升壓變換器的控制裝置制造方法及圖紙

一種升壓變換器的控制裝置，其在直流電源和電力負載之間具備升壓變換器的系統中，在不伴隨耐電壓的增大的條件下使電功率轉換器的平滑電容器小電容化的同時，抑制電功率損失。所述控制裝置具備：運算單元，其具備比例要素、積分要素以及微分要素，且該微分要素被構成為帶通濾波器，并且所述運算單元對相當于升壓變換器的電流指令值的PID控制量進行運算；控制單元，其根據運算出的PID控制量而對升壓變換器的輸出電壓進行控制；判斷單元，其判斷是否應該優先進行直流電源的損失抑制；切換單元，在判斷為應該優先進行損失抑制的情況下，所述切換單元將運算單元的運算模式從變動抑制模式向損失抑制模式切換，在損失抑制模式中，所述三相交流電機的旋轉速度越低，則越將帶通濾波器的截止頻率向低頻率側進行補正。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及升壓變換器的控制裝置的
，所述升壓變換器的控制裝置對用于驅動三相交流電機的電機驅動系統中的升壓變換器進行控制。
技術介紹
在該
中，提出了一種降低電壓變動的裝置(例如，參照專利文獻I)。根據在專利文獻I中公開的電壓轉換裝置，在升壓變換器的電抗器電流的絕對值較小時，通過降低升壓變換器的載波頻率，從而能夠降低由空載時間的影響而導致的電壓變動。在先技術文獻專利文獻 專利文獻I :日本特開2004-112904號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題作為被設置在用于對從直流電源供給的直流電壓進行升壓的升壓變換器和電機等電力負載之間的電功率轉換器的逆變器，通常包括電壓平滑用的平滑電容器。該平滑電容器的電容越大，則越不易產生電壓變動，從而越穩定，但另一方面，越會使成本和體積增大。因此，例如在車輛驅動用電機的驅動控制等、存在設置空間及成本等很多限制的狀況下，傾向于期望實現平滑電容器的小電容化。另一方面，當將平滑電容器小電容化時，平滑電容器的端子電壓上容易產生相當于電機電頻率(大約O至數百Hz)的頻帶的電壓變動。在欲從電氣上保護平滑電容器、和構成變換器的開關元件等免受這種電壓變動的影響時，需要使這些元件的耐電壓增加，但耐電壓的增加通常還伴隨著成本和體積的增大。因此，在將平滑電容器小電容化時，需要對平滑電容器所產生的、相當于電機電頻率的頻帶的電壓變動進行充分抑制。此處，為了對平滑電容器的電壓變動進行抑制，需要對直流電源的輸入輸出電流進行適當控制，但在專利文獻I所公開的電壓轉換裝置中，升壓變換器的電壓控制電路被構筑為，由比例要素(P)以及積分要素(I)構成的PI控制電路，從而無法對平滑電容器中產生的90度的相位滯后進行補償。因此，無法實時地對平滑電容器的電壓變動進行抑制。此處特別考慮到，將升壓變換器的電壓控制電路設定為，在上述的結構中增加了微分要素(D)的PID控制電路。由于微分要素具有90度的相位超前特性，因此通過由該PID控制電路所實現的PID控制，從而能夠對相當于電機電頻率的頻帶的電壓變動進行適當抑制。但是，通常情況下，微分要素為越是高頻帶其控制項(D項)越大。平滑電容器的端子電壓上產生的電壓變動被大致分為至少兩種，一種為前文敘述的相當于電機電頻率的頻帶的電壓變動，另一種為相當于逆變器的開關頻率(數k至數十kHz)的頻帶的電壓變動(開關波動)。因此，與相當于電機電頻率的頻帶的電壓變動相比，微分要素更大程度地追隨于開關波動。開關波動的頻帶處于，超過了直流電源的輸入輸出電流的控制速度的區域，當微分要素欲以此方式追隨于開關波動時，平滑電容器的端子電壓反而容易變得不穩定。如此，在包括專利文獻I中所公開的裝置在內的、在現有的技術思想下構筑的裝置中，從實踐來看，存在難以將平滑電容器小電容化的技術上的問題點。此外，在專利文獻I所公開的電壓轉換裝置中，完全沒有考慮隨著相對于直流電源的電功率的輸入輸出而產生的電功率損失。因此，即使能夠抑制平滑電容器上所產生的、相當于電機電頻率的電壓變動，也會產生如下的狀況，即，通過電壓變動抑制而得到的實踐上的益處由于由電功率損失而導致的例如耗油率的惡化等而被抵消。在將平滑電容器小電容化時，還需要考慮與這種電功率損失之間的平衡。