技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及用于電動(dòng)機(jī)的控制裝置，所述電動(dòng)機(jī)由從反相器輸出的交流電壓驅(qū)動(dòng)。

背景技術(shù)：

作為此類(lèi)控制裝置，控制裝置被知曉為反相器將電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩控制到命令扭矩，該反相器基于過(guò)度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制或180度矩形波控制。在過(guò)度調(diào)制PWM控制中，反相器的輸出電壓向量的振幅和相位都可以被控制。與此同時(shí)，在180度矩形波控制中，反相器的輸出電壓被固定在該反相器輸出電壓的最大值。因此，僅輸出電壓向量的相位是可操縱的變量。

這里，從在過(guò)度調(diào)制PWM控制下的反相器輸出的最大電壓與從在180度矩形波控制下的反相器輸出的電壓之間呈現(xiàn)出顯著的區(qū)別。由于此區(qū)別的結(jié)果，有一個(gè)不能從反相器輸出的電壓范圍。因此，當(dāng)流向電動(dòng)機(jī)的電流的電流向量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，有一電流的范圍是不可獲得的。當(dāng)對(duì)應(yīng)于命令扭矩的命令電流向量包括在不可獲得的電流范圍時(shí)，擺動(dòng)現(xiàn)象(hunting phenomenon)發(fā)生。在擺動(dòng)現(xiàn)象中，控制模式頻繁地在過(guò)度調(diào)制PWM控制和180度矩形波控制之間切換。因此，電動(dòng)機(jī)中發(fā)生扭矩波動(dòng)。因此，用于將控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到180度矩形波控制，以及從180度矩形波控制切換到過(guò)度調(diào)制PWM控制的切換條件需要被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。

這里，在JP-A-2015-12662中，在過(guò)度調(diào)制PWM控制和180度矩形波控制之間提供了小于180度的矩形波控制。另外，在JP-A-2015-12662中，當(dāng)控制模式，通過(guò)小于180度的矩形波控制從180度矩形波控制切換到過(guò)度調(diào)制PWM控制時(shí)，提供了在電流向量和其閾值之間執(zhí)行比較的條件，或在流向電動(dòng)機(jī)的d軸電流和其閾值之間執(zhí)行比較的條件。結(jié)果，抑制了擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

這里，為了可靠地防止擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，可以考慮設(shè)置上述的閾值以便相對(duì)于命令電流向量的操作線(xiàn)有很大的余量(margin)。然而，在此情況中，當(dāng)控制模式從矩形波控制切換的過(guò)度調(diào)制PWM控制時(shí)發(fā)生的電動(dòng)機(jī)中的電流波動(dòng)中出現(xiàn)的問(wèn)題增加。由此，在用于抑制擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的技術(shù)中仍然有改善的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此期望提供一種用于電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其能夠在抑制控制模式的切換期間發(fā)生的電動(dòng)機(jī)中的電流波動(dòng)的同時(shí)抑制擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

下文描述了解決上述問(wèn)題的方法以及其作用效果。

一個(gè)示例性實(shí)施例提供了應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，該電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括：將直流電源的輸出電壓轉(zhuǎn)化成交流電壓并且將該交流電壓輸出的反相器，以及由反相器輸出的交流電壓驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。該控制裝置包括過(guò)度調(diào)制操作單元、矩形波操作單元、和切換單元。過(guò)度調(diào)制操作單元通過(guò)過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作所述反相器，以將電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩控制到一命令扭矩。

矩形波操作單元通過(guò)矩形波控制來(lái)操作所述反相器，以將電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩控制到該命令扭矩。當(dāng)?shù)谝粭l件不滿(mǎn)足時(shí)，切換單元通過(guò)過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作所述反相器。第一條件被定義為振幅參數(shù)增大并且達(dá)到判定值的條件。振幅參數(shù)被定義為反相器的輸出電壓向量的振幅或反相器的輸出電壓的調(diào)制因子。當(dāng)?shù)谝粭l件和第二條件全部滿(mǎn)足時(shí)，切換單元將反相器的操作從由過(guò)度調(diào)制操作單元的操作切換到由矩形波操作單元的操作。第二條件被定義為：在第一條件滿(mǎn)足之后流到電動(dòng)機(jī)的電流的電流向量的負(fù)d軸方向中的改變量達(dá)到預(yù)定量的條件。

反相器的輸出電壓向量的振幅或反相器的輸出電壓的調(diào)制因子被定義為振幅參數(shù)。另外，振幅參數(shù)增大并且達(dá)到判定值的條件被定義為第一條件。在相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)?shù)谝粭l件不滿(mǎn)足時(shí)，反相器由過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作。當(dāng)?shù)谝粭l件滿(mǎn)足時(shí)，控制模式被從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制，并且反相器被操作。

當(dāng)命令電流向量被包括在流到電動(dòng)機(jī)的電流的電流向量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)不可獲得的電流范圍中時(shí)，在相關(guān)技術(shù)中，擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。在擺動(dòng)現(xiàn)象中，控制模式頻繁地在過(guò)度調(diào)制PWM控制和矩形波控制之間切換。具體地，在切換到矩形波控制之前，實(shí)際電流向量相對(duì)于命令電流向量被置于負(fù)d軸側(cè)。

作為從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制的結(jié)果，實(shí)際電流向量改變了以便相對(duì)于命令電流向量被置于正d軸側(cè)。結(jié)果，隨后，振幅參數(shù)減少了。第一條件不再滿(mǎn)足?？刂颇Ｊ饺缓髲木匦尾刂魄袚Q到過(guò)度調(diào)制PWM控制。隨后，作為振幅參數(shù)又一次增加和第一條件被滿(mǎn)足的結(jié)果，控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。

以此方式，從過(guò)度調(diào)制PWM控制到矩形波控制的切換以及從矩形波控制到過(guò)度調(diào)制PWM控制的切換被交替地重復(fù)著。即，擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生了。當(dāng)擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，問(wèn)題出現(xiàn)了，在電動(dòng)機(jī)中發(fā)生了扭矩波動(dòng)。

因此，在上述示例性實(shí)施例中，第二條件被設(shè)置。第二條件是：在振幅參數(shù)已經(jīng)達(dá)到判定值后電流向量的負(fù)d軸方向中的改變量達(dá)到了預(yù)定量。當(dāng)?shù)谝粭l件和第二條件全部滿(mǎn)足時(shí)，反相器的操作就從由過(guò)度調(diào)制操作單元的操作切換到由矩形波操作單元的操作。作為第二條件被設(shè)置的結(jié)果，即便當(dāng)控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制，實(shí)際電流向量也可以相對(duì)于命令電流向量更容易地被置于負(fù)d軸側(cè)。因此，在抑制電動(dòng)機(jī)中的電流波動(dòng)的同時(shí)，可以抑制擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

附圖中：

圖1為根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的整體配置的示圖；

圖2是電動(dòng)機(jī)控制的框圖；

圖3A和3B是在過(guò)度調(diào)制PWM控制和矩形波控制期間操作信號(hào)的示圖；

圖4是擺動(dòng)現(xiàn)象所發(fā)生的dq軸坐標(biāo)系上的電流范圍S的示圖；

圖5是當(dāng)擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)dq軸坐標(biāo)系上操作點(diǎn)的轉(zhuǎn)換的示圖；

