Ac電壓輸出設備和包含該設備的混合動力車的製作方法

2023-10-10 11:37:49

專利名稱：Ac電壓輸出設備和包含該設備的混合動力車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種AC (交流)電壓輸出設備和包含該設備的混合動力 車，更具體地，涉及能夠生成商用AC電壓並將其輸出給負載設備的AC 電壓輸出設備，以及包含該設備的混合動力車。
背景技術：
為了有效使用混合動力車，常規地，已經嘗試使用所述混合動力車作 為供電設備。作為這樣的混合動力車，已經知道了一種混合動力車，其包 含用於將混合動力車中生成的DC (直流)電壓轉換為AC100V的專用逆 變器。
同時，日本專利公開04-295202公開了一種電動機驅動及動力處理裝 置，其能夠生成AC電壓，以及向外部設備提供所述電壓，並且無需包含 專用逆變器。所逸電動機驅動及動力處理裝置包括二次電池、逆變器IA、 IB、三相AC電機MA、 MB,以及扭制單元。三相AC電機MA、 MB分 別包括Y型連接的三相繞組CA、 CB，以及通過EMI濾波器連接到三相 繞組CA的中性點NA和三相繞組CB的中性點NB的輸入/輸出埠 。
分別對應於三相AC電機MA、 MB設置了逆變器IA、 IB,並將其分 別連接到三相繞組CA、 CB。逆變器IA、 IB被並聯到二次電池。
在所述電動機驅動和動力處理裝置中，逆變器IA、 IB能夠生成具有 被調整為跨越中性點NA、 NB的正弦波的AC電力，並向連接到所述輸入 /輸出埠的外部設備輸出所生成的AC電力。
通常，當包含作為定子線圈的Y型連接三相線圏的三相AC電機旋轉 時，在所述三相線圏的中性點的電位中出現各相線圈中生成的反電動勢的
3的倍數次的高諧波(harmonic)。簡言之，假設將三相線圏AC電機的 轉數表示為co，以如下等式表示各相線圏中的感生電壓eu、 ev、 ew。
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. 2 2 2
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此處，e1、 e3、 es是特定於各個電機的常量。基於等式(1)到(3)， 用如下等式表示中性點eN的電位。
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此處，e3、 e6、 e9是特定於各個電機的常量。如等式(4)所示，中性 點ejs的電位包括反電動勢的3的倍數次高諧波。因此，如果三相AC電機 MA、 MB旋轉，同時跨越日本專利申請公開04-295202中公開的所述電動 機驅動和動力處理裝置中的中性點NA、 NB生成所述AC電力，則在所生 成的AC電力中包含以上高諧波作為擾動。然而，日本專利申請公開 04-295202不能具體解決這樣的問題。

發明內容
由上，本發明致力於解決上述問題，本發明的目的在於提供一種AC 電壓輸出設備，其能夠抑制伴隨著電機旋轉而生成的反電動勢的高諧波， 並向負載"&備輸出失真^皮抑制的商用AC電壓。
根據本發明， 一種AC電壓輸出設備，包括第一多相AC電機，其 包括星形連接的第一多相繞組作為定子繞組；第二多相AC電機，其包括 星形連接的第二多相繞組作為定子繞組；分別連接到所述第一和第二多相繞組的第一和第二逆變器；以及控制所述第一和第二逆變器的控制裝置， 從而使得當所述第二多相AC電機的轉子停止時，在所述第一多相繞組的 中性點和所述笫二多相繞組的中性點之間生成具有規定頻率的AC電壓。 所述控制裝置包括高諧波生成單元，當所述第一多相AC電機的轉子旋轉 時，其基於所述笫一多相AC電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的中 性生成的反電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令，以及信號生成單 元，其基於通過將所述高諧波電壓指令疊加在所述第一多相AC電機的各 相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控制所述第一逆變器的控制信 號，並向所述第一逆變器輸出所生成的控制信號。
在根據本發明的所述AC電壓輸出設備中，當所述第二多相AC電機的轉子停止時，所述第一和第二逆變器在所述第一多相繞組的中性點和所 述第二多相繞組的中性點之間生成具有規定頻率(例如，商用電源頻率)的AC電壓。此處，當所述第一多相AC電機的轉子旋轉時，所述高諧波 生成單元基於所述第一多相AC電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的 中性點處生成的反電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令，同時信號 生成單元基於通過將來自所述高諧波生成單元的所述高諧波電壓指令疊加 在所述第一多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用來 控制所述第一逆變器的控制信號。因此，抑制了當所述第一多相AC電機的轉子時在所述第一繞組的中性點處生成的所述反電動勢的高諧波。
因此，根據本發明的所述AC電壓輸出設備，即使當所述第一多相AC 電M轉時，也能向所述負載設備提供抑制了失真的AC電壓。於是，能 夠防止接收AC電壓供應的外部設備出現故障。另外，根據所述AC電壓 輸出設備，跨所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點生 成所述AC電壓，並將其輸出給所述負栽設備。因此，不需要單獨設置用 來生成所述AC電壓的專用逆變器。此外，由於所述高諧波生成單元能夠 利用軟體配置，無需附加的特5^M更件，可以向所述負載i殳備提供失真4皮抑 制的AC電壓。
優選地，所述笫一多相AC電機包括永磁型三相AC同步電機，並且所述高諧波生成單元生成與所述反電動勢的3n次高諧波分量(n是自然數) 相位相反的高諧波電壓指令。
通常，所述永磁類型的三相AC同步電機的反電動勢具有梯形波性， 並且所述永》茲型三相AC同步電機的中性點的電位具體包括大量的所述反 電動勢的3的倍數次的高諧波。在所述AC電壓輸出設備中，由於所述高 諧波生成單元生成了相位與所述反電動勢的3n次高諧波分量相位相反的 高諧波電壓指令，所述高諧波被有效抑制。因此，根據所述AC電壓輸出 設備，即使利用在其中所述中性點的電位中明顯出現了所述高諧波的所述 7JC磁型三相AC同步電機，也能夠生成失真得到抑制的AC電壓，並將其 提供給所述負載設備。
優選地，所述高諧波生成單元生成與所述反電動勢的三次高諧波分量 相位相反的高諧波電壓指令。
通常，在很多情況下，所述高諧波中主要是低次分量。於是，在所述 AC電壓輸出i殳備中，所述高諧波生成單元生成相位與最低次的三次高諧 波分量的相位相反的高諧波電壓指令。因此，根據所述AC電壓輸出設備， 可以利用4氐^^作負荷有效抑制所述AC電壓的失真。
優選地，所述AC電壓輸出設備進一步包括輸出電路，其被配置為 將在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成的 所述AC電壓輸出到接收所述AC電壓的供應的負栽裝置。所述高諧波生 成單元生成與具有所述輸出電路的諧振頻率的相近頻率的高諧波分量相位 相反的高諧波電壓指令。