本專利技術為鑒于所涉及的技術上的問題點而實施的，其以提供一種如下的升壓變換器的控制裝置為課題，即，在于直流電源和電力負載之間具備升壓變換器和電功率轉換器的電機驅動系統中，所述升壓變換器的控制裝置能夠在不伴隨耐電壓的增大的條件下將電功率轉換器的平滑電容器小電容化，并且能夠盡可能地抑制電功率損失。 用于解決課題的方法為了解決上述課題，本專利技術所涉及的升壓變換器的控制裝置為一種升壓變換器的控制裝置，其在電機驅動系統中對所述升壓變換器進行控制，所述電機驅動系統具備直流電源；三相交流電機；電功率轉換器，其被設置在所述直流電源和所述三相交流電機之間，且包括與所述三相交流電機的三相各自對應的開關電路、以及與該開關電路并聯配置的平滑電容器；升壓變換器，其被設置在所述電功率轉換器和所述直流電源之間，且對所述直流電源的直流電壓進行升壓，并向所述電功率轉換器供給，所述升壓變換器的控制裝置具有運算單元，其具備比例要素、積分要素以及微分要素，該微分要素被構成為帶通濾波器，并且所述運算單元對相當于所述升壓變換器的電流指令值的PID控制量進行運算，所述升壓變換器的電流指令值用于，將所述升壓變換器的輸出電壓維持為所述平滑電容器的端子間電壓VH的指令值；控制單元，其根據運算出的所述PID控制量而對所述升壓變換器的輸出電壓進行控制；判斷單元，其判斷是否相對于所述端子間電壓VH的變動抑制而應該優先進行伴隨于所述直流電源的電功率的輸入輸出的損失抑制；切換單元，在判斷為應該優先進行所述損失抑制的情況下，所述切換單元將所述運算單元運算所述PID控制量時的運算模式從變動抑制模式向損失抑制模式切換，所述變動抑制模式為，將所述帶通濾波器的截止頻率維持為基準值的模式，所述損失抑制模式為，將所述截止頻率相對于所述基準值而向減少側進行補正的模式，在所述損失抑制模式中，所述三相交流電機的旋轉速度越低，則越將所述截止頻率向低頻率側進行補正(技術方案I)。本專利技術所涉及的升壓變換器的控制裝置是指，例如適當具備了存儲器等的計算機裝置、控制器或處理器等，且為能夠根據情況而適當具備各種電氣元件或者磁元件和電路等的裝置。另外，該升壓變換器的控制裝置還可以為，其至少一部分與如下的控制裝置所共有的裝置，即，對構成本專利技術所涉及的電機驅動系統整體的其他要素(例如，電功率轉換器和三相交流電機)進行綜合控制的控制裝置。根據本專利技術所涉及的升壓變換器的控制裝置，通過運算單元，而對相當于升壓變換器的電流指令值的、作為控制量的PID控制量進行運算，其中，所述運算單元包括與比例項(P項)相對應的比例要素；與積分項(I項)相對應的積分要素；以及與微分項(D項)相對應的微分要素，所述升壓變換器的電流指令值用于，使平滑電容器的端子間電壓VH維持或收斂于指令值(以下，適當表示為“VH指令值”)。也就是說，升壓變換器采用如下的結構，S卩，受到本專利技術所涉及的控制單元的控制，從而通過作為所謂的反饋控制中的一種的PID控制而被驅動的結構。另外，在完成該反饋時所使用的偏差優選為，根據三相交流電機的目標轉矩以及目標旋轉速度而確定的作為控制目標的VH指令值、與該時間點處的端子電壓VH之間的偏差。另外，本專利技術所涉及的升壓變換器的控制裝置也可以優選具備如下的其他運算單元，所述其他運算單元根據作為PID控制量的電流指令值與該時間點處的升壓變換器的控制裝置的電流值之間的偏差，而將用于使升壓變換器的電流值維持于電流指令值的控制量(例如，由P項以及I項構成的PI控制量)，作為為了用于與載波信號進行比較的占空比信號等來進行運算，所述PID控制量為，通過遵循該PID控制規則的控制量運算而求得的量。此處，微分要素優選作為如下的要素，S卩，具有90°的相位超前特性、并對由平滑電容器產生的90°的相位滯后進行補償的要素。即，通過根據微分要素而得到的微分項， 從而能夠使在反饋控制的過程中從直流電源引出的直流電流的相位、和三相交流電機的電功率的相位匹配，并能夠良好地對升壓變換器的輸出電壓(本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高松直義，岡村賢樹，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：