[发明专利]用于控制旋转电机的设备和方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于旋转电机的控制设备，并且更具体地涉及控制设置有高侧开关元件和低侧开关元件的直流DC-交流AC转换电路并由此控制旋转电机的控制设备。

背景技术

诸如电动发电机的旋转电机利用控制设备和设置有多个开关元件的DC-AC转换电路来操作。旋转电机由控制DC-AC转换电路的控制设备来控制。为了控制旋转电机，DC-AC转换电路的开关元件由控制设备进行接通-断开控制。具体地，开关元件包括连接在旋转电机的各个绕组与连接到DC-AC转换电路的DC电源的正极端子或负极端子之间的高侧开关和低侧开关。例如，日本专利申请公开公布第2009-60713号公开了这样的控制设备，其中当旋转电机以较高旋转速度运行时，仅旋转电机的一个绕组（相）连接到DC电源，连接到其余绕组的开关元件被断开并且绕组的中性点连接到DC电源的负极端子。

然而，根据专利公布第2009-60713号的上述控制设备执行以下控制（半波整流）：其中同时对单相施加DC-AC转换电路的输出电压。因此，无法有效地使用对应于旋转电机的各个相的绕组。

发明内容

实施例提供了一种新开发的、控制旋转电机的控制设备，其中控制设备包括AC-DC电压转换电路，AC-DC电压转换电路设置有连接在DC电源与各个定子绕组之间的开关元件、以及连接在定子绕组的连接点与DC电源之间的开关元件。

作为实施例的第一方面，一种控制旋转电机的控制设备（其中，该旋转电机具有在中性点处相互连接的多个定子绕组，所述旋转电机以旋转角旋转）包括：转换电路，其能够将DC电源的DC电压转换成AC电压，转换电路将AC电压提供给定子绕组，转换电路包括高侧操作开关和低侧操作开关，该高侧操作开关在DC电源的正极端子与定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合，并且该低侧操作开关在DC电源的负极端子与定子绕组之间电连接以在其间打开和闭合；中性开关，其包括高侧中性开关和低侧中性开关，该高侧中性开关在DC电源的正极端子与中性点之间电连接以在其间打开和闭合，并且该低侧中性开关在DC电源的负极端子与中性点之间连接以在其间打开和闭合；切换装置，其用于在由旋转角确定的预定时段将该高侧操作开关和该低侧操作开关切换成互补接通，该切换装置在连续的预定时段连续地切换该高侧操作开关和该低侧操作开关，由此将DC电压转换成AC电压；第一时段估计装置，其用于估计在预定时段的第一时段，该第一时段是接通的低侧操作开关的数目大于接通的高侧操作开关的数目的时段；第二时段估计装置，其用于估计在预定时段的第二时段，该第二时段是接通的高侧操作开关的数目大于接通的低侧操作开关的数目的时段；电压增大装置，其用于在由第一时段估计装置估计的第一时段期间增大中性点处的电压；以及电压减小装置，其用于在由第二时段估计装置估计的第二时段期间减小中性点处的电压。电压增大装置被配置成将高侧中性开关控制为接通了比接通低侧中性开关的时段长的时段以增大中性点处的电压；并且电压减小装置被配置成将低侧中性开关控制为接通了比接通高侧中性开关的时段长的时段以减小中性点处的电压。

当由切换装置接通的高侧开关元件的数目大于低侧开关元件的数目时，中性点处的电压接近DC电源的正极端子处的电压。此时，当电压减小装置进行操作时，中性点处的电压接近DC电源的负极端子处的电压。结果，可以增大构成转换电路的高侧开关元件处流过的电流的量。此外，由于接通的高侧开关元件的数目大于低侧开关元件的数目，所以可以增大流经旋转电机的电流的量，以使得同样可以增大转矩的量。

类似地，当由切换装置接通的低侧开关元件的数目大于高侧开关元件的数目时，中性点处的电压接近DC电源的负极端子处的电压。此时，当电压增大装置进行操作时，中性点处的电压接近DC电源的正极端子处的电压。结果，可以增大构成转换电路的低侧开关元件处流过的电流的量。此外，由于接通的低侧开关元件的数目大于高侧开关元件的数目，所以可以增大流经旋转电机的电流的量，以使得同样可以增大转矩的量。

作为本实施例的第二方面，电压增大装置被配置成当低侧中性开关被断开时通过将高侧中性开关控制为接通来开始增大中性点处的电压；并且电压减小装置被配置成当高侧中性开关被断开时通过将低侧中性开关控制为接通来开始减小中性点处的电压。控制设备还包括用于可变地设置旋转角的可变设置装置，该旋转角确定电压增大装置开始增大中性点处的电压的定时或电压减小装置开始减小中性点处的电压的定时，可变设置装置基于确定旋转电机的操作状态的参数来可变地设置旋转角。