AC电压输出设备与包含该设备的混合动力车转让专利
申请号 : CN200680036036.9
文献号 : CN100581038C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 及部七郎斋 , 中村诚 , 石川哲浩 , 富樫重则
申请人 : 丰田自动车株式会社
摘要 :
通过乘法单元(144)将通过使用FB控制单元(142)对输出自乘法单元(140)的商用AC电压基准值进行补偿得到的AC指令电压乘以k(0≤k≤1)，并将之输出到第一变换器控制单元62，其余部分输出到第二变换器控制单元63。第一与第二变换器控制单元(62，63)基于通过将来自AC输出控制单元(64)的AC指令电压叠加在相应的相指令电压上获得的指令电压产生信号(PWM1，PWM2)。
权利要求 :
1.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；
变换器控制装置，其用于控制所述第一与第二变换器；以及AC指令电压产生装置，其用于产生用于在所述第一多相绕组的第一 中性点与所述第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电 压；其中，所述AC指令电压产生装置包含分配装置，所述分配装置用于基于电 压负担比将所述AC指令电压分配到第一与第二AC指令电压，所述电压 负担比表示由用于产生所述AC电压的第一与第二变换器负担的电压负担 的比率；且所述变换器控制装置基于通过将所述第一AC指令电压叠加在所述第 一多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压来控制所述第一变换 器，并基于通过将所述第二AC指令电压叠加在所述第二多相AC电机的 各相指令电压上得到的指令电压来控制所述第二变换器。
2.根据权利要求1的AC电压输出设备，其中，
所述电压负担比是根据所述第一与第二多相AC电机上的驱动负荷设 置的。
3.根据权利要求1的AC电压输出设备，其还包含：
电压检测装置，其用于检测所述第一与第二中性点之间的电压；其中，所述AC指令电压产生装置还包含反馈运算单元，该单元基于表示所 述AC电压的目标的基准电压与由所述电压检测装置检测到的电压之间的 偏差计算补偿量，并使用计算得到的补偿量对所述基准电压进行补偿，以 便产生所述AC指令电压。
4.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；
第一与第二变换器控制装置，其分别用于控制所述第一与第二变换器；
AC指令电压产生装置，其用于产生AC指令电压，所述AC指令电压 用于在所述第一多相绕组的第一中性点与所述第二多相绕组的第二中性点 之间产生AC电压；以及电压检测装置，其用于检测所述第一与第二中性点之间的电压；其中，所述AC指令电压产生装置包含第一反馈运算单元，该单元基于由所 述电压检测装置检测到的电压的绝对值的平均值与表示平均值目标的基准 值之间的偏差计算第一补偿量，并基于通过使用计算得到的第一补偿量进 行补偿的所述基准值产生所述AC指令电压；
所述第一变换器控制装置基于所述第一多相AC电机的各相指令电压 控制所述第一变换器；且所述第二变换器控制装置基于通过将所述AC指令电压叠加在所述第 二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制所述第二变换器。
5.根据权利要求4的AC电压输出设备，其中，
所述AC指令电压产生装置还包含第二反馈运算单元，该单元基于表 示所述AC电压的目标的基准电压与由所述电压检测装置检测得到的电压 之间的偏差计算第二补偿量；且所述第一变换器控制装置基于通过将所述第二补偿量叠加在所述第一 多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压控制所述第一变换器。
6.根据权利要求5的AC电压输出设备，其中，
所述第一变换器控制装置与所述第二反馈运算单元安装在第一处理设 备上，且所述第二变换器控制装置与所述第一反馈运算单元安装在第二处理设 备上。
7.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；
变换器控制装置，其用于控制所述第一与第二变换器；
AC指令电压产生装置，其用于产生用于在所述第一多相绕组的第一 中性点与所述第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电 压；以及电压检测装置，其用于检测所述第一与第二中性点之间的电压，其中，所述AC指令电压产生装置包含重复控制单元，基于在当前周期前的 刚好前一个AC电压周期中的在表示所述AC电压的目标的基准电压与由 所述电压检测装置检测得到的电压之间的偏差，所述重复控制单元依次计 算用于所述AC电压的各相的第一补偿量；且所述变换器控制装置基于通过将所述AC指令电压与所述第一补偿量 叠加在所述第一或第二多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压控 制所述第一与第二变换器。
8.根据权利要求7的AC电压输出设备，其还包含：
电流检测装置，其用于检测流到接收所述AC电压的供给的负载的电 流；其中，所述AC指令电压产生装置还包含负载电流补偿单元，该单元基于由 所述电流检测装置检测的电流计算第二补偿量；且所述变换器控制装置基于通过将所述AC指令电压以及所述第一与第 二补偿量叠加在所述第一或第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指 令电压控制所述第一与第二变换器。
9.一种混合动力车，其包含：
根据权利要求1-8中任意一项的AC电压输出设备；
内燃机，其具有机械耦合到所述第一多相AC电机的旋转轴的曲轴， 并能够将旋转力施加到所述第一多相AC电机；以及驱动轮，其被耦合到所述第二多相AC电机的旋转轴，并从所述第二 多相AC电机接收驱动力。
10.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；以及控制器，其执行一系列操作；其中，
所述控制器产生用于在所述第一多相绕组的第一中性点与所述第二多 相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电压；基于表示由用于 产生所述AC电压的所述第一与第二变换器负担的电压负担的比率的电压 负担比将所述AC指令电压分配到第一与第二AC指令电压；基于通过将 所述第一AC指令电压叠加在所述第一多相AC电机的各相指令电压上得 到的指令电压控制所述第一变换器，并基于通过将所述第二AC指令电压 叠加在所述第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制所述 第二变换器。
11.根据权利要求10的AC电压输出设备，其中，
所述电压负担比是根据所述第一与第二多相AC电机上的驱动负荷设 置的。
12.根据权利要求10的AC电压输出设备，其还包含：电压传感器，其检测所述第一与第二中性点之间的电压，其中，所述控制器基于表示所述AC电压的目标的基准电压与由所述电压传 感器检测到的电压之间的偏差计算补偿量，并使用计算得到的补偿量对所 述基准电压进行补偿，以产生所述AC指令电压。
13.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；
控制器，其执行一系列操作；以及
电压传感器，其检测所述第一与第二中性点之间的电压；其中，所述控制器基于由所述电压传感器检测得到的电压的绝对值的平均值 与表示平均值目标的基准值之间的偏差计算第一补偿量；基于通过使用计 算得到的第一补偿量补偿的所述基准值，产生用于在所述第一多相绕组的 第一中性点与所述第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指 令电压；基于所述第一多相AC电机的各相指令电压控制所述第一变换器； 基于通过将所述AC指令电压叠加在所述第二多相AC电机的各相指令电 压上得到的指令电压控制所述第二变换器。
14.根据权利要求13的AC电压输出设备，其中，
所述控制器基于表示所述AC电压的目标的基准电压与由所述电压传 感器检测得到的电压之间的偏差计算第二补偿量；并基于通过将所述第二 补偿量叠加在所述第一多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控 制所述第一变换器。
15.一种AC电压输出设备，其包含：
第一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；
第二多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；
第一与第二变换器，其分别连接到所述第一与第二多相绕组；
控制器，其执行一系列操作；以及
电压传感器，其检测所述第一与第二中性点之间的电压；其中，所述控制器产生用于在所述第一多相绕组的第一中性点与所述第二多 相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电压；基于在当前周期 前的刚好前一个AC电压周期中的在表示所述AC电压的目标的基准电压 与由所述电压传感器检测得到的电压之间的偏差，依次计算用于所述AC 电压的各相的第一补偿量；基于通过将所述AC指令电压与所述第一补偿 量叠加在所述第一或第二多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压 控制所述第一与第二变换器。
