本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

目前，已知一種進(jìn)行獨(dú)立繞線式多相電動(dòng)機(jī)(例如六線三相式電動(dòng)機(jī))的驅(qū)動(dòng)控制的裝置，該獨(dú)立繞線式多相電動(dòng)機(jī)能夠相互獨(dú)立地控制在電動(dòng)機(jī)定子中設(shè)置的各相的電樞繞組的電流。通過使用這樣的電動(dòng)機(jī)，能夠不使用升壓電路而消除電壓不足，從而謀求電動(dòng)機(jī)的高輸出化。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)大容量化和最高轉(zhuǎn)速的提升。

提出了在上述的獨(dú)立繞線式多相電動(dòng)機(jī)中，通過在各相的繞組中流過重疊了高次諧波成分的偽矩形波電流，即使在任意一相的繞組中電流或電壓變得異常的情況下，也能夠繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)(專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006－149146號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，當(dāng)在任意一相的繞組中產(chǎn)生了異常的情況下，雖然可能能夠繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，但無法抑制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的課題而作出的。其主要的目的在于，在對(duì)獨(dú)立繞線式多相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中任意一相成為缺相的情況下，能夠在抑制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)的同時(shí)，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

用于解決課題的方法

本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)相互獨(dú)立地設(shè)置了各相的電樞繞組的多相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具備：將經(jīng)由直流母線供給的直流電力轉(zhuǎn)換成多相的交流電力后分別向上述各相的電樞繞組進(jìn)行輸出的逆變電路；以及用于對(duì)上述逆變電路進(jìn)行控制的控制器，當(dāng)在上述交流電力中任意一相缺相的情況下，上述控制器調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差，以使除了上述缺相的相之外的其他的上述正常相的各交流電力相互抵銷。

發(fā)明的效果

通過本發(fā)明，在對(duì)獨(dú)立繞線式多相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)過程中任意一相成為缺相的情況下，能夠在抑制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)的同時(shí)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。

圖2表示電動(dòng)機(jī)的電樞繞組的配置例。

圖3表示電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的一個(gè)例子。

圖4表示圖3所示的構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)的交鏈磁通、感應(yīng)電壓以及電感的變化的狀況。

圖5表示電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的另一個(gè)例子。

圖6表示圖5所示的構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)的交鏈磁通、感應(yīng)電壓以及電感的變化的狀況。

圖7表示通常時(shí)的電動(dòng)機(jī)各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。

圖8表示在W相缺相時(shí)未進(jìn)行電流的相位調(diào)整的情況下的電動(dòng)機(jī)各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。

圖9表示在W相缺相時(shí)進(jìn)行了電流的相位調(diào)整的情況下的電動(dòng)機(jī)各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。

圖10表示在W相缺相的情況下相位調(diào)整后的U相電流與V相電流的波形。

圖11表示與圖10所示的A～G的各電角度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)矢量。

圖12表示在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，逆變電路中的W相的橋接電路發(fā)生斷開故障的狀況。

圖13表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較低時(shí)直流電壓與W相的感應(yīng)電壓。

圖14表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為恒定值以上時(shí)的直流電壓與W相的感應(yīng)電壓。

圖15表示斷開故障時(shí)W相的橋接電路的電流路徑。

圖16表示在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，逆變電路中的W相的橋接電路發(fā)生接通故障時(shí)的電流路徑。

圖17表示將電力切斷用開關(guān)分別設(shè)置在各相的橋接電路的例子。

圖18表示將電力切斷用開關(guān)分別設(shè)置在各相的交流輸出線的例子。

具體實(shí)施方式

(第一實(shí)施方式)

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200的結(jié)構(gòu)的圖。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200與混合動(dòng)力汽車(HEV)或電動(dòng)汽車(EV)等中使用的電動(dòng)機(jī)100連接，來控制電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200具有直流電源201、平滑電容器202、控制器203以及逆變電路210。

電動(dòng)機(jī)100是具有分別與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的三相的電樞繞組102a、102b、102c的獨(dú)立繞線式的六線三相式交流電動(dòng)機(jī)。這些電樞繞組102a～102c相互獨(dú)立地設(shè)置。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200分別獨(dú)立地控制在電樞繞組102a～102c中流過的電流，從而能夠使電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)100的輸出軸105上安裝有對(duì)電動(dòng)機(jī)100的磁極位置θ進(jìn)行檢測(cè)的磁極位置檢測(cè)器110。向控制器203輸出磁極位置檢測(cè)器110針對(duì)磁極位置θ的檢測(cè)結(jié)果。

