Ac电压输出设备和包含该设备的混合动力车的制作方法

专利名称：Ac电压输出设备和包含该设备的混合动力车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种AC (交流)电压输出设备和包含该设备的混合动力 车，更具体地，涉及能够生成商用AC电压并将其输出给负载设备的AC 电压输出设备，以及包含该设备的混合动力车。
背景技术：
为了有效使用混合动力车，常规地，已经尝试使用所述混合动力车作 为供电设备。作为这样的混合动力车，已经知道了一种混合动力车，其包 含用于将混合动力车中生成的DC (直流)电压转换为AC100V的专用逆 变器。
同时，日本专利公开04-295202公开了一种电动机驱动及动力处理装 置，其能够生成AC电压，以及向外部设备提供所述电压，并且无需包含 专用逆变器。所逸电动机驱动及动力处理装置包括二次电池、逆变器IA、 IB、三相AC电机MA、 MB,以及扭制单元。三相AC电机MA、 MB分 别包括Y型连接的三相绕组CA、 CB，以及通过EMI滤波器连接到三相 绕组CA的中性点NA和三相绕组CB的中性点NB的输入/输出端口 。
分别对应于三相AC电机MA、 MB设置了逆变器IA、 IB,并将其分 别连接到三相绕组CA、 CB。逆变器IA、 IB被并联到二次电池。
在所述电动机驱动和动力处理装置中，逆变器IA、 IB能够生成具有 被调整为跨越中性点NA、 NB的正弦波的AC电力，并向连接到所述输入 /输出端口的外部设备输出所生成的AC电力。
通常，当包含作为定子线圈的Y型连接三相线圏的三相AC电机旋转 时，在所述三相线圏的中性点的电位中出现各相线圈中生成的反电动势的
3的倍数次的高谐波(harmonic)。简言之，假设将三相线圏AC电机的 转数表示为co，以如下等式表示各相线圏中的感生电压eu、 ev、 ew。
<formula>see original document page 9</formula> (1)
. 2 2 2
<formula>see original document page 9</formula>(2)<formula>see original document page 9</formula>(3)
此处，e1、 e3、 es是特定于各个电机的常量。基于等式(1)到(3)， 用如下等式表示中性点eN的电位。
<formula>see original document page 9</formula>(4)
此处，e3、 e6、 e9是特定于各个电机的常量。如等式(4)所示，中性 点ejs的电位包括反电动势的3的倍数次高谐波。因此，如果三相AC电机 MA、 MB旋转，同时跨越日本专利申请公开04-295202中公开的所述电动 机驱动和动力处理装置中的中性点NA、 NB生成所述AC电力，则在所生 成的AC电力中包含以上高谐波作为扰动。然而，日本专利申请公开 04-295202不能具体解决这样的问题。

发明内容
由上，本发明致力于解决上述问题，本发明的目的在于提供一种AC 电压输出设备，其能够抑制伴随着电机旋转而生成的反电动势的高谐波， 并向负载"&备输出失真^皮抑制的商用AC电压。
根据本发明， 一种AC电压输出设备，包括第一多相AC电机，其 包括星形连接的第一多相绕组作为定子绕组；第二多相AC电机，其包括 星形连接的第二多相绕组作为定子绕组；分别连接到所述第一和第二多相绕组的第一和第二逆变器；以及控制所述第一和第二逆变器的控制装置， 从而使得当所述第二多相AC电机的转子停止时，在所述第一多相绕组的 中性点和所述笫二多相绕组的中性点之间生成具有规定频率的AC电压。 所述控制装置包括高谐波生成单元，当所述第一多相AC电机的转子旋转 时，其基于所述笫一多相AC电机的转数生成与在所述第一多相绕组的中 性生成的反电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令，以及信号生成单 元，其基于通过将所述高谐波电压指令叠加在所述第一多相AC电机的各 相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控制所述第一逆变器的控制信 号，并向所述第一逆变器输出所生成的控制信号。
在根据本发明的所述AC电压输出设备中，当所述第二多相AC电机的转子停止时，所述第一和第二逆变器在所述第一多相绕组的中性点和所 述第二多相绕组的中性点之间生成具有规定频率(例如，商用电源频率)的AC电压。此处，当所述第一多相AC电机的转子旋转时，所述高谐波 生成单元基于所述第一多相AC电机的转数生成与在所述第一多相绕组的 中性点处生成的反电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令，同时信号 生成单元基于通过将来自所述高谐波生成单元的所述高谐波电压指令叠加 在所述第一多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用来 控制所述第一逆变器的控制信号。因此，抑制了当所述第一多相AC电机的转子时在所述第一绕组的中性点处生成的所述反电动势的高谐波。
因此，根据本发明的所述AC电压输出设备，即使当所述第一多相AC 电M转时，也能向所述负载设备提供抑制了失真的AC电压。于是，能 够防止接收AC电压供应的外部设备出现故障。另外，根据所述AC电压 输出设备，跨所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕組的中性点生 成所述AC电压，并将其输出给所述负栽设备。因此，不需要单独设置用 来生成所述AC电压的专用逆变器。此外，由于所述高谐波生成单元能够 利用软件配置，无需附加的特5^M更件，可以向所述负载i殳备提供失真4皮抑 制的AC电压。
优选地，所述笫一多相AC电机包括永磁型三相AC同步电机，并且所述高谐波生成单元生成与所述反电动势的3n次高谐波分量(n是自然数) 相位相反的高谐波电压指令。
通常，所述永磁类型的三相AC同步电机的反电动势具有梯形波性， 并且所述永》兹型三相AC同步电机的中性点的电位具体包括大量的所述反 电动势的3的倍数次的高谐波。在所述AC电压输出设备中，由于所述高 谐波生成单元生成了相位与所述反电动势的3n次高谐波分量相位相反的 高谐波电压指令，所述高谐波被有效抑制。因此，根据所述AC电压输出 设备，即使利用在其中所述中性点的电位中明显出现了所述高谐波的所述 7JC磁型三相AC同步电机，也能够生成失真得到抑制的AC电压，并将其 提供给所述负载设备。
优选地，所述高谐波生成单元生成与所述反电动势的三次高谐波分量 相位相反的高谐波电压指令。
通常，在很多情况下，所述高谐波中主要是低次分量。于是，在所述 AC电压输出i殳备中，所述高谐波生成单元生成相位与最低次的三次高谐 波分量的相位相反的高谐波电压指令。因此，根据所述AC电压输出设备， 可以利用4氐^^作负荷有效抑制所述AC电压的失真。
优选地，所述AC电压输出设备进一步包括输出电路，其被配置为 将在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点之间生成的 所述AC电压输出到接收所述AC电压的供应的负栽装置。所述高谐波生 成单元生成与具有所述输出电路的谐振频率的相近频率的高谐波分量相位 相反的高谐波电压指令。
