CN105556830B - 电动机控制设备及电动机控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动机控制设备(15)控制电动机***，该电动机***包括包含开关元件(Qup)的电力变换器(13)和三相交流电动机(14)。电动机控制设备(15)包括：生成装置(156u、156v、156w)，其用于通过分别将对应的三次谐波信号(Vh1、Vh2)加到相电压指令信号(Vu、Vv、Vw)上来产生调制信号(Vmu、Vmv、Vmw)；和控制装置(157)，其用于基于调制信号中的每一个和载波信号(C)之间的大小关系来控制开关元件。三次谐波信号中的每一个包括这样的信号分量(Vh2)：在相的对应一个中，该信号分量将对应的调制信号的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。

Description

电动机控制设备及电动机控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动机控制设备，该设备控制例如包括三相交流电动机的电动机***。
背景技术
存在脉冲宽度调制(PWM)控制，作为驱动三相交流电动机的控制方法的实例。在PWM控制中，基于每个相电压指令信号与具有预定频率的载波信号之间的大小关系来控制将直流电压(直流电力)转换为交流电压(交流电力)的电力变换器(参见公开号2004-120853的日本专利申请(JP2004-120853 A))。从使要提供给三相交流电动机的相电流与期望值一致的角度，设置每个相电压指令信号。PWM控制也可以被用于控制将交流电压转换为直流电压的电力变换器(参见公开号2010-263775的日本专利申请(JP 2010-263775 A))。
顺便提一下，用于抑制被输入到电力变换器或从电力变换器输出的直流电压中的波动的平滑电容器通常与电力变换器并联地电连接。近几年来，在很多情况下通过减小平滑电容器的电容来减小平滑电容器的尺寸。然而，如果平滑电容器的电容被减小，存在平滑电容器的端电压中的纹波(所谓的脉动分量)相对增大的问题。因此，为了抑制(减小)这种平滑电容器的端电压中的纹波，一种用于利用三次谐波信号的技术被描述在JP2010-263775 A和JP 2004-120853 A中。具体地，JP 2010-263775 A描述了一种用于控制电力变换器的开关元件的技术，使得来自交流电源的输入电流的电流波形与具有与交流电源相同频率的正弦波和该正弦波的三次谐波的合成波一致。JP 2004-120853 A描述了一种用于通过执行PWM控制来控制逆变器(inverter)电路(电力变换器的实例)的技术，该PWM控制使用通过在三相调制波上叠加对应的三次谐波而分别获得的调制波。
电力变换器一般通过将电力变换器的开关元件的状态从接通状态切换至关断状态或者从关断状态切换至接通状态来将直流电压转换为交流电压。在这样的电力变换器中，出现由每个开关元件的状态的切换(也就是说，开关操作)导致的损耗。这样，在有效利用电力变换器的观点上，期望减少由各个开关元件的开关操作导致的损耗。
随着每单位时间各个开关元件的开关操作的次数增加，由各个开关元件的开关操作导致的损耗增加。这样，通过减少每单位时间各个开关元件的开关操作的次数，可以减少由各个开关元件的开关操作导致的损耗。
然而，在JP 2010-263775 A和JP 2004-120853 A中所描述的技术中，因为主要目的是为了抑制平滑电容器的端电压中的纹波，因此存在不可能充分减少各个开关元件的开关操作的次数的技术不便。这样，从有效利用在JP 2010-263775 A和JP 2004-120853 A中所描述的技术中的电力变换器的角度，存在改进的空间。
发明内容
本发明提供了一种电动机控制设备，其能够相对地减少电力变换器的各个开关元件的开关操作的次数。
本发明的一方面提供了一种电动机控制设备。该电动机控制设备控制电动机***，该电动机***包括直流电源、电力变换器和三相交流电动机，所述电力变换器包括将直流电力转换为交流电力的开关元件，所述直流电力被从所述直流电源提供，所述三相交流电动机通过使用从所述电力变换器输出的所述交流电力而被驱动。该电动机控制设备包括：生成装置，其被配置为通过分别将对应的三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号，所述相电压指令信号定义所述三相交流电动机的操作；以及控制装置，其被配置为通过基于所述调制信号中的每一个和具有预定频率的载波信号之间的大小关系控制所述开关元件来控制所述电力变换器的操作，所述三次谐波信号中的每一个包括信号分量，该信号分量是这样的三次谐波信号：在所述三相交流电动机的相的对应一个中，该三次谐波信号将所述调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。
通过根据本发明的这方面的电动机控制设备，可以控制电动机***。电动机控制设备对其执行控制的电动机***包括直流电源、电力变换器和三相交流电动机。直流电源输出直流电力(换句话说，直流电压和直流电流)。电力变换器将从直流电源所提供的直流电力转换为交流电力(典型地，三相交流电力)。具体地，电力变换器在控制装置(稍后将被描述)的控制之下，通过切换电力变换器的开关元件的状态(例如，从接通状态切换至关断状态，或者从关断状态切换至接通状态)来将直流电力转换为交流电力。其结果是，三相交流电动机通过使用从电力变换器提供到该三相交流电动机的交流电力而被驱动。
该电动机***可以包括平滑电容器。该平滑电容器可以与电力变换器并联地电连接。典型地，该平滑电容器可以与直流电源并联地电连接。在这种情况下，该平滑电容器能够抑制平滑电容器的端电压(也就是说，直流电源和电力变换器中的每一者的端电压)中的波动。
为了控制上述电动机***，该电动机控制设备包括生成装置和控制装置。
生成装置通过分别将对应的三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号。也就是说，该生成装置将对应的三次谐波信号加到与三相交流电动机的各相(也就是说，由U相、V相和W相构成的三相)对应的相电压指令信号上。其结果是，该生成装置产生与三相交流电动机的各相(也就是说，由U相、V相和W相构成的三相)对应的调制信号。
相电压指令信号是定义三相交流电动机的操作的交流信号。例如，从使自三相交流电动机输出的转矩与期望值一致的角度来看，相电压指令信号可以按需设置。
这些三次谐波信号中的每一个都是具有这样频率的信号(典型地，交流信号)：该频率是相电压指令信号中的对应一个的频率的三倍高。在三相交流电动机的所有三相中共用的公共三次谐波信号可以被用作这些三次谐波信号中的每一个。在这种情况下，该公共三次谐波信号可以被加到各相的相电压指令信号上。可选地，为三相交流电动机的三相分别准备的三次谐波信号可以被用作这些三次谐波信号。在这种情况下，与各个相对应的三次谐波信号可以被加到各个相的相电压指令信号上。
