[发明专利]电动机控制设备及电动机控制方法

说明书

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系统。

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系统，该电动机系统包括直流电源、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，可以控制电动机系统。电动机控制设备对其执行控制的电动机系统包括直流电源、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。