直流電源201經(jīng)由直流母線201a、201b向逆變電路210供給直流電力。關(guān)于直流電源201，例如能夠利用鋰離子電池等二次電池等。

平滑電容器202用于抑制伴隨著逆變電路210的動(dòng)作而產(chǎn)生的直流電壓的變動(dòng)，在直流母線201a與直流母線201b之間與逆變電路210并聯(lián)地連接。

控制器203對(duì)于逆變電路210具有的各相的橋接電路210a、210b、210c分別輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw?；谠擈?qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw使橋接電路210a、210b、210c分別進(jìn)行動(dòng)作，由此控制器203能夠控制逆變電路210。

逆變電路210具有分別與U相、V相、W相對(duì)應(yīng)的全橋式的橋接電路210a、210b以及210c。各橋接電路210a、210b、210c具有上下各臂的作為開關(guān)元件發(fā)揮功能的四個(gè)IGBT221以及與各IGBT221并聯(lián)設(shè)置的四個(gè)二極管222。在橋接電路210a、210b、210c中，各IGBT221基于來自控制器203的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw來進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。由此，把從直流電源201供給的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力，從橋接電路210a、210b、210c經(jīng)由各相的交流輸出線120分別輸出至電動(dòng)機(jī)100的各相的電樞繞組102a、102b、102c。

在各相的交流輸出線120分別設(shè)置有用于對(duì)電動(dòng)機(jī)100的電樞繞組102a、102b、102c中流過的各電流進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器130。將電流傳感器130檢測(cè)出的各相的電流值i_u、i_v、i_w輸出至控制器203?？刂破?03基于從電流傳感器130輸入的各相的電流值i_u、i_v、i_w以及從磁極位置檢測(cè)器110輸入的磁極位置θ，進(jìn)行預(yù)定的電流控制運(yùn)算，基于該運(yùn)算結(jié)果，輸出各相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw。

圖2表示電動(dòng)機(jī)100的電樞繞組102a、102b、102c的配置例子。如圖2所示，將電樞繞組102a、102b、102c機(jī)械式地各錯(cuò)開120°來配置在電動(dòng)機(jī)100的定子中，以使各相的感應(yīng)電壓的波形的相位差以電角度的方式成為120°。此外，如上所述，在電動(dòng)機(jī)100中，電樞繞組102a、102b、102c相互獨(dú)立地設(shè)置，與以往的一般的三相平衡式的電動(dòng)機(jī)的Y接線、Δ接線的構(gòu)造不同。

圖3表示電動(dòng)機(jī)100的構(gòu)造的一個(gè)例子。如圖3所示，例如電動(dòng)機(jī)100是由安裝有多個(gè)電樞繞組102的定子鐵芯101以及固定在輸出軸105上并在表面粘貼有多個(gè)永磁鐵104的轉(zhuǎn)子鐵芯103而構(gòu)成的表面磁鐵型電動(dòng)機(jī)。此外，各電樞繞組102與圖2的電樞繞組102a、102b、102c中的任意一個(gè)相對(duì)應(yīng)。

圖4表示圖3所示的構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)100的交鏈磁通、感應(yīng)電壓以及電感的變化的狀況。若將U相的交鏈磁通設(shè)為ψ_u，將感應(yīng)電壓設(shè)為e_u，將自感設(shè)為L_u，將U相與V相之間的互感設(shè)為M_uv，則這些參數(shù)與電動(dòng)機(jī)100的電角度對(duì)應(yīng)地，例如如圖4那樣進(jìn)行變化。即，關(guān)于交鏈磁通ψ_u以及感應(yīng)電壓e_u，以電角度360°為一個(gè)周期周期性地進(jìn)行變化。另一方面，關(guān)于自感L_u以及互感M_uv，在圖3的構(gòu)造中，與電角度無關(guān)而成為恒定。此外，V相、W相也相同。

圖5表示電動(dòng)機(jī)100的構(gòu)造的另一個(gè)例子。如圖5所示，例如電動(dòng)機(jī)100是由與圖3相同地安裝有多個(gè)電樞繞組102的定子鐵芯101以及固定在輸出軸105上并在內(nèi)部埋入了多個(gè)永磁鐵104的轉(zhuǎn)子鐵芯103而構(gòu)成的埋入磁鐵型電動(dòng)機(jī)。