优选地，所述输出电路包括第一输出线，其一端连接到所述第一多 相绕組的中性点，另一端连接到输出端子，其中所述输出端子连接到所述 负载装置，第二输出线，其一端连接到所述第二多相绕组的中性点，另一 端连接到所述输出端子，以及电容器，其连接在所述第一输出线和所述笫
二输出线之间。通过由所述第一和第二多相绕组以及所述电容器形成的LC 电路具体确定所述输出电路的谐振频率。
在所述AC电压输出设备中，所述电容器连接在所述第一输出线和笫二输出线之间。因此，抑制了通过所述第一和第二输出线对接收AC电压 供应的负载设备的紋波的影响。然而，当设置了所述电容器时，在所述输 出电路中形成LC电路(共振电路)。此处，由于所述高谐波生成单元生 成了与具有所述输出电路的谐振频率的相近频率的高谐波分量的相位相反 的高谐波电压指令，所述输出电路的共振被抑制。因此，根据所述AC电 压输出设备，能够向负载设备提供抑制了由于输出电路的共振而导致的失 真的AC电压。
优选地，所述AC电压输出设备进一步包括负载判定单元，其确定 所述负载设备的负载是否小于预先设置的参考值。当所述负栽判定单元确 定所述负载小于所述参考值时，所述高谐波生成单元生成所述高谐波电压 指令。
通常，当所述负载设备的负载较轻时，所述输出电路的共振比较明显。 于是，在所述AC电压输出设备中，所述负载判定单元确定所述负载设备 的负载是否较轻，并且仅当所述负载较轻时，所述高谐波生成单元生成所 述高谐波电压指令。因此，根据所述AC电压输出设备，能够有效抑制所 迷AC电压的失真。
优选地，所述第一多相AC电机包括永磁型三相AC同步电机。所迷 高谐波生成单元生成与具有所述谐振频率的相近频率的九次高谐波分量相 位相反的高谐波电压指令。
如上所迷，通常，所迷永磁型三相AC同步电机的中性点的电位具体 包括大量的反电动势的3的倍数次的高谐波。在所述AC电压输出设备中， 所述九次高谐波分量的频率位于所述输出电路的共振频率附近。此处，由 于所述高谐波生成单元生成的高谐波电压指令具有与所述九次高谐波分量 相反的相位，所述高谐波得到有效抑制。因此，根据所述AC电压输出设 备，即使利用在中性点的电位中明显出现高谐波的所述永磁型三相AC同 步电机，也能够向所述负载设备提供抑制了由于输出电路共振导致的失真 的所述AC电压。
此外，根据本发明， 一种AC电压输出设备，包括第一多相AC电机，其包括星形连接的第一多相绕组作为定子绕组；第二多相AC电机， 其包括星形连接的第二多相绕组作为定子绕组；分别连接到所述第一和第 二多相绕组的笫一和第二逆变器；以及控制所述第一和第二逆变器的控制 装置，从而使得在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性 点之间生成具有规定频率的AC电压。所述控制装置包括第一高谐波生 成单元，当所述第一多相AC电机的转子旋转时，其基于所述第一多相AC 电机的转数生成与在所述第一多相绕组的中性处生成的反电动势的高谐波 相位相反的第一高谐波电压指令；第一信号生成单元，其基于通过将所述 第一高谐波电压指令叠加在所述第一多相AC电机的各相的电压指令上而 获得的电压指令生成用于控制所述第一逆变器的控制信号，并向所述第一 逆变器输出所生成的控制信号；第二高谐波生成单元，当所述第二多相AC 电机的转子旋转时，其基于所述笫二多相AC电机的转数生成与在所述第 二多相绕组的中性点生成的反电动势的高谐波相位相反的第二高谐波电压 指令；以及第二信号生成单元，其基于通过将所述第二高谐波电压指令叠 加在所述第二多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用 于控制所述第二逆变器的控制信号，并向所述第二逆变器输出所生成的控 制信号。
在根据本发明所述的AC电压输出设备中，所述第一和第二逆变器在 所述第 一多相绕组的中性点和所述第二多相绕組的中性点之间生成具有规 定频率(例如，商用电源频率)的AC电压。此处，所迷AC电压输出设 备不仅包括所述第一高谐波生成单元，其生成与在所述第一多相绕组的中 性点处生成的反电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令，而且还包括 第二高谐波生成单元，其生成与在所述第二多相绕组的中性点处生成的反 电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令。因此，即使所迷第一和第二 多相AC电机正在旋转，也能够抑制在所述第一和第二绕组各自的中性点 处生成的^^反电动势的高谐波。
因此，根据本发明的AC电压输出设备，即使所述第一和第二多相AC 电机都正在旋转，也能够向所述负载设备提供失真被抑制的AC电压。
并且，根据本发明， 一种混合动力车，包括上述的任意AC电压输 出设备，连接到第一多相AC电机的内燃机，其向所述第一多相AC电机 提供旋转转矩，以及连接到第二多相AC电机的驱动轮，其从所述第二多 相AC电机接收旋转转矩。
根据本发明的混合动力车包括上述的任意AC电压输出设备。因此， 根据本发明，可以作为供电设务使用所述混合动力车，并且可以从所述混 合动力车向所述负栽设备提供失真被抑制的AC电压。另外，由于无需提 供用于生成所述AC电压的专用逆变器，不会给所述混合动力车中特别要 求的小尺寸、低成本或更轻的重量(更高的燃料效率)带来负面影响。
如上所述，根据本发明，能够抑制伴随着所述电机旋转而生成的反电 动势的高谐波，并且能够向所述负载i殳备输出失真得到抑制的商用AC电 压。另外，跨所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点生 成所述商用AC电压，并将其输出到负载i殳备。因此，无需提供用于生成 所述商用AC电压的专用逆变器。


图l是框图，其示出了根据本发明笫一实施例的整个AC电压输出设
备；
图2是图l所示的控制装置的功能框图3是功能框图，其详细示出了图2所示的第一和第二逆变器控制单 元以及AC输出控制单元；
图4是在电动发电机的中性点的电位以及图3所示的高谐波生成单元
生成的高谐波电压指令的波形图5是逆变器的占空比(duty)的总和以及所生成的AC电压的波形
图6阐明了在图1所示的AC电压输出i殳备中的向负栽装置输出在中 性点之间生成的商用AC电压的输出电路；
图7是根据本发明第二实施例的控制装置的功能框图8是功能框图，其详细描述了图7所示的第一和第二逆变器控制单 元以及AC输出控制单元；
图9是在电动发电机的中性点的电位以及由图8所示的高谐波生成单 元所生成的高谐波电压指令的波形图10是功能框图，其详细示出根据本发明第三实施例的第 一和笫二逆 变器控制单元以及AC输出控制单元。
具体实施例方式
此后将参考附图详细描述本发明的实施例。由于相同的或对应的元件 分配了相同的参考字符，将不对其进^f亍重复的详细描述。 [第一实施例
图1是框图，其示出了根据本发明第一实施例的整个AC电压输出设 备100。参考图l， AC电压输出设备100包括电池B、升压变换器IO、逆 变器20、 30、电动发电机MG1、 MG2， AC输出线ACL1、 ACL2、 AC 端口40、连接器50、控制装置60、电容器C1到C3、电源线PL1、 PL2、 地线SL、 U相线UL1、 UL2、 V相线VL1、 VL2、 W相线WL1、 WL2、 电压传感器70、 72，以及电流传感器80、 82。
