[发明专利]同步电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及同步电动机驱动系统，特别是涉及一种为同步电动机供给驱动电力的逆变器的控制技术。

背景技术

在同步电动机的使用过程中，要求用于驱动同步电动机的同步电动机驱动系统整体实现高效化。例如，在为同步电动机供给驱动电力的三相逆变器中，从高效率的角度出发，经常使用电压型脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）控制（以下称为PWM控制）。

然而，近年来，虽然车辆用马达中使用的电源是电池,即直流电源，但随着半导体技术的进步，从可靠性、可控性、效率等角度出发，在车辆用马达中使用同步电动机的做法正逐渐成为主流。在这种用途中，要求在实现高效率的同时也需要实现高扭矩。

一般来说，在试图实现同步电动机的高扭矩化的情况下，必须使用高频马达电流，而在实施PWM控制的三相逆变器中，开关的频度随着频率的提高而增加，因此，会出现开关损失增大的问题。

为了减少这种开关损失，在例如专利文献1、专利文献2中公开了一种技术，其在转数低的情况下使三相逆变器在低频载波频率下动作，而在转数高的情况下使三相逆变器在高频载波频率下动作。利用这种技术，能够相应于马达驱动状态来抑制逆变器的高频化导致的开关损失问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002-153096号公报

专利文献2：特开2001-186787号公报

但是，在专利文献1和2所公开的技术中，虽然在转数低的情况下能够减少开关损失，但在转数高的情况下无法减少开关损失。另外还存在的问题是：如果使三相逆变器在低频载波频率下动作，则电流波纹增大，随之引起电动机的振动和噪音。

发明内容

本发明借鉴了这些相关问题，目的是提供一种既能够减少开关损失、又能够抑制电动机的振动和噪音的主要诱因,即电流波纹的同步电动机驱动系统。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的同步电动机驱动系统的特征在于，其具有：多个三相逆变器，将直流电力变换为三相交流电力；控制电路，控制所述多个三相逆变器的动作；和同步电动机，具有多个三相线圈，用于接收三相交流电力的供给，所述控制电路在对三相逆变器的动作进行控制时，使所述多个三相逆变器之中的第一和第二三相逆变器采用彼此不同的载波频率生成三相交流电力；所述第一和第二三相逆变器分别向不同的三相线圈供给三相交流电力。

发明效果

利用解决问题的手段中描述的结构，本发明的同步电动机驱动系统能够在以多个三相逆变器对单个电动机进行PWM控制时针对多个三相逆变器分别设定不同的载波频率。这里，将多个三相逆变器之中的至少1个三相逆变器的载波频率设定为低频，使各个三相逆变器所输出的马达电流的波纹彼此干扰，这样就能够抑制在低频载波频率下动作的三相逆变器所输出的马达电流的波纹。另外，在低频载波频率下动作的三相逆变器也有助于减少开关损失。

因而，根据本发明，能够提供一种既能够减少逆变器的高频化导致的开关损失，又能够抑制电动机的振动和噪音的主要诱因，即马达电流波纹的、高效率、低噪音、低EMC、高可靠性的同步电动机驱动系统。

附图说明

图1是表示第1实施方式的同步电动机驱动系统的整体结构的图。

图2是同步电动机300的平面图。

图3是图2的同步电动机的详图。

图4是表示图2所示的同步电动机的定子线圈的接线的图。

图5是表示PWM控制部401的内部结构的图。

图6是PWM信号生成电路414中的栅极控制信号的生成模式的一个实例。

图7（a）是PWM信号生成电路414中的马达电流指令Ir_u1和载波信号fc_1的波形图，（b）是PWM信号生成电路415中的马达电流指令Ir_u2和载波信号fc_2的波形图，（c）是PWM信号生成电路416中的马达电流指令Ir_u3和载波信号fc_3的波形图。

图8（a）是逆变器组200的俯视图，（b）是在a-a’处的剖视图。

图9是表示三相逆变器201、202、203所输出的三相PWM电压的动作频率分别为10kHz、20kHz、10kHz的情况下本实施方式中的马达实际电流波形（仅U相）的图。

图10是表示三相逆变器201、202、203所输出的三相PWM电压的动作频率分别为20kHz、20kHz、20kHz的情况下马达实际电流波形（仅U相）的图。