16.根据权利要求15的AC电压输出设备，其还包含：电流传感器，其检测流到接收所述AC电压的供给的负载的电流；其 中，所述控制器基于由所述电流传感器检测到的电流计算第二补偿量；基 于通过将所述AC指令电压以及所述第一与第二补偿量叠加在所述第一或 第二多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压控制所述第一与第二 变换器。
说明书 :
技术领域
本发明涉及AC(交流)电压输出设备与包含该设备的混合动力车。 具体而言，本发明涉及能够产生作为商用电源的AC电压并将所产生的电 压输出到负载的AC电压产生设备以及具有该设备的混合动力车。
背景技术
传统而言，已经做出了将混合动力车用作电源系统以便更有效地使用 混合动力车的努力。例如，已经知道具有用于将混合动力车中产生的DC (直流)电压转换为商用AC电压的专用变换器的混合动力车。
同时，日本特开No.04-295202公开了能够在不必须使用专用变换器的 情况下产生AC电压并将该电压供给外部设备的电机驱动与电力处理设 备。这种电机驱动与动力处理设备包含二次电池、变换器IA与IB、三相 AC电机MA与MB、控制单元。三相AC电机MA与MB分别包含Y形 构造的三相绕组CA与CB，输入/输出端口通过EMI滤波器连接到三相绕 组CA与CB的中性点NA与NB。
变换器IA与IB分别对应于三相AC电机MA与MB地设置，并分别 连接到三相绕组CA与CB。变换器IA与IB并联连接到二次电池。
在该电机驱动与动力处理设备中，变换器IA与IB在中性点NA、NB 上产生正弦、受到调节的AC电力，所产生的AC电力可被输出到连接到 输入/输出端口的外部设备。
然而，在日本特开No.04-295202所公开的电机驱动与动力处理设备中， 不可能在三相AC电机MA与MB被驱动的同时在中性点NA与NB之间 产生AC电压。这里，假设在驱动电机的同时变换器在中性点之间产生AC 电压，由此可见，到变换器的电压输入被用于分作驱动电机和产生AC电 压。因此，可能有这样的情况：驱动电机的变换器不能保证用于驱动电机 和用于产生AC电压的电压中的一个或二者。至于AC电压的产生，电压 负担可由两个变换器分担，因此，变换器上的电压负担应当令人想望地根 据电机负荷而变化。
在上面介绍的日本特开No.04-295202中，没有公开在中性点NA与 NB之间产生所希望的AC电压的特定反馈控制方法。在需要高可靠性的混 合动力车中，希望得到具有特别高的稳定性的反馈控制。也希望在考虑各 变换器中的电压裕量和处理设备的计算负荷的情况下选择适当的反馈控制 方法。
另外，在变换器的开关控制中，通常存在为防止上下臂的同时开通而 设置的死区时间，此死区时间导致中性点之间产生的AC电压波形的波形 失真。特别是在例如混合动力车所用的大的功率变换器中，死区时间通常 被设置得较长，导致在中性点间所产生的AC电压中更为严重的波形失真。 上面介绍的日本特开No.04-295202中根本没有讨论变换器死区时间的影响 所导致的AC电压波形失真。
同时，日本特开No.04-295202公开了能够在不必须使用专用变换器的 情况下产生AC电压并将该电压供给外部设备的电机驱动与电力处理设 备。这种电机驱动与动力处理设备包含二次电池、变换器IA与IB、三相 AC电机MA与MB、控制单元。三相AC电机MA与MB分别包含Y形 构造的三相绕组CA与CB，输入/输出端口通过EMI滤波器连接到三相绕 组CA与CB的中性点NA与NB。
变换器IA与IB分别对应于三相AC电机MA与MB地设置，并分别 连接到三相绕组CA与CB。变换器IA与IB并联连接到二次电池。
在该电机驱动与动力处理设备中，变换器IA与IB在中性点NA、NB 上产生正弦、受到调节的AC电力，所产生的AC电力可被输出到连接到 输入/输出端口的外部设备。
然而，在日本特开No.04-295202所公开的电机驱动与动力处理设备中， 不可能在三相AC电机MA与MB被驱动的同时在中性点NA与NB之间 产生AC电压。这里，假设在驱动电机的同时变换器在中性点之间产生AC 电压，由此可见，到变换器的电压输入被用于分作驱动电机和产生AC电 压。因此，可能有这样的情况：驱动电机的变换器不能保证用于驱动电机 和用于产生AC电压的电压中的一个或二者。至于AC电压的产生，电压 负担可由两个变换器分担，因此，变换器上的电压负担应当令人想望地根 据电机负荷而变化。
在上面介绍的日本特开No.04-295202中，没有公开在中性点NA与 NB之间产生所希望的AC电压的特定反馈控制方法。在需要高可靠性的混 合动力车中，希望得到具有特别高的稳定性的反馈控制。也希望在考虑各 变换器中的电压裕量和处理设备的计算负荷的情况下选择适当的反馈控制 方法。
另外，在变换器的开关控制中，通常存在为防止上下臂的同时开通而 设置的死区时间，此死区时间导致中性点之间产生的AC电压波形的波形 失真。特别是在例如混合动力车所用的大的功率变换器中，死区时间通常 被设置得较长，导致在中性点间所产生的AC电压中更为严重的波形失真。 上面介绍的日本特开No.04-295202中根本没有讨论变换器死区时间的影响 所导致的AC电压波形失真。
发明内容
做出本发明以解决上面介绍的问题，且其目的在于提供一种AC电压 输出设备，其中，用于在中性点之间产生AC电压的两个变换器上的电压 负担是可变的。
本发明的另一目的在于提供一种高稳定的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种考虑各变换器的电压裕量和处理设备 的计算负荷的情况下采用适当的反馈控制的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种能够抑制由变换器死区时间的影响引 起的AC电压波形失真的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种包含这样的AC电压输出设备的混合 动力车：在该设备中，用于在中性点之间产生AC电压的两个变换器上的 电压负担是可变的。
本发明的另一目的在于提供一种包含高度稳定的AC电压输出设备的 混合动力车。
本发明的另一目的在于提供一种包含采用适当的反馈控制的AC电压 输出设备的混合动力车。
本发明的又一目的在于提供一种包含这样的AC电压输出设备的混合 动力车：该设备能够抑制由变换器死区时间的影响导致的AC电压波形失 真。
根据一实施形态，本发明提供了一种AC电压输出设备，其包含：第 一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多 相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二 变换器，其分别连接到第一与第二多相绕组；变换器控制单元，其控制第 一与第二变换器；AC指令电压产生单元，其产生用于在第一多相绕组的 第一中性点与第二多相绕组的的第二中性点之间产生AC电压的AC指令 电压。AC指令电压产生单元包含分配单元，分配单元基于表示由用于产 生AC电压的第一与第二变换器负担的电压负担的比率的电压负担比来将 AC指令电压分配到第一与第二AC指令电压。变换器控制单元基于通过 将第一AC指令电压叠加到第一多相AC电机各相指令电压上获得的指令 电压控制第一变换器，并基于通过将第二AC指令电压叠加到第二多相AC 电机各相指令电压上获得的指令电压控制第二变换器。
在本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相绕组 的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如商用 AC电压)。用于产生AC电压的AC指令电压被分配单元基于规定的电压 负担比分配到第一与第二变换器，第一与第二变换器根据电压负担比分担 用于产生AC电压的电压。
因此，在根据本发明的AC电压输出设备中，通过在分配单元中变化 电压负担比，可以改变用于在第一与第二中性点之间产生AC电压的第一 与第二变换器上的电压负担。
优选为，根据第一与第二多相AC电机上的驱动负荷设置电压负担比。
在这种AC电压输出设备中，以反映第一与第二多相AC电机的驱动 负荷的电压负担比，第一与第二变换器分担用于产生AC电压的电压的负 担。因此，在这种AC电压输出设备中，可避免第一或第二变换器上的电 压负担集中。
优选为，AC电压输出设备还包含检测第一与第二中性点之间的电压 的电压检测单元。AC指令电压产生单元还包含反馈运算单元，该单元基 于表示AC电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测的电压之间的偏 差计算补偿量，并使用计算得到的补偿量补偿基准电压以产生AC指令电 压。
在AC电压输出设备中，使用由电压检测单元检测的第一与第二中性 点之间的电压，在第一与第二中性点之间产生的AC电压被反馈控制为基 准电压。因此，AC电压输出设备提供具有小的失真的AC电压。
另外，本发明提供一种AC电压输出设备，该设备包含：第一多相AC 电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多相AC电机， 其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二变换器，其分 别连接到第一与第二多相绕组；第一与第二变换器控制单元，其分别控制 第一与第二变换器；AC指令电压产生单元，其产生AC指令电压，所述 AC指令电压用于在第一多相绕组的第一中性点与第二多相绕组的第二中 性点之间产生AC电压；电压检测单元，其检测第一与第二中性点之间的 电压。AC指令电压产生单元包含第一反馈运算单元，该单元基于由电压 检测单元检测到的电压大小平均值与表示平均值目标的基准值之间的偏差 计算第一补偿量，并基于通过使用计算得到的第一补偿量进行补偿的基准 值产生AC指令电压。第一变换器控制单元基于第一多相AC电机的各相 指令电压控制第一变换器。第二变换器控制单元基于通过将AC指令电压 叠加在第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制第二变换 器。