在诸如混合动力车的车辆上安装AC电压输出设备100。在混合动力 车中包括电动发电机MG1，作为连接到发动机ENG的组件，并且作为能 够启动发动机ENG的电动机以及由发动机ENG驱动的发电机进行操作。 在所述混合动力车中包括电动发电机MG2，作为连接到驱动轮DW的电 才几，并驱动驱动轮DW。
电池B的正电极连接到电源线PL1,负电极连接到地线SL。电容器 Cl连接在电源线PL1和地线SL之间。
升压变换器IO包括电抗器L、功率晶体管Q1、 Q2,以及二极管D1、 D2。功率晶体管Q1、 Q2串联在电源线PL2和地线SL之间。二极管D1、 D2分别连接在功率晶体管Ql、 Q2的集电极和发射极之间，从而电流从发 射极侧流到集电极侧。电抗器L 一端连接到功率晶体管Ql、 Q2的连接点，
另一端连接到电源线PU。
电容器C2连接在电源线PL2和地线SL之间。逆变器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并 联在电源线PU和地线SL之间。U相臂22包括串联的功率晶体管Qll、 Q12， V相臂24包括串联的功率晶体管Q13、 Q14,而W相臂26包括串 联的功率晶体管Q15、 Q16。 二极管Dll到D16分别连接在功率晶体管 Qll到Q16的集电极和发射极之间，它们允许电流从所*射极侧流向所 述集电极侧。
逆变器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并联在电源线PL2和地线SL之间。U相臂32包 括串联的功率晶体管Q21、 Q22， V相臂34包括串联的功率晶体管Q23、 Q24,而W相臂36包括串联的功率晶体管Q25、 Q26。 二极管D21到D26 分别连接在功率晶体管Q21到Q26的集电极和发射极之间，它们允许电流 从所述发射极侧流向所述集电极侧。
电动发电机MG1、 MG2分别包括三相绕组12、 14作为定子绕组。形 成三相绕组12的U相、V相和W相绕组的一端相互连接形成中性点Nl， 而U相、V相和W相绕组的另一端分别连接到逆变器20的U相、V相和 W相臂中的功率晶体管的连接点。此外，形成三相绕组"的U相、V相 和W相绕組的一端相互连接形成中性点N2，而U相、V相和W相绕组 的另一端分别连接到逆变器30的U相、V相和W相臂中的功率晶体管的 连接点。
AC输出线ACL1 —端连接到中性点Nl ，另 一端连接到AC端口 40。 AC输出线ACL2—端连接到中性点N2，另 一端连接到AC端口 40。电容 器C3连接在AC输出线ACL1和AC输出线ACL2之间。将AC端口 40 安排在AC输出线ACL1 、 ACL2和连接器50之间。
电池B是DC电源，利用诸如镍氢电池或锂离子电池等二次电池实现。 电池B生成DC电压，并向升压变换器10输出所生成的DC电压。利用从 升压变换器10输出的DC电压对电池B充电。
电压传感器70检测从电池B输出的电池电压Vb，并将所检测到的电 池电压Vb输出到控制装置60。电容器Cl平滑电源线PL1和地线SL之 间的电压波动。
升压变换器10基于来自控制装置60的控制信号PWC通过电抗器L 对电池B提供的DC电压进行升压，并向电源线PL2输出所得到的电压。 更具体地，基于来自控制装置60的信号PWC，升压变换器10根据电抗器 L中的功率晶体管Q2的开关操作积累流动的电流作为磁能，从而对来自 电池B的DC电压进行升压，并同步于关闭功率晶体管Q2的定时，通过 二极管Dl向电源线PL2输出所述经过升压的电压。另外，基于来自控制 装置60的信号PWC，升压变换器10对通过电源线PL2提供的所述DC 电压进行降压，并对电池B充电。
电容器C2平滑在电源线PL2和地线SL之间的电压波动。电压传感 器72检测电容器C2的端子之间的电压，即，电源线PL2相对于地线SL 的电压(此后，将此电压称为"系统电压”)，并向控制装置60输出所检 测到的系统电压Vdc。
逆变器20基于来自控制装置60的信号PWM1将从电源线PL2接收 到的DC电压转换为三相AC电压，并向电动发电机MG1输出所得到的 三相AC电压。这样，电动发电机MG1被驱动以生成由转矩控制值TR1 指定的转矩。另外，逆变器20基于来自控制装置60的信号PWM1将电动 发电机MG1响应于来自发动机ENG的动力生成的三相AC电压转换为 DC电压，并向电源线PL2输出所得到的DC电压。
逆变器30基于来自控制装置60的信号PWM2将从电源线PL2接收 到的DC电压转换为三相AC电压，并向电动发电机MG2输出所得到的 三相AC电压。这样，电动发电4几MG2被驱动以生成由转矩控制值TR2 指定的转矩。另外，在车辆的再生制动期间，逆变器30基于来自控制装置 60的信号PWM2将电动发电机MG2通过接收来自驱动轮DW的旋转力 生成的三相AC电压转换为DC电压，并向电源线PL2输出所得到的DC 电压。注意到，此处的再生制动包括当驾驶所述车辆的驾驶员操作脚制动器时伴随有再生发电的制动，或者尽管不操作脚制动器，通过在行驶期间 不睬下加速i^板的车辆减速(或者停止加速)的同时再生地发电。
此处，如果请求对连接到连接器50的负载装置(此处或此后未示出) 的商业AC电压的输出，逆变器20、 30在中性点Nl、 N2之间产生商用 AC电压。具体地，逆变器20基于来自控制装置60的控制信号PWM1控 制中性点N1的电位，从而在中性点N1、 N2间产生商用AC电压，同时， 逆变器30基于来自控制装置60的控制信号PWM2控制中性点N2的电位， 从而在中性点Nl、 N2间产生商用AC电压。
各个电动发电机MG1、 MG2都是三相AC电机，例如，通过IPM(内 部永磁)型三相AC同步电机实现。电动发电机MG1连接到发动机ENG， 利用来自发动机ENG的动力产生三相AC电压，并向逆变器20输出所产 生的三相AC电压。另外，电动发电机MG1利用来自逆变器20的三相 AC电压产生驱动力，并启动发动机ENG。电动发电机MG2连接到车辆 的驱动轮DW，并利用来自逆变器30的三相AC电压产生车辆的驱动转矩。 另外，在车辆再生制动期间电动发电机MG2产生三相AC电压并向逆变 器30输出所述三相AC电压。
电容器C3消除对连接到连接器50的负载装置的波动的影响。AC端 口 40包括用于AC输出线ACL1、 ACL2与连接器50进行连接/断开的继 电器，以及用于分别检测AC输出线ACL1、 ACL2中生成的AC电压Vac 和AC电流Iac的电压传感器和电流传感器(均未示出)。AC端口训在 从控制装置60接收到输出许可指令EN之后，开启所述继电器，并将连接 器50电气连接到AC输出线ACL1、 ACL2。 AC端口 40检测AC输出线 ACL1、 ACL2中的AC电压Vac和AC电流lac,并向控制装置60输出 所检测到的AC电压Vac和AC电流Iac。
连接器50作为输出端子，用于向外部负载装置输出在中性点N1、 N2 之间产生的商用AC电压，并且其连接到各个电器的电源插座或者是家庭 的紧急电源插座。
电流传感器80检测电动发电机MG1中流动的电机电流Il，并向控制装置60输出所检测到的电机电流II。电流传感器82检测电动发电机MG2 中流动的电机电流12,并向控制装置60输出所检测到的电机电流12。
控制装置60基于从外部设置的ECU (此处和此后未示出)分别输出 的电动发电机MG1、 MG2的转矩控制值TR1、 TR2和电机转数ccl、 co2、 来自电压传感器70的电池电压Vb以及来自电压传感器72的系统电压 Vdc,产生用于驱动升压变换器10的信号PWC，并向升压变换器10输出 所产生的信号PWC。
