[发明专利]旋转电机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制包括由永磁铁构成磁场的转子和具有三相的电枢线圈的定子、并作为交流发电机或马达来工作的旋转电机的控制装置。

背景技术

作为安装在车辆、船舶、建设机械、发动发电机等上搭载的内燃机上的旋转电机，使用了发动机器的马达、和被机器驱动而产生用来对电池充电的输出的发电机，但是近年来，为了实现设置空间的节约、成本的降低、旋转电机的高功能化，对在车辆上搭载既作为发电机又作为马达起作用的旋转电机进行了研究。

为了使这种旋转电机工作，必须像例如专利文献1所示的那样，具有包括在电池与旋转电机之间设置的电力变换电路和控制该电力变换电路的控制器的控制装置。作为电力变换电路通常使用三相全桥型的电路。三相全桥型的电力变换电路具有以下构成，即，包括在上下具有臂的3个支路，这些臂包括开关元件和与该开关元件反向并联连接的反馈二极管，这3个支路相互并联连接。这种电力变换电路具有：从全桥电路的两端引出的一对DC端子（直流侧端子）、和从全桥电路的3个支路的各自的上臂与下臂的连接点引出的三相的AC端子（交流侧端子）。一对DC端子与电池的两端连接，三相的AC端子分别与旋转电机的电枢线圈的三相的端子连接。在电力变换电路的一对DC端子间连接有平滑用电容。

控制电力变换电路的开关元件的控制器包括微处理器和向电力变换电路的开关元件施加驱动信号的开关驱动电路，设置成由从电力变换电路的DC端子间的电压生成恒定的直流电压的控制电源电路提供电源电压而工作。控制器将控制电力变换电路的开关元件控制成：在使旋转电机作为内燃机发动用马达工作时，使电力变换电路作为变换器起作用而从直流电源向旋转电机供给电枢电流。控制器还在旋转电机被内燃机驱动而作为交流发电机工作时，使电力变换电路作为整流器起作用而从电枢线圈向直流电源供给充电电流，并且进行用来使电池的两端的电压保持在设定范围的控制。

作为控制电池的充电电压的方法，可以根据旋转电机的构成举出适宜的方法。例如，在控制转子的场磁体由永磁铁构成的旋转电机（以下称为永磁铁式旋转电机。）时，作为控制电池的充电电压的方法，可以采用以下方法：在电池的端子电压超过设定值时，通过反复进行使构成电力变换电路的全桥电路的下臂或上臂的开关元件同时成为导通状态而把三相的电枢线圈短路的动作和解除电枢线圈的短路的动作，把电池的端子电压保持在设定值附近的方法。

在旋转电机的转子具有场磁体线圈时，作为控制电池的充电电压的方法，可以举出通过控制向场磁体线圈供给的电流来调整旋转电机的输出电压的方法。

在像上述那样构成的旋转电机的控制装置中，在旋转电机被内燃机旋转驱动而对电池充电的状态下，如果把电池连接到电力变换电路的布线被切断，或者把电池连接到电力变换电路的继电器等的开关单元发生故障，电池从电力变换电路切离，则控制器不能控制和切断发电输出，会出现在电力变换电路的DC端子间产生过大的电压，该过电压导致在电力变换电路的DC端子之间连接的电路的构成部件被击穿之类的问题。

为了防止上述那样的问题产生，对在转子上设置场磁体线圈的旋转电机，提出专利文献2所示的控制装置。在该控制装置中，在电池等的直流电源与旋转电机之间设置电力变换电路，在旋转电机作为发电机工作而对直流电源充电时，通过控制场磁体电流以把电力变换电路的DC端子间的电压保持在设定值，进行把电力变换电路的DC端子间的电压保持在设定值的控制。

专利文献2所示的控制装置包括对在电力变换电路的直流输出电压超过预定值的状态在设定时间内持续时产生了过电压的情况进行检测的单元，且构成为进行如下的控制：在检测到过电压的产生时使场磁体电流变成零，并且通过使电力变换电路的下臂的开关元件和上臂的开关元件中的某一方同时成为导通状态，把三相的电枢线圈短路，使旋转电机的输出电压变成零。

根据专利文献2所示的控制装置，由于在把直流电源连接到电力变换电路的布线被切断而在电力变换电路的DC端子间产生了过电压时，进行抑制旋转电机的输出的动作，所以可以防止在除去直流电源时电力变换电路的DC端子之间连接的电路因过电压被击穿。

<专利文献1>日本特开2003-184712号公报

<专利文献2>日本特开2004-15936号公报

发明内容

（发明要解决的问题）