圖6是切換過(guò)程中的步驟的流程圖；

圖7A到7C是切換過(guò)程概述的示圖；

圖8A到8B是切換過(guò)程的示例的時(shí)序圖；

圖9A到9C是相關(guān)技術(shù)中的切換過(guò)程的時(shí)序圖；

圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)控制的框圖；

圖11是解釋伴隨輸出電壓向量的改變的電流向量的改變的示圖；

圖12是計(jì)算由d軸和λ軸形成的角度的方法的示圖；

圖13是解釋?duì)溯S的示圖；

圖14是計(jì)算λ軸電流的方法的示圖；

圖15是切換過(guò)程中的步驟的流程圖；和

圖16A到16C是切換過(guò)程概述的示圖。

具體實(shí)施方式

(第一實(shí)施例)

將參考附圖描述第一實(shí)施例，其中本公開(kāi)的控制裝置被應(yīng)用到車(chē)輛(比如電動(dòng)車(chē)或混合動(dòng)力車(chē))。該車(chē)輛包括作為車(chē)載主要機(jī)器的三相電動(dòng)機(jī)。

如圖1所示，電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG)10、三相反相器20和控制裝置30。控制裝置30控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)10。根據(jù)本實(shí)施例，電動(dòng)發(fā)電機(jī)10是主要的車(chē)載發(fā)動(dòng)機(jī)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的轉(zhuǎn)子機(jī)械地連接到視圖未示出的驅(qū)動(dòng)輪。根據(jù)本實(shí)施例，使用為凸極機(jī)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)(IPMSM)作為電動(dòng)發(fā)電機(jī)10。

電動(dòng)發(fā)電機(jī)10通過(guò)反相器20連接到高壓電池21。高壓電池21用作直流電源。高壓電池21的輸出電壓為例如100伏特或更高。平滑電容器22被配置在高電壓電池21與反相器20之間。平滑電容器22使反相器20的輸入電壓平滑。

這里，當(dāng)利用升壓轉(zhuǎn)換器提供控制系統(tǒng)且該升壓轉(zhuǎn)換器將高壓電池21的輸出電壓提升并且將所提升的電壓輸出到反相器20時(shí)，該升壓轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)于直流電源。

反相器20具有三組串聯(lián)連接體，該串聯(lián)連接體由上臂開(kāi)關(guān)Sup、Svp和Swp以及下臂開(kāi)關(guān)組成Sun、Svn和Swn組成。U相上臂和下臂開(kāi)關(guān)Sup和Sun之間的連接點(diǎn)被連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的U相。V相上臂和下臂開(kāi)關(guān)Svp和Svn之間的連接點(diǎn)被連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的V相。W相上臂和下臂開(kāi)關(guān)Swp和Swn之間的連接點(diǎn)被連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的W相。根據(jù)本實(shí)施例，使用電壓控制型半導(dǎo)體切換元件作為開(kāi)關(guān)Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn。更具體地，使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。續(xù)流二極管Dup、Dun、Dvp、Dvn、Dwp和Dwn分別與開(kāi)關(guān)Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn反相并聯(lián)連接。

電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括相位電流檢測(cè)單元。該相位電流檢測(cè)單元在流到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的相位電流中檢測(cè)至少兩個(gè)相位的電流。根據(jù)本實(shí)施例，相位電流檢測(cè)單元包括V相電流檢測(cè)單元23V和W相電流檢測(cè)單元23W。V相電流檢測(cè)單元23V檢測(cè)流到V相位的電流。W相電流檢測(cè)單元23W檢測(cè)流到W相位的電流。另外，電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)單元24和角度檢測(cè)單元25。電壓檢測(cè)單元24檢測(cè)作為反相器20的電源電壓VINV的高壓電池21的輸出電壓。角度檢測(cè)單元25檢測(cè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的電角度θe。例如，解析器可以被用作角度檢測(cè)單元25。

控制裝置30主要由微計(jì)算機(jī)配置。控制裝置30操作反相器20以便執(zhí)行反饋控制來(lái)將電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的輸出扭矩控制到一命令扭矩Trq*。具體地，基于來(lái)自不同檢測(cè)單元的檢測(cè)值，如上所述，控制裝置30生成對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)gUp、gUn、gVp、gVn、gWp和gWn，來(lái)導(dǎo)通和斷開(kāi)配置反相器20的開(kāi)關(guān)Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn。

控制裝置30然后將生成的操作信號(hào)gUp、gUn、gVp、gVn、gWp和gWn輸出到分別對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)Sup、Sun、Svp、Svn、Swp和Swn的驅(qū)動(dòng)電路Dr。這里，上臂側(cè)的操作信號(hào)gUp、gVp和gWp與下臂側(cè)的相應(yīng)的操作信號(hào)gUn、gVn和gWn是互補(bǔ)的信號(hào)。即，一個(gè)上臂開(kāi)關(guān)與對(duì)應(yīng)的下臂開(kāi)關(guān)是交替地被設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)。命令扭矩Trq*是從例如在控制裝置30外部提供的控制裝置中輸出的，并且是具有比控制裝置30更高的級(jí)(order)。

接下來(lái)，將參考圖2來(lái)描述由控制裝置30執(zhí)行的電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的扭矩控制。

雙相轉(zhuǎn)換單元30a(圖2中示為uvw到dq)將電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的三相固定坐標(biāo)系上的U相電流IU、V相電流IV和W相電流IW轉(zhuǎn)換成dq軸坐標(biāo)系上的d軸和q軸電流Idr和Iqr。該dq軸坐標(biāo)系是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。雙相轉(zhuǎn)換單元30a基于由V相電流檢測(cè)單元23V檢測(cè)的V相電流IV、由W相電流檢測(cè)單元23W檢測(cè)的W相電流IW以及由角度檢測(cè)單元25檢測(cè)的電角度θe來(lái)執(zhí)行該轉(zhuǎn)換。根據(jù)本實(shí)施例，雙相轉(zhuǎn)換單元30a將轉(zhuǎn)換后的d軸和q軸電流Idr和Iqr輸出，高頻分量通過(guò)由雙相轉(zhuǎn)換單元30a執(zhí)行的低通濾波過(guò)程被從轉(zhuǎn)換后的d軸和q軸電流Idr和Iqr中移除。

基于從雙相轉(zhuǎn)換單元30a輸出的d軸和q軸電流Idr和Iqr，扭矩估計(jì)單元30b計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的估計(jì)扭矩Te。這里，可以利用將d軸和q軸電流Idr和Iqr與估計(jì)的扭矩Te關(guān)聯(lián)起來(lái)的映射來(lái)計(jì)算估計(jì)的扭矩Te。可替代地，可以利用模型公式來(lái)計(jì)算估計(jì)的扭矩Te。