在本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相绕组 的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如商用 AC电压)。这里，第一反馈运算单元将第一与第二中性点之间产生的AC 电压的大小的平均值反馈控制到表示平均值的目标的基准值。
因此，在本发明的AC电压输出设备中，与基于第一与第二中性点之 间产生的AC电压的瞬时值的反馈控制相比，可降低反馈响应，并改进控 制稳定性。
优选为，AC指令电压产生单元还包含第二反馈运算单元，该单元基 于表示AC电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测得到的电压之间 的偏差计算第二补偿量。第一变换器控制单元基于通过将第二补偿量叠加 在第一多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压控制第一变换器。
在该AC电压输出设备中，通过基于在第一与第二中性点之间产生的 AC电压的平均值进行反馈控制的第一反馈运算单元移除大的偏差，没有 被第一反馈运算单元有效移除的小的偏差由基于AC电压瞬时值进行反馈 控制的第二反馈运算单元移除。作为这种功能分配的结果，通过第一反馈 运算单元获得的第一补偿量变得大于通过第二反馈运算单元获得的第二补 偿量。这里，假设在第一多相AC电机被驱动的同时(且第二多相AC电 机被关闭)在第一与第二中性点之间产生AC电压，第一补偿量被输出到 对应于具有较大电压裕量的第二变换器的第二变换器控制单元，且第二补 偿量被输出到对应于具有较小电压裕量的第一变换器的第一变换器控制单 元。
因此，在这种AC电压输出设备中，可以实现在产生AC电压时考虑 第一与第二多相AC电机的负荷的情况下的适当的反馈控制。
优选为，第一变换器控制单元与第二反馈运算单元安装在第一处理设 备上，第二变换器控制单元与第一反馈运算单元安装在第二处理设备上。
因此，在该AC电压输出设备中，可由第一与第二处理设备适当地分 担计算负荷。
另外，本发明提供了一种AC电压输出设备，其包含：第一多相AC 电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多相AC电机， 其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二变换器，其分 别连接到第一与第二多相绕组；变换器控制单元，其控制第一与第二变换 器；AC指令电压产生单元，其产生用于在第一多相绕组的第一中性点与 第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电压；电压检测 单元，其检测第一与第二中性点之间的电压。AC指令电压产生单元包含 重复控制单元，重复控制单元基于在刚好前一个AC电压周期中在表示AC 电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测得到的电压之间的偏差依次 计算用于AC电压的各相位的第一补偿量。变换器控制单元基于通过将AC 指令电压与第一补偿量叠加在第一或第二多相AC电机的各相指令电压上 获得的指令电压控制第一与第二变换器。
在根据本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相 绕组的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如 商用AC电压)。这里，尽管由于第一与第二变换器死区时间的影响特别 在AC电压的过零点附近产生周期性扰动，在AC电压输出设备中，基于 刚好上一个AC电压周期中的偏差对于各相位重复进行反馈控制。
因此，在本发明的AC电压输出设备中，能够抑制第一与第二变换器 死区时间影响所导致的AC电压波形失真。
优选为，该AC电压输出设备还包含电流检测单元，其用于检测流到 接收AC电压的供给的负载的电流。AC指令电压产生单元还包含负载电 流补偿单元，负载电流补偿单元基于由电流检测单元检测的电流计算第二 补偿量。变换器控制单元基于通过将AC指令电压以及第一与第二补偿量 叠加在第一或第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制第 一与第二变换器。
在这种AC电压输出设备中，重复控制单元进行的反馈控制具有AC 电压的一个周期的浪费时间。因此，仅仅通过重复控制单元的控制，不可 能抑制由于急剧负载变化引起的波形失真。因此，在AC电压输出设备中， 负载电流补偿单元基于由电流检测单元检测得到的负载电流进行反馈控 制。相应地，在该AC电压输出设备中，由于急剧负载变化引起的波形失 真能够得到抑制。
另外，本发明提供了一种混合动力车，其包含：上面介绍的任意一种 AC电压输出设备；内燃机，其具有机械耦合到第一多相AC电机的旋转 轴的曲轴，并能够将旋转力施加到第一多相AC电机；驱动轮，其被耦合 到第二多相AC电机的旋转轴，并从第二多相AC电机接收驱动力。
本发明的混合动力车包含上面介绍的任意一种AC电压输出设备。因 此，本发明的混合动力车由此可用作电源系统。另外，没有必要提供产生 AC电压的专用变换器，因此，本发明不妨碍混合动力车所要求的任何尺 寸减小、成本缩减以及重量缩减(较高的燃料效率)。
如上所述，在本发明中，通过在分配单元中改变电压负担比，能够改 变用于在第一与第二中性点之间产生AC电压的第一与第二变换器上的电 压负担。
另外，由于提供了进行到基准值的基于AC电压大小平均值的反馈控 制的第一反馈运算单元，实现了产生AC电压的高度稳定的控制。
另外，通过将第一反馈运算单元与第二变换器控制单元合并并将第二 反馈运算单元与第一变换器控制单元合并，可实现考虑负载在内的适当反 馈控制。
另外，重复控制单元有效地抑制了由于变换器死区时间影响而周期性 地产生的扰动。另外，由于附加地提供了负载电流补偿单元，可抑制由于 急剧负载变化引起的AC电压失真。
本发明的另一目的在于提供一种高稳定的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种考虑各变换器的电压裕量和处理设备 的计算负荷的情况下采用适当的反馈控制的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种能够抑制由变换器死区时间的影响引 起的AC电压波形失真的AC电压输出设备。
本发明的另一目的在于提供一种包含这样的AC电压输出设备的混合 动力车：在该设备中，用于在中性点之间产生AC电压的两个变换器上的 电压负担是可变的。
本发明的另一目的在于提供一种包含高度稳定的AC电压输出设备的 混合动力车。
本发明的另一目的在于提供一种包含采用适当的反馈控制的AC电压 输出设备的混合动力车。
本发明的又一目的在于提供一种包含这样的AC电压输出设备的混合 动力车：该设备能够抑制由变换器死区时间的影响导致的AC电压波形失 真。
根据一实施形态，本发明提供了一种AC电压输出设备，其包含：第 一多相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多 相AC电机，其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二 变换器，其分别连接到第一与第二多相绕组；变换器控制单元，其控制第 一与第二变换器；AC指令电压产生单元，其产生用于在第一多相绕组的 第一中性点与第二多相绕组的的第二中性点之间产生AC电压的AC指令 电压。AC指令电压产生单元包含分配单元，分配单元基于表示由用于产 生AC电压的第一与第二变换器负担的电压负担的比率的电压负担比来将 AC指令电压分配到第一与第二AC指令电压。变换器控制单元基于通过 将第一AC指令电压叠加到第一多相AC电机各相指令电压上获得的指令 电压控制第一变换器，并基于通过将第二AC指令电压叠加到第二多相AC 电机各相指令电压上获得的指令电压控制第二变换器。
在本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相绕组 的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如商用 AC电压)。用于产生AC电压的AC指令电压被分配单元基于规定的电压 负担比分配到第一与第二变换器，第一与第二变换器根据电压负担比分担 用于产生AC电压的电压。
因此，在根据本发明的AC电压输出设备中，通过在分配单元中变化 电压负担比，可以改变用于在第一与第二中性点之间产生AC电压的第一 与第二变换器上的电压负担。
优选为，根据第一与第二多相AC电机上的驱动负荷设置电压负担比。
在这种AC电压输出设备中，以反映第一与第二多相AC电机的驱动 负荷的电压负担比，第一与第二变换器分担用于产生AC电压的电压的负 担。因此，在这种AC电压输出设备中，可避免第一或第二变换器上的电 压负担集中。