控制装置通过使用由生成装置产生的调制信号来控制电力变换器的操作。具体地，该控制装置可以通过基于所述调制信号中的每一个和具有预定频率的载波信号之间的大小关系控制开关元件，来控制电力变换器的操作。其结果是，电力变换器为三相交流电动机提供基于相电压指令信号的交流电力。这样，三相交流电动机根据基于相电压指令信号的模式而被驱动。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，特别是，三次谐波信号中的每一个可以包括信号分量，该信号分量是这样的三次谐波信号：在所述三相交流电动机的相的对应一个中，该三次谐波信号将所述调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。也就是说，三次谐波信号中的每一个是这样的三次谐波信号：在所述三相交流电动机的相的对应一个中，该三次谐波信号用于将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。换句话说，三次谐波信号中的每一个包括这样的信号分量：其用于将调制信号中的对应一个的最大振幅增大到载波信号的最大振幅之上。也就是说，三次谐波信号中的每一个是这样的三次谐波信号：其用于将调制信号中的对应一个的最大振幅增大到载波信号的最大振幅之上。例如，即使当相电压指令信号中的每一个的信号电平的峰值的绝对值不大于载波信号的信号电平的峰值的绝对值时，通过将对应的三次谐波信号加到相电压指令信号上，调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值变得大于载波信号的信号电平的峰值的绝对值。
例如，三次谐波信号中的每一个包括这样的信号分量：在相的对应一个中，至少在相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，该信号分量用于将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。换句话说，三次谐波信号中的每一个可以至少包括这样的信号分量：在相的对应一个中，在相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，该信号分量将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上。
如上所述，控制装置基于调制信号中的每一个和载波信号之间的大小关系控制电力变换器的开关元件。具体地，控制装置控制开关元件，使得每个开关元件的状态基于对应的调制信号和载波信号之间的大小关系进行切换。例如，控制装置控制开关元件，使得每个开关元件的状态在对应的调制信号和载波信号之间的大小关系从第一状态(例如，其中对应的调制信号的信号电平低于载波信号的信号电平的状态)转变到第二状态(例如，对应的调制信号的信号电平高于载波信号的信号电平)时进行切换。类似的，控制装置控制开关元件，使得每个开关元件的状态在对应的调制信号和载波信号之间的大小关系从第二状态转变到第一状态时进行切换。这样，随着对应的调制信号和载波信号之间的大小关系从第一状态转变到第二状态的次数和该大小关系从第二状态转变到第一状态的次数增加，每个开关元件的状态切换的次数(也就是说，每个开关元件的开关操作的次数)也增加。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，因为每个调制信号是通过加上对应的包括上述信号分量的三次谐波信号而产生的，所以每个调制信号的信号电平的峰值的绝对值比载波信号的信号电平的峰值的绝对值大。这样，在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，正如稍后将参照附图详细描述的那样，与不加上对应的包括上述信号分量的三次谐波信号而产生每个调制信号的情况相比，每个调制信号和载波信号之间的大小关系转变的次数减少。其结果是，在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，与不加上对应的包括上述信号分量的三次谐波信号而产生每个调制信号的情况相比，每个开关元件的开关操作的次数也减少。这样，在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，与不加上对应的包括上述信号分量的三次谐波信号而产生每个调制信号的情况相比，由每个开关元件的开关操作导致的损耗降低。
以这种方式，根据本发明的该方面的电动机控制设备能够相对地减少电力变换器的每个开关元件的开关操作的次数。其结果是，可以相对地减少由电力变换器的每个开关元件的开关操作导致的损耗。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，三次谐波信号中的每一个可以包括信号分量，在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值大于零，和(ii)该信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
利用上述配置，通过将每个包括这种信号分量的三次谐波信号加到相电压指令信号中的对应一个上，该电动机控制设备能够相对地减少电力变换器的每个开关元件的开关操作的次数。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，三次谐波信号中的每一个可以包括信号分量，在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值为最大值，和(ii)该信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
利用上述配置，通过将每个包括这种信号分量的三次谐波信号加到相电压指令信号中的对应一个上，该电动机控制设备能够相对地减少电力变换器的每个开关元件的开关操作的次数。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，三次谐波信号中的每一个可以包括第一信号分量和第二信号分量中的至少一者，(i)在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i-1)该第一信号分量的信号电平的绝对值为最大值，和(i-2)该第一信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同，以及(ii)该第二信号分量通过将所述第一信号分量的相位移位X°来获得(其中-90<X<90)。
利用上述配置，通过将包括这样的第一信号分量和第二信号分量中的至少一者的每个三次谐波信号加到相电压指令信号中的对应一个上，该电动机控制设备能够相对地减少电力变换器的各个开关元件的开关操作的次数。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，电动机***可以被安装在车辆上，并且当推动所述车辆所需的所述三相交流电动机的输出小于或等于预定值时，所述生成装置可以通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号。
当加上每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号时，与不加上每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号的情况相比，平滑电容器的端电压中的纹波可能相对地增大。这样，在上述配置中，当平滑电容器的端电压中的纹波的增大不太可能产生大的影响时(也就是说，当推动车辆所要求的三相交流电动机的输出小于或等于预定值时)，加上每个将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的三次谐波信号。这样，在抑制由于平滑电容器的端电压中的纹波的增大所造成的影响的同时，获得上述各种有利的效果。