通過(guò)從命令扭矩Trq*中減去估計(jì)的扭矩Te，扭矩偏差計(jì)算單元30c計(jì)算扭矩偏差ΔT。

基于由扭矩偏差計(jì)算單元30c計(jì)算的扭矩偏差ΔT，相位計(jì)算單元30d(圖2中示為PI)計(jì)算命令電壓相位命令電壓相位用作一操縱變量，該操縱變量被用于反饋控制以將估計(jì)的扭矩Te控制到命令扭矩Trq*。命令電壓相位是反相器20的輸出電壓向量的電壓相位的命令值。根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)比例積分控制來(lái)計(jì)算命令電壓相位在該比例積分控制中扭矩偏差ΔT是輸入。

根據(jù)本實(shí)施例，利用d軸的正方向作為參照，從該參照的逆時(shí)針?lè)较虮欢x為電壓相位的正方向。因此，當(dāng)估計(jì)扭矩Te相對(duì)于命令扭矩Trq*不足時(shí)，就增大電壓相位當(dāng)估計(jì)扭矩Te相對(duì)于命令扭矩Trq*過(guò)大時(shí)，就減小電壓相位

命令電流計(jì)算單元30e(在圖2中被示為MTPA)基于命令扭矩Trq*來(lái)計(jì)算d軸和q軸命令電流Id*和Iq*。使用d軸和q軸命令電流Id*和Iq*來(lái)獲得命令扭矩Trq*。根據(jù)本實(shí)施例，計(jì)算用來(lái)實(shí)現(xiàn)最小電流最大扭矩控制的電流(最大扭矩每安培(MTPA)控制)作為d軸和q軸命令電流Id*和Iq*。

通過(guò)從d軸命令電流Id*中減去d軸電流Idr，d軸偏差計(jì)算單元30f計(jì)算d軸電流偏差ΔId。通過(guò)從q軸命令電流Iq*中減去q軸電流Iqr，q軸偏差計(jì)算單元30g計(jì)算q軸電流偏差ΔIq。

調(diào)制因子計(jì)算單元30h(在圖2中被示為PI)基于d軸電流偏差ΔId和q軸電流偏差ΔIq來(lái)計(jì)算初步調(diào)制因子Mnf。根據(jù)本實(shí)施例，調(diào)制因子計(jì)算單元30h對(duì)應(yīng)于參數(shù)計(jì)算單元。這里，調(diào)制因子M是通過(guò)輸出電壓向量的電壓幅度Vn被電壓檢測(cè)單元24所檢測(cè)的電源電壓VINV歸一化而獲得的值。根據(jù)本實(shí)施例，調(diào)制因子M通過(guò)下面的表達(dá)式(eq1)來(lái)計(jì)算。

[公式1]

這里，電壓振幅Vn指代在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的反相器20的輸出電壓向量的振幅命令值。具體地，電壓振幅Vn定義為d軸電壓Vd的平方與q軸電壓Vq的平方的和的平方根，Vd為輸出電壓向量的d軸分量。d軸電壓Vd是輸出電壓向量的d軸分量。q軸電壓Vq是輸出電壓向量的q軸分量。

調(diào)制因子計(jì)算單元30h首先基于d軸電流偏差ΔId計(jì)算d軸命令電壓Vd*。d軸命令電壓Vd*是用于執(zhí)行反饋控制的操縱變量，以將d軸電流Idr控制到d軸命令電流Id*。調(diào)制因子計(jì)算單元30h然后基于q軸電流偏差ΔIq計(jì)算q軸命令電壓Vq*。q軸命令電壓Vq*是用于執(zhí)行反饋控制的操縱變量，以將q軸電流Iqr控制到q軸命令電流Iq*。

根據(jù)本實(shí)施例，使用比例積分控制作為反饋控制。調(diào)制因子計(jì)算單元30h基于計(jì)算的d軸和q軸命令電壓Vd*和Vq*計(jì)算初步電壓振幅Vnf。具體地，調(diào)制因子計(jì)算單元30h將初步電壓振幅Vnf計(jì)算為d軸命令電壓Vd*平方與q軸命令電壓Vq*平方的和的平方根。調(diào)制因子計(jì)算單元30h基于上面表達(dá)式(eq1)通過(guò)用電源電壓VINV將初步電壓振幅Vnf歸一化來(lái)計(jì)算初步調(diào)制因子Mnf。

限制器30i通過(guò)對(duì)從調(diào)制因子計(jì)算單元30h輸出的初步調(diào)制因子Mnf執(zhí)行限制器處理來(lái)計(jì)算命令調(diào)制因子M*。由限制器30i執(zhí)行的處理將在下文中做詳細(xì)描述。

調(diào)制器30j基于從限制器30i輸出的命令調(diào)制因子M*和從相位計(jì)算單元30d輸出的命令電壓相位計(jì)算三個(gè)相位命令電壓VU、VV和VW。三個(gè)相位命令電壓VU、VV和VW的相位以120度的電角度彼此移位。

調(diào)制器30j基于從切換判定單元30k輸出的切換命令在多個(gè)控制模式之中選擇單一控制模式，并且然后計(jì)算三個(gè)相位命令電壓VU、VV和VW。所述的多個(gè)控制模式包括正弦波PWM控制、過(guò)度調(diào)制PWM控制和矩形波控制。正弦波PWM控制是執(zhí)行來(lái)操作反相器20的控制，以便當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf小于預(yù)定調(diào)制因子Ma時(shí)，反相器20的輸出電壓是具有電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的電角速度ω的正弦波。當(dāng)命令電壓VU、VV和VW的峰值是電源電壓VINV的1/2或更低時(shí)，執(zhí)行正弦波PWM控制。例如，將預(yù)定調(diào)制因子Ma設(shè)置為100％。

如圖3A所示，當(dāng)命令電壓VU、VV和VW的峰值超出電源電壓VINV的1/2時(shí)，在對(duì)于實(shí)際施加到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的相對(duì)于命令電壓VU、VV和VW的電壓中的不足進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，執(zhí)行過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作反相器20。在過(guò)度調(diào)制PWM控制控制中，電壓振幅Vn和電壓相位都可以被操作。當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf是預(yù)定調(diào)制因子Ma或更大時(shí)，執(zhí)行過(guò)度調(diào)制PWM控制。

與此同時(shí)，如圖3B所示，矩形波控制是這樣的控制：在該控制中，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的單個(gè)電角度周期期間，上臂開(kāi)關(guān)被調(diào)到導(dǎo)通時(shí)段和下臂開(kāi)關(guān)被調(diào)到導(dǎo)通的時(shí)段各發(fā)生一次。在矩形波控制中，調(diào)制因子被固定在最大調(diào)制因子Mmax。因此，僅有電壓相位是操作的變量。根據(jù)本實(shí)施例，調(diào)制器30j包括過(guò)度調(diào)制操作單元和矩形波操作單元。切換判定單元30k將在下文做詳細(xì)描述。