圖6表示圖5所示的構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)100的交鏈磁通、感應(yīng)電壓以及電感的變化的狀況。若將U相的交鏈磁通設(shè)為ψ_u，將感應(yīng)電壓設(shè)為e_u，將自感設(shè)為L_u，將U相與V相之間的互感設(shè)為M_uv，則這些參數(shù)與電動(dòng)機(jī)100的電角度對(duì)應(yīng)地，例如如圖6那樣進(jìn)行變化。即，關(guān)于交鏈磁通ψ_u以及感應(yīng)電壓e_u，以電角度360°為一個(gè)周期周期性地變化。另一方面，關(guān)于自感L_u以及互感M_uv，在圖5的構(gòu)造中，以電角度360°為兩個(gè)周期(即以電角度180°為一個(gè)周期)周期性地變化。此外，V相、W相也相同。

圖3、圖5所示的使用了永磁鐵的電動(dòng)機(jī)100的電壓方程式通過以下的式(1)來表示。

[式1]

在上述的式(1)中，v_u、v_v、v_w以及i_u、i_v、i_w分別表示U相、V相、W相的電壓與電流，R表示一相的繞組電阻，P表示微分算符。另外，在式(1)中，各相的感應(yīng)電壓e_u、e_v、e_w、各相的自感L_u、L_v、L_w、各相之間的互感M_uv、M_vw、M_wu分別通過以下的式(2)、(3)、(4)來表示。

[式2]

[式3]

[式4]

在式(2)中，ω_e表示電動(dòng)機(jī)100的電角度旋轉(zhuǎn)速度，ψ_m表示永磁鐵104的繞組交鏈磁通。另外，在式(3)中，l_a表示一相的漏感，在式(3)、(4)中，L_a、L_as分別表示一相的有效電感的平均值成分以及振幅成分。

此外，在為圖3所示的表面磁鐵型電動(dòng)機(jī)的情況下，在式(3)、(4)中，L_as＝0。另一方面，在為圖5所示的埋入磁鐵型電動(dòng)機(jī)的情況下，在式(3)、(4)中，L_as≠0。

電動(dòng)機(jī)100對(duì)輸出軸105輸出的軸轉(zhuǎn)矩T通過以下的式(5)表示。在式(5)中，P_OUT表示電動(dòng)機(jī)100向輸出軸105輸出的機(jī)械能(軸輸出)，ω_m表示輸出軸105的旋轉(zhuǎn)角速度(軸旋轉(zhuǎn)速度)。即，軸轉(zhuǎn)矩T是軸輸出P_OUT除以軸旋轉(zhuǎn)速度ω_m得到的值。因此，若軸旋轉(zhuǎn)速度ω_m與電動(dòng)機(jī)軸輸出P_OUT為恒定值，則軸轉(zhuǎn)矩T也成為恒定。在式(5)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將電動(dòng)機(jī)100的極對(duì)數(shù)設(shè)為1，計(jì)算為ω_e＝ω_m，但實(shí)際上，若將電動(dòng)機(jī)100的極對(duì)數(shù)設(shè)為P_p，則ω_m＝ω_e/P_p的關(guān)系成立。

[式5]

上述的式(5)的電動(dòng)機(jī)100的軸輸出P_OUT通過以下的式(6)表示。

[式6]

P_OUT＝P_u+P_v+P_w＝e_u·i_u+e_v·i_v+e_w·i_w …(6)

此外，式(6)表示的軸輸出P_OUT等于從電動(dòng)機(jī)100的輸入功率P_IN減去銅損、鐵損等各損失后的值。關(guān)于電動(dòng)機(jī)100的輸入功率P_IN，如以下的式(7)所示，作為將各相的瞬時(shí)電壓v_u、v_v、v_w與瞬時(shí)電流i_u、i_v、i_w的積分別相加后的值來求出。

[式7]

P_IN＝v_u·i_u+v_v·i_v+v_w·i_w …(7)

在表面磁鐵型電動(dòng)機(jī)、凸極比比較小的埋入磁鐵型電動(dòng)機(jī)中，如式(6)所示，在輸入功率P_IN中的由各相的感應(yīng)電壓e_u、e_v、e_w與瞬時(shí)電流i_u、i_v、i_w的積決定的功率P_u、P_v、P_w主要被轉(zhuǎn)換成軸輸出P_OUT。

根據(jù)式(5)可知，若在電動(dòng)機(jī)100以恒定的軸旋轉(zhuǎn)速度ω_m旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸輸出P_OUT為恒定值，則軸轉(zhuǎn)矩T成為恒定。根據(jù)式(6)可知，為了使電動(dòng)機(jī)100的軸輸出P_OUT恒定，如之前敘述的那樣，需要輸入功率P_IN中的由各相的感應(yīng)電壓e_u、e_v、e_w與瞬時(shí)電流i_u、i_v、i_w的積決定的功率P_u、P_v、P_w的和為恒定。