优选为，AC电压输出设备还包含检测第一与第二中性点之间的电压 的电压检测单元。AC指令电压产生单元还包含反馈运算单元，该单元基 于表示AC电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测的电压之间的偏 差计算补偿量，并使用计算得到的补偿量补偿基准电压以产生AC指令电 压。
在AC电压输出设备中，使用由电压检测单元检测的第一与第二中性 点之间的电压，在第一与第二中性点之间产生的AC电压被反馈控制为基 准电压。因此，AC电压输出设备提供具有小的失真的AC电压。
另外，本发明提供一种AC电压输出设备，该设备包含：第一多相AC 电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多相AC电机， 其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二变换器，其分 别连接到第一与第二多相绕组；第一与第二变换器控制单元，其分别控制 第一与第二变换器；AC指令电压产生单元，其产生AC指令电压，所述 AC指令电压用于在第一多相绕组的第一中性点与第二多相绕组的第二中 性点之间产生AC电压；电压检测单元，其检测第一与第二中性点之间的 电压。AC指令电压产生单元包含第一反馈运算单元，该单元基于由电压 检测单元检测到的电压大小平均值与表示平均值目标的基准值之间的偏差 计算第一补偿量，并基于通过使用计算得到的第一补偿量进行补偿的基准 值产生AC指令电压。第一变换器控制单元基于第一多相AC电机的各相 指令电压控制第一变换器。第二变换器控制单元基于通过将AC指令电压 叠加在第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制第二变换 器。
在本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相绕组 的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如商用 AC电压)。这里，第一反馈运算单元将第一与第二中性点之间产生的AC 电压的大小的平均值反馈控制到表示平均值的目标的基准值。
因此，在本发明的AC电压输出设备中，与基于第一与第二中性点之 间产生的AC电压的瞬时值的反馈控制相比，可降低反馈响应，并改进控 制稳定性。
优选为，AC指令电压产生单元还包含第二反馈运算单元，该单元基 于表示AC电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测得到的电压之间 的偏差计算第二补偿量。第一变换器控制单元基于通过将第二补偿量叠加 在第一多相AC电机的各相指令电压上获得的指令电压控制第一变换器。
在该AC电压输出设备中，通过基于在第一与第二中性点之间产生的 AC电压的平均值进行反馈控制的第一反馈运算单元移除大的偏差，没有 被第一反馈运算单元有效移除的小的偏差由基于AC电压瞬时值进行反馈 控制的第二反馈运算单元移除。作为这种功能分配的结果，通过第一反馈 运算单元获得的第一补偿量变得大于通过第二反馈运算单元获得的第二补 偿量。这里，假设在第一多相AC电机被驱动的同时(且第二多相AC电 机被关闭)在第一与第二中性点之间产生AC电压，第一补偿量被输出到 对应于具有较大电压裕量的第二变换器的第二变换器控制单元，且第二补 偿量被输出到对应于具有较小电压裕量的第一变换器的第一变换器控制单 元。
因此，在这种AC电压输出设备中，可以实现在产生AC电压时考虑 第一与第二多相AC电机的负荷的情况下的适当的反馈控制。
优选为，第一变换器控制单元与第二反馈运算单元安装在第一处理设 备上，第二变换器控制单元与第一反馈运算单元安装在第二处理设备上。
因此，在该AC电压输出设备中，可由第一与第二处理设备适当地分 担计算负荷。
另外，本发明提供了一种AC电压输出设备，其包含：第一多相AC 电机，其包含作为定子绕组的星形连接第一多相绕组；第二多相AC电机， 其包含作为定子绕组的星形连接第二多相绕组；第一与第二变换器，其分 别连接到第一与第二多相绕组；变换器控制单元，其控制第一与第二变换 器；AC指令电压产生单元，其产生用于在第一多相绕组的第一中性点与 第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压的AC指令电压；电压检测 单元，其检测第一与第二中性点之间的电压。AC指令电压产生单元包含 重复控制单元，重复控制单元基于在刚好前一个AC电压周期中在表示AC 电压的目标的基准电压与由电压检测单元检测得到的电压之间的偏差依次 计算用于AC电压的各相位的第一补偿量。变换器控制单元基于通过将AC 指令电压与第一补偿量叠加在第一或第二多相AC电机的各相指令电压上 获得的指令电压控制第一与第二变换器。
在根据本发明的AC电压输出设备中，第一与第二变换器在第一多相 绕组的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点之间产生AC电压(例如 商用AC电压)。这里，尽管由于第一与第二变换器死区时间的影响特别 在AC电压的过零点附近产生周期性扰动，在AC电压输出设备中，基于 刚好上一个AC电压周期中的偏差对于各相位重复进行反馈控制。
因此，在本发明的AC电压输出设备中，能够抑制第一与第二变换器 死区时间影响所导致的AC电压波形失真。
优选为，该AC电压输出设备还包含电流检测单元，其用于检测流到 接收AC电压的供给的负载的电流。AC指令电压产生单元还包含负载电 流补偿单元，负载电流补偿单元基于由电流检测单元检测的电流计算第二 补偿量。变换器控制单元基于通过将AC指令电压以及第一与第二补偿量 叠加在第一或第二多相AC电机的各相指令电压上得到的指令电压控制第 一与第二变换器。
在这种AC电压输出设备中，重复控制单元进行的反馈控制具有AC 电压的一个周期的浪费时间。因此，仅仅通过重复控制单元的控制，不可 能抑制由于急剧负载变化引起的波形失真。因此，在AC电压输出设备中， 负载电流补偿单元基于由电流检测单元检测得到的负载电流进行反馈控 制。相应地，在该AC电压输出设备中，由于急剧负载变化引起的波形失 真能够得到抑制。
另外，本发明提供了一种混合动力车，其包含：上面介绍的任意一种 AC电压输出设备；内燃机，其具有机械耦合到第一多相AC电机的旋转 轴的曲轴，并能够将旋转力施加到第一多相AC电机；驱动轮，其被耦合 到第二多相AC电机的旋转轴，并从第二多相AC电机接收驱动力。
本发明的混合动力车包含上面介绍的任意一种AC电压输出设备。因 此，本发明的混合动力车由此可用作电源系统。另外，没有必要提供产生 AC电压的专用变换器，因此，本发明不妨碍混合动力车所要求的任何尺 寸减小、成本缩减以及重量缩减(较高的燃料效率)。
如上所述，在本发明中，通过在分配单元中改变电压负担比，能够改 变用于在第一与第二中性点之间产生AC电压的第一与第二变换器上的电 压负担。
另外，由于提供了进行到基准值的基于AC电压大小平均值的反馈控 制的第一反馈运算单元，实现了产生AC电压的高度稳定的控制。
另外，通过将第一反馈运算单元与第二变换器控制单元合并并将第二 反馈运算单元与第一变换器控制单元合并，可实现考虑负载在内的适当反 馈控制。
另外，重复控制单元有效地抑制了由于变换器死区时间影响而周期性 地产生的扰动。另外，由于附加地提供了负载电流补偿单元，可抑制由于 急剧负载变化引起的AC电压失真。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的AC电压输出设备的总体框图；
图2为图1所示控制器的功能框图；
图3为图2所示转换器控制单元的功能框图；
图4为图2所示AC输出控制单元以及第一与第二变换器控制单元的 详细功能框图；
图5示出了在中性点之间产生的电压波形与变换器开关占空总和；
图6为根据第二实施例的控制器的功能框图；
图7为图6所示第二变换器控制单元与AC输出控制单元的详细功能 框图；
图8为根据第三实施例的第一变换器控制单元与AC输出控制单元的 详细功能框图；
图9为根据第四实施例的AC输出控制单元与第二变换器控制单元的 详细功能框图；
图10示出了图9所示重复控制单元进行的控制的构思；
图11为图9所示重复控制单元的详细功能框图；
图12为图9所示负载电流补偿单元的详细功能框图。
图2为图1所示控制器的功能框图；
图3为图2所示转换器控制单元的功能框图；
图4为图2所示AC输出控制单元以及第一与第二变换器控制单元的 详细功能框图；
图5示出了在中性点之间产生的电压波形与变换器开关占空总和；
图6为根据第二实施例的控制器的功能框图；
图7为图6所示第二变换器控制单元与AC输出控制单元的详细功能 框图；
图8为根据第三实施例的第一变换器控制单元与AC输出控制单元的 详细功能框图；
图9为根据第四实施例的AC输出控制单元与第二变换器控制单元的 详细功能框图；
图10示出了图9所示重复控制单元进行的控制的构思；
图11为图9所示重复控制单元的详细功能框图；
图12为图9所示负载电流补偿单元的详细功能框图。
具体实施方式
下面参照附图详细介绍本发明的实施例。相同或对应的部分用同样的 标号表示，且不重复对其进行介绍。
[第一实施例]
图1为根据本发明第一实施例的AC电压输出设备100的总体框图。 参照图1，AC电压输出设备100包含蓄电装置B、升压转换器10、变换 器20与30、电动发电机MG1与MG2、控制器60、电容器C1与C2、电 力线PL1与PL2、地线SL、U相线UL1与UL2、V相线VL1与VL2、 W相线WL1与WL2、电压传感器70与72、电流传感器80与82。AC电 压输出设备100还包含AC输出线ACL1与ACL2、电容器C3、AC端口 40以及连接器50。