当推动车辆所需的三相交流电动机的输出不低于或等于预定值时，生成装置可以通过将对应的不包括将调制信号的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号。例如，当推动车辆所需的三相交流电动机的输出不低于或等于预定值时，生成装置可以通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号，对应的三次谐波信号包括信号分量，在预期相的对应相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值大于零，以及(ii)该信号分量的信号电平的极性与预期相的对应相电压指令信号的极性相反。或者，例如，当推动车辆所需的三相交流电动机的输出不小于或等于预定值时，生成装置可以通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号，对应的三次谐波信号包括信号分量，在预期相的对应相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值为最大值，以及(ii)该信号分量的信号电平的极性与预期相的对应相电压指令信号的极性相反。
在根据本发明的该方面的电动机控制设备中，电动机***可以被安装在车辆上，并且当所述车辆在以燃料经济驾驶模式行驶时，所述生成装置通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号，在该燃料经济驾驶模式中，燃料经济性能被给予比驾驶性能更高的优先级。
当加上每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号时，与不加上每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号的情况相比，平滑电容器的端电压中的纹波可能相对地增大。这样，在上述配置中，当平滑电容器的端电压中的纹波的增大不太可能产生大的影响时(也就是说，当车辆在以燃料经济驾驶模式行驶时)，加上每个将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的三次谐波信号。这样，在抑制由于平滑电容器的端电压中的纹波增大所造成的影响的同时，获得上述各种有利的效果。
当车辆在以不同于燃料经济驾驶模式的驾驶模式(例如，运动驾驶模式，其给予驾驶性能比燃料经济性能更高的优先级)行驶时，生成装置可以通过将对应的不包括将调制信号的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号。例如，当车辆在以不同于燃料经济驾驶模式的驾驶模式时，生成装置可以通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号，对应的三次谐波信号包括信号分量，在预期相的对应相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值大于零，以及(ii)该信号分量的信号电平的极性与预期相的对应相电压指令信号的极性相反。例如，当车辆在以不同于燃料经济驾驶模式的驾驶模式时，生成装置可以通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号来产生各个调制信号，对应的三次谐波信号包括信号分量，在预期相的对应相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值为最大值，以及(ii)该信号分量的信号电平的极性与预期相的对应相电压指令信号的极性相反。
在车辆以燃料经济驾驶模式行驶的情况下，其实质上可以被认为是推动车辆所需的三相交流电动机的输出低于或等于预定值的情况下的实例。也就是说，当车辆运行在以燃料经济驾驶模式行驶时，可以推定推动车辆所需的三相交流电动机的输出低于或等于预定值。
根据本发明的该方面的电动机控制设备可以进一步包括调节装置，其被配置为调节三次谐波信号中的每一个的特性，使得在所述三相交流电动机的相的对应一个中，对应的调制信号的信号电平的峰值的绝对值大于所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值。
利用上述配置，通过调节(例如，动态地、逐次地或预先地调节)三次谐波信号的特性，电动机控制设备能够产生每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号。
在进一步包括调节装置的电动机控制设备中，三次谐波信号中的每一个的特性可以包括该三次谐波信号的相位和振幅中的至少一者。
利用上述配置，通过调节三次谐波信号的相位和振幅中的至少一者，电动机控制设备能够产生每个包括将调制信号中的对应一个的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号的信号电平的峰值的绝对值之上的信号分量的三次谐波信号。
本发明的作用和其它的优点从以下描述的实施例中可明显看出。
附图说明
本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义将在下面参照附图来描述，其中相同的数字表示相同的部件，并且其中：
图1是示出车辆的配置的框图；
图2是示出ECU的配置的框图(特别是，用于控制逆变器的操作的ECU的配置)；
图3是示出逆变器控制操作的流程的流程图；
图4是示出三次谐波信号与三相电压指令信号的曲线图；
图5示出这样的曲线图，它们分别示出了在通过使用当车辆以经济模式行驶时所产生的三次谐波信号来控制逆变器的操作的情况下的U相电压指令信号、三次谐波信号、U相调制信号和U相PWM信号；
图6示出这样的曲线图，它们分别示出了在通过使用当车辆不以经济模式行驶时所产生的三次谐波信号来控制逆变器的操作的情况下的U相电压指令信号、三次谐波信号、U相调制信号和U相PWM信号；
图7是示出三次谐波信号的其它实例与三相电压指令信号的曲线图。
具体实施方式
在下文中，电动机控制设备的实施例将被描述。
(1)车辆的配置
车辆1的配置将参考图1来进行描述。图1是示出车辆1的配置的框图。
如图1所示，车辆1包括直流电源11、平滑电容器12、逆变器13、电动发电机14和电子控制单元(ECU)15。逆变器13是“电力变换器”的实例。电动发电机14是“三相交流电动机”的实例。ECU 15是“电动机控制设备”的实例。
直流电源11是可再充电的蓄电装置。例如，二次电池(诸如镍金属氢化物电池和锂离子电池之类)和电容器(诸如双电层电容器和大电容的电容器之类)被举例作为直流电源11的实例。
平滑电容器12是连接在直流电源11的正电极线和直流电源11的负电极线之间的电压平滑化电容器。也就是说，平滑电容器12是用于平滑化正电极线和负电极线之间的端电压VH中的波动的电容器。
逆变器13将从直流电源11提供的直流电力(直流电压)转换为交流电力(三相交流电压)。为了将直流电力(直流电压)转换为交流电力(三相交流电压)，逆变器13包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂包括p侧开关元件Qup和n侧开关元件Qun。V相臂包括p侧开关元件Qvp和n侧开关元件Qvn。W相臂包括p侧开关元件Qwp和n侧开关元件Qwn。逆变器13的各臂在正电极线和负电极线之间彼此并联连接。p侧开关元件Qup和n侧开关元件Qun在正电极线和负电极线之间彼此串联连接。这也适用于p侧开关元件Qvp和n侧开关元件Qvn这一对和p侧开关元件Qwp和n侧开关元件Qwn这一对。整流二极管Dup被连接到p侧开关元件Qup。该整流二极管Dup流动从p侧开关元件Qup的发射极端子到p侧开关元件Qup的集电极端子的电流。类似地，整流二极管Dun至整流二极管Dwn分别连接到n侧开关元件Qun至n侧开关元件Qwn。逆变器13中的每个相臂的上臂(也就是说，每个p侧开关元件)和下臂(也就是，每个n侧开关元件)之间的中性点被连接到电动发电机14的相线圈中的对应一个。其结果是，作为逆变器13的转换操作的结果而产生的交流电力(三相交流电压)被提供给电动发电机14。