圖7表示通常時(shí)的電動(dòng)機(jī)100的各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。如上所述，在電樞繞組102a、102b、102c分別產(chǎn)生的各相的感應(yīng)電壓e_u、e_v、e_w的相位差均為120°。在通常時(shí)，如圖7所示，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200決定各橋接電路210a、210b、210c中的IGBT221的動(dòng)作定時(shí)，以使分別在電樞繞組102a、102b、102c中流過的各相的電流i_u、i_v、i_w相互成為120°的相位差。結(jié)果，通過感應(yīng)電壓與電流的積求出的各相的功率P_u、P_v、P_w如圖7所示，以感應(yīng)電壓以及電流的2倍的頻率進(jìn)行脈動(dòng)，相互的相位差成為60°。另一方面，求出三相的功率P_u、P_v、P_w的總和而得到的輸入功率P_IN如圖7所示，成為恒定。因此，若感應(yīng)電壓與電流為正弦波，則可知在原理上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

此外，在上述的說明中，假設(shè)了感應(yīng)電壓波形、電流波形為理想的正弦波，但實(shí)際上，在感應(yīng)電壓波形、電流波形中包含少許高次諧波，不是理想上的正弦波。但是，即便在該情況下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200也將感應(yīng)電壓波形、電流波形作為正弦波進(jìn)行處理來控制電動(dòng)機(jī)100，由此能夠使電動(dòng)機(jī)100大致無問題地進(jìn)行動(dòng)作。

如以上說明的那樣，即使在能夠分別獨(dú)立地控制在各相的電樞繞組102a、102b、102c中流過的電流的獨(dú)立繞線式的電動(dòng)機(jī)100中，也能夠通過作出三相的電流平衡的狀態(tài)，來一邊產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩一邊使電動(dòng)機(jī)100轉(zhuǎn)動(dòng)。該原理對(duì)于三相以外的獨(dú)立繞線式的多相電動(dòng)機(jī)也成立。即，若將電動(dòng)機(jī)的相數(shù)設(shè)為n，則通過使各相的電流的相位各錯(cuò)開360/n°，能夠使各相的電流平衡，以恒定的轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在通常時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200通過對(duì)電動(dòng)機(jī)100的全部相進(jìn)行通電，能夠控制電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)矩來使電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。但是，例如在橋接電路210a、210b、210c中的任意一個(gè)橋接電路中IGBT221的動(dòng)作產(chǎn)生異常，或者在任意一相中在交流輸出線120或電動(dòng)機(jī)100內(nèi)的配線中產(chǎn)生了斷線等異常，從而任意一相缺相而無法通電的情況下，無法通過與通常相同的控制方法適當(dāng)?shù)乜刂齐妱?dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)矩。即，在從逆變電路210向電動(dòng)機(jī)100的電樞繞組102a、102b、102c分別輸出的交流電力中，在任意一相缺相的情況下，若與通常相同地將各相的電流i_u、i_v、i_w的相位各錯(cuò)開120°來進(jìn)行電流控制，則在電動(dòng)機(jī)100中產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

參照?qǐng)D8對(duì)上述缺相時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的例子進(jìn)行具體說明。圖8表示在W相缺相時(shí)未進(jìn)行電流的相位調(diào)整的情況下電動(dòng)機(jī)100的各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。在該情況下，如圖8所示，U相的電流i_u與V相的電流i_v的相位差與通常時(shí)相同保持120°。但是，W相缺相，因此W相的電流i_w以及功率P_w成為0。因此，將三相的功率P_u、P_v、P_w(其中，P_w＝0)求出總和后的輸入功率P_IN如圖8所示不成為恒定，而與U相功率P_u、V相功率P_v的脈動(dòng)一致地以感應(yīng)電壓的2倍的頻率進(jìn)行脈動(dòng)。

如以上說明的那樣，在任意一相缺相而無法通電的情況下，若使用與通常時(shí)相同的控制方法進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制，則在電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩中產(chǎn)生大的脈動(dòng)。因此，在以往的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，當(dāng)在向電動(dòng)機(jī)輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，需要使電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。

另一方面，在本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200中，當(dāng)在向電動(dòng)機(jī)100輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，通過控制器203調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的電流的相位差，以使除了缺相的相之外的其他正常相的各交流功率相互抵銷。由此，能夠使電動(dòng)機(jī)100的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)減少，而繼續(xù)使電動(dòng)機(jī)100旋轉(zhuǎn)。