AC电压输出设备100安装在车辆上，例如具有作为动力源的发动机 ENG与电动发电机MG2的混合动力车上。电动发电机MG1被装在混合 动力车中，耦合到发动机ENG，作为能够起动发动机ENG的运行的电动 机以及作为由发动机驱动的发电机运行。电动发电机MG2装在混合动力 车中，耦合到驱动轮DW，作为对驱动轮DW进行驱动的电动机。
蓄电装置B的正电极连接到电力线PL1，负电极连接到地线SL。电 容器C1连接在电力线PL1与地线SL之间。
升压转换器10包含电抗器L、npn晶体管Q1与Q2、二极管D1与 D2。npn晶体管Q1与Q2串联连接在电力线PL2与地线SL之间。二极 管D1与D2分别连接在npn晶体管Q1与Q2的集电极与发射极之间，使 得电流从发射极侧流向集电极侧。电抗器L的一端连接到npn晶体管Q1 与Q2的节点，另一端连接到电力线PL1。
IGBT(绝缘栅型双极晶体管)可被用作本说明书中在上面提到的npn 晶体管以及下文介绍的其他npn晶体管。另外，例如功率MOSFET(金 属氧化物半导体场效应管)等功率开关元件可代替npn晶体管使用。
电容器C2连接在电力线PL2与地线SL之间。变换器20包含U相臂 22、V相臂24、W相臂26。U相臂22、V相臂24、W相臂26并联连接 在电力线PL2与地线SL之间。U相臂22包含串联连接的npn晶体管Q11 与Q12，V相臂24包含串联连接的npn晶体管Q13与Q14，W相臂26 包含串联连接的npn晶体管Q15与Q16。二极管D11-D16分别连接在npn 晶体管Q11-Q16的集电极与发射极之间，使得电流从发射极侧流向集电极 侧。
电动发电机MG1包含作为定子线圈的三相线圈12。构成三相线圈12 的各相线圈的一端彼此相连以形成中性点N1，另一端连接到变换器20的 各相臂的npn晶体管之间的节点。
变换器30包含U相臂32、V相臂34和W相臂36。电动发电机MG2 包含作为定子线圈的三相线圈14。变换器30和电动发电机MG2分别与变 换器20和电动发电机MG1具有同样的构造。
AC输出线ACL1一端连接到中性点N，另一端连接到AC端口40。 AC输出线ACL2一端连接到中性点N2，另一端连接到AC端口40。电容 器C3连接在AC输出线ACL1与ACL2之间。AC端口40布置在AC输 出线ACL1、ACL2与连接器50之间。
蓄电装置B为可再充电的DC电源，例如镍氢化物或锂离子二次电池。 蓄电装置B向升压转换器10输出DC电力。另外，蓄电装置B由升压转 换器10进行充电。注意，大容量电容器或燃料电池可被用作蓄电装置B。
电压传感器70检测蓄电装置B的电压Vb，并将检测得到的电压Vb 输出到控制装置60。电容器C1对电源线PL1与地线SL之间的电压波动 进行平滑。
根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10使用电抗器L对接 收自蓄电装置B的DC电压进行升压，并将升压电压供给电力线PL2。具 体而言，根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10在电抗器L中 将根据npn晶体管Q2的开关操作流动的电流存储为磁场能量，由此对来 自蓄电装置B的DC电压进行升压。然后，升压转换器10通过二极管D1 与npn晶体管Q2的关断时刻同时地将升压电压输出到电源线PL2。另外， 根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10对供自电力线PL2的DC 电压进行降压以便对蓄电装置B进行充电。
电容器C2对电源线PL2与地线SL之间的电压波动进行平滑。电压 传感器72检测电容器C2的端子之间的电压，即电力线PL2上相对于地线 SL的电压Vdc，并将检测得到的电压Vdc输出到控制器60。
根据来自控制器60的信号PWM1，变换器20将接收自电力线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，并将转换得到的三相AC电压输出到电 动发电机MG1。另外，变换器20根据来自控制器60的信号PWM1将接 收来自发动机ENG的动力的电动发电机MG1产生的三相AC电压转换为 DC电压，并将转换得到的DC电压输出到电力线PL2。
根据来自控制器60的信号PWM2，变换器30将接收自电力线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，并将转换得到的三相AC电压输出到电 动发电机MG2。另外，在车辆再生制动时，变换器30根据来自控制器60 的信号PWM2将由接收驱动轮DW的旋转力的电动发电机MG2产生的三 相AC电压转换为DC电压，并将转换得到的DC电压输出到电源线PL2。
这里，再生制动指的是通过车辆驾驶者的足刹操作伴有再生的制动， 或尽管不操作足刹但通过行驶过程中释放加速器踏板在再生电力同时的车 辆减速(或停止加速)。
这里，当请求商用AC电压到连接到连接器50的负载的输出时，变换 器20与30在中性点N1与N2之间产生商用AC电压。具体而言，为了在 中性点N1与N2之间产生商用AC电压，变换器20根据来自控制器60的 控制信号PWM1对中性点N1的电位进行控制，为了在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压，变换器30根据来自控制器60的控制信号PWM2 对中性点N2的电位进行控制。
电动发电机MG1与MG2各自为通过IPM(内永磁体)型三相AC同 步电机实现的三相AC电机。电动发电机MG1耦合到发动机ENG，使用 发动机ENG的动力产生三相AC电压，并将所产生的三相AC电压输出到 变换器20。另外，电动发电机MG1通过接收自变换器20的三相AC电压 产生驱动力，并起动发动机ENG。电动发电机MG2耦合到车辆的驱动轮 DW，通过接收自变换器30的三相AC电压产生车辆驱动转矩。另外，在 车辆再生制动时，电动发电机MG2产生三相AC电压并将该电压输出到 变换器30。
电容器C3移除对连接到连接器50的负载的纹波影响。AC端口40包 含用于将AC输出线ACL1、ACL2连接到连接器50/从连接器50断开的 继电器以及分别检测在AC输出线ACL1与ACL2之间产生的AC电压以 及流到AC输出线ACL1与ACL2的AC电流的电压传感器与电流传感器 (均未示出)。接收到来自控制器60的输出允许指令EN的情况下，AC 端口40开通继电器，故连接器50电气连接到AC输出线ACL1与ACL2。 另外，AC端口40检测AC输出线ACL1与ACL2之间的电压Vac以及供 到连接到连接器50的负载的电流Iac，并将检测到的电压Vac与检测到的 电流Iac输出到控制器60。
连接器50为用于将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压输出 到外部负载的输出端子，多种电器的电源插头等连接于其上。
电流传感器80检测流过电动发电机MG1的电机电流I1，并将检测得 到的电机电流I1输出到控制器60。电流传感器82检测流过电动发电机 MG2的电机电流I2，并将检测到的电机电流I2输出到控制器60。
基于输出自未示出的ECU(电子控制单元)的、电动发电机MG1与 MG2的转矩指令值TR1与TR2和电机旋转数ω1与ω2、来自电压传感器 70的电压Vb、来自电压传感器72的电压Vdc，控制装置60产生用于驱 动升压转换器10的信号PWC，并将所产生的信号PWC输出到升压转换 器10。
另外，基于电压Vdc、电动发电机MG1的转矩指令值TR1、来自电 流传感器80的电机电流I1，控制装置60产生用于驱动电动发电机MG1 的信号PWM1，并将所产生的信号PWM1输出到变换器20。另外，基于 电压Vdc、电动发电机MG2的转矩指令值TR2、来自电流传感器82的电 机电流I2，控制装置60产生用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2， 并将所产生的信号PWM2输出到变换器30。
这里，当接收到来自ECU的请求向连接到连接器50的负载输出商用 AC电压的H(逻辑高)电平的信号AC时，控制器60产生控制变换器20 的上臂的npn晶体管Q11、Q13、Q15与下臂的npn晶体管Q12、Q14、 Q16的开关占空总和的信号PWM1，并产生控制变换器30的上臂的npn 晶体管Q21、Q23、Q25与下臂的npn晶体管Q22、Q24、Q26的开关占 空总和的信号PWM2，以便在中性点N1与N2之间产生商用AC电压。 控制细节将在后面详细介绍。于是，控制器60将输出允许指令EN输出到 AC端口40。
图2为图1所示控制器60的功能框图。参照图2，控制器60包含转 换器控制单元61、第一变换器控制单元62、第二变换器控制单元63、AC 输出控制单元64。基于电压Vb与Vdc、转矩指令值TR1与TR2以及电 机旋转数ω1与ω2，转换器控制单元61产生用于开通/关断升压转换器10 的npn晶体管Q1与Q2的信号PWC，并将所产生的信号PWC输出到升 压转换器10。
第一变换器控制单元62基于电动发电机MG1的电机电流I1、转矩指 令值TR1和电机旋转数ω1以及电压Vdc产生用于开通/关断变换器20的 npn晶体管Q11至Q16的信号PWM1，并将所产生的信号PWM1输出到 变换器20。
这里，当接收到来自AC输出控制单元64的用于在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压的AC指令电压时，基于所接收的AC指令电压， 在改变变换器20的上下臂开关占空总和的同时，第一变换器控制单元62 产生信号PWM1。