操作信號(hào)生成單元30m基于從調(diào)制器30j輸出的三個(gè)相位控制電壓Vu、VV和VW生成操作信號(hào)gUp、gUp、gVp、gVn、gWp和gWn。操作信號(hào)生成單元30m然后將操作信號(hào)gUp、gUp、gVp、gVn、gWp和gWn輸出到驅(qū)動(dòng)電路Dr。例如，操作信號(hào)生成單元30m可以通過(guò)三角波比較PWM控制來(lái)生成操作信號(hào)gUp、gUp、gVp、gVn、gWp和gWn，所述三角波比較PWM控制是基于三個(gè)相位控制電壓Vu、VV和VW與三角波信號(hào)的載波信號(hào)之間振幅的比較等。代替基于載波信號(hào)生成操作信號(hào)，可以基于脈沖模式生成操作信號(hào)。

接下來(lái)，將要描述切換從過(guò)度調(diào)制PWM控制到矩形波控制的控制模式的切換過(guò)程。此切換過(guò)程是本實(shí)施例的特征。提供此切換過(guò)程來(lái)防止擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。在擺動(dòng)現(xiàn)象中，控制模式頻繁地在過(guò)度調(diào)制PWM控制和矩形波控制之間切換。在描述切換過(guò)程之前，將要參考圖4和圖5描述擺動(dòng)現(xiàn)象。

圖4示出第一線(xiàn)L1、第二線(xiàn)L2和第三線(xiàn)L3。第一線(xiàn)L1是由最大扭矩每安培控制確定的d軸和q軸電流Id和Iq的軌跡。第二線(xiàn)L2是當(dāng)執(zhí)行矩形波控制時(shí)d軸和q軸電流Id和Iq的軌跡。第二線(xiàn)L2是僅當(dāng)操作電壓相位時(shí)的軌跡，而調(diào)制因子M被固定在最大調(diào)制因子Mmax。尤其根據(jù)本實(shí)施例，最大調(diào)制因子Mmax設(shè)為127％。第三線(xiàn)L3是僅當(dāng)操作電壓相位時(shí)d軸和q軸電流Id和Iq的軌跡，而調(diào)制因子M固定在判定調(diào)制因子Mth。

根據(jù)本實(shí)施例，判定調(diào)制因子Mth設(shè)置為在過(guò)度調(diào)制PWM控制中可能的調(diào)制因子的最大值。尤其根據(jù)本實(shí)施例，判定調(diào)制因子Mth設(shè)為125％。判定調(diào)制因子Mth設(shè)為大于預(yù)定調(diào)制因子Ma的值，其為正弦波PWM控制和過(guò)度調(diào)制PWM控制之間控制模式切換的切換閾值。

這里，定義了作為與本實(shí)施例進(jìn)行比較的配置的相關(guān)技術(shù)。該相關(guān)的技術(shù)是切換判定單元30k從上述圖2中的配置中除去的配置，并且限制器30i和調(diào)制器30j所執(zhí)行的過(guò)程如下所述執(zhí)行。

具體地，當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf小于判定調(diào)制因子Mth時(shí)，限制器30i將初步調(diào)制因子Mnf作為命令調(diào)制因子M*輸出。當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf是判定調(diào)制因子Mth或更大并且小于最大調(diào)制因子Mmax時(shí)，限制器30i將判定調(diào)制因子Mth作為命令調(diào)制因子M*輸出。當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf是最大調(diào)制因子Mmax時(shí)，限制器30i將最大調(diào)制因子Mmax作為命令調(diào)制因子M*輸出。

當(dāng)輸入的命令調(diào)制因子M*小于預(yù)定調(diào)制因子Ma時(shí)，調(diào)制器30j選擇正弦波PWM控制。當(dāng)命令調(diào)制因子M*是預(yù)定調(diào)制因子Ma或更大并且小于最大調(diào)制因子Mmax時(shí)，調(diào)制器30j選擇過(guò)度調(diào)制PWM控制。當(dāng)命令調(diào)制因子M*是最大調(diào)制因子Mmax時(shí)，調(diào)制器30j選擇矩形波控制。

如圖4所示，作為命令扭矩Trq*被設(shè)置的結(jié)果，對(duì)應(yīng)于命令扭矩Trq*的命令電流向量被指定在第一線(xiàn)L1上。命令電流向量被定義為d軸命令電流Id*平方與q軸命令電流Iq*平方的和的平方根。

這里，從在過(guò)度調(diào)制PWM控制中的反相器20輸出的最大電壓與從在矩形波控制中的反相器20輸出的電壓之間呈現(xiàn)出顯著的區(qū)別。作為此區(qū)別的結(jié)果，呈現(xiàn)了一個(gè)不能從反相器20輸出的電壓范圍。如圖4中所示，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的電流向量處于穩(wěn)定狀態(tài)，呈現(xiàn)不可獲得的電流范圍S。電流范圍S指代為dq軸坐標(biāo)系上夾在第二線(xiàn)L2和第三線(xiàn)L3之間的區(qū)域。

當(dāng)命令電流向量在包括在電流范圍S的第一線(xiàn)L1的部分上被指定時(shí)，實(shí)際電流向量不能通過(guò)過(guò)度調(diào)制PWM控制或矩形波控制被設(shè)置到命令電流。結(jié)果，在上述相關(guān)技術(shù)中，電流主要圍繞命令電流向量顯著地波動(dòng)。擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。在擺動(dòng)現(xiàn)象中，控制模式頻繁地在過(guò)度調(diào)制PWM控制和矩形波控制之間切換。即，在切換到矩形波控制之間的過(guò)度調(diào)制PWM控制中，電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的實(shí)際電流向量置于朝向與相對(duì)于第一線(xiàn)L1的d軸的負(fù)側(cè)，如圖5中由點(diǎn)A所指示的。

由于初步調(diào)制因子Mnf增加并且到達(dá)最大調(diào)制因子Mmax或者更大的結(jié)果，調(diào)制器30j將控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。因此，實(shí)際電流向量可以改變，以便被置于朝向與相對(duì)于第一線(xiàn)L1的d軸的正側(cè)，如圖5中由點(diǎn)B所指示的。在此情況中，d軸電流偏差ΔId從正值改變到負(fù)值。由調(diào)制因子計(jì)算單元30h計(jì)算的初步調(diào)制因子Mnf開(kāi)始減小。結(jié)果，初步調(diào)制因子Mnf減小并且變得小于最大調(diào)制因子Mmax。調(diào)制器30j將控制模式從矩形波控制切換到過(guò)度調(diào)制PWM控制。

在圖5中，從矩形波控制到過(guò)度調(diào)制PWM控制的切換由從點(diǎn)C到點(diǎn)D的操作點(diǎn)轉(zhuǎn)換所指示。接著，控制模式然后再一次從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。以此方式，從過(guò)度調(diào)制PWM控制到矩形波控制的切換以及從矩形波控制到過(guò)度調(diào)制PWM控制的切換交替地重復(fù)。即，擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)擺動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)10中發(fā)生的扭矩波動(dòng)中問(wèn)題出現(xiàn)。

根據(jù)本實(shí)施例，執(zhí)行下面描述的切換過(guò)程來(lái)解決上述問(wèn)題。

圖6示出切換過(guò)程中的步驟?？刂蒲b置30的切換判定單元30k例如在預(yù)定區(qū)間內(nèi)重復(fù)地執(zhí)行切換過(guò)程。根據(jù)本實(shí)施例，控制裝置30包括切換單元和電流改變量計(jì)算單元。