優選地，所述輸出電路包括第一輸出線，其一端連接到所述第一多 相繞組的中性點，另一端連接到輸出端子，其中所述輸出端子連接到所述 負載裝置，第二輸出線，其一端連接到所述第二多相繞組的中性點，另一 端連接到所述輸出端子，以及電容器，其連接在所述第一輸出線和所述笫
二輸出線之間。通過由所述第一和第二多相繞組以及所述電容器形成的LC 電路具體確定所述輸出電路的諧振頻率。
在所述AC電壓輸出設備中，所述電容器連接在所述第一輸出線和笫二輸出線之間。因此，抑制了通過所述第一和第二輸出線對接收AC電壓 供應的負載設備的紋波的影響。然而，當設置了所述電容器時，在所述輸 出電路中形成LC電路(共振電路)。此處，由於所述高諧波生成單元生 成了與具有所述輸出電路的諧振頻率的相近頻率的高諧波分量的相位相反 的高諧波電壓指令，所述輸出電路的共振被抑制。因此，根據所述AC電 壓輸出設備，能夠向負載設備提供抑制了由於輸出電路的共振而導致的失 真的AC電壓。
優選地，所述AC電壓輸出設備進一步包括負載判定單元，其確定 所述負載設備的負載是否小於預先設置的參考值。當所述負栽判定單元確 定所述負載小於所述參考值時，所述高諧波生成單元生成所述高諧波電壓 指令。
通常，當所述負載設備的負載較輕時，所述輸出電路的共振比較明顯。 於是，在所述AC電壓輸出設備中，所述負載判定單元確定所述負載設備 的負載是否較輕，並且僅當所述負載較輕時，所述高諧波生成單元生成所 述高諧波電壓指令。因此，根據所述AC電壓輸出設備，能夠有效抑制所 迷AC電壓的失真。
優選地，所述第一多相AC電機包括永磁型三相AC同步電機。所迷 高諧波生成單元生成與具有所述諧振頻率的相近頻率的九次高諧波分量相 位相反的高諧波電壓指令。
如上所迷，通常，所迷永磁型三相AC同步電機的中性點的電位具體 包括大量的反電動勢的3的倍數次的高諧波。在所述AC電壓輸出設備中， 所述九次高諧波分量的頻率位於所述輸出電路的共振頻率附近。此處，由 於所述高諧波生成單元生成的高諧波電壓指令具有與所述九次高諧波分量 相反的相位，所述高諧波得到有效抑制。因此，根據所述AC電壓輸出設 備，即使利用在中性點的電位中明顯出現高諧波的所述永磁型三相AC同 步電機，也能夠向所述負載設備提供抑制了由於輸出電路共振導致的失真 的所述AC電壓。
此外，根據本發明， 一種AC電壓輸出設備，包括第一多相AC電機，其包括星形連接的第一多相繞組作為定子繞組；第二多相AC電機， 其包括星形連接的第二多相繞組作為定子繞組；分別連接到所述第一和第 二多相繞組的笫一和第二逆變器；以及控制所述第一和第二逆變器的控制 裝置，從而使得在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性 點之間生成具有規定頻率的AC電壓。所述控制裝置包括第一高諧波生 成單元，當所述第一多相AC電機的轉子旋轉時，其基於所述第一多相AC 電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的中性處生成的反電動勢的高諧波 相位相反的第一高諧波電壓指令；第一信號生成單元，其基於通過將所述 第一高諧波電壓指令疊加在所述第一多相AC電機的各相的電壓指令上而 獲得的電壓指令生成用於控制所述第一逆變器的控制信號，並向所述第一 逆變器輸出所生成的控制信號；第二高諧波生成單元，當所述第二多相AC 電機的轉子旋轉時，其基於所述笫二多相AC電機的轉數生成與在所述第 二多相繞組的中性點生成的反電動勢的高諧波相位相反的第二高諧波電壓 指令；以及第二信號生成單元，其基於通過將所述第二高諧波電壓指令疊 加在所述第二多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用 於控制所述第二逆變器的控制信號，並向所述第二逆變器輸出所生成的控 制信號。
在根據本發明所述的AC電壓輸出設備中，所述第一和第二逆變器在 所述第 一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成具有規 定頻率(例如，商用電源頻率)的AC電壓。此處，所迷AC電壓輸出設 備不僅包括所述第一高諧波生成單元，其生成與在所述第一多相繞組的中 性點處生成的反電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令，而且還包括 第二高諧波生成單元，其生成與在所述第二多相繞組的中性點處生成的反 電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令。因此，即使所迷第一和第二 多相AC電機正在旋轉，也能夠抑制在所述第一和第二繞組各自的中性點 處生成的^^反電動勢的高諧波。
因此，根據本發明的AC電壓輸出設備，即使所述第一和第二多相AC 電機都正在旋轉，也能夠向所述負載設備提供失真被抑制的AC電壓。
並且，根據本發明， 一種混合動力車，包括上述的任意AC電壓輸 出設備，連接到第一多相AC電機的內燃機，其向所述第一多相AC電機 提供旋轉轉矩，以及連接到第二多相AC電機的驅動輪，其從所述第二多 相AC電機接收旋轉轉矩。
根據本發明的混合動力車包括上述的任意AC電壓輸出設備。因此， 根據本發明，可以作為供電設務使用所述混合動力車，並且可以從所述混 合動力車向所述負栽設備提供失真被抑制的AC電壓。另外，由於無需提 供用於生成所述AC電壓的專用逆變器，不會給所述混合動力車中特別要 求的小尺寸、低成本或更輕的重量(更高的燃料效率)帶來負面影響。
如上所述，根據本發明，能夠抑制伴隨著所述電機旋轉而生成的反電 動勢的高諧波，並且能夠向所述負載i殳備輸出失真得到抑制的商用AC電 壓。另外，跨所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點生 成所述商用AC電壓，並將其輸出到負載i殳備。因此，無需提供用於生成 所述商用AC電壓的專用逆變器。


圖l是框圖，其示出了根據本發明笫一實施例的整個AC電壓輸出設
備；
圖2是圖l所示的控制裝置的功能框圖3是功能框圖，其詳細示出了圖2所示的第一和第二逆變器控制單 元以及AC輸出控制單元；
圖4是在電動發電機的中性點的電位以及圖3所示的高諧波生成單元
生成的高諧波電壓指令的波形圖5是逆變器的佔空比(duty)的總和以及所生成的AC電壓的波形
圖6闡明了在圖1所示的AC電壓輸出i殳備中的向負栽裝置輸出在中 性點之間生成的商用AC電壓的輸出電路；
圖7是根據本發明第二實施例的控制裝置的功能框圖8是功能框圖，其詳細描述了圖7所示的第一和第二逆變器控制單 元以及AC輸出控制單元；
圖9是在電動發電機的中性點的電位以及由圖8所示的高諧波生成單 元所生成的高諧波電壓指令的波形圖10是功能框圖，其詳細示出根據本發明第三實施例的第 一和笫二逆 變器控制單元以及AC輸出控制單元。
具體實施例方式
此後將參考附圖詳細描述本發明的實施例。由於相同的或對應的元件 分配了相同的參考字符，將不對其進^f亍重複的詳細描述。 [第一實施例
圖1是框圖，其示出了根據本發明第一實施例的整個AC電壓輸出設 備100。參考圖l， AC電壓輸出設備100包括電池B、升壓變換器IO、逆 變器20、 30、電動發電機MG1、 MG2， AC輸出線ACL1、 ACL2、 AC 埠40、連接器50、控制裝置60、電容器C1到C3、電源線PL1、 PL2、 地線SL、 U相線UL1、 UL2、 V相線VL1、 VL2、 W相線WL1、 WL2、 電壓傳感器70、 72，以及電流傳感器80、 82。