电动发电机14是三相交流电动发电机。该电动发电机14被驱动以产生推动车辆1所需的转矩。由电动发电机14产生的转矩经由机械耦合到电动发电机14的旋转轴的驱动轴而被传送给驱动轮。在车辆1的制动期间，电动发电机14可以再生(产生)电力。
ECU 15是用于控制车辆1的操作的电子控制单元。特别是，在本实施例中，ECU 15执行用于控制逆变器13的操作的逆变器控制操作。由ECU15执行的逆变器控制操作之后将被详细描述(参见图3、图4等)。
ECU 15的配置将参照图2来进行描述(特别是，用于控制逆变器13的操作的ECU 15的配置)。图2是示出ECU 15的配置的框图(特别是，用于控制逆变器13的操作的ECU 15的配置)。
如图2所示，ECU 15包括电流指令转换单元151、三相/两相转换单元152、电流控制单元153、两相/三相转换单元154、谐波产生单元155、加法器156u、加法器156v、加法器156w以及脉冲宽度调制(PWM)转换单元157。谐波产生单元155是“调节装置”的实例。加法器156u是“生成装置”的实例。加法器156v是“生成装置”的实例。加法器156w是“生成装置”的实例。PWM转换单元157是“控制装置”的实例。
电流指令转换单元151基于三相交流电动机14的转矩指令值TR产生两相电流指令信号(也就是说，d轴电流指令信号Idtg和q轴电流指令信号Iqtg)。电流指令转换单元151将d轴电流指令信号Idtg和q轴电流指令信号Iqtg输出到电流控制单元153。
三相/两相转换单元152从逆变器13获取V相电流Iv和W相电流Iw作为反馈信息。该三相/两相转换单元152可以从逆变器13获取U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw中的至少两者。该三相/两相转换单元152将V相电流Iv和W相电流Iw转换为d轴电流Id和q轴电流Iq。V相电流Iv和W相电流Iw对应于三相电流值。d轴电流Id和q轴电流Iq对应于两相电流值。该三相/两相转换单元152将d轴电流Id和q轴电流Iq输出到电流控制单元153。
电流控制单元153基于d轴电流指令信号Idtg与d轴电流Id之间的差值和q轴电流指令信号Iqtg与q轴电流Iq之间的差值，产生d轴电压指令信号Vd和q轴电压指令信号Vq。d轴电压指令信号Vd和q轴电压指令信号Vq对应于两相电压指令信号。d轴电流指令信号Idtg从电流指令转换单元151输出。d轴电流Id从三相/两相转换单元152输出。q轴电流指令信号Iqtg从电流指令转换单元151输出。q轴电流Iq从三相/两相转换单元152输出。此时，电流控制单元153可以通过例如使用比例积分(PI)控制或比例积分微分(PID)控制，产生d轴电压指令信号Vd和q轴电压指令信号Vq。电流控制单元153将d轴电压指令信号Vd和q轴电压指令信号Vq输出到两相/三相转换单元154。
两相/三相转换单元154将d轴电压指令信号Vd和q轴电压指令信号Vq转换为作为三相电压指令信号的U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw。两相/三相转换单元154将U相电压指令信号Vu输出到加法器156u。类似地，两相/三相转换单元154将V相电压指令信号Vv输出到加法器156v。类似地，两相/三相转换单元154将W相电压指令信号Vw输出到加法器156w。
谐波产生单元155产生三次谐波信号，每个三次谐波信号具有与三相电压指令信号(也就是说，U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw)中的对应一者和三相电流值(也就是说，U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw)中的对应一者的频率的三倍一样高的频率。特别是，在本实施例中，谐波产生单元155产生两种类型的三次谐波信号Vh1、Vh2。然而，谐波产生单元155可以仅产生三次谐波信号Vh2，而不一定产生三次谐波信号Vh1。这两种类型的三次谐波信号Vh1、Vh2之后将被详细描述(参见图3和图4)。
加法器156u将由谐波产生单元155产生的两种类型的三次谐波信号Vh1、Vh2中的一者加到从两相/三相转换单元154输出的U相电压指令信号Vu上。其结果是，加法器156u产生U相调制信号Vmu(＝Vu+Vh1或Vu+Vh2)。加法器156u将U相调制信号Vmu输出到PWM转换单元157。
加法器156v将由谐波产生单元155所产生的两种类型的三次谐波信号Vh1、Vh2中的一者加到从两相/三相转换单元154输出的V相电压指令信号Vv上。其结果是，加法器156v产生V相调制信号Vmv(＝Vv+Vh1或Vv+Vh2)。加法器156v将V相调制信号Vmv输出到PWM转换单元157。
加法器156w将由谐波产生单元155所产生的两种类型的三次谐波信号Vh1、Vh2中的一者加到从两相/三相转换单元154输出的W相电压指令信号Vw上。其结果是，加法器156w产生W相调制信号Vmw(＝Vw+Vh1或Vw+Vh2)。加法器156w将W相调制信号Vmw输出到PWM转换单元157。
PWM转换单元157基于U相调制信号Vmu与具有预定载波频率f的载波信号C之间的大小关系，产生用于驱动p侧开关元件Qup的U相PWM信号Gup和用于驱动n侧开关元件Qun的U相PWM信号Gun。例如，当处于比载波信号C小的状态中的U相调制信号Vmu与载波信号C一致时，PWM转换单元157可以产生用于将p侧开关元件Qup设置为接通状态的U相PWM信号Gup、Gun。另一方面，例如，当处于比载波信号C大的状态中的U相调制信号Vmu与载波信号C一致时，PWM转换单元157产生用于将n侧开关元件Qun设置为接通状态的U相PWM信号Gup、Gun。PWM转换单元157将U相PWM信号Gup、Gun输出到逆变器13。其结果是，逆变器13(特别是，构成逆变器13的U相臂的p侧开关元件Qup和n侧开关元件Qun)基于U相PWM信号Gup、Gun来执行操作。
而且，PWM转换单元157基于V相调制信号Vmv与载波信号C之间的大小关系，产生用于驱动p侧开关元件Qvp的V相PWM信号Gvp和用于驱动n侧开关元件Qvn的V相PWM信号Gvn。此外，PWM转换单元157基于W相调制信号Vmw与载波信号C之间的大小关系，产生用于驱动p侧开关元件Qwp的W相PWM信号Gwp和用于驱动n侧开关元件Qwn的W相PWM信号Gwn。其中产生V相PWM信号Gvp、Gvn和W相PWM信号Gwp、Gwn的模式与其中产生U相PWM信号Gup、Gun的模式相同。
(2)逆变器控制操作的流程
接下来，在车辆1中被执行的逆变器控制操作(也就是说，由ECU 15所执行的逆变器控制操作)的流程将参照图3来描述。图3是示出逆变器控制操作的流程的流程图。
如图3所示，两相/三相转换单元154产生三相电压指令信号(也就是说，U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw)(步骤S11)。产生三相电压指令信号的方法正如上述参照图2所描述的那样。
在与步骤S11的操作并行或其之前或之后的操作中，ECU 15判定车辆1的当前驾驶模式是否为经济模式(步骤S12)。经济模式是这样的驾驶模式：其中，燃料经济性能的改善(例如，燃料消耗的减少)与行驶性能的改善(例如，驾驶响应的改善或者噪声、振动和不平顺性(NVH)的减小)相比被给予更高的优先级。