圖9表示在W相缺相時(shí)進(jìn)行了電流的相位調(diào)整的情況下電動(dòng)機(jī)100的各相的感應(yīng)電壓、電流以及功率的波形例。在W相缺相的情況下，如圖9所示，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200將V相的電流i_v的相位從通常時(shí)向減少60°的方向(圖中的左側(cè)方向)進(jìn)行挪動(dòng)，從而調(diào)整為其與U相的電流i_u的相位差成為60°。具體而言，在控制器203進(jìn)行的電流控制運(yùn)算中，對(duì)要輸出的V相電流i_v的相位進(jìn)行調(diào)整，與該調(diào)整后的相位一致地從控制器203對(duì)V相的橋接電路210b輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gv。由此，如圖9所示，使U相功率P_u的波峰部分與V相功率P_v的波谷部分以及U相功率P_u的波谷部分與V相功率P_v的波峰部分分別重疊，從而使它們相互抵銷。結(jié)果，即使在W相缺相時(shí)，也能夠使將三相的功率P_u、P_v、P_w求出總和后的輸入功率P_IN如圖9所示成為恒定。因此，能夠在抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的同時(shí)繼續(xù)使電動(dòng)機(jī)100旋轉(zhuǎn)。

對(duì)于三相以外的獨(dú)立繞線式的多相電動(dòng)機(jī)，也能夠如以上說明的那樣在缺相時(shí)通過調(diào)整電流相位來減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。即，若將成為控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的相數(shù)設(shè)為n，將缺相的相數(shù)設(shè)為m，則本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在任意一相缺相的情況下，調(diào)整正常相的各電流以使正常相的各交流電力的相位差Dp(°)滿足以下的式(8)，由此能夠使正常相的各交流電力相互抵銷。結(jié)果，能夠抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，并能夠繼續(xù)使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

Dp＝360/2(n－m)···(8)

其中，n、m是正的整數(shù)，n≥m+2

為了滿足上述式(8)，調(diào)整為在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差Di(°)滿足以下的式(9)即可。由此，當(dāng)在任意一相產(chǎn)生缺相時(shí)，能夠使正常相的各交流電力相互抵銷，從而抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。

Di＝360/(n－m)－360/n···(9)

此外，若在上述的式(8)、(9)中，設(shè)n＝3，m＝1，則Dp＝90°，Di＝60°，可知分別與圖9所示的U相功率P_u和V相功率P_v的關(guān)系以及U相電流i_u和V相電流i_v的關(guān)系一致。

為了實(shí)現(xiàn)上述的電流控制，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置需要具備對(duì)應(yīng)于成為控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的相數(shù)n具有n個(gè)橋接電路的逆變電路以及對(duì)該逆變電路的各橋接電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制器。另一方面，通過該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)需要具有能夠相互獨(dú)立控制的n個(gè)獨(dú)立繞組，從而通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置控制在各獨(dú)立繞組中流過的電流。在上述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與電動(dòng)機(jī)的組合中應(yīng)用本發(fā)明，從而在任意一相缺相的情況下，能夠調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差，以使除了缺相的相以外的正常相的各交流電力相互抵銷。結(jié)果，能夠抑制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，并在電動(dòng)機(jī)的電樞繞組中產(chǎn)生順利地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

接下來，對(duì)以上說明的缺相時(shí)的電流相位調(diào)整的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200的動(dòng)作進(jìn)一步進(jìn)行具體說明。

在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200中，考慮例如在W相的橋接電路210c內(nèi)IGBT221或二極管222產(chǎn)生動(dòng)作異常，或者電動(dòng)機(jī)100內(nèi)的配線或交流輸出線120發(fā)生斷線，從而在W相的電樞繞組102c中不流過電流，并且W相的交流電力缺相的情況。在該情況下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200能夠使用剩余的正常的兩相的電樞繞組102a以及102b進(jìn)行電流控制。但是，當(dāng)即使在缺相時(shí)仍與通常的三相平衡的狀態(tài)相同地，以120度的相位差輸出各相的電流來使電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，如在圖8中說明的那樣，將U相的瞬時(shí)功率P_u與V相的瞬時(shí)功率P_v求出總和后的輸入功率P_IN產(chǎn)生大的脈動(dòng)。結(jié)果，在電動(dòng)機(jī)100產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