在此系列過(guò)程中，首先，在步驟S10處，切換判定單元30k判定由調(diào)制因子計(jì)算單元30h所計(jì)算的初步調(diào)制因子Mnf是否為判定調(diào)制因子Mth或更大。根據(jù)本實(shí)施例，此判定條件對(duì)應(yīng)于第一條件。

當(dāng)在步驟S10處判定第一條件沒(méi)有滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30k前進(jìn)到步驟S11。在步驟S11處，切換判定單元30k指令限制器30i不要限制初步調(diào)制因子Mnf。結(jié)果，限制器30i將所輸入的初步調(diào)制因子Mnf作為命令調(diào)制因子M*輸出。

另外，在步驟S11處，切換判定單元30k指令調(diào)制器30j基于過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作反相器20的切換。結(jié)果，電壓相位和電壓振幅Vn都被操作。如圖7所示，實(shí)際電流向量在第一線(xiàn)L1上移動(dòng)直到初步調(diào)制因子Mnf達(dá)到判定調(diào)制因子Mth。

回到上面給出的圖6的描述，當(dāng)在步驟S10處判定第一條件滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30k前進(jìn)到步驟S12。切換判定單元30k判定由d軸偏差計(jì)算單元30f計(jì)算的d軸電流偏差ΔId是否為d軸指定量Idth或更大。根據(jù)本實(shí)施例，此判定條件對(duì)應(yīng)于第二條件。在此步驟的d軸電流偏差ΔId對(duì)應(yīng)于，第一條件被判定滿(mǎn)足后，電流向量的負(fù)d軸方向中的改變量。

當(dāng)在步驟S12處判定第二條件沒(méi)有滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30k前進(jìn)到步驟S13。在步驟S13處，切換判定單元30k指令限制器30i將初步調(diào)制因子Mnf固定在判定調(diào)制因子Mth。結(jié)果，限制器30i將判定調(diào)制因子Mth作為命令調(diào)制因子M*輸出，而不管所輸入的初步調(diào)制因子Mnf的值。

另外，在步驟S13處，切換判定單元30k指令調(diào)制器30j來(lái)將估計(jì)扭矩Te通過(guò)僅操作電壓相位控制到命令扭矩Trq*。因此，在實(shí)際電壓振幅Vn固定在對(duì)應(yīng)于判定調(diào)制因子Mth的電壓振幅的狀態(tài)中，僅電壓相位被操作。結(jié)果，如圖7B所示，實(shí)際電流向量在第三線(xiàn)L3上移動(dòng)，直到第二條件基本滿(mǎn)足。在圖7B中，第四線(xiàn)L4指示對(duì)應(yīng)于命令扭矩Trq*的等價(jià)線(xiàn)。

根據(jù)本實(shí)施例，d軸指定量Idth以下列方式設(shè)置。具體地，參考圖7C，第一線(xiàn)L1和第二線(xiàn)L2之間的交叉是第一交叉。對(duì)應(yīng)于第一交叉的d軸電流Id是第一d軸電流Id1。另外，通過(guò)第一交叉的第四線(xiàn)L4和第三線(xiàn)L3之間的交叉是第二交叉。對(duì)應(yīng)于第二交叉的d軸電流Id是第二d軸電流Id2。

這里，如下面所表示的表達(dá)式(eq2)，第二線(xiàn)L2和第三線(xiàn)L3根據(jù)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的電角速度ω和電壓振幅Vn而改變。在下面的表達(dá)式(eq2)中，Ld和Lq表示d軸和q軸電感，并且ψ表示配置轉(zhuǎn)子的永磁的電樞交鏈通量(armature interlinkage flux)的均方根。

[公式2]

Vn²＝(ω·Lq·Iq)²+ω²(Ld·Id+Ψ)²...(eq2)

因此，第一d軸電流Id1和第二d軸電流Id2也根據(jù)電角速度ω和電壓振幅Vn而改變。這里，根據(jù)本實(shí)施例，基于第一d軸電流Id1和第二d軸電流Id2之間的不同的絕對(duì)值的最大值，在假設(shè)的當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10被驅(qū)動(dòng)時(shí)的可能的電角速度ω和電壓振幅Vn的范圍內(nèi)，d軸指定量Idth被設(shè)置。具體地，例如，上述最大值設(shè)置為d軸指定量Idth?？商娲?，通過(guò)大于零的余量被加到最大值所獲得的值可以被設(shè)置為d軸指定量Idth。

回到上面給出的圖6的描述，當(dāng)在步驟S12處判定第二條件滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30k前進(jìn)到步驟S14。在步驟S14處，切換判定單元30k指令限制器30i將初步調(diào)制因子Mnf固定在最大調(diào)制因子Mmax。結(jié)果，限制器30i將最大調(diào)制因子Mmax作為命令調(diào)制因子M*輸出，而不管所輸入的初步調(diào)制因子Mnf的值。

另外，在步驟S14處，切換判定單元30k指令調(diào)制器30j基于矩形波控制來(lái)操作反相器20的切換。因此，僅電壓相位被操作，而實(shí)際振幅Vn固定在對(duì)應(yīng)于最大調(diào)制因子Mmax的電壓振幅。結(jié)果，如圖7B所示，實(shí)際電流向量在第二線(xiàn)L2上移動(dòng)，直到第一條件不再滿(mǎn)足。

圖8A和8B示出從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制的過(guò)程的示例。這里，在圖8A中，實(shí)線(xiàn)指示命令調(diào)制因子M*的轉(zhuǎn)換。虛線(xiàn)指示初步調(diào)制因子Mnf的轉(zhuǎn)換。另外，圖8B示出d軸電流偏差ΔId的轉(zhuǎn)換。圖8A和8B示出處于命令力矩Trq*逐漸增加的狀態(tài)中對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換。另外，在圖8A中，Mlim指示由調(diào)制因子計(jì)算單元30h計(jì)算的初步調(diào)制因子Mnf的上限值。

在圖8A和圖8B所示的示例中，直到當(dāng)初步調(diào)制因子Mnf達(dá)到判定調(diào)制因子Mth時(shí)的時(shí)間t1，伴隨著命令扭矩Trq*中的逐漸增加，命令調(diào)制因子M*逐漸地增加。根據(jù)本實(shí)施例，直到時(shí)間t1，d軸電流偏差ΔId被保持在零附近的正值。

接著，在時(shí)間t1處，初步調(diào)制因子Mnf達(dá)到判定調(diào)制因子Mth。因此，從限制器30i輸出的命令調(diào)制因子M*被固定在判定調(diào)制因子Mth。結(jié)果，d軸電流偏差ΔId開(kāi)始增加。這里，在d軸電流偏差ΔId達(dá)到d軸指定量Idth的從時(shí)間t1到時(shí)間t2的時(shí)段期間，電壓相位被操作來(lái)補(bǔ)償估計(jì)扭矩Te中相對(duì)于命令扭矩Trq*的不足。

接著，在時(shí)間t2處，d軸電流偏差ΔId達(dá)到d軸指定量Idth。因此，調(diào)制器30j將控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。命令調(diào)制因子M*固定在最大調(diào)制因子Mmax。

