[发明专利]电动机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动机控制系统，更具体地说，涉及通过施加由逆变器从转换器升高的直流电压转换的交流电压来执行交流电动机的驱动控制的电动机控制系统。

背景技术

在相关技术中，已知有一种电动车辆，其包括电动机作为驱动动力源。该电动车辆由来自电池的电力驱动来输出动力。三相同步交流电动机可用作该电动机。该三相同步交流电动机通过施加由逆变器从电源提供的直流电压转换的三相交流电压来驱动。

此外，在上述某些电动车辆中，从电池提供的直流电压不直接被提供给逆变器，而是由升降压式转换器根据预定的指令值升压，然后被输入到逆变器。使用升降压式转换器升高系统电压以通过此方式增加系统电压，这是有利的，因为可以更高的转矩和更高的转速驱动交流电动机。

正弦脉宽调制（PWM）控制、过调制控制和矩形波控制已知作为三相交流电动机的控制方式。这些控制方式基于车辆的驾驶条件、调制系数（下面描述）等被选择性地切换和广泛地使用。

例如，公开号为2006-311768的日本专利申请（JP2006-311768A）描述了这样一种电动机驱动系统控制器，该控制器在调制系数不固定的预定控制模式中设定目标调制系数，以便降低系统的整体损耗，同时可变地控制作为转换器所升高的电压的系统电压，从而使得调制系数变为目标调制系数。

此外，公开号为2010-172156的日本专利申请（JP2010-172156A）描述了在车辆的电动机控制系统中，在使用电池电压执行矩形波控制之时电压相位达到阈值的情况下，开始转换器的升压操作

如JP2006-311768A中描述的电动机控制系统实例那样，在包括转换器、逆变器和交流电动机的电动机控制系统中，降低转换器升高的电压以通过矩形波控制（即，所谓的单脉冲控制）操作交流电动机，这是有利的，以便降低转换器和逆变器的开关损耗。但是，由于矩形波控制是在弱磁控制之下的电压相位控制，因此，当弱磁电流增加时，电动机损耗也增加。另一方面，当转换器升高的电压增加到以正弦PWM控制操作交流电动机时，电动机损耗降低。但是，由于开关操作次数增加导致开关损耗，因此转换器和逆变器的损耗也增加。这样，当电动机电流的电流矢量在矩形波控制期间位于输出最大转矩的最佳电流提前线上或接近最佳电流提前线时，包括交流电动机的整个系统的损耗实现最小化。

当交流电动机的操作在矩形波控制模式（在该模式中，电动机电流的电流相位以此方式位于最佳电流提前线上或接近最佳电流提前线（此类电流相位在下文中称为最佳电流相位））中受到控制时，矩形波控制中的调制系数保持固定（例如，0.78），因此，不可能在如JP2006-311786A所述将调制系数设定为目标值的同时可变地控制系统电压。

此外，在包括升压转换器的电动机控制系统中，直接将电池电压用作系统电压而不升高电池电压，来执行使用上述最佳电流相位的矩形波控制，需要在电动机所需的输出转矩增加的特定时间点上开始转换器的升压操作。但是，由于调制系数如上所述固定，因此，不可能基于调制系数判定是否开始升压操作。

在这种情况下，可以构想转换器的升压操作在转换为矩形波控制之后立即开始。在这种情况下，由于转换器的配置限制，开始升压操作之后的系统电压至少需要增加具有预定值的最小升压电压，这样，由于上述的系统电压增加最小升压电压，使用电池电压执行在最佳电流相位上的矩形波控制中的操作点转换到系统损耗相对较大的过调制控制模式或正弦PWM控制模式中的操作点。因此，系统在系统损耗较大的状态下执行操作，直到在开始转换器的升压操作之后给电动机的转矩指令增加并且再次执行矩形波控制时。

发明内容

本发明提供一种能够在执行矩形波控制的同时，通过适时地开始转换器的升压操作来抑制系统损耗增加的电动机控制系统。