在諸如混合動力車的車輛上安裝AC電壓輸出設備100。在混合動力 車中包括電動發電機MG1，作為連接到發動機ENG的組件，並且作為能 夠啟動發動機ENG的電動機以及由發動機ENG驅動的發電機進行操作。 在所述混合動力車中包括電動發電機MG2，作為連接到驅動輪DW的電 才幾，並驅動驅動輪DW。
電池B的正電極連接到電源線PL1,負電極連接到地線SL。電容器 Cl連接在電源線PL1和地線SL之間。
升壓變換器IO包括電抗器L、功率電晶體Q1、 Q2,以及二極體D1、 D2。功率電晶體Q1、 Q2串聯在電源線PL2和地線SL之間。二極體D1、 D2分別連接在功率電晶體Ql、 Q2的集電極和發射極之間，從而電流從發 射極側流到集電極側。電抗器L 一端連接到功率電晶體Ql、 Q2的連接點，
另一端連接到電源線PU。
電容器C2連接在電源線PL2和地線SL之間。逆變器20包括U相臂 22、 V相臂24和W相臂26。 U相臂22、 V相臂24，以及W相臂26並 聯在電源線PU和地線SL之間。U相臂22包括串聯的功率電晶體Qll、 Q12， V相臂24包括串聯的功率電晶體Q13、 Q14,而W相臂26包括串 聯的功率電晶體Q15、 Q16。 二極體Dll到D16分別連接在功率電晶體 Qll到Q16的集電極和發射極之間，它們允許電流從所*射極側流向所 述集電極側。
逆變器30包括U相臂32、 V相臂34和W相臂36。 U相臂32、 V相 臂34，以及W相臂36並聯在電源線PL2和地線SL之間。U相臂32包 括串聯的功率電晶體Q21、 Q22， V相臂34包括串聯的功率電晶體Q23、 Q24,而W相臂36包括串聯的功率電晶體Q25、 Q26。 二極體D21到D26 分別連接在功率電晶體Q21到Q26的集電極和發射極之間，它們允許電流 從所述發射極側流向所述集電極側。
電動發電機MG1、 MG2分別包括三相繞組12、 14作為定子繞組。形 成三相繞組12的U相、V相和W相繞組的一端相互連接形成中性點Nl， 而U相、V相和W相繞組的另一端分別連接到逆變器20的U相、V相和 W相臂中的功率電晶體的連接點。此外，形成三相繞組"的U相、V相 和W相繞組的一端相互連接形成中性點N2，而U相、V相和W相繞組 的另一端分別連接到逆變器30的U相、V相和W相臂中的功率電晶體的 連接點。
AC輸出線ACL1 —端連接到中性點Nl ，另 一端連接到AC埠 40。 AC輸出線ACL2—端連接到中性點N2，另 一端連接到AC埠 40。電容 器C3連接在AC輸出線ACL1和AC輸出線ACL2之間。將AC埠 40 安排在AC輸出線ACL1 、 ACL2和連接器50之間。
電池B是DC電源，利用諸如鎳氫電池或鋰離子電池等二次電池實現。 電池B生成DC電壓，並向升壓變換器10輸出所生成的DC電壓。利用從 升壓變換器10輸出的DC電壓對電池B充電。
電壓傳感器70檢測從電池B輸出的電池電壓Vb，並將所檢測到的電 池電壓Vb輸出到控制裝置60。電容器Cl平滑電源線PL1和地線SL之 間的電壓波動。
升壓變換器10基於來自控制裝置60的控制信號PWC通過電抗器L 對電池B提供的DC電壓進行升壓，並向電源線PL2輸出所得到的電壓。 更具體地，基於來自控制裝置60的信號PWC，升壓變換器10根據電抗器 L中的功率電晶體Q2的開關操作積累流動的電流作為磁能，從而對來自 電池B的DC電壓進行升壓，並同步於關閉功率電晶體Q2的定時，通過 二極體Dl向電源線PL2輸出所述經過升壓的電壓。另外，基於來自控制 裝置60的信號PWC，升壓變換器10對通過電源線PL2提供的所述DC 電壓進行降壓，並對電池B充電。
電容器C2平滑在電源線PL2和地線SL之間的電壓波動。電壓傳感 器72檢測電容器C2的端子之間的電壓，即，電源線PL2相對於地線SL 的電壓(此後，將此電壓稱為"系統電壓」)，並向控制裝置60輸出所檢 測到的系統電壓Vdc。
逆變器20基於來自控制裝置60的信號PWM1將從電源線PL2接收 到的DC電壓轉換為三相AC電壓，並向電動發電機MG1輸出所得到的 三相AC電壓。這樣，電動發電機MG1被驅動以生成由轉矩控制值TR1 指定的轉矩。另外，逆變器20基於來自控制裝置60的信號PWM1將電動 發電機MG1響應於來自發動機ENG的動力生成的三相AC電壓轉換為 DC電壓，並向電源線PL2輸出所得到的DC電壓。
逆變器30基於來自控制裝置60的信號PWM2將從電源線PL2接收 到的DC電壓轉換為三相AC電壓，並向電動發電機MG2輸出所得到的 三相AC電壓。這樣，電動發電4幾MG2被驅動以生成由轉矩控制值TR2 指定的轉矩。另外，在車輛的再生制動期間，逆變器30基於來自控制裝置 60的信號PWM2將電動發電機MG2通過接收來自驅動輪DW的旋轉力 生成的三相AC電壓轉換為DC電壓，並向電源線PL2輸出所得到的DC 電壓。注意到，此處的再生制動包括當駕駛所述車輛的駕駛員操作腳制動器時伴隨有再生發電的制動，或者儘管不操作腳制動器，通過在行駛期間 不睬下加速i^板的車輛減速(或者停止加速)的同時再生地發電。
此處，如果請求對連接到連接器50的負載裝置(此處或此後未示出) 的商業AC電壓的輸出，逆變器20、 30在中性點Nl、 N2之間產生商用 AC電壓。具體地，逆變器20基於來自控制裝置60的控制信號PWM1控 制中性點N1的電位，從而在中性點N1、 N2間產生商用AC電壓，同時， 逆變器30基於來自控制裝置60的控制信號PWM2控制中性點N2的電位， 從而在中性點Nl、 N2間產生商用AC電壓。
各個電動發電機MG1、 MG2都是三相AC電機，例如，通過IPM(內 部永磁)型三相AC同步電機實現。電動發電機MG1連接到發動機ENG， 利用來自發動機ENG的動力產生三相AC電壓，並向逆變器20輸出所產 生的三相AC電壓。另外，電動發電機MG1利用來自逆變器20的三相 AC電壓產生驅動力，並啟動發動機ENG。電動發電機MG2連接到車輛 的驅動輪DW，並利用來自逆變器30的三相AC電壓產生車輛的驅動轉矩。 另外，在車輛再生制動期間電動發電機MG2產生三相AC電壓並向逆變 器30輸出所述三相AC電壓。
電容器C3消除對連接到連接器50的負載裝置的波動的影響。AC端 口 40包括用於AC輸出線ACL1、 ACL2與連接器50進行連接/斷開的繼 電器，以及用於分別檢測AC輸出線ACL1、 ACL2中生成的AC電壓Vac 和AC電流Iac的電壓傳感器和電流傳感器(均未示出)。AC埠訓在 從控制裝置60接收到輸出許可指令EN之後，開啟所述繼電器，並將連接 器50電氣連接到AC輸出線ACL1、 ACL2。 AC埠 40檢測AC輸出線 ACL1、 ACL2中的AC電壓Vac和AC電流lac,並向控制裝置60輸出 所檢測到的AC電壓Vac和AC電流Iac。
連接器50作為輸出端子，用於向外部負載裝置輸出在中性點N1、 N2 之間產生的商用AC電壓，並且其連接到各個電器的電源插座或者是家庭 的緊急電源插座。
電流傳感器80檢測電動發電機MG1中流動的電機電流Il，並向控制裝置60輸出所檢測到的電機電流II。電流傳感器82檢測電動發電機MG2 中流動的電機電流12,並向控制裝置60輸出所檢測到的電機電流12。
控制裝置60基於從外部設置的ECU (此處和此後未示出)分別輸出 的電動發電機MG1、 MG2的轉矩控制值TR1、 TR2和電機轉數ccl、 co2、 來自電壓傳感器70的電池電壓Vb以及來自電壓傳感器72的系統電壓 Vdc,產生用於驅動升壓變換器10的信號PWC，並向升壓變換器10輸出 所產生的信號PWC。