第二变换器控制单元63基于电动发电机MG2的电机旋转数ω2、电 机电流I2和转矩指令值TR2以及电压Vdc产生用于开通/关断变换器30 的npn晶体管Q21-Q26的信号PWM2，并将所产生的信号PWM2输出到 变换器30。
这里，在接收到来自AC输出控制单元64的用于在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压的AC指令电压时，基于所接收的AC指令电压， 在改变变换器30的上下臂的开关占空总和的同时，第二变换器控制单元 63产生信号PWM2。
AC输出控制单元64基于信号AC判断是否将在中性点N1与N2之间 产生商用AC电压。这里，信号AC例如为逻辑电平依赖于未示出的AC 输出开关的操作变化的信号，H电平的AC信号请求将商用AC电压输出 到连接到连接器50的负载。
在接收到H电平的信号AC的情况下，AC输出控制单元64产生用于 使用在AC端口40上检测到的电压Vac在中性点N1与N2之间产生商用 AC电压的AC指令电压，并将所产生的AC指令电压输出到第一与第二变 换器控制单元62与63。另外，在接收到H电平的AC信号的情况下，AC 输出控制单元64将输出允许指令EN输出到AC端口40。
图3为图2所示转换器控制单元61的功能框图。参照图3，转换器控 制单元61包含变换器输入指令电压计算单元92、反馈指令电压计算单元 94、占空比计算单元96、PWM信号转换单元98。
变换器输入指令电压计算单元92基于转矩指令值TR1与TR2以及电 机旋转数ω1与ω2计算变换器输入电压的最优值(目标值)，即指令电压 Vdc_com，并将计算得到的指令电压Vdc_com输出到反馈指令电压计算单 元94。
反馈指令电压计算单元94基于由电压传感器72检测到的电压Vdc以 及来自变换器输入指令电压计算单元92的指令电压Vdc_com计算用于将 电压Vdc调节为指令电压Vdc_com的反馈指令电压Vdc_com_fb，并将计 算得到的反馈指令电压Vdc_com_fb输出到占空比计算单元96。
占空比计算单元96基于来自电压传感器70的电压Vb以及来自反馈 指令电压计算单元94的反馈指令电压Vdc_com计算用于将电压Vdc调节 为Vdc_com的占空比，并将计算得到的占空比输出到PWM信号转换单元 98。
基于接收自占空比计算单元96的占空比，PWM信号转换单元98产 生用于开通/关断升压转换器10的npn晶体管Q1与Q2的PWM(脉宽调 制)信号，并将所产生的PWM信号作为信号PWC输出到升压转换器10 的npn晶体管Q1与Q2。
当升压转换器10下臂的npn晶体管Q2的导通占空被增大时，电抗器 L的电力蓄积增大，因此，能获得较高的电压输出。另一方面，当上臂的 npn晶体管Q1的导通占空增大时，电力线PL2的电压降低。因此，通过 调节npn晶体管Q1与Q2的占空比，可以将电力线PL2的电压设置在不 低于蓄电装置B的输出电压的任意电压。
图4为图2所示第一与第二变换器控制单元62与63以及AC输出控 制单元64的详细功能框图。参照图4，第一变换器控制单元62包含电流 转换单元102、MG1指令电流计算单元104、PI控制单元106与108、转 换单元110以及PWM信号产生单元114。
电流转换单元102使用电动发电机MG1的电机旋转数ω1将由电流传 感器80检测到的U相电流Iu1与V相电流Iv1转换为d轴电流Id1与q 轴电流Iq1。MG1指令电流计算单元104基于电动发电机MG1的转矩指 令值TR1计算d与q轴上的电动发电机MG1的指令电流Id1r与Iq1r。
PI控制单元106接收来自电流转换单元102的d轴电流Id1与来自 MG1指令电流计算单元104的指令电流Id1r之间的偏差，将该偏差用作 输入进行比例加积分运算，将计算结果输出到转换单元110。PI控制单元 108接收来自电流转换单元102的q轴电流Iq1与来自MG1指令电流计算 单元104的指令电流Iq1r之间的偏差，将该偏差用作输入进行比例加积分 运算，将计算结果输出到转换单元110。
转换单元110使用电机旋转数ω1将从PI控制单元106与108接收的 d轴与q轴上的指令电压分别转换为U、V、W相指令电压。
(基于来自电压传感器72的电压Vdc以及由将来自AC输出控制单 元64的AC指令电压叠加到分别来自转换单元110的U、V、W相指令电 压上获得的指令电压，)PWM信号产生单元114产生对应于变换器20的 PWM信号Pu1、Pv1、Pw1，并将所产生的PWM信号Pu1、Pv1、Pw1 作为信号PWM1输出到变换器20。
这里，来自AC输出控制单元64的AC指令电压在来自转换单元110 的电动发电机MG1的U、V、W相指令电压上的一律叠加对应于基于AC 指令电压改变变换器20的上下臂的开关占空总和。
第二变换器控制单元63包含电流转换单元122、MG2指令电流计算 单元124、PI控制单元126与128、转换单元130、PWM信号产生单元134。 使用电动发电机MG2的电机旋转数ω2，电流转换单元122将由电流传感 器82检测的U相电流Iu2和V相电流Iv2转换为d轴电流Id2与q轴电 流Iq2。基于电动发电机MG2的转矩指令值TR2，MG2指令电流计算单 元124计算d轴与q轴上的电动发电机MG2的指令电流Id2r与Iq2r。
PI控制单元126接收来自电流转换单元122的d轴电流Id2与来自 MG2指令电流计算单元124的指令电流Id2r之间的偏差，将该偏差用作 输入进行比例加积分运算，将计算结果输出到转换单元130。PI控制单元 128接收来自电流转换单元122的q轴电流Iq2与来自MG2指令电流计算 单元124的指令电流Iq2r之间的偏差，将该偏差用作输入进行比例加积分 运算，将计算结果输出到转换单元130。
转换单元130使用电机旋转数MRN2将从PI控制单元126与128接 收的d轴与q轴上的指令电压分别转换为U、V、W相指令电压。
(基于电压Vdc以及由将来自AC输出控制单元64的AC指令电压 叠加到来自转换单元130的电动发电机MG2的各相指令电压上获得的指 令电压，)PWM信号产生单元134产生对应于变换器30的PWM信号 Pu2、Pv2、Pw2，并将所产生的信号Pu2、Pv2、Pw2作为信号PWM2输 出到变换器30。
这里，来自AC输出控制单元64的AC指令电压在来自转换单元130 的电动发电机MG2的U、V、W相指令电压上的一律叠加对应于基于AC 指令电压改变变换器30的上下臂的开关占空总和。
AC输出控制单元64包含乘法单元140和144、FB控制单元142、减 法单元146。乘法单元140将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压 的最大值乘以正弦波信号sinωt，以产生商用AC电压的基准值Vacr。 这里，ω表示商用电源的频率。
FB控制单元142基于输出自乘法单元140的基准值Vacr与在AC端 口40上检测到的电压Vac之间的偏差进行反馈运算，并输出运算结果。 这里，可将多种已知的方法(包括比例加积分控制)用于反馈运算。
乘法单元144将通过将FB控制单元142的输出值加到基准值Vacr上 获得的值乘以k(k为至少为0至多为1的常数)，并将计算结果作为第 一变换器控制单元62的AC指令电压输出到第一变换器控制单元62。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，并将 计算结果作为第二变换器控制单元63的AC指令电压输出到第二变换器控 制单元63。
具体而言，将通过将FB控制单元142的计算结果加到基准值Vacr获 得的AC指令电压乘以k并输出到第一变换器控制单元62，以及乘以-(1-k) 并输出到第二变换器控制单元63。具体而言，k为当在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压时变换器20与30之间的电压负担比，当值k超过 0.5时，变换器20上的电压负担变大，当k小于0.5时，变换器30上的电 压负担变大。
可基于电动发电机MG1与MG2上的负荷确定值k。例如，假设在车 辆停止的同时由电动发电机MG1产生电力且在中性点N1与N2之间产生 商用AC电力，可将值k设置为小于0.5，故电动发电机MG2主要承担产 生商用AC电压的负担，允许电动发电机MG1产生大的电力(高电压)。
尽管没有具体示出，在其接收到H电平的信号AC时，AC输出控制 单元64将所产生的AC指令电压输出到第一与第二变换器控制单元62与 63，并在其接收到L电平的信号AC时将为0的AC指令电压输出到第一 与第二变换器控制单元62与63。
图5示出了变换器20与30的开关占空总和以及在中性点N1与N2之 间产生的电压Vac的波形。参照图5，曲线S1表示变换器20的上下臂的 开关占空总和的变化，曲线S2表示变换器30的上下臂的开关占空总和的 变化。
这里，开关占空总和指的是通过从各变换器上臂导通占空中减去下臂 导通占空得到的值。图5显示，当开关占空总和为正时，对应的电动发电 机的中性点上的电位达到高于变换器输入电压Vdc中间电位Vdc/2，当开 关占空总和为负时，中性点上的电位达到低于中间电位Vdc/2。
如图4所示，在AC电压输出设备100中，从AC输出控制单元64输 出到第一变换器控制单元62的AC指令电压被一律叠加在电动发电机 MG1的U、V、W相指令电压上，由此，沿着曲线S1，以商用电源频率ω 周期性地改变变换器20的开关占空总和。另外，从AC输出控制单元64 输出到第二变换器控制单元63的AC指令电压被一律叠加在电动发电机 MG2的U、V、W相指令电压上，由此，沿着曲线S2，以商用电源频率ω 周期性地改变变换器30的开关占空总和。