另外，控制装置60基于系统电压Vdc、电动发电机MG1的转矩控制 值TR1以及来自电流传感器80的电机电流Il，产生用于驱动电动发电机 MG1的信号PWMl,并向逆变器20输出所产生的信号PWM1。并且，控 制装置60基于系统电压Vdc、电动发电机MG2的转矩控制值TR2以及来 自电流传感器82的电机电流12，产生用于驱动电动发电机MG2的信号 PWM2,并向逆变器30输出所产生的信号PWM2。
此处，从所述ECU接收到H(逻辑高)电平的信号AC时，其中，此 信号在车辆停止时请求向连接到连接器50的负载装置输出商用AC电压， 控制装置60在控制逆变器20上臂中的功率晶体管Q11、 Q13、 Q15以及 逆变器20下臂中的功率晶体管Q12、 Q14、 Q16的占空比(duty)的总和 的同时，产生信号PWM1，并且在控制逆变器30上臂中的功率晶体管Q21、 Q23、 Q25以及逆变器30下臂中的功率晶体管Q22、 Q24、 Q26的占空比 总和的同时，产生信号PWM2，从而在中性点N1、 N2之间产生商用AC 电压。稍后详述控制的细节。
进一步，控制装置60执行控制，从而当在中性点N1、 N2间产生商用 AC电压的过程中电动发电机MG1旋转(发电)时，抑制电动发电机MG1 的三相线圏12的中性点Nl处产生的反电动势的高谐波分量。稍后将详细 描述用于抑制所述高谐波的控制。
图2是图1所示的控制装置60的功能框图。参考图2，控制装置60 包括变换器控制单元61、第一和第二逆变器控制单元62、 63,以及AC输 出控制单元64。变换器控制单元61基于电池电压Vb、系统电压Vdc、转矩控制值TR1、 TR2以及电机转数col、 co2，产生用于开启/关断升压变换 器10的功率晶体管Ql、 Q2的信号PWC，并向升压变换器IO输出所产 生的信号PWC。
第一逆变器控制单元62基于电动发电机MG1的转矩控制值TR1、电 机电流Il和电机转数col，以瓦基于系统电压Vdc，产生用于开启/关断逆 变器20的功率晶体管Qll到Q16的信号PWM1,并且向逆变器20输出 所产生的信号PWM1。
此处，当第一逆变器控制单元62从AC输出控制单元64接收到用于 在中性点Nl、 N2间产生商用AC电压的AC电压指令时，第一逆变器控 制单元62在基于所接收的AC电压指令改变逆变器20的上臂和下臂的占 空比的总和时产生信号PWM1。
第二逆变器控制单元63基于电动发电机MG2的转矩控制值TR2、电 机电流I2和电机转数co2，以及基于系统电压Vdc，产生用于开启/关断逆 变器30的功率晶体管Q21到Q26的信号PWM2,并且向逆变器30输出 所产生的信号PWM2。
此处，当第二逆变器控制单元63从AC输出控制单元64接收到用于 在中性点Nl、 N2间产生商用AC电压的AC电压指令时，第二逆变器控 制单元63在基于所接收的AC电压指令改变逆变器:30的上臂和下臂的占 空比的总和时产生信号PWM2。
AC输出控制单元64基于信号AC确定是否在中性点Nl、 N2之间产 生商用AC电压。此处，信号AC例如是逻辑电平响应于AC输出开关的 操作而改变的信号，且处于H电平的信号AC是请求当车辆停止时向连接 到连接器50的负载装置输出商用AC电压的信号。
当接收到处于H电平的信号AC时，AC输出控制单元64基于在AC 端口 40检测到的AC电压Vac产生用于在中性点Nl、 N2间产生商用AC 电的AC电压指令压，并向第一和第二逆变器控制单元62、 63输出所产生 的AC电压指令。
图3是功能框图，其详细示出了图2所示的第一和第二逆变器控制单元62、 63以及AC输出控制单元64。参考图3,第一逆变器控制单元62包括电流转换单元102、MG1电流指令操作单元104、PI控制单元106、108,转换单元110、高谐波生成单元112，以及PWM信号生成单元114。
电流转换单元102利用电动发电机MG1的电机转数031将由电流传感器80检测到的U相电流Iul和V相电流Ivl转换为d轴电流Idl和q轴电流Iql。 MG1电流指令操作单元104基于电动发电机MG1的转矩控制 值TRl计算d、 q轴中电动发电机MGl的电流指令Idlr、 Iqlr。
PI控制单元106接收来自电流转换单元102的d轴电流Idl和来自MG1电流指令操作单元104的电流指令Idlr之间的偏差，并且利用所述偏差作为输入进行比例积分操作，并向转换单元110输出所述操作的结果。 PI控制单元108接收在来自电流转换单元102的q轴电流Iql和来自MG1 电流指令操作单元104的电流指令Iqlr之间的偏移，并且利用所述偏移作 为输入进行比例积分操作，并向转换单元IIO输出所述操作的结果。
转换单元110利用电机转数ωl，分别将从PI控制单元106、 108接收到的关于d、q轴的电压指令转换为U相、V相和W相电压指令。
高谐波生成单元112接收电机转数ω1，并且当ω1≠0，即，当电动发电机MG1正在旋转时，高谐波生成单元112基于电机转数col生成高谐波电压指令eGN，如以下等式所示。
<formula>see original document page 21</formula> (5)
此处，eG3, eG6,ec9…是特定于电动发电机MGl确定的常数。如上所述， 在利用三相AC电机实现的电动发电机MG1中，当电动发电机MG1旋转 时，如方程(4)所示，在中性点N1处产生反电动势的3的倍数次的高谐 波分量。具体地，如果利用IPM型三相AC同步电机实现电动发电机MG1， 则所述IPM型三相AC同步电机的反电动势具有梯形波形，并包含大量 3n (n是自然数)次高谐波分量。于是，可以注意到中性点N1处产生的高 谐波。另夕卜，AC电压输出设备100在中性点Nl、N2间产生商用AC电压， 并向外部负载装置提供所述电压。因此，如果中性点Nl的电位包含所述反电动势的高谐波分量，则会使所产生的商用AC电压失真，这给负载装 置带来不利影响。
于是，在第一实施例中，以这样的方式抑制在中性点Nl产生的高谐 波，即，高谐波生成单元112利用以上等式(5 )产生高谐波电压指令eGN， 其具有与3N次高谐波相反的相位，并且，所生成的高谐波电压指令ecw被 叠加在来自转换单元110的U相、V相和W相电压指令上。
可注意到，考虑到通常以低次高谐波分量为主的事实，相对于高次高 谐波分量，高谐波电压指令eGN可以仅包含以下等式所示的三次高谐波分 量。
eGN =—eG3sin3ω1t (6)
PWM信号生成单元114基于系统电压Vdc和通过将来自AC输出控 制单元64的AC电压指令和来自高谐波生成单元112的高谐波电压指令叠 加在来自转换单元110的U相、V相以及W相电压指令上获得的电压指 令，产生对应于逆变器20的PWM(脉冲宽度调制)信号Pul、 Pvl、 Pwl， 并向逆变器20输出所产生的PWM信号Pul、 Pvl、 Pwl作为信号PWM1 。
可注意到，将来自AC输出控制单元64的AC电压指令相等地叠加在 来自转换单元110的电动发电机MG1的U相、V相和W相电压指令上对 应于基于AC电压指令改变逆变器20的上臂和下臂的占空比的总和。