這里，根據(jù)本實(shí)施例，d軸電流偏差ΔId為正值，即便當(dāng)控制模式在時(shí)間t2處被切換到矩形波控制。這對(duì)于防止擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生做出貢獻(xiàn)。d軸電流偏差ΔId為正值的狀態(tài)是在切換到矩形波控制后的實(shí)際電流向量被置于第二線(xiàn)L2(朝向相對(duì)于第一線(xiàn)L1的負(fù)d軸側(cè))上的狀態(tài)。

與此同時(shí)，在相關(guān)技術(shù)中，由于切換到矩形波控制的結(jié)果，d軸電流偏差ΔId變?yōu)樨?fù)值。下文中，將參照?qǐng)D9A到9C描述相關(guān)技術(shù)。圖9A示出命令調(diào)制因子M*的轉(zhuǎn)換。圖9B示出d軸電流偏差ΔId的轉(zhuǎn)換。圖9C示出電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的輸出扭矩Tr的轉(zhuǎn)換。

在圖9A到9C中所示的示例中，在時(shí)間t1處初步調(diào)制因子Mnf達(dá)到最大調(diào)制因子Mmax。結(jié)果，控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。然而，由于此切換的結(jié)果，實(shí)際電流向量改變，以便被置于朝向相對(duì)于第一線(xiàn)L1的正d軸側(cè)的第二線(xiàn)L2上。

因此，d軸電流偏差ΔId變?yōu)樨?fù)值。變?yōu)樨?fù)值的d軸電流偏差ΔId指示估計(jì)扭矩Te相對(duì)于命令扭矩Trq*過(guò)大。因此，接著，初步調(diào)制因子Mnf減小并且變得小于最大調(diào)制因子Mmax。在時(shí)間t2處，控制模式從矩形波控制切換到過(guò)度調(diào)制PWM控制。諸如此類(lèi)的切換在時(shí)間t1、t2、t3和t4處持續(xù)地發(fā)生。因此，顯著的扭矩波動(dòng)持續(xù)地發(fā)生。結(jié)果，操控性可能惡化。

根據(jù)以上細(xì)致描述的本實(shí)施例，能達(dá)到以下的效果。

當(dāng)d軸電流偏差ΔId被判定已經(jīng)，在初步調(diào)制因子Mnf達(dá)到判定調(diào)制因子Mth之后，達(dá)到d軸指定量Idth，控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。結(jié)果，擺動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生可以在從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制期間被避免。

尤其地，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝粭l件滿(mǎn)足而第二條件不滿(mǎn)足時(shí)，僅電壓相位被操作，而命令調(diào)制因子M*被固定在判定調(diào)制因子Mth。估計(jì)扭矩Te因此被控制到命令扭矩Trq*。結(jié)果，從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制之間和之后的調(diào)制因子之間的不同可以被減小。切換期間發(fā)生的扭矩波動(dòng)可以被減小。

(第二實(shí)施例)

下文將參考附圖描述第二實(shí)施例。描述主要聚焦在本實(shí)施例和上述第一實(shí)施例之間的不同。根據(jù)本實(shí)施例，切換在從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制的控制模式的切換過(guò)程中的第二條件改變了。

圖10示出根據(jù)本實(shí)施例的扭矩控制的框圖。在圖10中，為了方便，將與上述圖2中所示的那些相同的過(guò)程給出相同的參考標(biāo)號(hào)。

λ軸設(shè)置單元30n(圖10中所示的θλ計(jì)算單元)基于d軸和q軸電感Ld和Lq以及由相位計(jì)算單元30d輸出的命令電壓相位計(jì)算角度θλ。角度θλ是由dq軸坐標(biāo)系上的d軸和λ軸形成的角度。將在下文中描述λ軸。

永磁同步電機(jī)的電壓等式通過(guò)下面的表達(dá)式(eq3)所表示。

[公式3]

在上文表達(dá)式(eq3)中，p表示差分算子，并且R表示電樞繞組電阻。在上面表達(dá)式(eq3)中，當(dāng)處于假設(shè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)頻率固定的穩(wěn)定狀態(tài)，并且應(yīng)用瞬態(tài)現(xiàn)象(transient phenomenon)的條件時(shí)，p＝0。另外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)頻率足夠高并且建立R<<ω×Ld和R<<ω×Lq的關(guān)系的條件應(yīng)用于上述表達(dá)(eq3)。由此，上面的表達(dá)式(eq3)通過(guò)下面的表達(dá)式(eq4)所表達(dá)。

[公式4]

d軸和q軸電壓Vd和Vq之間的關(guān)系，以及電壓相位和電壓振幅Vn通過(guò)下面表達(dá)式(eq5)表達(dá)。

[公式5]

這里，當(dāng)電壓相位僅改變微小量時(shí)，通過(guò)使用上文表達(dá)式(eq4)和(eq)，電壓等式通過(guò)下面表達(dá)式(eq6)表達(dá)。

[公式6]

其中，

Vdφ＝Vn cos(φ+Δφ)＝Vn(cosφcosΔφ-sinφsinΔφ)≈Vd-Δφ·Vn sinφ

Vdφ＝Vq sin(φ+Δφ)＝Vn(sinφcosΔφ+cosφsinΔφ)≈Vq+Δφ·Vn cosφ

當(dāng)上面的表達(dá)式(eq4)從上面的表達(dá)式(eq6)中減去時(shí)，可以推出下面的表達(dá)式(eq7)。

[公式7]

在上面表達(dá)式(eq7)中，在右側(cè)指示d軸電流改變量并且在右側(cè)的指示q軸電流改變量當(dāng)上面表達(dá)式(eq7)針對(duì)電流改變量和求解時(shí)，推出下面的表達(dá)式(eq8)。

[公式8]

圖11示出在dq軸坐標(biāo)系上的電壓向量Vnvt和電流Invt。圖11中，當(dāng)電壓相位改變微小量時(shí)電流向量Invt中的改變由指示。另外，當(dāng)電壓振幅改變微小量ΔVn時(shí)電流向量Invt中的改變由ΔIvn指示。圖12電流向量Invt中改變的放大視圖。當(dāng)電壓相位做出由上面表達(dá)式(eq8)的微小改變，電流向量Invt相對(duì)于d軸的改變方向α通過(guò)下面表達(dá)式(eq9)所表達(dá)。

[公式9]

例如，改變方向α可以在-π和+π之間，通過(guò)上面表達(dá)式(eq9)的反正切操作來(lái)被計(jì)算。這里，在圖13中，在垂直于電流向量Invt的改變方向α的方向上延伸的坐標(biāo)軸被指示為λ軸，該λ軸是非干擾軸。即，該λ軸是處于電壓相位微量改變時(shí)電流向量Invt的改變是零這樣的方向上的坐標(biāo)軸。關(guān)于在電流向量Invt中的改變?chǔ)vn，當(dāng)電壓振幅Vn僅改變微小量ΔVn，改變?chǔ)vn映射到λ軸上的λ軸分量是沒(méi)有受電壓相位中的改變影響的電流。