另外，控制裝置60基於系統電壓Vdc、電動發電機MG1的轉矩控制 值TR1以及來自電流傳感器80的電機電流Il，產生用於驅動電動發電機 MG1的信號PWMl,並向逆變器20輸出所產生的信號PWM1。並且，控 制裝置60基於系統電壓Vdc、電動發電機MG2的轉矩控制值TR2以及來 自電流傳感器82的電機電流12，產生用於驅動電動發電機MG2的信號 PWM2,並向逆變器30輸出所產生的信號PWM2。
此處，從所述ECU接收到H(邏輯高)電平的信號AC時，其中，此 信號在車輛停止時請求向連接到連接器50的負載裝置輸出商用AC電壓， 控制裝置60在控制逆變器20上臂中的功率電晶體Q11、 Q13、 Q15以及 逆變器20下臂中的功率電晶體Q12、 Q14、 Q16的佔空比(duty)的總和 的同時，產生信號PWM1，並且在控制逆變器30上臂中的功率電晶體Q21、 Q23、 Q25以及逆變器30下臂中的功率電晶體Q22、 Q24、 Q26的佔空比 總和的同時，產生信號PWM2，從而在中性點N1、 N2之間產生商用AC 電壓。稍後詳述控制的細節。
進一步，控制裝置60執行控制，從而當在中性點N1、 N2間產生商用 AC電壓的過程中電動發電機MG1旋轉(發電)時，抑制電動發電機MG1 的三相線圏12的中性點Nl處產生的反電動勢的高諧波分量。稍後將詳細 描述用於抑制所述高諧波的控制。
圖2是圖1所示的控制裝置60的功能框圖。參考圖2，控制裝置60 包括變換器控制單元61、第一和第二逆變器控制單元62、 63,以及AC輸 出控制單元64。變換器控制單元61基於電池電壓Vb、系統電壓Vdc、轉矩控制值TR1、 TR2以及電機轉數col、 co2，產生用於開啟/關斷升壓變換 器10的功率電晶體Ql、 Q2的信號PWC，並向升壓變換器IO輸出所產 生的信號PWC。
第一逆變器控制單元62基於電動發電機MG1的轉矩控制值TR1、電 機電流Il和電機轉數col，以瓦基於系統電壓Vdc，產生用於開啟/關斷逆 變器20的功率電晶體Qll到Q16的信號PWM1,並且向逆變器20輸出 所產生的信號PWM1。
此處，當第一逆變器控制單元62從AC輸出控制單元64接收到用於 在中性點Nl、 N2間產生商用AC電壓的AC電壓指令時，第一逆變器控 制單元62在基於所接收的AC電壓指令改變逆變器20的上臂和下臂的佔 空比的總和時產生信號PWM1。
第二逆變器控制單元63基於電動發電機MG2的轉矩控制值TR2、電 機電流I2和電機轉數co2，以及基於系統電壓Vdc，產生用於開啟/關斷逆 變器30的功率電晶體Q21到Q26的信號PWM2,並且向逆變器30輸出 所產生的信號PWM2。
此處，當第二逆變器控制單元63從AC輸出控制單元64接收到用於 在中性點Nl、 N2間產生商用AC電壓的AC電壓指令時，第二逆變器控 制單元63在基於所接收的AC電壓指令改變逆變器:30的上臂和下臂的佔 空比的總和時產生信號PWM2。
AC輸出控制單元64基於信號AC確定是否在中性點Nl、 N2之間產 生商用AC電壓。此處，信號AC例如是邏輯電平響應於AC輸出開關的 操作而改變的信號，且處於H電平的信號AC是請求當車輛停止時向連接 到連接器50的負載裝置輸出商用AC電壓的信號。
當接收到處於H電平的信號AC時，AC輸出控制單元64基於在AC 埠 40檢測到的AC電壓Vac產生用於在中性點Nl、 N2間產生商用AC 電的AC電壓指令壓，並向第一和第二逆變器控制單元62、 63輸出所產生 的AC電壓指令。
圖3是功能框圖，其詳細示出了圖2所示的第一和第二逆變器控制單元62、 63以及AC輸出控制單元64。參考圖3,第一逆變器控制單元62包括電流轉換單元102、MG1電流指令操作單元104、PI控制單元106、108,轉換單元110、高諧波生成單元112，以及PWM信號生成單元114。
電流轉換單元102利用電動發電機MG1的電機轉數031將由電流傳感器80檢測到的U相電流Iul和V相電流Ivl轉換為d軸電流Idl和q軸電流Iql。 MG1電流指令操作單元104基於電動發電機MG1的轉矩控制 值TRl計算d、 q軸中電動發電機MGl的電流指令Idlr、 Iqlr。
PI控制單元106接收來自電流轉換單元102的d軸電流Idl和來自MG1電流指令操作單元104的電流指令Idlr之間的偏差，並且利用所述偏差作為輸入進行比例積分操作，並向轉換單元110輸出所述操作的結果。 PI控制單元108接收在來自電流轉換單元102的q軸電流Iql和來自MG1 電流指令操作單元104的電流指令Iqlr之間的偏移，並且利用所述偏移作 為輸入進行比例積分操作，並向轉換單元IIO輸出所述操作的結果。
轉換單元110利用電機轉數ωl，分別將從PI控制單元106、 108接收到的關於d、q軸的電壓指令轉換為U相、V相和W相電壓指令。
高諧波生成單元112接收電機轉數ω1，並且當ω1≠0，即，當電動發電機MG1正在旋轉時，高諧波生成單元112基於電機轉數col生成高諧波電壓指令eGN，如以下等式所示。
see original document page 21 (5)
此處，eG3, eG6,ec9…是特定於電動發電機MGl確定的常數。如上所述， 在利用三相AC電機實現的電動發電機MG1中，當電動發電機MG1旋轉 時，如方程(4)所示，在中性點N1處產生反電動勢的3的倍數次的高諧 波分量。具體地，如果利用IPM型三相AC同步電機實現電動發電機MG1， 則所述IPM型三相AC同步電機的反電動勢具有梯形波形，並包含大量 3n (n是自然數)次高諧波分量。於是，可以注意到中性點N1處產生的高 諧波。另夕卜，AC電壓輸出設備100在中性點Nl、N2間產生商用AC電壓， 並向外部負載裝置提供所述電壓。因此，如果中性點Nl的電位包含所述反電動勢的高諧波分量，則會使所產生的商用AC電壓失真，這給負載裝 置帶來不利影響。
於是，在第一實施例中，以這樣的方式抑制在中性點Nl產生的高諧 波，即，高諧波生成單元112利用以上等式(5 )產生高諧波電壓指令eGN， 其具有與3N次高諧波相反的相位，並且，所生成的高諧波電壓指令ecw被 疊加在來自轉換單元110的U相、V相和W相電壓指令上。
可注意到，考慮到通常以低次高諧波分量為主的事實，相對於高次高 諧波分量，高諧波電壓指令eGN可以僅包含以下等式所示的三次高諧波分 量。
eGN =—eG3sin3ω1t (6)
PWM信號生成單元114基於系統電壓Vdc和通過將來自AC輸出控 制單元64的AC電壓指令和來自高諧波生成單元112的高諧波電壓指令疊 加在來自轉換單元110的U相、V相以及W相電壓指令上獲得的電壓指 令，產生對應於逆變器20的PWM(脈衝寬度調製)信號Pul、 Pvl、 Pwl， 並向逆變器20輸出所產生的PWM信號Pul、 Pvl、 Pwl作為信號PWM1 。
可注意到，將來自AC輸出控制單元64的AC電壓指令相等地疊加在 來自轉換單元110的電動發電機MG1的U相、V相和W相電壓指令上對 應於基於AC電壓指令改變逆變器20的上臂和下臂的佔空比的總和。
第二逆變器控制單元63包括電流轉換單元122、 MG2電流指令操作 單元124、 PI控制單元126、 128，轉換單元130，以及PWM信號生成單 元134。電流轉換單元122利用電動發電機MG2的電機轉數co2將由電流 傳感器82檢測到的U相電流Iu2和V相電流Iv2轉換為d軸電流Id2和q 軸電流Iq2。 MG2電流指令操作單元124基於電動發電機MG2的轉矩控 制值TR2計算d、 q軸中電動發電機MG2的電流指令Id2r、 Iq2r。