因此，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200使用能夠分別獨(dú)立地控制在電動(dòng)機(jī)100的各相的電樞繞組102a、102b、102c中流過的電流的特征，如上所述，調(diào)整正常的兩相的瞬時(shí)功率P_u以及P_v的相位，來使它們的波峰波谷相互抵銷。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200在控制器203中，根據(jù)從電動(dòng)機(jī)100的輸出軸105上安裝的磁極位置檢測(cè)器110輸出的磁極位置信息，求出各相的感應(yīng)電壓的相位，針對(duì)該感應(yīng)電壓，進(jìn)行用于分別獨(dú)立地控制各相的電流相位的電流控制運(yùn)算。由此，調(diào)整瞬時(shí)功率P_u與P_v的相位差，降低電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

使用從安裝在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200與電動(dòng)機(jī)100之間的各相的電流傳感器130輸出的電流值的信息和從電動(dòng)機(jī)100的輸出軸105上安裝的磁極位置檢測(cè)器110輸出的磁極位置信息來進(jìn)行上述的電流控制運(yùn)算?？刂破?03根據(jù)電流控制運(yùn)算的結(jié)果，對(duì)逆變電路210的各橋接電路210a、210b、210c中包含的IGBT221輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw。各相的橋接電路210a、210b、210c根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gu、Gv、Gw進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，由此能夠分別單獨(dú)地調(diào)整針對(duì)各相的感應(yīng)電壓的電流相位。

接下來，說明在進(jìn)行缺相時(shí)的電流相位調(diào)整時(shí)在電動(dòng)機(jī)100內(nèi)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖10表示在W相缺相的情況下相位調(diào)整后的U相電流i_u與V相電流i_v的波形。圖11表示與圖10所示的A～G的各個(gè)電角度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)100內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)矢量。

如圖10所示，當(dāng)在W相缺相時(shí)進(jìn)行電流相位調(diào)整以使V相電流i_v的相位相對(duì)于U相電流i_u偏移60°時(shí)，在電動(dòng)機(jī)100內(nèi)部產(chǎn)生基于圖11所示的磁動(dòng)勢(shì)矢量的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。此時(shí)，U相的電樞繞組102a與V相的電樞繞組102b在相對(duì)于各電樞繞組直角的方向上分別產(chǎn)生與電流的變化對(duì)應(yīng)的交變的磁動(dòng)勢(shì)。

在圖10的A所示的電角度為0°時(shí)，U相電流i_u為0，僅流過V相電流i_v。此時(shí)，在電動(dòng)機(jī)100內(nèi)，如圖11的A所示，U相磁動(dòng)勢(shì)F_u成為0，僅產(chǎn)生V相磁動(dòng)勢(shì)F_v。因此，U相的電樞繞組102a與V相的電樞繞組102b的合成磁動(dòng)勢(shì)F_uv與V相磁動(dòng)勢(shì)F_v相同。

接下來，在圖10的B所示的電角度為30°時(shí)，在U相與V相雙方中流過電流。此時(shí)，在電動(dòng)機(jī)100內(nèi)產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)F_uv如圖11的B所示，成為U相磁動(dòng)勢(shì)F_u與V相磁動(dòng)勢(shì)F_v的矢量和。如此，當(dāng)在圖10的電流波形中電流值從A向B以電角度30°進(jìn)行了變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)100內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)如圖11的A到B那樣進(jìn)行變化。若將圖11的A與B進(jìn)行比較，可知U相磁動(dòng)勢(shì)F_u與V相磁動(dòng)勢(shì)F_v的大小分別變化，但是關(guān)于它們的合成磁動(dòng)勢(shì)F_uv，以相同的大小逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了30°。

相同地，與圖10中的C～G分別所示的每隔30°的電流值對(duì)應(yīng)地，圖11的C～G分別表示電動(dòng)機(jī)100的磁動(dòng)勢(shì)。根據(jù)圖11可知伴隨著圖10所示的U相電流i_u以及V相電流i_v的變化，U相與V相的合成磁動(dòng)勢(shì)F_uv以恒定的大小逆時(shí)針方向進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)。即，可知在電動(dòng)機(jī)100內(nèi)產(chǎn)生了恒定大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

此外，在圖11中，關(guān)于針對(duì)圖10的H～M分別所示的210°～360°的范圍內(nèi)的各電角度產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)矢量，省略了圖示。但是，這些電角度的U相電流i_u以及V相電流i_v的值與將圖10中B～G分別所示的各電角度的值的符號(hào)反轉(zhuǎn)后的值相同。因此，與上述相同地，可知這些電角度的U相與V相的合成磁動(dòng)勢(shì)F_uv也以相同的大小逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

