CN111987974B - 旋转电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
获得即使构成逆变器的元件的温度变高也能抑制元件的破损的旋转电机控制装置。包括：根据电压指令值控制直流电源(1)的输出电压并将其输出至直流电源布线(6)的转换器(3)；具有多个开关元件和二极管、将直流电源布线上的直流功率功率转换成交流功率的逆变器(4)；及基于来自外部的动作指令控制转换器及逆变器的控制电路(5)，控制电路(5)具有对逆变器(4)的开关元件或二极管的温度进行检测的温度检测单元(52)、及基于温度检测单元(52)输出的温度来调整电压指令值的电压指令设定单元(51)，电压指令设定单元(51)在温度检测单元(52)输出的开关元件或二极管的温度比预先决定的温度要高时将电压指令值设定得较低。
Description
技术领域
本申请涉及旋转电机控制装置。
背景技术
具有由转换器和逆变器构成的驱动电路的旋转电机控制装置中，若逆变器的开关元件的温度变高，则开关损耗变大。
另一方面，逆变器的开关元件的元件耐压性具有伴随元件温度的降低而降低这一温度依赖性。已知如下技术：开关元件的元件温度越低，则将驱动电路的输入电压的上限值设得越低，并根据来自电气负载的请求，设定直流电压的输出电压以使得不超过所设定的输入电压的上限值，从而减少驱动电路的开关损耗(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-75048号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中，逆变器的开关元件的温度越高则直流电源布线的电压越高，进而与直流电源布线的电压成正比的逆变器的开关损耗增加。另外，若逆变器的开关元件的温度变高，则最坏的情况是有可能导致开关元件破损。
本申请是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种旋转电机控制装置，即使构成逆变器的驱动电路的开关元件的温度变高，也能抑制元件的破损。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的旋转电机控制装置，包括：转换器，该转换器构成为根据电压指令值来控制第1开关元件从而将直流电源的输出电压输出至直流电源布线；逆变器，该逆变器具有多个第2开关元件和与该第2开关元件并联连接的二极管，将直流电源布线上的直流功率功率转换成交流功率；及控制电路，该控制电路基于来自外部的动作指令对转换器及逆变器的开关元件进行控制，控制电路具有对逆变器的开关元件或二极管的温度进行检测的温度检测单元、及基于温度检测单元输出的开关元件或二极管的温度来调整电压指令值的电压指令设定单元，电压指令设定单元在温度检测单元输出的开关元件或二极管的温度比预先决定的温度要高的情况下，将电压指令值设定得比基于动作指令而运算出的电压指令值要低。
发明效果
本申请中，由于在逆变器的开关元件的温度较高的情况下降低直流电源布线的电压，因此能降低逆变器的开关元件的温度，能抑制开关元件的破损。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的旋转电机控制装置的结构图。
图2是构成实施方式1所涉及的装置的控制电路的电压指令设定单元的框图。
图3是构成实施方式1所涉及的装置的控制电路的电压限制量运算部的处理流程图。
图4是说明实施方式1所涉及的控制装置中的开关元件温度与直流电源布线电压之间的关系的流程图。
图5是构成实施方式2所涉及的控制装置的控制电路的弱磁电流控制部的框图。
图6是说明实施方式2所涉及的控制装置的动作的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，基于图1～图4对本申请的实施方式1所涉及的旋转电机控制装置进行说明。
图1是说明实施方式1的旋转电机控制装置的结构的图，图2是构成控制装置的电压指令设定单元的框图。
图1中，在直流电源1与作为旋转电机的电动机2之间，连接有由转换器3和逆变器4构成的驱动电路。还设置有基于来自外部的动作指令设置对转换器3和逆变器4进行控制的控制电路5。