PI控制單元126接收在來自電流轉換單元122的d軸電流Id2和來自 MG2電流指令操作單元124的電流指令Id2r之間的偏差，利用所述偏差 作為輸入進行比例積分操作，並向轉換單元130輸出所迷操作的結果。PI 控制單元128接收在來自電流轉換單元122的q軸電流Iq2和來自MG2電流指令操作單元的電流指令Iq2r之間的偏差，利用所述偏差作為輸 入進行比例積分操作，並向轉換單元130輸出所述操作的結果。
轉換單元130利用電機轉數co2，分別將從PI控制單元126、 128接收 到的關於d、 q軸的電壓指令轉換為U相、V相和W相電壓指令。
PWM信號生成單元134基於通過將來自AC輸出控制單元64的AC 電壓指令疊加在來自轉換單元130的電動發電機MG2的各相的電壓指令 上獲得的電壓指令，產生對應於逆變器30的PWM信號Pu2、 Pv2、 Pw2, 並向逆變器30輸出所產生的PWM信號Pu2、Pv2、Pw2作為信號PWM2。
可注意到，將來自AC輸出控制單元64的AC電壓指令等量地疊加在 來自轉換單元130的電動發電機MG2的U相、V相和W相電壓指令上對 應於基於AC電壓指令改變逆變器30的上臂和下臂的佔空比的總和。
AC輸出控制單元64包括FB控制單元142、乘法單元144和減法單 元146。 FB控制單元142基於在AC電壓參考值Vref和AC電壓Vac (實 際值)之間的偏差進行反饋操作，並輸出所述操作的結果。此處，AC電 壓參考值Vref是在中性點Nl、 N2間產生的商用AC電壓的目標值。可以 將各種已知的操作方法(諸如比例積分控制)用於反饋操作。
乘法單元144將通過將FB控制單元中的操作結果加到AC電壓參考 值Vref所獲得的值乘以k(k是不小於O且不大於l的常數)，並向第一 逆變器控制單元62輸出所述操作的結果，作為對第一逆變器控制單元62 的AC電壓指令。減法單元146從乘法單元144的輸出值中減去乘法單元 144的輸入值，並向第二逆變器控制單元63輸出所述操作的結果，作為對 第二逆變器控制單元63的AC電壓指令。
換言之，將通過將FB控制單元142中的操作的結果加到AC電壓參 考值Vref獲得的AC電壓指令乘以k，將該結果輸出到第一逆變器控制單 元62，以及將其乘以-(1-k)，將該結果輸出到第二逆變器控制單元63。 換言之，常數k表示當在中性點Nl、 N2間產生商用AC電壓Vac時電動 發電機MG1、 MG2之間的工作負荷分配比率。如果常數k超出0.5，電動 發電機MG1上的負擔更大。另一方面，如果常數k小於0.5，電動發電機MG2上的負擔更大。
儘管沒有明確示出，當接收到H電平的信號AC時，AC輸出控制單 元64向第一和第二逆變器控制單元62、 63輸出所產生的AC電壓指令， 並且當接收到L (邏輯低)電平的信號AC時，將輸出到第一和第二逆變 器控制單元62、 63的AC電壓指令設置為0。
圖4是在電動發電機MG1的中性點N1的電位VN1的波形圖以及圖 3所示的高諧波生成單元112生成的高諧波電壓指令。在圖4示出的例子 中，高諧波生成單元112基於以上等式(6)產生包含三次高諧波的高諧波 電壓指令eGN。另外，為了進行比較，圖4示出了當高諧波生成單元112 不進行電壓補償時在中性點Nl的電位VN1D。
參考圖4，高諧波生成單元112基於電動發電機MG1的電機轉數col, 生成高諧波電壓指令eGN，其與由電動發電機MG1產生的反電動勢的三次 高諧波相位相反。例如，基於在電動發電機MG1的無負載狀態下預先測 量的反電動勢的值確定所生成的高諧波電壓指令ecjv (即，等式(6)的常
數ec3)的振幅。
然後， 一使用通過將來自AC輸出控制單元64的AC電壓指令等量地加 到來自轉換單元110的U相、V相和W相電壓指令以及通過將來自高諧 波生成單元112的高諧波電壓指令eGN疊加在對各相等量相加的結果上而 得到的電壓指令作為逆變器20的最終電壓指令。如果不進行高諧波生成單 元112的電壓補償，在所示的具有電位VN1D的中性點Nl電位中出現反 電動勢的高諧波。然而，在本發明的第一實施例中，對於電位VN1如所示 通過高諧波電壓指令eGN抑制反電動勢的三次高諧波，並且在電位VN1中 很難出現所述高諧波。
圖5是逆變器20、 30的佔空比的總和以及所生成的AC電壓Vac的 波形圖。參考圖5,曲線S1示出了在逆變器20的開關控制中的佔空比總 和的變化，而曲線S2示出了在逆變器30的開關控制中的佔空比總和的變 化。此處，佔空比的總和表示從各個逆變器的上臂的佔空比中減去下臂的 佔空比的結果。圖5示出了當佔空比的總和為正時對應的電動發電機的中性點的電位高於系統電壓Vdc的中間電位Vdc/2，而當佔空比的總和為負 時所述中性點的電位低於中間電位Vdc/2。
在AC電壓輸出設備100中，如圖3所示，將從AC輸出控制單元64 輸出到第一逆變器控制單元62的AC電壓指令等量地疊加到電動發電機 MG1的U相、V相和W相電壓指令上，從而使得逆變器20的佔空比的 總和根據曲線S1以商用電源頻率周期性變化。另夕卜，將從AC輸出控制單 元64輸出到第二逆變器控制單元63的AC電壓指令等量地疊加到電動發 電機MG2的U相、V相和W相電壓指令上，從而使得逆變器30的佔空 比的總和才艮據曲線S2以商用電源頻率周期性變化。
可以注意到，在圖5示出的例子中，將確定電動發電機MG1、 MG2 之間的工作負荷分配比率的常數k設置為0.5。因此，曲線S2與曲線S1 反相。如果常數k大於0.5，曲線S1的幅度變大，而曲線S2的幅度變小。 另一方面，如果常數k小於0.5，曲線S1的幅度變小，而曲線S2的幅度 變大。
從時刻tO到tl，電動發電機MG1的中性點Nl的電位高於系統電壓 Vdc的中間電位Vdc/2，而電動發電機MG2的中性點N2的電位低於中間 電位Vdc/2，從而使得在中性點N1、 N2間產生正的商用AC電壓。此處， 如果負載裝置#支連接到連接器50,不能從逆變器加的上臂流到其下臂的 過量電流通過AC輸出線ACL1、所述負載裝置以及AC輸出線ACL2從 中性點Nl流到中性點N2，並從中性點N2流到逆變器30的下臂。
從時刻tl到t2 ，中性點Nl的電位低於中間電位Vdc/2 ，而中性點N2 的電位高於中間電位Vdc/2，從而使得在中性點Nl、 N2間產生負的商用 AC電壓。此處，電流通過中性點N2、 AC輸出線ACL2、負載裝置以及 AC輸出線ACL1從逆變器30的上臂流到中性點Nl,並從中性點Nl流到 逆變器20的下臂。
因而，在電動發電機MG1、 MG2的中性點N1、 N2之間產生商用AC電壓。
如上所述，根據第一實施例，當車輛停止時，可以在電動發電機MG1的三相線圏12的中性點Nl和電動發電機MG2的三相線圏14的中性點 N2之間產生商用AC電壓。高諧波生成單元112產生高諧波電壓指令，其 具有與當電動發電機MG1旋轉時在中性點Nl產生的反電動勢的高諧波相 反的相位，並且PWM信號生成單元114基於通過將來自高諧波生成單元 112的高諧波電壓指令等量地疊加到來自轉換單元110的U相、V相和W 相電壓指令而獲得的電壓指令，產生用於控制逆變器20的信號PWM1。 於是，抑制了當電動發電機MG1旋轉時在中性點Nl處生成的反電動勢的 高諧波。因此，即使電機發動機MG1正在旋轉，也能夠向連接到連接器 50的負載裝置提供失真得到抑制的商用AC電壓。
具體地，即使將在中性點的電位中明顯出現所述高諧波的IPM型三相 AC同步電機作為電動發電機MG1，也能夠產生失真得到有效抑制的商用 AC電壓，並將其提供給負載裝置。