此外，在圖11中，以電角度與機(jī)械角一致的二極電動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行了說明，但對(duì)于電角度與機(jī)械角不同的多極電動(dòng)機(jī)，也能夠同樣地伴隨著電流值的變化而在電樞繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

如以上說明的那樣，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200在逆變電路210的橋接電路210a、210b、210c中的任一個(gè)動(dòng)作異常、或者由于電動(dòng)機(jī)100內(nèi)的配線或交流輸出線120的斷線而使任意一相缺相的情況下，使用剩余的正常的兩相進(jìn)行電流相位調(diào)整，來使電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。結(jié)果，能夠在電動(dòng)機(jī)100中產(chǎn)生順利地旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)地使電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第一實(shí)施方式，起到以下的作用效果。

(1)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200對(duì)相互獨(dú)立地設(shè)置了各相的電樞繞組102a、102b、102c的電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，具備：將經(jīng)由直流母線201a、201b供給的直流電力轉(zhuǎn)換成三相的交流電力后分別向各相的電樞繞組102a、102b、102c輸出的逆變電路210、以及用于對(duì)逆變電路210進(jìn)行控制的控制器203。在該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200中，當(dāng)逆變電路210輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，控制器203調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差，以使除了缺相的相以外的其他的正常相的各交流電力相互抵銷。如此，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)過程中任意一相成為缺相的情況下，能夠在抑制電動(dòng)機(jī)100產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)。

(2)當(dāng)逆變電路210輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，將電動(dòng)機(jī)100的相數(shù)設(shè)為n，將缺相的相數(shù)設(shè)為m，控制器203調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差，以使正常相的各交流電力的相位差Dp(°)滿足上述式(8)，由此使正常相的各交流電力相互抵銷。如此，除了電動(dòng)機(jī)100那樣的三相電動(dòng)機(jī)之外，即使對(duì)于三相以外的獨(dú)立繞線式的各種多相電動(dòng)機(jī)也能夠在缺相時(shí)抑制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，并繼續(xù)進(jìn)行該電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。

(3)控制器203進(jìn)行調(diào)整以使在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差Di(°)滿足上述式(9)。如此，與電動(dòng)機(jī)的相數(shù)無關(guān)，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差，從而能夠使正常相的各交流電力切實(shí)地抵銷。

(第二實(shí)施方式)

以下，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，說明當(dāng)從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200的逆變電路210向電動(dòng)機(jī)100輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，切斷該相的交流電力的例子。

此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200的結(jié)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)100的結(jié)構(gòu)與在第一實(shí)施方式中說明的圖1的結(jié)構(gòu)相同。因此，在本實(shí)施方式中，使用圖1的結(jié)構(gòu)圖所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖12表示在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200中，逆變電路210中的W相的橋接電路210c發(fā)生斷開故障的狀況。例如如圖12所示，考慮在W相的橋接電路210c中產(chǎn)生了一個(gè)IGBT221始終保持?jǐn)嚅_狀態(tài)不變的故障的情況。在該情況下，橋接電路210c進(jìn)行與全波整流電路相同的動(dòng)作。

若產(chǎn)生圖12那樣的斷開故障，則在電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，如圖13所示，對(duì)W相的感應(yīng)電壓進(jìn)行整流而獲得的電壓|V_w|比從直流電源201供給的直流電壓V_dc低。因此，不產(chǎn)生從電動(dòng)機(jī)100向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200流動(dòng)的電流。

但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)速成為某恒定值以上時(shí)，如圖14所示，存在對(duì)W相的感應(yīng)電壓進(jìn)行整流而獲得的電壓|V_w|比從直流電源201供給的直流電壓V_dc高的情況。圖15表示斷開故障時(shí)的W相的橋接電路210c的電流路徑。在斷開故障時(shí)，如圖15所示，通過在電動(dòng)機(jī)100中的W相的電樞繞組102c中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，使電流從電動(dòng)機(jī)100經(jīng)過W相的橋接電路210c中含的各二極管222向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200流動(dòng)。該電流在電動(dòng)機(jī)100中成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因。因此，需要從電動(dòng)機(jī)100斷開發(fā)生故障的W相的橋接電路210c，來防止圖15那樣的電流流動(dòng)。