根據(jù)本實(shí)施例，此電流用作初步調(diào)制因子Mnf的計(jì)算中的λ軸電流Iλ。這里，由d軸和λ軸形成的角度θλ，其為用來(lái)設(shè)置λ軸的必要參數(shù)，通過(guò)下面表達(dá)式(eq10)表達(dá)。

[公式10]

基于上面的表達(dá)式(eq10)，λ軸設(shè)置單元30n，計(jì)算由d軸和λ軸形成的角度θλ。

λ軸命令電流計(jì)算單元30p(如圖10中示出的Iλ*計(jì)算單元)基于和從命令電流計(jì)算單元30e輸出的命令電流Id*和Iq*以及從λ軸設(shè)置單元30n輸出的角度θλ，通過(guò)使用下面的表達(dá)式(eq11)，計(jì)算λ軸命令電流Iλ*。

[公式11]

Iλ*＝Id*·cosθλ+Iq*·sinθλ...(eq11)

這里，在圖14中，電流命令電流向量由In*指示。電流電流向量由Invt指示。

λ軸實(shí)際電流計(jì)算單元30q(如圖10中示出的Iλr計(jì)算單元)，基于和從雙相轉(zhuǎn)換單元30a輸出的d軸和q軸電流Idr和Iqr以及從λ軸設(shè)置單元30n輸出的角度θλ，通過(guò)使用下面的表達(dá)式(eq12)，計(jì)算λ軸電流Iλr。

[公式12]

Iλr＝Idr·cosθλ+Iqr·sinθλ...(eq12)

λ軸電流偏差計(jì)算單元30r通過(guò)從λ軸命令電流Iλ*減去λ軸電流Iλr，計(jì)算λ軸電流偏差ΔIλ。

調(diào)制因子計(jì)算單元30s(如圖10中所示的PI)基于λ軸電流偏差ΔIλ，計(jì)算初步調(diào)制因子Mnf。具體地，調(diào)制因子計(jì)算單元30s首先基于λ軸電流偏差ΔIλ計(jì)算d軸命令電壓Vd*。d軸命令電壓Vd*是用于執(zhí)行反饋控制的操縱變量，來(lái)控制λ軸電流Iλr到λ軸命令電流Iλ*。根據(jù)本實(shí)施例，使用比例積分控制作為反饋控制。隨后由調(diào)制因子計(jì)算單元30s執(zhí)行的處理與由根據(jù)上述第一實(shí)施例的調(diào)制因子計(jì)算單元30h執(zhí)行的處理一致。

限制器30t通過(guò)執(zhí)行從調(diào)制因子計(jì)算單元30s輸出的初步調(diào)制因子Mnf上的限制器處理，計(jì)算命令調(diào)制因子M*。

接下來(lái)，將要參考圖15描述根據(jù)本實(shí)施例的切換過(guò)程中的步驟?？刂蒲b置30的切換判定單元30u例如在預(yù)定區(qū)間內(nèi)重復(fù)地執(zhí)行切換過(guò)程。

在此系列的過(guò)程中，當(dāng)在步驟S10處判定第一條件沒(méi)有滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30u前進(jìn)到步驟S11。在步驟S11處，切換判定單元30u指令限制器30t不要限制初步調(diào)制因子Mnf。結(jié)果，限制器30i將所輸入的初步調(diào)制因子Mnf作為命令調(diào)制因子M*輸出。另外，在步驟S11處，切換判定單元30u指令調(diào)制器30j基于過(guò)度調(diào)制PWM控制來(lái)操作反相器20的切換。由此，電壓相位和電壓振幅Vn都被操作。如圖16A所示，實(shí)際電流向量在第一線(xiàn)L1上移動(dòng)。

回到上面給出的圖15的描述，當(dāng)在步驟S10處判定第一條件滿(mǎn)足，切換判定單元30U前進(jìn)到步驟S15。切換判定單元30U判定由λ軸偏差計(jì)算單元30r計(jì)算的λ軸電流偏差ΔIλ是否為λ軸指定量Iλth或更大。根據(jù)本實(shí)施例，此判定條件對(duì)應(yīng)于第二條件。在此步驟的λ軸電流偏差ΔIλ對(duì)應(yīng)于，第一條件滿(mǎn)足后，流到電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的電流中改變量。

當(dāng)在步驟S15處判定第二條件沒(méi)有滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30u前進(jìn)到步驟S13。在步驟S13處，切換判定單元30u指令限制器30t將初步調(diào)制因子Mnf固定在判定調(diào)制因子Mth。結(jié)果，限制器30t將判定調(diào)制因子Mth作為命令調(diào)制因子M*輸出，而不管所輸入的初步調(diào)制因子Mnf的值。另外，在步驟S13處，切換判定單元30u指令調(diào)制器30j來(lái)將估計(jì)扭矩Te通過(guò)僅操作電壓相位控制到命令扭矩Trq*。結(jié)果，如圖16B所示，實(shí)際電流向量在第三線(xiàn)L3上移動(dòng)。

根據(jù)本實(shí)施例，λ軸指定量Iλth以下列方式設(shè)置。具體地，參考圖16C，第一線(xiàn)L1和第二線(xiàn)L2之間的交叉是第一交叉。對(duì)應(yīng)于第一交叉的λ軸電流Iλ是第一λ軸電流Iλ1。另外，通過(guò)第一交叉的第四線(xiàn)L4和第三線(xiàn)L3之間的交叉是第二交叉。對(duì)應(yīng)于第二交叉的λ軸電流Iλ是第二λ軸電流Iλ2。基于第一λ軸電流Iλ1和第二λ軸電流Iλ2之間的不同的絕對(duì)值的最大值，在假設(shè)的當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10被驅(qū)動(dòng)時(shí)的可能的電角速度ω和電壓振幅Vn的范圍內(nèi)，λ軸指定量Iλth被設(shè)置。具體地，例如，上述最大值設(shè)置為λ軸指定量Iλth?？商娲兀ㄟ^(guò)大于零的余量被加到最大值所獲得的值可以被設(shè)置為λ軸指定量Iλth。

回到上面給出的圖15的描述，當(dāng)在步驟S15處判定第二條件滿(mǎn)足時(shí)，切換判定單元30u前進(jìn)到步驟S14。在步驟S14處，切換判定單元30u指令限制器30t將初步調(diào)制因子Mnf固定在最大調(diào)制因子Mmax。結(jié)果，限制器30t將最大調(diào)制因子Mmax作為命令調(diào)制因子M*輸出，而不管所輸入的初步調(diào)制因子Mnf的值。另外，在步驟S14處，切換判定單元30u指令調(diào)制器30j基于矩形波控制來(lái)操作反相器20的切換。結(jié)果，如圖16C所示，實(shí)際電流向量在第二線(xiàn)L2上移動(dòng)。

類(lèi)似于根據(jù)上述第一實(shí)施例的效果也可以通過(guò)上述的本實(shí)施例來(lái)達(dá)成。

(其他實(shí)施例)