在步骤S12中，作为判定车辆1的当前驾驶模式是否为经济模式的补充或替代，ECU15可以判定三相交流电动机14的输出(也就是说，电力)是否低于或等于预定值。例如，ECU15可以判定被用于推动车辆1的三相交流电动机14的输出是否低于或等于预定值。当确定三相交流电动机14的输出低于或等于预定值时，可以与其中确定车辆1的当前驾驶模式是经济模式的情况类似的方式，执行接下来的操作。
当作为步骤S12的判定结果，确定车辆1的当前驾驶模式不是经济模式(步骤S12中的否)时，谐波产生单元155产生三次谐波信号Vh1(步骤S13)。
在那之后，加法器156u将步骤S13中所产生的三次谐波信号Vh1加到步骤S11中所产生的U相电压指令信号Vu上。其结果是，加法器156u产生U相调制信号Vmu(＝Vu+Vh1)(步骤S14)。加法器156v也类似地产生V相调制信号Vmv(＝Vv+Vh1)(步骤S14)。加法器156w也类似地产生W相调制信号Vmw(＝Vw+Vh1)(步骤S14)。
另一方面，当作为步骤S12的判定结果，确定车辆1的当前驾驶模式是经济模式(步骤S12中的是)时，谐波产生单元155产生具有与三次谐波信号Vh1的特性不同的特性的三次谐波信号Vh2(步骤S23)。
在那之后，加法器156u将步骤S23中所产生的三次谐波信号Vh2加到步骤S11中所产生的U相电压指令信号Vu上。其结果是，加法器156u产生U相调制信号Vmu(＝Vu+Vh2)(步骤S24)。加法器156v也类似地产生V相调制信号Vmv(＝Vv+Vh2)(步骤S24)。加法器156w也类似地产生W相调制信号Vmw(＝Vw+Vh2)(步骤S24)。
三次谐波信号Vh1、Vh2将参照图4进行描述。图4是示出三次谐波信号Vh1、Vh2与三相电压指令信号的曲线图。
首先，三次谐波信号Vh1将被描述。如图4的第二顶部曲线图所示，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者(参见图4的顶部曲线图)的信号电平的绝对值为最小值的时间处为最小值。换句话说，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其满足U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者的信号电平的绝对值为最小值时的相位与三次谐波信号Vh1的信号电平的绝对值为最小值时的相位一致的条件。也就是说，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最小值的时间处为最小值。
例如，三次谐波信号Vh1可以是这样的三次谐波信号：其信号电平在U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者的信号电平为零的时间处为零。换句话说，三次谐波信号Vh1可以是这样的三次谐波信号：其满足U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者的信号电平为零时的相位与三次谐波信号Vh1的信号电平为零时的相位一致的条件。
在图4的第二顶部曲线图所示的实例中，例如，三次谐波信号Vh1的信号电平在U相电压指令信号Vu的信号电平为零的时间处(参见图4中的黑色圆形)为零。类似地，三次谐波信号Vh1的信号电平在V相电压指令信号Vv的信号电平为零的时间处(参见图4中的黑色方形)为零。类似地，三次谐波信号Vh1的信号电平在W相电压指令信号V w的信号电平为零的时间处(参见图4中的黑色三角形)为零。
此外，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者(参见图4中的顶部曲线图)的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值。换句话说，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其满足U相电压指令信号Vu、V相电压指令信号Vv和W相电压指令信号Vw中的任一者的信号电平的绝对值为最大值时的相位与三次谐波信号Vh1的信号电平的绝对值为最大值时的相位一致的条件。也就是说，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值。
此外，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其极性在U相电压指令信号Vu的信号电平的绝对值为最大值的时间处与U相电压指令信号Vu的极性相反。而且，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其极性在V相电压指令信号Vv的信号电平的绝对值为最大值的时间处与V相电压指令信号Vv的极性相反。而且，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其极性在W相电压指令信号Vw的信号电平的绝对值为最大值的时间处与W相电压指令信号Vw的极性相反。也就是说，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其极性在预期相的相电压指令信号的信号电平为最大值的时间处与预期相的相电压指令信号的极性相反。
在图4中的第二顶部曲线图所示的实例中，例如，(i)三次谐波信号Vh1的信号电平的绝对值在U相电压指令信号Vu的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色圆形)为最大值，和(ii)在U相电压指令信号Vu的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh1的信号电平的极性与U相电压指令信号Vu的极性相反。类似地，例如，(i)三次谐波信号Vh1的信号电平的绝对值在V相电压指令信号Vv的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色方形)为最大值，和(ii)在V相电压指令信号Vv的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh1的信号电平的极性与V相电压指令信号Vv的极性相反。类似地，例如，(i)三次谐波信号Vh1的信号电平的绝对值在W相电压指令信号Vw的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色三角形)为最大值，和(ii)在W相电压指令信号Vw的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh1的信号电平的极性与W相电压指令信号Vw的极性相反。
谐波产生单元155可以通过参考由两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号来产生三次谐波信号Vh1。例如，谐波产生单元155可以基于两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号的相位，通过对存储在存储器等中的参数所定义的三次谐波信号的基本信号的相位进行移位来产生三次谐波信号Vh1。可选地，例如，谐波产生单元155可以基于两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号的相位，通过分割(divide)三相电压指令信号的频率来产生三次谐波信号的基本信号，并且通过对该基本信号的相位进行移位来产生三次谐波信号Vh1。谐波产生单元155可以通过使用所选择的方法来产生三次谐波信号Vh1。