圖16表示在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200中，逆變電路210中的W相的橋接電路210c發(fā)生了接通故障時(shí)的電流路徑。例如如圖16所示，考慮在W相的橋接電路210c中產(chǎn)生了一個(gè)IGBT221始終保持接通狀態(tài)不變的故障的情況。在該情況下，IGBT221成為短路狀態(tài)，因此由于在電動(dòng)機(jī)100中的W相的電樞繞組102c中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，如圖16所示，流過在W相的橋接電路210c內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的電流。該電流也與圖15相同地，在電動(dòng)機(jī)100中成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因。因此，需要從電動(dòng)機(jī)100斷開發(fā)生故障的W相的橋接電路210c，來防止圖16那樣的電流流動(dòng)。

因此，在本實(shí)施方式中，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200內(nèi)設(shè)置開關(guān)，該開關(guān)用于在逆變電路210輸出的交流電力中產(chǎn)生了缺相的情況下，切斷與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的部分的電力。由此，即使在逆變電路210中橋接電路210a、210b、210c中的任意一個(gè)發(fā)生故障，也能夠防止上述那樣的電流流動(dòng)。以下，對(duì)其詳細(xì)說明。

圖17表示在各相的橋接電路210a、210b、210c中分別設(shè)置了電力切斷用開關(guān)21的例子。當(dāng)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200、電動(dòng)機(jī)100中產(chǎn)生上述異常，從而在逆變電路210輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200根據(jù)來自圖1的控制器203或者來自其他裝置的指示，使各相的橋接電路210a、210b、210c中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的橋接電路所連接的四個(gè)開關(guān)213成為斷開狀態(tài)。由此，從直流母線201a、201b斷開逆變電路210中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的部分的橋接電路，從而切斷從該橋接電路向電動(dòng)機(jī)100的交流電力。結(jié)果，能夠防止由于在缺相部分的電路中流過電流而對(duì)電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)造成不良影響的情況。

圖18表示在各相的交流輸出線120中分別設(shè)置了電力切斷用開關(guān)214的例子。當(dāng)在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200或電動(dòng)機(jī)100中產(chǎn)生上述那樣的異常，從而在逆變電路210輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200根據(jù)來自圖1的控制器203或者來自其他裝置的指示，使各相的交流輸出線120中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的交流輸出線的途中設(shè)置的開關(guān)214成為斷開狀態(tài)。由此，從逆變電路210斷開各相的電樞繞組102a、102b、102c中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的電樞繞組，從而切斷從逆變電路210向該電樞繞組的交流電力。結(jié)果，能夠防止在缺相部分的電路中流過電流，從而避免對(duì)電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)造成不良影響。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的第二實(shí)施方式，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置200還具備用于從直流母線201a、201b斷開逆變電路210中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的部分的開關(guān)213、或者用于從逆變電路斷開各相的電樞繞組102a、102b、102c中的與發(fā)生缺相的相對(duì)應(yīng)的電樞繞組的開關(guān)214。如此，當(dāng)在從逆變電路210輸出的交流電力中產(chǎn)生缺相的情況下，能夠切斷發(fā)生缺相的相的交流電力。因此，能夠防止由于在缺相部分的電路中流過電流而對(duì)電動(dòng)機(jī)100的驅(qū)動(dòng)造成不良影響的情況。

此外，在以上說明的各實(shí)施方式中，以能夠分別獨(dú)立地控制在各相的電樞繞組102a、102b、102c中流過的電流的獨(dú)立繞線式的三相電動(dòng)機(jī)100為例進(jìn)行了說明，但三相以外的多相電動(dòng)機(jī)也能夠應(yīng)用本發(fā)明。即，如果是針對(duì)能夠分別獨(dú)立地控制在各相的電樞繞組中流過的電流的獨(dú)立繞線式的多相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，則通過應(yīng)用本發(fā)明，能夠在從逆變電路向電動(dòng)機(jī)輸出的交流電力中任意一相缺相的情況下，調(diào)整在正常相的電樞繞組中流過的各電流的相位差以使正常相的各交流電力相互抵銷。由此，即便在缺相時(shí)，也能夠減少電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，并且在電動(dòng)機(jī)的電樞繞組中產(chǎn)生順利地旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。結(jié)果，能夠繼續(xù)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。

另外，以上說明的各實(shí)施方式、各種變化例只是一個(gè)例子，只要不損害發(fā)明的特征，則本發(fā)明不限于這些內(nèi)容。本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。

符號(hào)說明

100 電動(dòng)機(jī)

102a、102b、102c 電樞繞組

110 磁極位置檢測(cè)器

120 交流輸出線

130 電流傳感器

200 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置

201 直流電源

201a、201b 直流母線

202 平滑電容器

203 控制器

210 逆變電路

210a、210b、210c 橋接電路

221 IGBT

222 二極管。