上述實(shí)施例可以按下列方式修改。

根據(jù)上述實(shí)施例，初步調(diào)制因子Mnf用在從過(guò)度調(diào)制PWM控制到矩形波控制的切換中。然而，本公開(kāi)并不限于此?？梢允褂贸醪诫妷赫穹鵙nf。在此情況下，例如，根據(jù)上述第一實(shí)施例的配置可以按下列方式修改。

具體地，在圖2中，調(diào)制因子計(jì)算單元30h計(jì)算初步電壓振幅Vnf，并且將計(jì)算的初步電壓振幅Vnf輸出到限制器30i和切換判定單元30k。調(diào)制器30j基于從限制器30i輸出的命令電壓振幅V*和命令電壓相位計(jì)算三個(gè)相位電壓。調(diào)制器30j然后通過(guò)電壓電壓VINV將所計(jì)算的三個(gè)相位電壓歸一化，并且將歸一化的三個(gè)相位電壓輸出到操作信號(hào)生成單元30m。

另外，在圖6中步驟S10處的處理替換為判定初步電壓振幅Vnf是否為判定振幅或更大的處理。這里，判定振幅對(duì)應(yīng)于，基于上述表達(dá)式(eq1)，從判定調(diào)制因子Mth和電源電壓VINV計(jì)算的電壓振幅Vn。

另外，在步驟S11處，執(zhí)行限制器30i被指令不要限制初步電壓振幅Vnf的處理。結(jié)果，限制器30i將所輸入的初步電壓振幅Vnf作為命令電壓振幅V*輸出。

在步驟S13處，執(zhí)行限制器30i被指令將初步電壓振幅Vnf固定在判定振幅的處理。結(jié)果，限制器30i將判定振幅作為命令電壓振幅V*輸出，而不管所輸入的初步電壓振幅Vnf的值。

在步驟S14處，執(zhí)行限制器30i被指令將初步電壓振幅Vnf固定在最大電壓振幅Vmax的處理。結(jié)果，限制器30i將最大電壓振幅Vmax作為命令電壓振幅V*輸出，而不管所輸入的初步電壓振幅Vnf的值。這里，最大電壓振幅Vmax對(duì)應(yīng)于，基于上述表達(dá)式(eq1)，從最大調(diào)制因子Mmax和電源電壓VINV計(jì)算的電壓振幅Vn。

作為上述配置的結(jié)果，當(dāng)初步電壓振幅Vnf增加并且達(dá)到判定振幅的第一條件和在第一條件滿(mǎn)足之后d軸電流偏差ΔId達(dá)到d軸指定量Idth的第二條件兩個(gè)都滿(mǎn)足時(shí)，控制模式從過(guò)度調(diào)制PWM控制切換到矩形波控制。

尤其根據(jù)上述實(shí)施例，判定調(diào)制因子Mth設(shè)為125％。然而，本公開(kāi)并不限于此。可以設(shè)為任意值，只要該值小于對(duì)應(yīng)于矩形波控制的調(diào)制因子。例如，判定調(diào)制因子Mth可以被設(shè)為小于127％且115％或更大的值。這里，當(dāng)?shù)谌C波疊加在為正弦波三相指令電壓并且反相器20被三相調(diào)制生成的操作信號(hào)操作時(shí)，115％是調(diào)制因子的最大值，在該值處包括在反相器20的輸出電壓中的基波分量沒(méi)有從正弦波畸變。另外，當(dāng)反相器20由兩相調(diào)制生成的操作信號(hào)操作時(shí)，115％是調(diào)制因子的最大值，在該值處包括在反相器20的輸出電壓中的基波分量沒(méi)有從正弦波畸變。

根據(jù)上述第一實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝粭l件滿(mǎn)足而第二條件不滿(mǎn)足時(shí)，電壓相位被操作，而命令調(diào)制因子M*被固定在判定調(diào)制因子Mth。估計(jì)的扭矩Te因此被控制到命令扭矩Trq*。然而，本公開(kāi)并不限于此。例如，如下所述也是可能的。具體地，首先，判定調(diào)制因子Mth可以被設(shè)為115％或更大并且小于127％的值。然后，當(dāng)?shù)谝粭l件滿(mǎn)足而第二條件不滿(mǎn)足時(shí)，電壓相位被操作，而命令調(diào)制因子M*被被允許在判定調(diào)制因子Mth和127％之間移動(dòng)。估計(jì)扭矩Te因此被控制到命令扭矩Trq*。

根據(jù)第一實(shí)施例，d軸指定量Idth設(shè)為固定值。然而，本公開(kāi)并不限于此。例如，d軸指定量Idth可以基于電角速度ω和初步電壓振幅Vnf可變地設(shè)置。電角速度ω可以由在電角度θe上執(zhí)行的差分操作計(jì)算。根據(jù)上述第二實(shí)施例，相同類(lèi)似應(yīng)用到λ角指定量Iλth。

根據(jù)上述第一和第二實(shí)施例，使用d軸指定量Idth和λ角指定量Iλth來(lái)判定第一條件。然而，本公開(kāi)并不限于此。只要當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10為已知，物理量與電壓振幅或調(diào)制因子關(guān)聯(lián)，物理量可被轉(zhuǎn)化為負(fù)d軸方向上的改變量并且用于第一條件的判定。

尤其根據(jù)上述實(shí)施例，判定調(diào)制因子Mth為固定值。然而，本公開(kāi)并不限于此。例如，判定調(diào)制因子Mth可以被設(shè)置為具有滯后，因此避免作為控制變化中微小改變的結(jié)果而持續(xù)執(zhí)行的第一條件是否滿(mǎn)足的判定。

根據(jù)上述實(shí)施例，關(guān)于第一條件是否滿(mǎn)足的判定和關(guān)于第二條件是否滿(mǎn)足的判定被立即執(zhí)行。然而，本公開(kāi)并不限于此。例如，為了防止由臨時(shí)干擾導(dǎo)致的錯(cuò)誤判定，時(shí)間元素可以加到關(guān)于第一條件是否滿(mǎn)足的判定和關(guān)于第二條件是否滿(mǎn)足的判定上。當(dāng)調(diào)制因子超出判定值并且負(fù)d軸方向上的改變量超出預(yù)定量的狀態(tài)持續(xù)預(yù)定量的時(shí)間，第一條件和第二條件的每一個(gè)可以被判定滿(mǎn)足。

命令電流計(jì)算單元30e計(jì)算d軸和q軸命令電流Id*和Iq*的方法不限于根據(jù)上述第一實(shí)施例的示例。例如，當(dāng)生成已知的扭矩時(shí)，實(shí)現(xiàn)交鏈通量為最小的最大扭矩磁通量控制的電流可以作為d軸和q軸命令電流Id*和Iq*來(lái)計(jì)算。

根據(jù)上述第一實(shí)施例，調(diào)制因子計(jì)算單元30h所使用的反饋控制不限于比例積分控制。例如，可以使用比例積分差分控制。

電動(dòng)機(jī)不限于凸極機(jī)，而可以使用諸如表面永磁同步電機(jī)(SPMSM)的非凸極機(jī)。另外，電機(jī)不限于永磁類(lèi)型，而可以為場(chǎng)繞組類(lèi)型。