三次谐波信号Vh1可以不是这样的三次谐波信号：该三次谐波信号的信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值。具体地，三次谐波信号Vh1可以是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处大于零。换句话说，三次谐波信号Vh1可以是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处不为零。在这种情况下，三次谐波信号Vh1可以不是这样的三次谐波信号：该三次谐波信号的信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最小值(例如，零)的时间处为最小值(例如，零)。然而，同样在这种情况下，三次谐波信号Vh1可以是这样的三次谐波信号：其极性在预期相的相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处与预期相的相电压指令信号的极性相反。为了在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处产生其信号电平的绝对值大于零的三次谐波信号Vh1，谐波产生单元155可以使其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值的三次谐波信号Vh1(也就是说，图4中的第二顶部曲线图所示的三次谐波信号Vh1)的相位移位X°(其中-90<X<90)。然而，谐波产生单元155可以通过使用选择的方法，产生其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处大于零的三次谐波信号Vh1。
接下来，三次谐波信号Vh2将被描述。如图4中的第三顶部曲线图所示，三次谐波信号Vh2以及三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最小值(例如，零)的时间处为最小值(例如，零)。此外，三次谐波信号Vh2以及三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值。另一方面，不同于三次谐波信号Vh1，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其极性在预期相的相电压指令信号的信号电平为最大值的时间处与预期相的相电压指令信号的极性相同。也就是说，三次谐波信号Vh2与三次谐波信号Vh1不同之处在于极性反转(换句话说，相位被移位180°)。
在图4中的第三顶部曲线图所示的实例中，例如，(i)三次谐波信号Vh2的信号电平的绝对值在U相电压指令信号Vu的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色圆形)为最大值，和(ii)在U相电压指令信号Vu的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh2的信号电平的极性与U相电压指令信号Vu的极性相同。类似地，例如，(i)三次谐波信号Vh2的信号电平的绝对值在V相电压指令信号Vv的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色方形)为最大值，和(ii)在V相电压指令信号Vv的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh2的信号电平的极性与V相电压指令信号Vv的极性相同。类似地，例如，(i)三次谐波信号Vh2的信号电平的绝对值在W相电压指令信号Vw的信号电平为最大值的时间处(参见图4中的白色三角形)为最大值，和(ii)在W相电压指令信号Vw的信号电平为最大值的时间处，三次谐波信号Vh2的信号电平的极性与W相电压指令信号Vw的极性相同。
谐波产生单元155可以通过参考由两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号来产生三次谐波信号Vh2。例如，谐波产生单元155可以基于由两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号的相位，通过对存储在存储器等中的参数所定义的三次谐波信号的基本信号的相位进行移位来产生三次谐波信号Vh2。可选地，例如，谐波产生单元155可以基于由两相/三相转换单元154所产生的三相电压指令信号的相位，通过分割该三相电压指令信号的频率来产生三次谐波信号的基本信号，并且通过对该基本信号的相位进行移位来产生三次谐波信号Vh2。可选地，谐波产生单元155可以通过使三次谐波信号Vh1移位180°(也就是说，极性反转)来产生三次谐波信号Vh2。谐波产生单元155可以通过使用所选择的方法来产生三次谐波信号Vh2。
三次谐波信号Vh2可以不是这样的三次谐波信号：该三次谐波信号的信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值。具体地，三次谐波信号Vh2可以是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处大于零(参见图4中的第四顶部曲线图和第五顶部曲线图)。换句话说，三次谐波信号Vh2可以是这样的三次谐波信号：其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处不为零。在这种情况下，三次谐波信号Vh2可以不是这样的三次谐波信号：该三次谐波信号的信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最小值(例如，零)的时间处为最小值(例如，零)。然而，同样在这种情况下，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其极性在预期相的相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处与预期相的相电压指令信号的极性相同。为了产生其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处大于零的三次谐波信号Vh2，谐波产生单元155可以使其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处为最大值的三次谐波信号Vh2(也就是说，图4中的第三顶部曲线图所示的三次谐波信号Vh2)的相位移位X°(其中-90<X<90)。然而，谐波产生单元155可以通过使用所选择的方法，产生其信号电平的绝对值在至少一个相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处大于零的三次谐波信号Vh2。
回过头来参考图3，在那之后，PWM转换单元157基于U相调制信号Vmu与载波信号C之间的大小关系来产生U相PWM信号Gup、Gun(步骤S15)。类似地，PWM转换单元157基于V相调制信号Vmv与载波信号C之间的大小关系来产生V相PWM信号Gvp、Gvn(步骤S15)。类似地，PWM转换单元157基于W相调制信号Vmw和载波信号C之间的大小关系来产生W相PWM信号Gwp、Gwn(步骤S15)。其结果是，逆变器13基于PWM信号而被驱动。
对于根据本实施例的上述逆变器控制操作，当车辆1未以经济模式行驶时，逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh1来控制。这样，借助根据本实施例的其中逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh1来控制的逆变器控制操作，与根据比较实施例的其中逆变器13的操作未使用三次谐波信号Vh1来控制的逆变器控制操作相比，平滑电容器12的端电压VH中的纹波被适当地减小。