注意，在图5中示出了确定电动发电机MG1与MG2之间的电压负担 比的值k为0.5的实例。因此，曲线S2的相位刚好与曲线S1的相位相反。 当值k被设置为大于0.5时，曲线S1的幅值变得较大，曲线S2的幅值变 得较小，当值k被设置得小于0.5时，曲线S1的幅值变得较小，曲线S2 的幅值变得较大。
在时刻t0到t1，电动发电机MG1的中性点N1上的电位高于电压Vdc 的中间电位Vdc/2，电动发电机MG2的中性点N2的电位变得低于中间电 位Vdc/2，在中性点N1与N2之间产生正的商用AC电压。当存在连接到 连接器50的负载时，不能从变换器20的上臂流到下臂的过量电流从中性 点N1通过AC输出线ACL1、负载以及AC输出线ACL2流到中性点N2， 并接着从中性点N2流到变换器30各相的下臂。
在时刻t1到t2，中性点N1上的电位变得低于中间电位Vdc/2，电动 发电机MG2的中性点N2上的电位变得高于中间电位Vdc/2，在中性点 N1与N2之间产生负的商用AC电压。因此，电流从变换器30各相上臂 通过中性点N2、AC输出线ACL2、负载以及AC输出线ACL1流到中性 点N1，并从中性点N1流到变换器20的下臂。
通过这种方式，在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间 产生商用AC电压。
如上所述，在第一实施例中，可以在电动发电机MG1的三相线圈12 的中性点N1与电动发电机MG2的三相线圈14的中性点N2之间产生商 用AC电压，并将该电压供到连接到连接器50的负载。
在这种运行中，可以使用AC输出控制单元64中的电压负担比k改变 变换器20与30上的电压负担以便在中性点N1与N2之间产生商用AC电 压。因此，可防止变换器20或30的电压负担集中，并因此可防止商用AC 电压的波形失真。
另外，在第一实施例中，商用AC电压在中性点N1与N2之间产生并 输出到负载，因此，没有必要使用产生商用AC电压的专用变换器。
[第二实施例]
在第一实施例中，在乘法单元140中产生正弦波形的AC电压基准值 Vacr，且基于所产生的基准值Vacr与在AC端口40上检测到的电压Vac 之间的偏差进行反馈控制，如图4所示。尽管反馈控制是通用的，需要高 的随动(follow-up)能力，因为电压Vac必须被调节为以商用电源频率ω 变化的基准值Vacr。结果，高响应控制是必需的，而稳定的控制可能变得 困难。另外，为了实现高响应，高速计算是必需的。有鉴于此，在第二实 施例中建立着重于稳定性的反馈控制。
根据第二实施例的AC电压输出设备的总体构造与根据图1所示第一 实施例的AC电压输出设备100相同。
图6为根据第二实施例的控制器的功能框图。参照图6，在图2所示 第一实施例的控制器60的构造中，控制器60A包含分别代替第一变换器 控制单元62和AC输出控制单元64的第一变换器控制单元62A与AC输 出控制单元64A。第一变换器控制单元62A不同于第一变换器控制单元62 仅仅在于其不接收AC指令电压，除这点外，构造与第一变换器控制单元 62相同。
当其接收到H电平的信号AC时，AC输出控制单元64A计算在AC 端口40上检测到的电压Vac的平均值。使用电压Vac的计算得到的平均 值，AC输出控制单元64A产生用于在中性点N1与N2之间产生商用AC 电压的AC指令电压，并将所产生的AC指令电压输出到第二变换器控制 单元63。
图7为图6所示AC输出控制单元64A与第二变换器控制单元63的 详细功能框图。参照图7，AC输出控制单元64A包含平均值计算单元152、 PI控制单元154、加法单元156、乘法单元158。平均值计算单元152计算 在AC端口40上检测的电压Vac的大小的平均值。举例而言，平均值计 算单元152对电压Vac的绝对值进行几个周期的积分，将积分值除以采样 数，并将结果乘以变换系数，由此，计算得到电压Vac的平均大小(基于 最大值)。
PI控制单元154基于表示在中性点N1与N2间产生的商用AC电压 的目标大小的最大基准值Vr√2与平均值计算单元152的输出值之间的偏 差进行比例加积分运算，并将计算结果输出到加法单元156。
加法单元156将PI控制单元154的输出值加到最大基准值Vr√2，并 将运算结果输出到乘法单元158。乘法单元将加法单元156的输出值乘以 正弦波信号sinωt，并将运算结果作为AC指令电压输出到第二变换器控 制单元63。
在AC输出控制单元64A中，进行不基于电压Vac的瞬时值而是基于 电压Vac的平均值的反馈控制。由于基于电压Vac的平均值的反馈控制是 恒定值控制，稳定性高于基准值是正弦波的、基于电压Vac瞬时值的反馈 控制。
在上文中，变换器30承担产生AC电压的所有负担，变换器20完全 不承担产生AC电压的负担。无论是否产生AC电压，对应于变换器20的 第一电动发电机MG1的中性点N1上的电位恒定地保持在电压Vdc的中 间电位Vdc/2。
另外，在上文中，假设AC指令电压输出到第二变换器控制单元63。 或者，可将AC指令电压输出到第一变换器控制单元，变换器20可承担产 生AC电压的负担。或者，产生AC电压的负担可由变换器20与30根据 电压负担比来分担，如同第一实施例中那样。
如上所述，根据第二实施例，与反馈控制基于电压Vac瞬时值进行的 第一实施例相比可提高控制稳定性。
[第三实施例]
在第三实施例中，除第二实施例的方法以外，进行基于电压Vac的瞬 时值的反馈控制，且其补偿量被输入到第一变换器控制单元。因此，可消 除不能由基于电压Vac平均值的反馈控制移除的小偏差。
根据第三实施例的AC电压输出设备的总体构造与图1所示第一实施 例的AC电压输出设备100的相同。另外，根据第三实施例的转换器控制 单元以及第一与第二变换器控制单元的构造与图2-4所示第一实施例的转 换器控制单元61以及第一与第二变换器控制单元62与63的构造相同。
图8为根据第三实施例的第一变换器控制单元62和AC输出控制单元 64B的详细功能框图。参照图8，除图7的AC输出控制单元64A的构造 (未示出)外，AC输出控制单元64B包含乘法单元162和PI控制单元 164。
乘法单元162将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压的最大值 Vr√2乘以正弦波信号sinωt，以产生商用AC电压的基准值Vacr。PI控 制单元164基于输出自乘法单元162的基准值Vacr与在AC端口40上检 测得到的电压Vac之间的偏差进行比例加积分运算，并将运算结果输出到 第一变换器控制单元62。
第一变换器控制单元62的PWM信号产生单元114基于通过将来自 PI控制单元164的补偿量叠加在来自转换单元110的电动发电机MG1的 各相指令电压上获得的指令电压产生对应于变换器20的PWM信号Pu1、 Pv1、Pw1，并将所产生的信号Pu1、Pv1、Pw1作为信号PWM1输出到 变换器20。
在AC输出控制单元64B中，基于电压Vac的平均值的反馈控制补偿 量被输出到第二变换器控制单元63，基于电压Vac的瞬时值的反馈控制的 补偿量被输出到第一变换器控制单元62。对于分配给各反馈控制的功能， 基于电压Vac的平均值的反馈控制为移除大的偏差，基于电压Vac的瞬时 值的反馈控制为移除不能通过基于平均值的反馈控制充分移除的小偏差。
在车辆停止的同时电动发电机MG1产生电力且在中性点N1与N2之 间产生商用AC电压的运行模式下，AC指令电压被输出到对应于变换器 30的第二变换器控制单元63，该变换器具有较宽的电压裕量，因为其不驱 动电机。另一方面，具有较小补偿量的基于电压Vac瞬时值的反馈控制所 得到的输出被施加到由于再生运行而具有较窄电压裕量的变换器20所对 应的第一变换器控制单元62。具体而言，假设在车辆停止时电力由电动发 电机MG1产生且商用AC电压在中性点N1与N2之间产生的运行状态， 实现两种不同类型的反馈控制。
基于AC输出控制单元64B的电压Vac的瞬时值的反馈控制和第一变 换器控制单元62由第一CPU(中央处理单元)执行，基于AC输出控制 单元64B的电压Vac的平均值的反馈控制和第二变换器控制单元63由不 同于第一CPU的第二CPU执行。因此，在两个CPU之间适当地分担计 算负荷。
如上所述，根据第三实施例，可实现在产生商用AC电压时考虑电动 发电机MG1与MG2上的负荷在内的适当的反馈控制。另外，可由两个 CPU适当地分担计算负荷。
[第四实施例]
在变换器20与30的开关控制中，通常如上所述地设置死区时间，通 过死区时间的影响，在AC电压的过零点附近发生波形失真。特别是在例 如用在混合动力车中的大的功率变换器中，死区时间通常设置得较长，导 致更为严重的波形失真。第四实施例被指向抑制由于变换器死区时间影响 周期性产生的这种波形失真。
根据第四实施例的AC电压输出设备的总体构造与图1所示第一实施 例中的AC电压输出设备100的相同。另外，根据第四实施例的转换器控 制单元与图3所示第一实施例的转换器控制单元61相同，第一变换器控制 单元与根据第二实施例的第一变换器控制单元62A相同。
图9为根据第四实施例的AC输出控制单元64C与第二变换器控制单 元63C的详细功能框图。参照图9，AC输出控制单元64C包含重复控制 单元172、负载电流补偿单元174、AC基波产生单元176。
AC基波产生单元176产生用于在中性点N1与N2之间产生商用AC 电压的AC指令电压Vacr，并将所产生的AC指令电压Vacr输出到第二 变换器控制单元63C。另外，AC基波产生单元176将所产生的AC指令 电压Vacr和输出到第二变换器控制单元63C的所产生的AC指令电压 Vacr的相位θac输出到重复控制单元172。