第二逆变器控制单元63包括电流转换单元122、 MG2电流指令操作 单元124、 PI控制单元126、 128，转换单元130，以及PWM信号生成单 元134。电流转换单元122利用电动发电机MG2的电机转数co2将由电流 传感器82检测到的U相电流Iu2和V相电流Iv2转换为d轴电流Id2和q 轴电流Iq2。 MG2电流指令操作单元124基于电动发电机MG2的转矩控 制值TR2计算d、 q轴中电动发电机MG2的电流指令Id2r、 Iq2r。
PI控制单元126接收在来自电流转换单元122的d轴电流Id2和来自 MG2电流指令操作单元124的电流指令Id2r之间的偏差，利用所述偏差 作为输入进行比例积分操作，并向转换单元130输出所迷操作的结果。PI 控制单元128接收在来自电流转换单元122的q轴电流Iq2和来自MG2电流指令操作单元的电流指令Iq2r之间的偏差，利用所述偏差作为输 入进行比例积分操作，并向转换单元130输出所述操作的结果。
转换单元130利用电机转数co2，分别将从PI控制单元126、 128接收 到的关于d、 q轴的电压指令转换为U相、V相和W相电压指令。
PWM信号生成单元134基于通过将来自AC输出控制单元64的AC 电压指令叠加在来自转换单元130的电动发电机MG2的各相的电压指令 上获得的电压指令，产生对应于逆变器30的PWM信号Pu2、 Pv2、 Pw2, 并向逆变器30输出所产生的PWM信号Pu2、Pv2、Pw2作为信号PWM2。
可注意到，将来自AC输出控制单元64的AC电压指令等量地叠加在 来自转换单元130的电动发电机MG2的U相、V相和W相电压指令上对 应于基于AC电压指令改变逆变器30的上臂和下臂的占空比的总和。
AC输出控制单元64包括FB控制单元142、乘法单元144和减法单 元146。 FB控制单元142基于在AC电压参考值Vref和AC电压Vac (实 际值)之间的偏差进行反馈操作，并输出所述操作的结果。此处，AC电 压参考值Vref是在中性点Nl、 N2间产生的商用AC电压的目标值。可以 将各种已知的操作方法(诸如比例积分控制)用于反馈操作。
乘法单元144将通过将FB控制单元中的操作结果加到AC电压参考 值Vref所获得的值乘以k(k是不小于O且不大于l的常数)，并向第一 逆变器控制单元62输出所述操作的结果，作为对第一逆变器控制单元62 的AC电压指令。减法单元146从乘法单元144的输出值中减去乘法单元 144的输入值，并向第二逆变器控制单元63输出所述操作的结果，作为对 第二逆变器控制单元63的AC电压指令。
换言之，将通过将FB控制单元142中的操作的结果加到AC电压参 考值Vref获得的AC电压指令乘以k，将该结果输出到第一逆变器控制单 元62，以及将其乘以-(1-k)，将该结果输出到第二逆变器控制单元63。 换言之，常数k表示当在中性点Nl、 N2间产生商用AC电压Vac时电动 发电机MG1、 MG2之间的工作负荷分配比率。如果常数k超出0.5，电动 发电机MG1上的负担更大。另一方面，如果常数k小于0.5，电动发电机MG2上的负担更大。
尽管没有明确示出，当接收到H电平的信号AC时，AC输出控制单 元64向第一和第二逆变器控制单元62、 63输出所产生的AC电压指令， 并且当接收到L (逻辑低)电平的信号AC时，将输出到第一和第二逆变 器控制单元62、 63的AC电压指令设置为0。
图4是在电动发电机MG1的中性点N1的电位VN1的波形图以及图 3所示的高谐波生成单元112生成的高谐波电压指令。在图4示出的例子 中，高谐波生成单元112基于以上等式(6)产生包含三次高谐波的高谐波 电压指令eGN。另外，为了进行比较，图4示出了当高谐波生成单元112 不进行电压补偿时在中性点Nl的电位VN1D。
参考图4，高谐波生成单元112基于电动发电机MG1的电机转数col, 生成高谐波电压指令eGN，其与由电动发电机MG1产生的反电动势的三次 高谐波相位相反。例如，基于在电动发电机MG1的无负载状态下预先测 量的反电动势的值确定所生成的高谐波电压指令ecjv (即，等式(6)的常
数ec3)的振幅。
然后， 一使用通过将来自AC输出控制单元64的AC电压指令等量地加 到来自转换单元110的U相、V相和W相电压指令以及通过将来自高谐 波生成单元112的高谐波电压指令eGN叠加在对各相等量相加的结果上而 得到的电压指令作为逆变器20的最终电压指令。如果不进行高谐波生成单 元112的电压补偿，在所示的具有电位VN1D的中性点Nl电位中出现反 电动势的高谐波。然而，在本发明的第一实施例中，对于电位VN1如所示 通过高谐波电压指令eGN抑制反电动势的三次高谐波，并且在电位VN1中 很难出现所述高谐波。
图5是逆变器20、 30的占空比的总和以及所生成的AC电压Vac的 波形图。参考图5,曲线S1示出了在逆变器20的开关控制中的占空比总 和的变化，而曲线S2示出了在逆变器30的开关控制中的占空比总和的变 化。此处，占空比的总和表示从各个逆变器的上臂的占空比中减去下臂的 占空比的结果。图5示出了当占空比的总和为正时对应的电动发电机的中性点的电位高于系统电压Vdc的中间电位Vdc/2，而当占空比的总和为负 时所述中性点的电位低于中间电位Vdc/2。
在AC电压输出设备100中，如图3所示，将从AC输出控制单元64 输出到第一逆变器控制单元62的AC电压指令等量地叠加到电动发电机 MG1的U相、V相和W相电压指令上，从而使得逆变器20的占空比的 总和根据曲线S1以商用电源频率周期性变化。另夕卜，将从AC输出控制单 元64输出到第二逆变器控制单元63的AC电压指令等量地叠加到电动发 电机MG2的U相、V相和W相电压指令上，从而使得逆变器30的占空 比的总和才艮据曲线S2以商用电源频率周期性变化。
可以注意到，在图5示出的例子中，将确定电动发电机MG1、 MG2 之间的工作负荷分配比率的常数k设置为0.5。因此，曲线S2与曲线S1 反相。如果常数k大于0.5，曲线S1的幅度变大，而曲线S2的幅度变小。 另一方面，如果常数k小于0.5，曲线S1的幅度变小，而曲线S2的幅度 变大。
从时刻tO到tl，电动发电机MG1的中性点Nl的电位高于系统电压 Vdc的中间电位Vdc/2，而电动发电机MG2的中性点N2的电位低于中间 电位Vdc/2，从而使得在中性点N1、 N2间产生正的商用AC电压。此处， 如果负载装置#支连接到连接器50,不能从逆变器加的上臂流到其下臂的 过量电流通过AC输出线ACL1、所述负载装置以及AC输出线ACL2从 中性点Nl流到中性点N2，并从中性点N2流到逆变器30的下臂。
从时刻tl到t2 ，中性点Nl的电位低于中间电位Vdc/2 ，而中性点N2 的电位高于中间电位Vdc/2，从而使得在中性点Nl、 N2间产生负的商用 AC电压。此处，电流通过中性点N2、 AC输出线ACL2、负载装置以及 AC输出线ACL1从逆变器30的上臂流到中性点Nl,并从中性点Nl流到 逆变器20的下臂。
因而，在电动发电机MG1、 MG2的中性点N1、 N2之间产生商用AC电压。
如上所述，根据第一实施例，当车辆停止时，可以在电动发电机MG1的三相线圏12的中性点Nl和电动发电机MG2的三相线圏14的中性点 N2之间产生商用AC电压。高谐波生成单元112产生高谐波电压指令，其 具有与当电动发电机MG1旋转时在中性点Nl产生的反电动势的高谐波相 反的相位，并且PWM信号生成单元114基于通过将来自高谐波生成单元 112的高谐波电压指令等量地叠加到来自转换单元110的U相、V相和W 相电压指令而获得的电压指令，产生用于控制逆变器20的信号PWM1。 于是，抑制了当电动发电机MG1旋转时在中性点Nl处生成的反电动势的 高谐波。因此，即使电机发动机MG1正在旋转，也能够向连接到连接器 50的负载装置提供失真得到抑制的商用AC电压。