而且，对于根据本实施例的逆变器控制操作，当车辆1以经济模式行驶时，逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh2来控制。这样，借助根据本实施例的其中逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作，与根据比较实施例的其中逆变器13的操作未使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作相比，逆变器13中的损耗被适当地减小。在下文中，将参照图5和图6来描述原因。图5示出这样的曲线图，它们分别示出了在通过使用当车辆1以经济模式行驶时所产生的三次谐波信号Vh2来控制逆变器13的操作的情况下的U相电压指令信号Vu、三次谐波信号Vh2、U相调制信号Vmu和U相PWM信号Gup。图6示出这样的曲线图，它们分别示出了在通过使用当车辆1以经济模式行驶时所产生的三次谐波信号Vh1来控制逆变器13的操作的情况下的U相电压指令信号Vu、三次谐波信号Vh1、U相调制信号Vmu和U相PWM信号Gup。
在接下来的描述中，为了描述方便，将集中于U相进行描述。当然，同样适用于V相和W相中的每一者。
当图5(b)所示的三次谐波信号Vh2被加到图5(a)所示的U相电压指令信号Vu上时，图5(c)所示的U相调制信号Vmu被产生。这里，如上所述，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：在预期相的相电压指令信号的信号电平为最大值的时间处，该三次谐波信号的信号电平的绝对值为最大值并且其极性与预期相的相电压指令信号的极性相同。
这样，U相调制信号Vmu的信号电平的峰值(图5(c)所示的白色圆形)的绝对值大于U相电压指令信号Vu的信号电平的峰值(图5(c)所示的黑色圆形)的绝对值。具体地，U相调制信号Vmu的信号电平的最大值大于U相电压指令信号Vu的信号电平的最大值。此外，U相调制信号Vmu的信号电平的最小值小于U相电压指令信号Vu的信号电平的最小值。也就是说，三次谐波信号Vh2是这样的三次谐波信号：其起作用以使U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值大于U相电压指令信号Vu的信号电平的峰值的绝对值。
在本实施例中，三次谐波信号Vh2具有这样的特性(例如，相位、振幅等)：其能够将U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。具体地，三次谐波信号Vh2具有这样的特性：其能够将U相调制信号Vmu的信号电平的最大值增大到载波信号C的信号电平的最大值之上。此外，三次谐波信号Vh2期望是具有这样特性的三次谐波信号：其能够将U相调制信号Vmu的信号电平的最小值减小到载波信号C的信号电平的最小值之下。
相反地，谐波产生单元155产生具有这样特性的三次谐波信号Vh2：其在产生三次谐波信号Vh2时，能够将U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。为了产生具有这样特性的三次谐波信号Vh2，谐波产生单元155依照上述方式，作为对三次谐波信号(或三次谐波信号Vh1)的基本信号的相位进行移位(也就是说，调节)的补充或替代，可以调节三次谐波信号(或三次谐波信号Vh1)的基本信号的振幅。
其结果是，如图5(c)所示，U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值大于载波信号C的信号电平的峰值的绝对值。因此，如图5(d)所示，当三次谐波信号Vh2被使用时，p侧开关元件Qup和n侧开关元件Qun中每一者的开关操作的次数例如是S2(在图5(d)所示的实例中，S2＝18)。
另一方面，当图6(b)所示的三次谐波信号Vh1被加到图6(a)所示的U相电压指令信号Vu(其与图5(a)所示的U相电压指令信号Vu相同)上时，图6(c)所示的U相调制信号Vmu被产生。这里，如上所述，三次谐波信号Vh1是这样的三次谐波信号：在预期相的相电压指令信号的信号电平为最大值的时间处，该三次谐波信号的信号电平的绝对值为最大值并且其极性与预期相的相电压指令信号的极性相反。
这样，U相调制信号Vmu的信号电平的峰值(图6(c)所示的白色圆形)的绝对值不大于或难以大于U相电压指令信号的信号电平的峰值(图6(c)所示的黑色圆形)的绝对值。具体地，U相调制信号Vmu的信号电平的最大值不大于或难以大于U相电压指令信号Vu的信号电平的最大值。此外，U相调制信号Vmu的信号电平的最小值不小于或难以小于U相电压指令信号Vu的信号电平的最小值。
因此，如图6(c)所示，U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值不大于或难以大于载波信号C的信号电平的峰值的绝对值。其结果是，如图6(d)所示，当三次谐波信号Vh2被使用时，p侧开关元件Qup和n侧开关元件Qun中每一者的开关操作的次数例如是S1(其中S1>S2，并且在图6(d)所示的实例中，S1＝24)。
以这种方式，借助根据本实施例的其中逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作，与根据比较实施例的其中逆变器13的操作不使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作相比，逆变器13的各个开关元件的开关操作的次数。各个开关元件的开关操作的次数减少导致包括开关元件的逆变器13的损耗减小。这样，借助根据本实施例的其中逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作，与根据比较实施例的其中逆变器13的操作不使用三次谐波信号Vh2来控制的逆变器控制操作相比，逆变器13的损耗被适当地减少。
此外，在本实施例中，ECU 15在车辆1的当前驾驶模式是经济模式的情况下通过使用三次谐波信号Vh2来控制逆变器13的操作，这样可发挥有利的效果，即逆变器13的损耗被减小。另一方面，ECU 15在车辆1的当前驾驶模式不是经济模式的情况下通过使用三次谐波信号Vh1来控制逆变器13的操作，这样可发挥有利的效果，即平滑电容器12的端电压VH中的纹波被减小。当逆变器13的操作通过使用三次谐波信号Vh2来控制时，逆变器13的损耗减小，然而存在平滑电容器12的端电压VH中的纹波增大的问题。另一方面，在车辆1的当前驾驶模式是经济模式(或者三相交流电动机14的输出相对低)的情况下，与车辆1的当前驾驶模式不是经济模式(或者三相交流电动机14的功率相对高)的情况相比，端电压VH中的纹波相对小。或者，在车辆1的当前驾驶模式是经济模式(或者三相交流电动机14的输出相对低)的情况下，与车辆1的当前驾驶模式不是经济模式(或者三相交流电动机14的功率相对高)的情况相比，由端电压VH中的纹波增大导致的影响降低。这样，在本实施例中，在端电压VH中的纹波相对小或由端电压VH中的纹波增大导致的影响相对小的情况下，为了使逆变器13的损耗降低相对于端电压VH中的纹波减小而言优先级较高，ECU 15能够通过使用三次谐波信号Vh2来控制逆变器13的操作。另一方面，在端电压VH中的纹波相对大或由端电压VH中的纹波增大导致的影响相对大的情况下，为了使端电压VH中的纹波减小相对于逆变器13的损耗降低而言优先级较高，ECU 15能够通过使用三次谐波信号Vh1来控制逆变器13的操作。其结果是，ECU 15能够控制逆变器13的操作，以使在逆变器13的损耗被减少的同时，端电压VH中的纹波被减少。