根據第一實施例，在中性點Nl、 N2間生成商用AC電壓，並輸出到 負載裝置。因此，不需要為生成所述商用AC電壓單獨提供專用逆變器。
並且，由於可以利用軟體配置高諧波生成單元112，無需另外的特殊 商用硬體，就可以向負載裝置提供失真得到抑制的AC電壓。
笫二實施例
圖6闡明了在圖1所示的AC電壓輸出i殳備100中向負載裝置輸出中 性點Nl、 N2生成的商用AC電壓的輸出電路。參考圖6，在所述輸出電 路中，電容器C3連接在AC輸出線ACL1、 ACU之間。電容器C3用來 消除對通過插座55連接到連接器50的負載裝置(負載R)的波動的影響。
另一方面，如果設置了電容器C3，由電動發電機MG1、 MG2的線圏 和電容器C3形成LC電路。如目前所述，當電動發電機MG1旋轉時，在 中性點Nl的電位中出現反電動勢的高諧波。此處，如果所述高諧波分量 中存在頻率與LC電路的共振頻率相近的分量，輸出電路(LC電路)在所 述共振頻率點發生共振，並且頻率與所述共振頻率相近的高諧波分量的振 幅變大。具體地，如果所述負載裝置(負栽R)的負載較輕，則共振明顯， 其將給負栽裝置帶來不利影響。
於是，在所述第二實施例中，在輸出電路的共振明顯的輕負載狀態期 間，高諧波生成單元生成相位與頻率和共振頻率相近的高諧波分量的相位 相反的高諧波電壓指令，從而可以抑制與共振頻率相近頻率的高諧波分量 的放大。
根據第二實施例的AC電壓輸出設備100A包括控制裝置60A，取代 才艮據圖1所示的第一實施例的AC輸出裝置100的構造中的控制裝置60。
圖7是本發明第二實施例的控制裝置60A的功能框圖。參考圖7，控 制裝置60A在圖2所示的第一實施例中的控制裝置60的構造中進一步包 括負載判定單元65，以及包括第一逆變器控制單元62A，取代第一逆變器 62。
負載判定單元65接收通過AC埠 40檢測到的AC電流Iac。當AC 電流lac小於預先設置的參考值時，負載判定單元65確定連接到連接器50 的負載裝置的負栽較輕，並生成H電平的信號CTL，以及向第一逆變器控 制單元62A輸出所述信號。另一方面，當AC電流Iac不小於所述參考值 時，負載判定單元65確定連接到連接器50的負載裝置的負載不輕，並生 成L電平的信號CTL，以及向第一逆變器控制單元62A輸出所述信號。
第一逆變器控制單元62A基於轉矩控制值TR1、電機電流Il、電機轉 數wl、系統電壓Vdc，以及來自負載判定單元65的信號CTL產生用於開 /關逆變器20的功率電晶體Qll到Q16的信號PWM1，並向逆變器20輸 出所產生的信號PWM1。
在別的地方，圖7所示的控制裝置60A的構造與圖2所示的第一實施 例中的控制裝置60的構造相同。
圖8是功能框圖，其詳細示出了圖7所示的第一和第二逆變器控制單 元62A、 63以及AC輸出控制單元64。參考圖8，第一逆變器控制單元62A 包括高諧波生成單元112A，取代圖3所示的第一實施例中的第一逆變器控 制單元62的構造中的高諧波生成單元112。
高諧波生成單元112A接收電機轉數co 1和來自負載判定單元65的信 號CTL。然後，當信號CTL處於H電平並且wl^0時，高諧波生成單元
112A基於電機轉數co1生成高諧波電壓指令ecN，如以下等式所示。
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具體地，在第二實施例中，當連接到電動發電機MG1的發動機ENG 以規定發動機速度(例如，空閒期間的發動機速度)工作並且電動發電機 MGl相應地以電機轉數(ol旋轉時，在輸出電路的共振頻率附近存在由電 動發電機MG1產生的反電動勢的九次高諧波的頻率。因此，高諧波生成 單元112A基於以上等式(7)產生包含九次高諧波的高諧波電壓指令eGN。
在別的地方，第一逆變器控制單元62A的構造與圖3所示的第一實施 例中的第一逆變器控制單元62的構造相同。
圖9是電動發電機MG1的中性點N1的電位VN1以及由圖8所示的 高諧波生成單元112A所生成的高諧波電壓指令的波形圖。為了進行比較， 圖9示出了當高諧波生成單元112A不進4亍電壓補償時在中性點Nl的電位 VN1D。
參考圖9,高諧波生成單元112A基於電動發電機MG1的電機轉數co l並利用以上等式(7)，生成與電動發電機MG1產生的反電動勢的九次 高諧波相位相反的高諧波電壓指令ecN。例如，基於在電動發電機MG1的 無負栽狀態下預先測量的反電動勢的值來確定所生成的高諧波電壓指令 eGN的幅度(即，等式(7)中的常數eG9)。可以注意到，可以取決於接 收商用AC電壓供應的負載裝置的負載的幅度來改變高諧波電壓指令eGN 的幅度。例如，當負栽裝置的負栽較小時，高諧波電壓指令ecN的幅度較 大。
然後，將通過將來自AC輸出控制單元64的AC電壓指令等量地加到 來自轉換單元110的U相、V相和W相電壓指令並通過將來自高諧波生 成單元112A的高諧波電壓指令eGN疊加在對各相等量相加的結果上而得 到的電壓指令用作為逆變器20的最終電壓指令。如果不進行高諧波生成單 元112A的電壓補償，在所示的具有電位VN1D的中性點Nl的電位中出 現共振的九次高諧波。然而，在本發明的第二實施例中，對於電位VN1如
所示通過高諧波電壓指令eGN抑制反電動勢的九次高諧波，並且在電位 VN1中很難出現所述高諧波。
在以上描述中，假設高諧波生成單元112A生成包含九次高諧波的高 諧波電壓指令ecN,然而，由高諧波生成單元112A生成的高諧波電壓指令 eGN不限於此。僅才艮據輸出電路的共振頻率生成適當階次的高諧波電壓指 令，這由電動發電機MG1、 MG2的漏電感以及電容器C3的大小確定。
另外，在以上描述中，假設負載判定單元65基於AC電流Iac的幅度 確定所述負載裝置的負載是否較輕，然而，其也可以基於AC電壓Vac進 行確定。具體地，當接收商用AC電壓供應的負載裝置的負載較重時，由 於電壓降^f氐，AC電壓Vac的波動(變動)變大。因此，當AC電壓Vac 的波動小於預先設置的參考值時，可以確定負載裝置的負載較輕。
可選地，可以基於在AC電壓Vac和AC電流lac之間的相位差確定 負載裝置的負載是否較輕。具體地，當接收商用AC電壓供應的負載裝置 的負載較輕時，在AC電壓Vac和AC電流Iac之間的相位差變大。因此， 當所述相位差大於預先設置的參考值時，可以確定負栽裝置的負栽較輕。
如上所述，根據第二實施例，由於電容器C3連接在AC輸出線ACLl、 ACL2之間，能夠抑制波動對於通過AC輸出線ACLl、 ACL2接收商用 AC電壓供應的負載裝置的影響。
當設置了電容器C3時，在輸出電路中形成所述LC電路(共振電路)。 此處，由於高諧波生成單元112A生成了相位與頻率在輸出電路的共振頻 率附近的高諧波分量的相位相反的高諧波電壓指令eGN,抑制了輸出電路 的共振。因此，能夠向負載裝置提供抑制了輸出電路的共振導致的失真的 商用AC電壓。
一般而言，當負載裝置(負載R)的負載較輕時，輸出電路出現明顯 共振。於是，在所述第二實施例中，負載判定單元65基於所生成的AC電 流Iac等確定負載裝置的負載是否較輕，並且僅當所述負載較輕時，高諧 波生成單元112A基於所述確定結果生成高諧波電壓指令eGN。因此，能夠有效抑制商用AC電壓的失真。
(第三實施例)
在上述笫一和第二實施例中，假設在車輛停止的條件下生成商用AC 電壓。在第三實施例中，即使在車輛行駛期間，也能夠生成失真較小的商 用AC電壓，並將其提供給所述負載裝置。