转换器3将来自直流电源1的直流电压进行升压，逆变器4将由转换器3升压后的直流电压转换成交流电压。控制电路5基于从未图示的上位控制单元(ECU)输出的转矩等的请求转矩及请求旋转速度等动作指令对转换器3和逆变器4进行控制，以驱动控制电动机2。
转换器3由串联连接的开关元件S1、S2及与各开关元件S1、S2并联连接的二极管D1、D2构成，并串联连接在直流电源1和作为逆变器4的输入侧的直流电源布线6之间。转换器3是对基于脉冲宽度控制(PWC)信号等电压指令值将从直流电源1输出的电压施加于直流电源布线6而得的电压进行可变控制的装置，所述脉冲宽度控制(PWC)信号从控制电路5的电压指令设定单元51输出。
逆变器4中，U相桥臂由串联连接的开关元件S3、S4构成，V相桥臂由串联连接的开关元件S5、S6构成，W相桥臂由串联连接的开关元件S7、S8构成，且逆变器4串联连接在直流电源布线6与电动机2之间。另外，各开关元件S3～S8与二极管D3～D8并联连接。逆变器4基于从控制电路5输出的脉冲宽度控制(PWC)信号等将直流电压转换成交流电压。
逆变器4的串联连接的开关元件S3～S8的连接点与电动机2的电枢绕组连接。
另外，逆变器4的各开关元件S3～S8设置有可将温度转换成电压的热敏电阻这样的温度电压转换器7(图1中仅图示出开关元件S6的部位，但实际上设置于所有开关元件)。
对于控制电路5，图1中仅记载了电压指令设定单元51和温度检测单元52，但还包括生成脉冲宽度控制(PWC)信号的电路，该脉冲宽度控制(PWC)信号基于从上位ECU输出的请求转矩及请求旋转速度等动作指令对转换器3的开关元件S1、S2及逆变器4的开关元件S3～S8的导通截止进行控制。
由温度电压转换器7检测出的电压输入至控制电路5的温度检测单元52，温度检测单元52通过进行从电压向温度的运算从而进行开关元件S3～S8的温度检测。
电压指令设定单元51基于从温度检测单元52输出的开关元件温度、与从上位ECU等输出的转矩、旋转速度这样的动作指令来输出电压指令值，对转换器3的开关元件S1、S2进行控制并设定施加于直流电源布线6的电压。
电动机2能通过将由逆变器4将直流功率转换成交流功率而得的功率提供给电枢绕组从而产生转矩，当然能利用于混合动力汽车或电车这样的电动汽车。
图2是说明本申请的实施方式1所涉及的控制电路5所使用的电压指令设定单元51的结构的框图。
电压指令设定单元51由电压运算部51a、电压限制量运算部51b及限制处理部51c构成，构成为在逆变器4的开关元件温度比预先决定的温度要高的情况下能将转换器3的电压指令值设定得较低(开关元件S1、S2的导通比率变小等)。
电压运算部51a基于从上位ECU等输出的动作指令对限制前电压指令值进行运算并进行输出。电压限制量运算部51b根据逆变器4的开关元件温度对能限制限制前电压指令值的电压的限制量进行运算并进行输出。限制处理部51c通过对限制前指令值减去限制量，从而能降低所输出的电压指令值。
图3是示出了设置于控制电路5的电压指令设定单元51的电压限制量运算部51b的处理流程的图，图4是示出了相对于逆变器4的开关元件温度的直流电源布线6的电压的图。
如图3所示，若开关元件温度变为预先决定的温度以上则电压限制量运算部51b增大限制量。通过增大限制量从而能将针对转换器3的电压指令值设定得较低，其结果如图4所示能降低作为转换器3的输出的直流电源布线6的电压。
由此能使与直流电源布线6的电压成正比的逆变器4的开关元件S3～S8中产生的开关损耗减少。通过开关损耗减少，从而能抑制开关元件S3～S8的温度上升，并能抑制因发热而导致的元件损坏。
本申请的实施方式1所涉及的控制装置中，作为逆变器4的开关元件S3～S8的温度检测，检测出了开关元件自身的温度，但也可以通过对与开关元件S3～S8并联连接的二极管D3～D8的温度进行检测，来推测开关元件S3～S8的温度。另外，可以对开关元件S3～S8和二极管D3～D8这两者设定热敏电阻这样的温度电压转换器7，对开关元件S3～S8和二极管D3～D8的温度进行检测。
在二极管D3～D8的温度较高的情况下，通过降低直流电源布线6的电压，从而在二极管D3～D8中产生的开关损耗也降低，能抑制二极管D3～D8的温度上升，二极管D3～D8的元件破损也同样能得到抑制。
根据本结构不仅能抑制逆变器4的开关元件S3～S8的温度上升，还能抑制二极管D3～D8的温度上升，能抑制因发热而导致的元件损坏。
实施方式2.