然而，ECU 15可以通过使用三次谐波信号Vh2来控制逆变器13的操作，这样可发挥有利的效果，即逆变器13的损耗就被降低，而不管车辆1的当前驾驶模式如何(或不管三相交流电动机14的输出如何)。在这种情况下，ECU 15不需要执行与三次谐波信号Vh1相关联的操作(例如，图3中的步骤S12至S14中的操作)。
当考虑到从三次谐波信号Vh2获得的技术上的有利效果时，三次谐波信号Vh2可以被认为是具有这样特性的三次谐波信号：其用于使各个三相调制信号的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。也就是说，三次谐波信号Vh2可以被认为是具有这样特性的三次谐波信号：其用于使U相调制信号Vmu的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。类似地，三次谐波信号Vh2可以被认为是具有这样特性的三次谐波信号：其用于使V相调制信号Vmv的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。类似地，三次谐波信号Vh2可以被认为是具有这样特性的三次谐波信号：其用于使W相调制信号Vmw的信号电平的峰值的绝对值增大到载波信号C的信号电平的峰值的绝对值之上。这样，三次谐波信号Vh2不限于图4所示的三次谐波信号，并且可以是任何具有这样特性的三次谐波信号。
在上述描述中，三次谐波信号Vh2是正弦波(参见图4)。然而，三次谐波信号Vh2可以是任何具有与三相电压指令信号的频率的三倍一样高的频率的交流信号。例如，如图7中的第二顶部曲线图和第四顶部曲线图中所示，三次谐波信号Vh2可以是矩形波(所谓的脉冲波)信号。可选地，例如，如图7中的第三顶部曲线图和第五顶部曲线图所示，三次谐波信号Vh2可以是三角波信号。可选地，三次谐波信号Vh2可以是具有其它形状的信号，例如锯齿波。简而言之，三次谐波信号Vh2可以是这样的信号：其中，相同的波形图案(期望地，相同的其信号电平变化的波形图案)以与各个三相电压指令信号或三相电流值的频率的三倍高的频率对应的周期，周期性地出现。同样适用于三次谐波信号Vh1。
在上述描述中，车辆1包括单个电动发电机14。然而，车辆1可以包括多个电动发电机14。在这种情况下，车辆1期望地包括用于每个电动发电机14的逆变器13。在这种情况下，ECU 15可以为各个逆变器13单独地执行上述的逆变器控制操作。可选地，除了电动发电机14之外，车辆1可以进一步包括引擎。也就是说，车辆1可以是混合动力车辆。
在上述描述中，逆变器13和电动发电机14被安装在车辆1上。然而，逆变器13和电动发电机14可以被安装在除车辆1之外的任何装置上(例如，通过使用逆变器13和电动发电机14来执行操作的装置，以及例如空调等)。当然，即使当逆变器13和电动发电机14被安装在除车辆1之外的任何装置上时，也可以获得上述各种有利的效果。
本发明不限于上述实施例。本发明可以在从所附的权利要求书和整个说明书读取的本发明的范围内或者在不脱离本发明的理念的情况下按照需要进行修改。本发明的技术范围也包括包含此修改的电动机控制设备。

Claims (9)

1.一种电动机控制设备，其控制电动机***，该电动机***包括直流电源、电力变换器和三相交流电动机，所述电力变换器包括将直流电力转换为交流电力的开关元件，所述直流电力被从所述直流电源提供，所述三相交流电动机通过使用从所述电力变换器输出的所述交流电力而被驱动，所述电动机控制设备包括：
生成装置，其被配置为在所述三相交流电动机的各相中，通过将三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号，所述相电压指令信号定义所述三相交流电动机的操作，所述相电压指令信号的信号电平的峰值的绝对值小于具有预定频率的载波信号的信号电平的峰值的绝对值，以及所述调制信号的信号电平的峰值的绝对值大于所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值；和
控制装置，其被配置为通过基于所述调制信号中的每一个和所述载波信号之间的大小关系控制所述开关元件来控制所述电力变换器的操作。
2.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于
所述三次谐波信号中的每一个包括信号分量，在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值大于零，和(ii)该信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制设备，其特征在于
所述三次谐波信号中的每一个包括信号分量，在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i)该信号分量的信号电平的绝对值为最大值，和(ii)该信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同。
4.根据权利要求1或2所述的电动机控制设备，其特征在于
所述三次谐波信号中的每一个包括第一信号分量和第二信号分量中的至少一者，(i)在预期相的所述相电压指令信号的信号电平的绝对值为最大值的时间处，(i-1)该第一信号分量的信号电平的绝对值为最大值，和(i-2)该第一信号分量的信号电平的极性与所述预期相的所述相电压指令信号的极性相同，以及(ii)该第二信号分量通过将所述第一信号分量的相位移位X°来获得(其中-90<X<90)。
5.根据权利要求1或2所述的电动机控制设备，其特征在于
所述电动机***被安装在车辆上，和
当推动所述车辆所需的所述三相交流电动机的输出小于或等于预定值时，所述生成装置通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号。
6.根据权利要求1或2所述的电动机控制设备，其特征在于
所述电动机***被安装在车辆上，和
当所述车辆在以燃料经济驾驶模式行驶时，所述生成装置通过将对应的三次谐波信号加到对应的相电压指令信号上来产生各个调制信号，在该燃料经济驾驶模式中，燃料经济性能被给予比驾驶性能更高的优先级。
7.根据权利要求1或2所述的电动机控制设备，其特征在于进一步包括：
调节装置，其被配置为调节所述三次谐波信号中的每一个的特性，使得在所述三相交流电动机的相的对应一个中，对应的调制信号的信号电平的峰值的绝对值大于所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值。
8.根据权利要求7所述的电动机控制设备，其特征在于
所述三次谐波信号中的每一个的特性包括该三次谐波信号的相位和振幅中的至少一者。
9.一种电动机控制方法，其控制电动机***，该电动机***包括直流电源、电力变换器和三相交流电动机，所述电力变换器包括将直流电力转换为交流电力的开关元件，所述直流电力被从所述直流电源提供，所述三相交流电动机通过使用从所述电力变换器输出的所述交流电力而被驱动，所述电动机控制方法包括：
在所述三相交流电动机的各相中，通过将三次谐波信号加到相电压指令信号上来产生调制信号，所述相电压指令信号定义所述三相交流电动机的操作，所述相电压指令信号的信号电平的峰值的绝对值小于具有预定频率的载波信号的信号电平的峰值的绝对值，以及所述调制信号的信号电平的峰值的绝对值大于所述载波信号的信号电平的峰值的绝对值；和
通过基于所述调制信号中的每一个和所述载波信号之间的大小关系控制所述开关元件来控制所述电力变换器的操作。
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