具体地，即使将在中性点的电位中明显出现所述高谐波的IPM型三相 AC同步电机作为电动发电机MG1，也能够产生失真得到有效抑制的商用 AC电压，并将其提供给负载装置。
根据第一实施例，在中性点Nl、 N2间生成商用AC电压，并输出到 负载装置。因此，不需要为生成所述商用AC电压单独提供专用逆变器。
并且，由于可以利用软件配置高谐波生成单元112，无需另外的特殊 商用硬件，就可以向负载装置提供失真得到抑制的AC电压。
笫二实施例
图6阐明了在图1所示的AC电压输出i殳备100中向负载装置输出中 性点Nl、 N2生成的商用AC电压的输出电路。参考图6，在所述输出电 路中，电容器C3连接在AC输出线ACL1、 ACU之间。电容器C3用来 消除对通过插座55连接到连接器50的负载装置(负载R)的波动的影响。
另一方面，如果设置了电容器C3，由电动发电机MG1、 MG2的线圏 和电容器C3形成LC电路。如目前所述，当电动发电机MG1旋转时，在 中性点Nl的电位中出现反电动势的高谐波。此处，如果所述高谐波分量 中存在频率与LC电路的共振频率相近的分量，输出电路(LC电路)在所 述共振频率点发生共振，并且频率与所述共振频率相近的高谐波分量的振 幅变大。具体地，如果所述负载装置(负栽R)的负载较轻，则共振明显， 其将给负栽装置带来不利影响。
于是，在所述第二实施例中，在输出电路的共振明显的轻负载状态期 间，高谐波生成单元生成相位与频率和共振频率相近的高谐波分量的相位 相反的高谐波电压指令，从而可以抑制与共振频率相近频率的高谐波分量 的放大。
根据第二实施例的AC电压输出设备100A包括控制装置60A，取代 才艮据图1所示的第一实施例的AC输出装置100的构造中的控制装置60。
图7是本发明第二实施例的控制装置60A的功能框图。参考图7，控 制装置60A在图2所示的第一实施例中的控制装置60的构造中进一步包 括负载判定单元65，以及包括第一逆变器控制单元62A，取代第一逆变器 62。
负载判定单元65接收通过AC端口 40检测到的AC电流Iac。当AC 电流lac小于预先设置的参考值时，负载判定单元65确定连接到连接器50 的负载装置的负栽较轻，并生成H电平的信号CTL，以及向第一逆变器控 制单元62A输出所述信号。另一方面，当AC电流Iac不小于所述参考值 时，负载判定单元65确定连接到连接器50的负载装置的负载不轻，并生 成L电平的信号CTL，以及向第一逆变器控制单元62A输出所述信号。
第一逆变器控制单元62A基于转矩控制值TR1、电机电流Il、电机转 数wl、系统电压Vdc，以及来自负载判定单元65的信号CTL产生用于开 /关逆变器20的功率晶体管Qll到Q16的信号PWM1，并向逆变器20输 出所产生的信号PWM1。
在别的地方，图7所示的控制装置60A的构造与图2所示的第一实施 例中的控制装置60的构造相同。
图8是功能框图，其详细示出了图7所示的第一和第二逆变器控制单 元62A、 63以及AC输出控制单元64。参考图8，第一逆变器控制单元62A 包括高谐波生成单元112A，取代图3所示的第一实施例中的第一逆变器控 制单元62的构造中的高谐波生成单元112。
高谐波生成单元112A接收电机转数co 1和来自负载判定单元65的信 号CTL。然后，当信号CTL处于H电平并且wl^0时，高谐波生成单元
112A基于电机转数co1生成高谐波电压指令ecN，如以下等式所示。
<formula>see original document page 28</formula> (7)
具体地，在第二实施例中，当连接到电动发电机MG1的发动机ENG 以规定发动机速度(例如，空闲期间的发动机速度)工作并且电动发电机 MGl相应地以电机转数(ol旋转时，在输出电路的共振频率附近存在由电 动发电机MG1产生的反电动势的九次高谐波的频率。因此，高谐波生成 单元112A基于以上等式(7)产生包含九次高谐波的高谐波电压指令eGN。
在别的地方，第一逆变器控制单元62A的构造与图3所示的第一实施 例中的第一逆变器控制单元62的构造相同。
图9是电动发电机MG1的中性点N1的电位VN1以及由图8所示的 高谐波生成单元112A所生成的高谐波电压指令的波形图。为了进行比较， 图9示出了当高谐波生成单元112A不进4亍电压补偿时在中性点Nl的电位 VN1D。
参考图9,高谐波生成单元112A基于电动发电机MG1的电机转数co l并利用以上等式(7)，生成与电动发电机MG1产生的反电动势的九次 高谐波相位相反的高谐波电压指令ecN。例如，基于在电动发电机MG1的 无负栽状态下预先测量的反电动势的值来确定所生成的高谐波电压指令 eGN的幅度(即，等式(7)中的常数eG9)。可以注意到，可以取决于接 收商用AC电压供应的负载装置的负载的幅度来改变高谐波电压指令eGN 的幅度。例如，当负栽装置的负栽较小时，高谐波电压指令ecN的幅度较 大。
然后，将通过将来自AC输出控制单元64的AC电压指令等量地加到 来自转换单元110的U相、V相和W相电压指令并通过将来自高谐波生 成单元112A的高谐波电压指令eGN叠加在对各相等量相加的结果上而得 到的电压指令用作为逆变器20的最终电压指令。如果不进行高谐波生成单 元112A的电压补偿，在所示的具有电位VN1D的中性点Nl的电位中出 现共振的九次高谐波。然而，在本发明的第二实施例中，对于电位VN1如
所示通过高谐波电压指令eGN抑制反电动势的九次高谐波，并且在电位 VN1中很难出现所述高谐波。
在以上描述中，假设高谐波生成单元112A生成包含九次高谐波的高 谐波电压指令ecN,然而，由高谐波生成单元112A生成的高谐波电压指令 eGN不限于此。仅才艮据输出电路的共振频率生成适当阶次的高谐波电压指 令，这由电动发电机MG1、 MG2的漏电感以及电容器C3的大小确定。
另外，在以上描述中，假设负载判定单元65基于AC电流Iac的幅度 确定所述负载装置的负载是否较轻，然而，其也可以基于AC电压Vac进 行确定。具体地，当接收商用AC电压供应的负载装置的负载较重时，由 于电压降^f氐，AC电压Vac的波动(变动)变大。因此，当AC电压Vac 的波动小于预先设置的参考值时，可以确定负载装置的负载较轻。
可选地，可以基于在AC电压Vac和AC电流lac之间的相位差确定 负载装置的负载是否较轻。具体地，当接收商用AC电压供应的负载装置 的负载较轻时，在AC电压Vac和AC电流Iac之间的相位差变大。因此， 当所述相位差大于预先设置的参考值时，可以确定负栽装置的负栽较轻。
如上所述，根据第二实施例，由于电容器C3连接在AC输出线ACLl、 ACL2之间，能够抑制波动对于通过AC输出线ACLl、 ACL2接收商用 AC电压供应的负载装置的影响。
当设置了电容器C3时，在输出电路中形成所述LC电路(共振电路)。 此处，由于高谐波生成单元112A生成了相位与频率在输出电路的共振频 率附近的高谐波分量的相位相反的高谐波电压指令eGN,抑制了输出电路 的共振。因此，能够向负载装置提供抑制了输出电路的共振导致的失真的 商用AC电压。