接着，基于图5及图6对本申请的实施方式2中的旋转电机控制装置进行说明。
实施方式2中的旋转电机控制装置是对实施方式1中的控制电路5进一步设置了如图5所示那样的弱磁电流控制部53的装置，图5是弱磁电流控制部53的框图。
实施方式2中的旋转电机控制装置是在逆变器4的开关元件S3～S8的温度比预先决定的温度要高的情况下将电动机2的弱磁电流设得比基于动作指令而决定的值要大从而能抑制直流电源布线6的电压上升的装置，弱磁电流控制部53包括弱磁电流运算部53a和控制部53b。
弱磁电流运算部53a输入来自上位ECU的动作指令、逆变器4的开关元件S3～S8的元件温度、及直流电源布线6的电压，对电动机2的弱磁电流进行运算。控制部53b基于来自弱磁电流运算部53a的输出，生成针对逆变器4的开关元件S3～S8的电压指令值。
图6(a)是示出了动作指令和开关元件S3～S8的元件温度与直流电源布线6的电压之间的关系的图，图6(b)是在开关元件S3～S8的元件温度较高的情况下增大弱磁电流的关系图。
如图6(a)所示，若将动作指令设为横轴，将直流电源布线6的电压设为纵轴，则需要在开关元件的温度较低的情况下设为实线A，在开关元件的温度较高的情况下设为实线B。
此时弱磁电流的绝对值如图6(b)所示，即使在动作指令的旋转速度较低的情况下，也在开关元件温度较高的情况下如实线B那样将弱磁电流的绝对值设得较大，以降低直流电源布线6的电压。另一方面，在开关元件温度较低的情况下，在如实线A那样动作指令的请求旋转速度较高的情况下才增大弱磁电流。
若增大弱磁电流，则能减小逆变器4施加于电动机2的电压，因此能降低逆变器4的开关元件S3～S8的元件温度。
通过进行上述处理，能抑制直流电源布线6的电压上升，直流电源布线6的电压变为直流电源1的电压以上，从而能抑制逆变器4的开关不可控制状况。
由此，当逆变器4的开关元件S3～S8的温度比预先决定的温度要高时，通过增大将直流电源布线6的电压设定得较低时的、电动机2的弱磁电流，从而能抑制直流电源布线6的电压，维持逆变器4的开关可控制状态。
本公开记载了各种例示的实施方式及实施例，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不限于特定实施方式的应用，可单独或以各种组合来应用于实施方式。
因此，未例示的无数变形例设想也包含在本申请所公开的技术范围内。例如，设为也包含对至少1个结构要素进行变形、追加或者省略的情况、以及提取至少1个结构要素并与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。
标号说明
1：直流电源，
2：电动机(旋转电机)，
3：转换器，
4：逆变器，
5：控制电路，
6：直流电源布线，
7：温度电压转换器，
51：电压指令设定单元，
52：温度检测单元，
51a：电压运算部，
51b：电压限制量运算部，
51c：限制处理部，
53：弱磁电流控制部，
53a：弱磁电流运算部，
53b：控制部，
S1～S8：开关元件，
D1～D8：二极管。
Claims (2)
1.一种旋转电机控制装置，其特征在于，包括：
转换器，该转换器构成为根据电压指令值来控制第1开关元件从而将直流电源的输出电压输出至直流电源布线；
逆变器，该逆变器具有多个第2开关元件和与所述第2开关元件并联连接的二极管，将所述直流电源布线上的直流功率功率转换成交流功率；以及
控制电路，该控制电路基于来自外部的动作指令对所述转换器及所述逆变器的开关元件进行控制，
所述控制电路具有对所述逆变器的开关元件或二极管的温度进行检测的温度检测单元、及基于所述温度检测单元输出的开关元件或二极管的温度来调整所述电压指令值的电压指令设定单元，
所述电压指令设定单元在所述温度检测单元输出的开关元件或二极管的温度比预先决定的温度要高的情况下，将所述电压指令值设定得比基于所述动作指令而运算出的电压指令值要低，
所述电压指令设定单元包括：
电压运算部，该电压运算部基于所述动作指令来运算限制前电压指令值；
电压限制量运算部，该电压限制量运算部根据所述逆变器的开关元件或二极管的温度对可限制所述限制前电压指令值的电压的限制量进行运算；及
限制处理部，该限制处理部输出对所述限制前电压指令值减去所述限制量而得的电压指令值。
2.如权利要求1所述的旋转电机控制装置，其特征在于，
所述控制电路包括旋转电机的弱磁电流控制部，
所述弱磁电流控制部在所述温度检测单元输出的开关元件或二极管的温度比预先决定的温度要高的情况下，以将所述旋转电机的弱磁电流设得比基于所述动作指令而决定的值要大的方式来控制所述逆变器的开关元件。
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