根據第三實施例的AC電壓輸出設備100B包括控制裝置60B，取代根 據圖l所示的第一實施例的AC輸出裝置100的構造中的控制裝置60。控 制裝置60B包括第二逆變器控制單元63A,取代圖2所示的第一實施例中 的控制裝置60的構造中的第二逆變器控制單元63。
圖10是功能框圖，其詳細示出了根據本發明第三實施例的第一和第二 逆變器控制單元62、 63A以及AC輸出控制單元64。參考圖10，第一逆 變器控制單元63A在圖3所示的第一實施例中的第二逆變器控制單元63 的構造中進一步包括高諧波生成單元132。
高諧波生成單元132接收電機轉數w2。當co2^0,即，當電動發電機 MG2正在旋轉時，高諧波生成單元132基於電機轉數co2生成高諧波電壓 指令eMN，如以下等式所示。
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此處，eM3, eM6, eM9…是特定於電動發電機MG2確定的常數。在第 三實施例中，即4吏在車輛行駛時也允許生成商用AC電壓。因此，當電動 發電機MG2旋轉時，與電動發電機MG1的情況一樣，在中性點N2中出 現反電動勢的3的倍數次的高諧波分量。於是，在所述第三實施例中，以 這樣的方式抑制在中性點N2產生的高諧波，即，高諧波生成單元132利 用以上方程(8 )產生具有與3n次高諧波相反的相位的高諧波電壓指令eMN， 並且將所生成的高諧波電壓指令eMN疊加在來自轉換單元130的U相、V 相和W相電壓指令上。
可注意到，考慮到在電動發電機MG2中相對於高次高諧波分量，通 常以低次高諧波分量為主的事實，與電動發電機MG1的情況一樣，高諧 波電壓指令eMN可以僅包含以下等式所示的三次高諧波分量。
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在別的地方，第二逆變器控制單元63A的構造與圖3所示第一實施例 中的第二逆變器控制單元63的構造相同。
如上所述，根據第三實施例，可以在電動發電機MG1的三相線圏12 的中性點Nl和電動發電機MG2的三相線圏14的中性點N2之間產生商 用AC電壓。另外，不僅設置了產生具有與當電動發電機MG1旋轉時在 中性點Nl產生的反電動勢的高諧波相反的相位的高諧波電壓指令的高諧 波生成單元112，還設置了高諧波生成單元132,其產生的高諧波電壓指令 具有與當電動發電機MG2旋轉時在中性點N2產生的反電動勢的高諧波相 反的相位。於是，即使當電動發電機MG1、 MG2都在旋轉時，也能夠抑 制在中性點N1、 N2處生成的反電動勢的高諧波。因此，即使電動發電機 MG1、 MG2都在旋轉，也能夠向連接到連接器50的負栽裝置提供失真得 到抑制的商用AC電壓。
在上述笫一到笫三實施例中，假設當電機轉數col不為0( ool承O)時， 即，電動發電機MG1正在旋轉時，對應於電動發電機MG1的高諧波生成 單元112、 112A生成高諧波電壓指令ecN。然而，也能夠在發動機ENG工 作時生成高諧波電壓指令ecN。可以基於來自控制發動機的發動機ECU的 信號確定發動機ENG是否正在工作。
另夕卜，在上述第一到第三實施例中，使用二次電池作為電池B，然而， 也可以使用燃料電池代替所述二次電池。並且，以上已經描述過了在混合 動力車中集成了根據本發明的AC電壓輸出設備的例子，然而，本發明可 應用於在電動車或燃料電池車上安裝的AC電壓輸出i殳備。
進一步，在以上描述中，AC電壓輸出設備IOO、 IOOA、 IOOB包括升 壓變換器IO，然而，本發明也可應用於沒有升壓變換器10的系統。
在以上描迷中，電動發電機MG1、 MG2分別對應於本發明的"第一 多相AC電機"和"第二多相AC電機"，而三相線圏l2、 H分別對應於 本發明的"第一多相繞組"和"第二多相繞組"。逆變器20、 30分別對應 於本發明的"第一逆變器，，和"第二逆變器，，，並且第一逆變器控制單元 62、 62A,笫二逆變器控制單元63、 63A,以及AC輸出控制單元64實現
本發明的"控制裝置"。另外，高諧波生成單元112、 112A對應於本發明 的"高諧波生成單元」，而PWM信號生成單元114對應於本發明的"信號生成單元"。
並且，圖6所示的輸出電路對應於本發明的"輸出電路"，而AC輸 出線ACL1、 ACL2分別對應於本發明的"第一輸出線"和"第二輸出線"。 電容器C3對應於本發明的"電容器"，而負載判定單元65對應於本發明 的"負載判定單元"。此外，發動機ENG對應於本發明的"內燃機"， 而驅動輪DW對應於本發明的"驅動輪"。
可以理解，此處公開的實施例從任何方面都是闡明性而不是限制性的。 本發明的範圍由權利要求的條款，而不是由以上描述來定義，其意圖在於 包括權利要求條款的範圍和等同含義之內的任何修改。
權利要求
1.一種AC電壓輸出設備，包括第一多相AC電機，其包括星形連接的第一多相繞組作為定子繞組；第二多相AC電機，其包括星形連接的第二多相繞組作為定子繞組；分別連接到所述第一和第二多相繞組的第一和第二逆變器；以及控制裝置，其控制所述第一和第二逆變器，從而使得當所述第二多相AC電機的轉子停止時，在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成具有規定頻率的AC電壓；其中，所述控制裝置包括高諧波生成單元，當所述第一多相AC電機的轉子旋轉時，基於所述第一多相AC電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的中性點生成的反電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令，以及信號生成單元，其基於通過將所述高諧波電壓指令疊加在所述第一多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控制所述第一逆變器的控制信號，並向所述第一逆變器輸出所述生成的控制信號。
2. 根據權利要求1所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述第一多相AC電機包括7lc磁型三相AC同步電機，並且 所述高諧波生成單元生成與所述反電動勢的3n次高諧波分量(ii是自然數)相位相反的高諧波電壓指令。
3. 根據權利要求2所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述高諧波生成單元生成與所述反電動勢的三次高諧波分量相位相反的高諧波電壓指令。
4. 根據權利要求1所述的AC電壓輸出設備，進一步包括輸出電路， 其被配置為將在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點 之間生成的所述AC電壓輸出到接收所述AC電壓的供應的負載裝置，其中，所述高諧波生成單元生成與具有所述輸出電路的諧振頻率的相近頻率的高諧波分量相位相反的高諧波電壓指令。
5. 根據權利要求4所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述輸出電路包括第一輸出線，其一端連接到所述第一多相繞組的中性點，另一端連接 到連接有所述負載裝置的輸出端子，第二輸出線，其一端連接到所述第二多相繞組的中性點，另一端連接 到所述輸出端子，以及電容器，其連接在所述第一輸出線和所述第二輸出線之間，並且所述輸出電路的諧振頻率是特定於由所述第一和第二多相繞組和所述 電容器形成的LC電路地被確定的。
6. 根據權利要求4所述的AC電壓輸出設備，進一步包括負載判定 單元，其確定所述負栽裝置的負載是否小於預先設置的參考值，其中，當所述負載判定單元確定所述負載小於所述參考值時，所述高諧波生 成單元生成所述高諧波電壓指令。