一般而言，当负载装置(负载R)的负载较轻时，输出电路出现明显 共振。于是，在所述第二实施例中，负载判定单元65基于所生成的AC电 流Iac等确定负载装置的负载是否较轻，并且仅当所述负载较轻时，高谐 波生成单元112A基于所述确定结果生成高谐波电压指令eGN。因此，能够有效抑制商用AC电压的失真。
(第三实施例)
在上述笫一和第二实施例中，假设在车辆停止的条件下生成商用AC 电压。在第三实施例中，即使在车辆行驶期间，也能够生成失真较小的商 用AC电压，并将其提供给所述负载装置。
根据第三实施例的AC电压输出设备100B包括控制装置60B，取代根 据图l所示的第一实施例的AC输出装置100的构造中的控制装置60。控 制装置60B包括第二逆变器控制单元63A,取代图2所示的第一实施例中 的控制装置60的构造中的第二逆变器控制单元63。
图10是功能框图，其详细示出了根据本发明第三实施例的第一和第二 逆变器控制单元62、 63A以及AC输出控制单元64。参考图10，第一逆 变器控制单元63A在图3所示的第一实施例中的第二逆变器控制单元63 的构造中进一步包括高谐波生成单元132。
高谐波生成单元132接收电机转数w2。当co2^0,即，当电动发电机 MG2正在旋转时，高谐波生成单元132基于电机转数co2生成高谐波电压 指令eMN，如以下等式所示。
<formula>see original document page 30</formula>(8 )
此处，eM3, eM6, eM9…是特定于电动发电机MG2确定的常数。在第 三实施例中，即4吏在车辆行驶时也允许生成商用AC电压。因此，当电动 发电机MG2旋转时，与电动发电机MG1的情况一样，在中性点N2中出 现反电动势的3的倍数次的高谐波分量。于是，在所述第三实施例中，以 这样的方式抑制在中性点N2产生的高谐波，即，高谐波生成单元132利 用以上方程(8 )产生具有与3n次高谐波相反的相位的高谐波电压指令eMN， 并且将所生成的高谐波电压指令eMN叠加在来自转换单元130的U相、V 相和W相电压指令上。
可注意到，考虑到在电动发电机MG2中相对于高次高谐波分量，通 常以低次高谐波分量为主的事实，与电动发电机MG1的情况一样，高谐 波电压指令eMN可以仅包含以下等式所示的三次高谐波分量。
<formula>see original document page 30</formula>
在别的地方，第二逆变器控制单元63A的构造与图3所示第一实施例 中的第二逆变器控制单元63的构造相同。
如上所述，根据第三实施例，可以在电动发电机MG1的三相线圏12 的中性点Nl和电动发电机MG2的三相线圏14的中性点N2之间产生商 用AC电压。另外，不仅设置了产生具有与当电动发电机MG1旋转时在 中性点Nl产生的反电动势的高谐波相反的相位的高谐波电压指令的高谐 波生成单元112，还设置了高谐波生成单元132,其产生的高谐波电压指令 具有与当电动发电机MG2旋转时在中性点N2产生的反电动势的高谐波相 反的相位。于是，即使当电动发电机MG1、 MG2都在旋转时，也能够抑 制在中性点N1、 N2处生成的反电动势的高谐波。因此，即使电动发电机 MG1、 MG2都在旋转，也能够向连接到连接器50的负栽装置提供失真得 到抑制的商用AC电压。
在上述笫一到笫三实施例中，假设当电机转数col不为0( ool承O)时， 即，电动发电机MG1正在旋转时，对应于电动发电机MG1的高谐波生成 单元112、 112A生成高谐波电压指令ecN。然而，也能够在发动机ENG工 作时生成高谐波电压指令ecN。可以基于来自控制发动机的发动机ECU的 信号确定发动机ENG是否正在工作。
另夕卜，在上述第一到第三实施例中，使用二次电池作为电池B，然而， 也可以使用燃料电池代替所述二次电池。并且，以上已经描述过了在混合 动力车中集成了根据本发明的AC电压输出设备的例子，然而，本发明可 应用于在电动车或燃料电池车上安装的AC电压输出i殳备。
进一步，在以上描述中，AC电压输出设备IOO、 IOOA、 IOOB包括升 压变换器IO，然而，本发明也可应用于没有升压变换器10的系统。
在以上描迷中，电动发电机MG1、 MG2分别对应于本发明的"第一 多相AC电机"和"第二多相AC电机"，而三相线圏l2、 H分别对应于 本发明的"第一多相绕组"和"第二多相绕組"。逆变器20、 30分别对应 于本发明的"第一逆变器，，和"第二逆变器，，，并且第一逆变器控制单元 62、 62A,笫二逆变器控制单元63、 63A,以及AC输出控制单元64实现
本发明的"控制装置"。另外，高谐波生成单元112、 112A对应于本发明 的"高谐波生成单元”，而PWM信号生成单元114对应于本发明的"信号生成单元"。
并且，图6所示的输出电路对应于本发明的"输出电路"，而AC输 出线ACL1、 ACL2分别对应于本发明的"第一输出线"和"第二输出线"。 电容器C3对应于本发明的"电容器"，而负载判定单元65对应于本发明 的"负载判定单元"。此外，发动机ENG对应于本发明的"内燃机"， 而驱动轮DW对应于本发明的"驱动轮"。
可以理解，此处公开的实施例从任何方面都是阐明性而不是限制性的。 本发明的范围由权利要求的条款，而不是由以上描述来定义，其意图在于 包括权利要求条款的范围和等同含义之内的任何修改。
权利要求
1.一种AC电压输出设备，包括第一多相AC电机，其包括星形连接的第一多相绕组作为定子绕组；第二多相AC电机，其包括星形连接的第二多相绕组作为定子绕组；分别连接到所述第一和第二多相绕组的第一和第二逆变器；以及控制装置，其控制所述第一和第二逆变器，从而使得当所述第二多相AC电机的转子停止时，在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点之间生成具有规定频率的AC电压；其中，所述控制装置包括高谐波生成单元，当所述第一多相AC电机的转子旋转时，基于所述第一多相AC电机的转数生成与在所述第一多相绕组的中性点生成的反电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令，以及信号生成单元，其基于通过将所述高谐波电压指令叠加在所述第一多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控制所述第一逆变器的控制信号，并向所述第一逆变器输出所述生成的控制信号。
2. 根据权利要求1所述的AC电压输出设备，其中， 所述第一多相AC电机包括7lc磁型三相AC同步电机，并且 所述高谐波生成单元生成与所述反电动势的3n次高谐波分量(ii是自然数)相位相反的高谐波电压指令。
3. 根据权利要求2所述的AC电压输出设备，其中， 所述高谐波生成单元生成与所述反电动势的三次高谐波分量相位相反的高谐波电压指令。
4. 根据权利要求1所述的AC电压输出设备，进一步包括输出电路， 其被配置为将在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点 之间生成的所述AC电压输出到接收所述AC电压的供应的负载装置，其中，所述高谐波生成单元生成与具有所述输出电路的谐振频率的相近频率的高谐波分量相位相反的高谐波电压指令。
5. 根据权利要求4所述的AC电压输出设备，其中， 所述输出电路包括第一输出线，其一端连接到所述第一多相绕组的中性点，另一端连接 到连接有所述负载装置的输出端子，第二输出线，其一端连接到所述第二多相绕组的中性点，另一端连接 到所述输出端子，以及电容器，其连接在所述第一输出线和所述第二输出线之间，并且所述输出电路的谐振频率是特定于由所述第一和第二多相绕组和所述 电容器形成的LC电路地被确定的。
