器触点12a、13a闭合为止所需的时间长的一定时间t1经过之后，使辅助开关SW1～SW4断开。进而，主控制部40在从星形连接模式向开放绕组模式转移时的模拟中性点动作的执行中，在预先使辅助开关SW1～SW4接通的状态下使继电器12、13断开，并在比从其断开起到继电器触点12a、13a开放为止所需的时间长的一定时间t2经过之后，使辅助开关SW1～SW4断开。

接着，参照图7的流程图对控制器4的主控制部40执行的主要控制进行说明。

在开放绕组模式时(S21的“是”)，主控制部40监视是否需要向星形连接模式切换(S22)。在不需要向星形连接模式切换的情况下(S22的“否”)，主控制部40返回上述S21的判定。

在需要向星形连接模式切换的情况下(S22的“是”)，主控制部40执行使逆变器30中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零(S23)。

在该模拟中性点动作的执行中，如图8所示，主控制部40首先使辅助开关SW1～SW4接通(S24)，之后使继电器12、13接通(S25)。在比从该继电器12、13的接通起到继电器触点12a、13a闭合为止所需的时间长的一定时间t1经过之后(S26的“是”)，主控制部40使辅助开关SW1～SW4断开(S27)，在该断开之后结束模拟中性点动作而转移到星形连接模式的控制(逆变器20的单独开关)(S28)。在该转移之后，主控制部40返回上述S21的判定。

在模拟中性点动作的执行中，在继电器触点12a、13a闭合之前，通过辅助开关SW1～SW4的接通而继电器触点12a、13a各自的两端短路，因此在继电器触点12a、13a闭合时成为不对继电器触点12a、13a施加线间电压Euv、Evw的状态。因而，在该实施方式中，也能够抑制各上侧开关元件以及各下侧开关元件各自的两端电压即集电极发射极间电压Vce的急剧变化，能够防止由于经由了集电极栅极间电容、栅极发射极间电容的高频噪声而引起的逆变器20或者逆变器30中的开关元件的破坏。

在星形连接模式时(S21的“否”)，主控制部40监视是否需要向开放绕组模式切换(S29)。在不需要向开放绕组模式切换的情况下(S29的“否”)，主控制部40返回上述S21的判定。

在需要向开放绕组模式切换的情况下(S29的“是”)，主控制部40执行使逆变器30中的上侧开关元件Tu+、Tv+、Tw+与下侧开关元件Tu-、Tv-、Tw-以接通断开占空比50％交替地进行接通、断开的模拟中性点动作，以使施加于继电器触点12a、13a的线间电压Euv、Evw成为零(S30)。

在该模拟中性点动作的执行中，如图9所示，主控制部40首先使辅助开关SW1～SW4接通(S31)，之后使继电器12、13断开(S32)。在比从该继电器12、13的断开起到继电器触点12a、13a开放为止所需的时间长的一定时间t2经过之后(S33的“是”)，主控制部40在逆变器20、30的任一个开关元件都未处于死区时间期间中的定时使辅助开关SW1～SW4断开(S34)，在该断开之后结束模拟中性点动作而转移到开放绕组模式的控制(逆变器20、30的联动开关)(S35)。在该转移之后，主控制部40返回上述S21的判定。

如以上那样，经由半导体的辅助开关流动马达电流是暂时的，在向星形连接模式的切换完成，在之后的稳定运转中，马达电流仅在继电器12、13中流动，因此能够维持运转中的高效率。进而，还能够将辅助开关的发热抑制得较低，不需要用于散热的较大的散热器等。

上述实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。该新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

符号的说明

2：驱动电路；3：开放绕组马达；Lu、Lv、Lw：相绕组；4：控制器；12、13：继电器(开闭器)；12a、13a：继电器触点(开闭触点)；14u、14v、14w：通电路；Zu、Zv、Zw：阻抗成分；20：逆变器(第1逆变器)；30：逆变器(第2逆变器)；40：主控制部。

Claims (8)

1.一种马达驱动装置，该马达具有相互为非连接状态的多个相绕组，其特征在于，具备：

第1逆变器，包括多个的上侧开关元件与下侧开关元件的串联电路，这些串联电路中的上侧开关元件与下侧开关元件的相互连接点与各上述相绕组的一端连接；

第2逆变器，包括多个的上侧开关元件与下侧开关元件的串联电路，这些串联电路中的上侧开关元件与下侧开关元件的相互连接点与各上述相绕组的另一端连接；

开闭器，具有连接在各上述相绕组的另一端彼此之间的机械式的开闭触点；以及

控制器，在上述开闭器动作时，执行使上述第2逆变器中的各上述上侧开关元件与各上述下侧开关元件交替地接通、断开的模拟中性点动作，

各上述相绕组的另一端与上述开闭触点的连接间的通电路具有抑制上述第1逆变器和上述第2逆变器中的上述开关元件的两端电压急剧变化而防止该开关元件破坏的阻抗值。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

各上述上侧开关元件以及各上述下侧开关元件包括与各个开关元件主体反并联连接的续流二极管。

3.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述控制器确保上述第1逆变器和上述第2逆变器的各上述串联电路中的上侧开关元件以及下侧开关元件均断开的死区时间。

4.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述通电路是具有上述阻抗值的长度的布线。

5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述布线的长度为15cm～60cm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述阻抗值为2.0mΩ以上且5.0mΩ以下。

7.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述通电路是上述阻抗值与所流动的电流的频率成比例地变化的电线或者空芯线圈。

8.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述控制器选择性地设定：开放绕组模式，通过上述开闭触点的开放使各上述相绕组的另一端成为非连接状态而使上述第1逆变器以及第2逆变器相互联动地进行开关；以及星形连接模式，通过上述开闭触点的闭合将各上述相绕组的另一端相互连接而对上述第1逆变器进行开关。

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