7. 根據權利要求4所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述第一多相AC電機包括7JC磁型三相AC同步電機，並且 所述高諧波生成單元生成與具有所述諧振頻率的相近頻率的九次高諧波分量相位相反的高諧波電壓指令。
8. —種AC電壓輸出設備，包括第一多相AC電機，其包括星形連接的第一多相繞組作為定子繞組； 第二多相AC電機，其包括星形連接的第二多相繞組作為定子繞組； 分別連接到所述第 一和第二多相繞組的第 一和第二逆變器；以及 控制裝置，其控制所述第一和第二逆變器，從而使得在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成具有規定頻率的AC電壓；其中，所述控制裝置包括第一高諧波生成單元，當所述第一多相AC電^L的轉子旋轉時，基於 所述笫一多相AC電機的轉數生成與在所迷第一多相繞組的中性點生成的反電動勢的高諧波相位相反的第一高諧波電壓指令，第一信號生成單元，其基於通過將所述第一高諧波電壓指令疊加在所述第一多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控制 所述第一逆變器的控制信號，並向所述第一逆變器輸出所述生成的控制信 號，第二高諧波生成單元，當所述第二多相AC電機的轉子旋轉時，基於 所述第二多相AC電機的轉數生成與在所述第二多相繞組的中性點生成的 反電動勢的高諧波相位相反的第二高諧波電壓指令，第二信號生成單元，其基於通過將所述第二高諧波電壓指令疊加在所 述第二多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控制 所述第二逆變器的控制信號，並向所述第二逆變器輸出所述生成的控制信 號。
9. 一種AC電壓輸出it備，包括第一多相AC電機，其包括星形連接的第一多相繞組作為定子繞組； 笫二多相AC電機，其包括星形連接的第二多相繞組作為定子繞組； 分別連接到所述笫 一和第二多相繞組的第 一和第二逆變器；以及控制裝置，用於控制所述第一和第二逆變器，從而使得當所述第二多 相AC電機的轉子停止時，在所述第一多相繞組的中性點和所迷第二多相 繞組的中性點之間生成具有規定頻率的AC電壓；其中，所述控制裝置包括高諧波生成裝置，用於當所述第一多相AC電機的轉子旋轉時，基於 所述第一多相AC電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的中性點生成的 反電動勢的高諧波相位相反的高諧波電壓指令，以及信號生成裝置，用於基於通過將所述高諧波電壓指令疊加在所述第一 多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控制所迷第 一逆變器的控制信號，並向所述第一逆變器輸出所述生成的控制信號。
10. 根據權利要求9所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述笫一多相AC電機包括永磁型三相AC同步電機，並且所述高諧波生成裝置生成與所迷反電動勢的3n次高諧波分量(n是自 然數)相位相反的高諧波電壓指令。
11. 根據權利要求10所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述高諧波生成裝置生成與所述反電動勢的三次高諧波分量相位相反的高諧波電壓指令。
12. 根據權利要求9所述的AC電壓輸出設備，進一步包括輸出電 路，其被配置為將在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成的所述AC 電壓輸出道接受所述AC電壓的供應的負載裝置,其中所述高諧波生成裝置生成與具有所述輸出電路的諧振頻率的相近頻率 的高諧波分量相位相反的高諧波電壓指令。
13. 根據權利要求12所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述輸出電路包括第一輸出線，其一端連接到所述第一多相繞組的中性點，另一端連接 到連接有所迷負載裝置的輸出端子，第二輸出線，其一端連接到所述第二多相繞組的中性點，另一端連接 到所述輸出端子，以及電容器，其連接在所述第一輸出線和所述第二輸出線之間，並且所述輸出電路的諧振頻率是特定於由所述第 一和第二多相繞組和所述 電容器形成的LC電路地被確定的。
14. 根據權利要求12所述的AC電壓輸出設備，進一步包括負載 確定裝置，用於確定所述負載裝置的負載是否小於預先設置的參考值，其 中，當所述負載確定裝置確定所述負載小於所述參考值時，所述高諧波生成裝置生成所述高諧波電壓指令。
15. 根據權利要求12所述的AC電壓輸出設備，其中， 所述第一多相AC電機包括永磁型三相AC同步電機，並且 所述高諧波生成裝置生成與具有所述諧振頻率的相近頻率的九次高諧 波分量相位相反的高諧波電壓指令。
16. —種AC電壓輸出設備，包括第一多相AC電機，其包括星形連接的笫一多相繞組作為定子繞組； 第二多相AC電機，其包括星形連接的第二多相繞組作為定子繞組； 分別連接到所述第一和第二多相繞組的第 一和第二逆變器；以及 控制裝置，其控制所述第一和第二逆變器，從而使得在所述第一多相繞組的中性點和所述第二多相繞組的中性點之間生成具有規定頻率的AC電壓；其中，所述控制裝置包括第一高諧波生成裝置，用於當所述笫一多相AC電機的轉子旋轉時， 基於所述第一多相AC電機的轉數生成與在所述第一多相繞組的中性點生 成的反電動勢的高諧波相位相反的第一高諧波電壓指令，第一信號生成裝置，用於基於通過將所述第一高諧波電壓指令疊加在 所述第一多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控 制所述第一逆變器的控制信號，並向所述第一逆變器輸出所述生成的控制 信號，第二高諧波生成裝置，用於當所述第二多相AC電機的轉子旋轉時， 基於所述第二多相AC電機的轉數生成與在所述第二多相繞組的中性點生 成的反電動勢的高諧波相位相反的第二高諧波電壓指令，第二信號生成裝置，用於基於通過將所述第二高諧波電壓指令疊加在 所述第二多相AC電機的各相的電壓指令上而獲得的電壓指令生成用於控 制所述第二逆變器的控制信號，並向所述第二逆變器輸出所述生成的控制 信號。
17. —種混合動力車，包括根據權利要求1到16中任何一個所述的AC電壓輸出設備； 內燃機，其與所述第一多相AC電樹目連接，並向所述第一多相AC 電機提供旋轉轉矩；以及驅動輪，其與所述第二多相AC電積4目連接，並從所述第二多相AC 電機接收旋轉轉矩。
全文摘要
第一逆變器控制單元(62)包括高諧波生成單元(112)。高諧波生成單元(112)基於電動發電機(MG1)的電機轉數(w1)生成高諧波電壓指令，其具有與當電動發電機(MG1)旋轉時在電動發電機(MG1)的中性點產生的高諧波的相位相反的相位。PWM信號生成單元(114)基於通過將來自AC輸出控制單元(64)的AC電壓指令和來自高諧波生成單元(112)的高諧波電壓指令疊加在來自轉換單元(110)的U相、V相以及W相的各個電壓指令上而獲得的電壓指令來產生信號(PWM1)。
文檔編號H02M1/12GK101208855SQ20068002273
公開日2008年6月25日 申請日期2006年6月22日 優先權日2005年6月24日
發明者及部七郎齋, 富樫重則, 峰澤幸弘, 石川哲浩 申請人:豐田自動車株式會社