6. 根据权利要求4所述的AC电压输出设备，进一步包括负载判定 单元，其确定所述负栽装置的负载是否小于预先设置的参考值，其中，当所述负载判定单元确定所述负载小于所述参考值时，所述高谐波生 成单元生成所述高谐波电压指令。
7. 根据权利要求4所述的AC电压输出设备，其中， 所述第一多相AC电机包括7JC磁型三相AC同步电机，并且 所述高谐波生成单元生成与具有所述谐振频率的相近频率的九次高谐波分量相位相反的高谐波电压指令。
8. —种AC电压输出设备，包括第一多相AC电机，其包括星形连接的第一多相绕組作为定子绕組； 第二多相AC电机，其包括星形连接的第二多相绕组作为定子绕组； 分别连接到所述第 一和第二多相绕组的第 一和第二逆变器；以及 控制装置，其控制所述第一和第二逆变器，从而使得在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点之间生成具有规定频率的AC电压；其中，所述控制装置包括第一高谐波生成单元，当所述第一多相AC电^L的转子旋转时，基于 所述笫一多相AC电机的转数生成与在所迷第一多相绕组的中性点生成的反电动势的高谐波相位相反的第一高谐波电压指令，第一信号生成单元，其基于通过将所述第一高谐波电压指令叠加在所述第一多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控制 所述第一逆变器的控制信号，并向所述第一逆变器输出所述生成的控制信 号，第二高谐波生成单元，当所述第二多相AC电机的转子旋转时，基于 所述第二多相AC电机的转数生成与在所述第二多相绕组的中性点生成的 反电动势的高谐波相位相反的第二高谐波电压指令，第二信号生成单元，其基于通过将所述第二高谐波电压指令叠加在所 述第二多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控制 所述第二逆变器的控制信号，并向所述第二逆变器输出所述生成的控制信 号。
9. 一种AC电压输出it备，包括第一多相AC电机，其包括星形连接的第一多相绕组作为定子绕组； 笫二多相AC电机，其包括星形连接的第二多相绕组作为定子绕组； 分别连接到所述笫 一和第二多相绕组的第 一和第二逆变器；以及控制装置，用于控制所述第一和第二逆变器，从而使得当所述第二多 相AC电机的转子停止时，在所述第一多相绕组的中性点和所迷第二多相 绕组的中性点之间生成具有规定频率的AC电压；其中，所述控制装置包括高谐波生成装置，用于当所述第一多相AC电机的转子旋转时，基于 所述第一多相AC电机的转数生成与在所述第一多相绕组的中性点生成的 反电动势的高谐波相位相反的高谐波电压指令，以及信号生成装置，用于基于通过将所述高谐波电压指令叠加在所述第一 多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控制所迷第 一逆变器的控制信号，并向所述第一逆变器输出所述生成的控制信号。
10. 根据权利要求9所述的AC电压输出设备，其中， 所述笫一多相AC电机包括永磁型三相AC同步电机，并且所述高谐波生成装置生成与所迷反电动势的3n次高谐波分量(n是自 然数)相位相反的高谐波电压指令。
11. 根据权利要求10所述的AC电压输出设备，其中， 所述高谐波生成装置生成与所述反电动势的三次高谐波分量相位相反的高谐波电压指令。
12. 根据权利要求9所述的AC电压输出设备，进一步包括输出电 路，其被配置为将在所述第一多相绕组的中性点和所述第二多相绕组的中性点之间生成的所述AC 电压输出道接受所述AC电压的供应的负载装置,其中所述高谐波生成装置生成与具有所述输出电路的谐振频率的相近频率 的高谐波分量相位相反的高谐波电压指令。
13. 根据权利要求12所述的AC电压输出设备，其中， 所述输出电路包括第一输出线，其一端连接到所述第一多相绕组的中性点，另一端连接 到连接有所迷负载装置的输出端子，第二输出线，其一端连接到所述第二多相绕组的中性点，另一端连接 到所述输出端子，以及电容器，其连接在所述第一输出线和所述第二输出线之间，并且所述输出电路的谐振频率是特定于由所述第 一和第二多相绕组和所述 电容器形成的LC电路地被确定的。
14. 根据权利要求12所述的AC电压输出设备，进一步包括负载 确定装置，用于确定所述负载装置的负载是否小于预先设置的参考值，其 中，当所述负载确定装置确定所述负载小于所述参考值时，所述高谐波生成装置生成所述高谐波电压指令。
15. 根据权利要求12所述的AC电压输出设备，其中， 所述第一多相AC电机包括永磁型三相AC同步电机，并且 所述高谐波生成装置生成与具有所述谐振频率的相近频率的九次高谐 波分量相位相反的高谐波电压指令。
16. —种AC电压输出设备，包括第一多相AC电机，其包括星形连接的笫一多相绕组作为定子绕组； 第二多相AC电机，其包括星形连接的第二多相绕组作为定子绕组； 分别连接到所述第一和第二多相绕组的第 一和第二逆变器；以及 控制装置，其控制所述第一和第二逆变器，从而使得在所述第一多相绕組的中性点和所述第二多相绕组的中性点之间生成具有规定频率的AC电压；其中，所述控制装置包括第一高谐波生成装置，用于当所述笫一多相AC电机的转子旋转时， 基于所述第一多相AC电机的转数生成与在所述第一多相绕组的中性点生 成的反电动势的高谐波相位相反的第一高谐波电压指令，第一信号生成装置，用于基于通过将所述第一高谐波电压指令叠加在 所述第一多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控 制所述第一逆变器的控制信号，并向所述第一逆变器输出所述生成的控制 信号，第二高谐波生成装置，用于当所述第二多相AC电机的转子旋转时， 基于所述第二多相AC电机的转数生成与在所述第二多相绕组的中性点生 成的反电动势的高谐波相位相反的第二高谐波电压指令，第二信号生成装置，用于基于通过将所述第二高谐波电压指令叠加在 所述第二多相AC电机的各相的电压指令上而获得的电压指令生成用于控 制所述第二逆变器的控制信号，并向所述第二逆变器输出所述生成的控制 信号。
17. —种混合动力车，包括根据权利要求1到16中任何一个所述的AC电压输出设备； 内燃机，其与所述第一多相AC电树目连接，并向所述第一多相AC 电机提供旋转转矩；以及驱动轮，其与所述第二多相AC电积4目连接，并从所述第二多相AC 电机接收旋转转矩。
全文摘要
第一逆变器控制单元(62)包括高谐波生成单元(112)。高谐波生成单元(112)基于电动发电机(MG1)的电机转数(w1)生成高谐波电压指令，其具有与当电动发电机(MG1)旋转时在电动发电机(MG1)的中性点产生的高谐波的相位相反的相位。PWM信号生成单元(114)基于通过将来自AC输出控制单元(64)的AC电压指令和来自高谐波生成单元(112)的高谐波电压指令叠加在来自转换单元(110)的U相、V相以及W相的各个电压指令上而获得的电压指令来产生信号(PWM1)。
文档编号H02M1/12GK101208855SQ20068002273
公开日2008年6月25日 申请日期2006年6月22日 优先权日2005年6月24日
发明者及部七郎斋, 富樫重则, 峯泽幸弘, 石川哲浩 申请人:丰田自动车株式会社