重复控制单元172接收来自AC基波产生单元176的AC指令电压 Vacr及其相位θac，并接收来自AC端口40的电压Vac。重复控制单元 172通过下面介绍的方法根据相位θac计算补偿量，并将计算得到的补偿 量输出到第二变换器控制单元63C。
图10示出了由图9所示重复控制单元172执行的控制的构思。在图 10中，纵坐标与横坐标分别表示电压与时间，绘制出了电压Vac的实际值 与AC指令电压Vacr的时间变化。注意，图10示出了当不进行重复控制 单元172的控制时的电压Vac。
由于变换器20与30的死区时间的影响，在时间点t、t3、t4的过零点 附近观察到电压Vac的波形失真，进一步远离过零点，失真变得较小。当 通常的PI控制等等中将控制增益增大到抑制过零点附近的失真时，发生过 冲或振荡，可能导致不稳定的控制。另一方面，当控制增益减小时，过零 点附近的失真不能充分得到抑制。
有鉴于上，基于在对应于特定相位θac1的时间点t1上AC指令电压 Vacr与电压Vac之间的偏差ΔV(θac1)计算补偿量，计算得到的补偿量 在对应于一个周期后的相位θac1的时间点t5上被输出。另外，基于对应 于特定相位θac2的时间点t2上AC指令电压Vacr与电压Vac之间的偏差 ΔV(θac2)(未示出)计算补偿量，计算得到的补偿量在对应于一个周期 后的相位θac2的时间点t6上被输出。每个相位重复执行这种控制。
换句话说，基于AC指令电压Vacr与电压Vac之间在上一个周期中 的偏差计算补偿量。这种计算根据AC电压的相位θac重复进行。具体而 言，根据这种控制，基于上一个周期中的偏差，确定下一个周期的同相位 上的补偿量，因此，控制有效地抑制了周期性扰动，例如由于变换器死区 时间影响在每个过零点附近经历的扰动。
图11为图9所示重复控制单元172的详细功能框图。参照图11，重 复控制单元172包含AC指令电压值表182、减法单元184和PI表186。 AC指令电压值表182从AC基波产生单元176接收AC指令电压Vacr及 其相位θac，并存储AC指令电压Vacr的每个相位的值(例如对于每一度 的值)Vacr(0)到Vacr(359)。于是，AC指令电压值表182根据相位 θac读取所存储值并将所读取值输出到减法单元184。
减法单元184从读取自AC指令电压值表182的AC指令电压Vacr 中减去电压Vac，并将运算结果输出到PI表186。
PI表186具有每个相位的PI控制增益(例如每一度的)。根据相位θac， PI表186将对应的PI控制增益乘以减法单元184的输出值，以便计算补 偿量，并在对应于相位θac的表中存储计算得到的补偿量。在AC电压的 下一个周期中，PI表186根据相位θac读取表的值，并将读取值作为补偿 量输出到第二变换器控制单元63。
再度参照图9，负载电流补偿单元174基于在AC端口40上检测到的 电流Iac的变化量计算补偿量，并将计算得到的补偿量输出到第二变换器 控制单元63C。
在重复控制单元172中，存在对应于AC电压的一个周期的浪费时间。 因此，控制不具备高响应。因此，为了抑制由于负载变化引起的AC电压 急剧失真，提供负载电流补偿单元174。
图12为图9所示负载电流补偿单元174的详细功能框图。参照图12， 负载电流补偿单元174包括差分计算单元192与乘法单元194。差分计算 单元192从AC端口40接收由AC端口40检测得到的将被施加到连接到 连接器50的负载的电流Iac，并计算最后接收的电流Iac与当前接收的电 流Iac之间的差。具体而言，差分计算单元192计算流向负载的负载电流 中的变化量。
乘法单元194将差分计算单元192的输出值乘以规定的增益Kd，并将 运算结果作为补偿量输出到第二变换器控制单元63。这实现了反映流到负 载的电流中的变化量的电压补偿。
再度参照图9，第二变换器控制单元63C的PWM信号产生单元134 基于通过将来自AC基波产生单元176的AC指令电压与来自重复控制单 元172以及来自负载电流补偿单元174的补偿量叠加在来自转换单元130 的电动发电机MG2的各相指令电压上获得的指令电压产生对应于变换器 30的PWM信号Pu2、Pv2、Pw2，并将所产生的信号Pu2、Pv2、Pw2作 为信号PWM2输出到变换器30。
尽管在重复控制单元172中将AC指令电压值表182和PI表186的相 位采样间隔设置为1度，相位采样间隔不限于此，其可在考虑需要的控制 精度或处理能力的情况下适当设置。
如上所述，根据第四实施例，可通过重复控制单元172抑制变换器20 与30的死区时间影响所产生的AC电压波形失真。另外，负载急剧变化引 起的AC电压波形失真可通过负载电流补偿单元174抑制。
在上面介绍的第一至第四实施例中，AC电压输出设备被介绍为包含 升压转换器10。然而，本发明适用于不包含升压转换器10的系统。
在上文中，AC电压输出设备被介绍为安装在混合动力车上。本发明 的应用不限于此，AC电压输出设备可安装在电气车辆或燃料电池车辆上。 本发明通常适用于使用两个电动发电机者。另外，当本发明的AC电压输 出设备安装在电气车辆或燃料电池车辆上时，电动发电机MG1与MG2耦 合到电气车辆或燃料电池车辆的驱动轮。
在上文中，电动发电机MG1与MG2对应于“第一多相AC电机”与 “第二多相AC电机”，三相线圈12与14对应于本发明的“第一多相绕 组”与“第二多相绕组”。变换器20与30对应于本发明的“第一变换器” 与“第二变换器”，第一与第二变换器控制单元62与63构成本发明的“变 换器控制单元”。另外，AC输出控制单元64、64A至64C对应于“AC 指令电压产生单元”，乘法单元144和减法单元146构成本发明的“分配 单元”。另外，AC端口40对应于本发明的“电压检测单元”，FB控制 单元142对应于本发明的“反馈运算单元”。
另外，第一与第二变换器控制单元62与63对应于本发明的“第一变 换器控制单元”和“第二变换器控制单元”，平均值计算单元152、PI控 制单元154、加法单元156、乘法单元158构成本发明的“第一反馈运算单 元”。另外，PI控制单元164对应于本发明的“第二反馈运算单元”，发 动机ENG对应于本发明的“内燃机”。
这里已经介绍的实施例仅仅是示例性的，不应解释为限制性的。本发 明的范围在适当考虑实施例的书面介绍的情况下由各权利要求确定，并包 含属于权利要求书含义及其等同内容范围内的变型。
[第一实施例]
图1为根据本发明第一实施例的AC电压输出设备100的总体框图。 参照图1，AC电压输出设备100包含蓄电装置B、升压转换器10、变换 器20与30、电动发电机MG1与MG2、控制器60、电容器C1与C2、电 力线PL1与PL2、地线SL、U相线UL1与UL2、V相线VL1与VL2、 W相线WL1与WL2、电压传感器70与72、电流传感器80与82。AC电 压输出设备100还包含AC输出线ACL1与ACL2、电容器C3、AC端口 40以及连接器50。
AC电压输出设备100安装在车辆上，例如具有作为动力源的发动机 ENG与电动发电机MG2的混合动力车上。电动发电机MG1被装在混合 动力车中，耦合到发动机ENG，作为能够起动发动机ENG的运行的电动 机以及作为由发动机驱动的发电机运行。电动发电机MG2装在混合动力 车中，耦合到驱动轮DW，作为对驱动轮DW进行驱动的电动机。
蓄电装置B的正电极连接到电力线PL1，负电极连接到地线SL。电 容器C1连接在电力线PL1与地线SL之间。
升压转换器10包含电抗器L、npn晶体管Q1与Q2、二极管D1与 D2。npn晶体管Q1与Q2串联连接在电力线PL2与地线SL之间。二极 管D1与D2分别连接在npn晶体管Q1与Q2的集电极与发射极之间，使 得电流从发射极侧流向集电极侧。电抗器L的一端连接到npn晶体管Q1 与Q2的节点，另一端连接到电力线PL1。
IGBT(绝缘栅型双极晶体管)可被用作本说明书中在上面提到的npn 晶体管以及下文介绍的其他npn晶体管。另外，例如功率MOSFET(金 属氧化物半导体场效应管)等功率开关元件可代替npn晶体管使用。
电容器C2连接在电力线PL2与地线SL之间。变换器20包含U相臂 22、V相臂24、W相臂26。U相臂22、V相臂24、W相臂26并联连接 在电力线PL2与地线SL之间。U相臂22包含串联连接的npn晶体管Q11 与Q12，V相臂24包含串联连接的npn晶体管Q13与Q14，W相臂26 包含串联连接的npn晶体管Q15与Q16。二极管D11-D16分别连接在npn 晶体管Q11-Q16的集电极与发射极之间，使得电流从发射极侧流向集电极 侧。
电动发电机MG1包含作为定子线圈的三相线圈12。构成三相线圈12 的各相线圈的一端彼此相连以形成中性点N1，另一端连接到变换器20的 各相臂的npn晶体管之间的节点。
变换器30包含U相臂32、V相臂34和W相臂36。电动发电机MG2 包含作为定子线圈的三相线圈14。变换器30和电动发电机MG2分别与变 换器20和电动发电机MG1具有同样的构造。
AC输出线ACL1一端连接到中性点N，另一端连接到AC端口40。 AC输出线ACL2一端连接到中性点N2，另一端连接到AC端口40。电容 器C3连接在AC输出线ACL1与ACL2之间。AC端口40布置在AC输 出线ACL1、ACL2与连接器50之间。
蓄电装置B为可再充电的DC电源，例如镍氢化物或锂离子二次电池。 蓄电装置B向升压转换器10输出DC电力。另外，蓄电装置B由升压转 换器10进行充电。注意，大容量电容器或燃料电池可被用作蓄电装置B。
电压传感器70检测蓄电装置B的电压Vb，并将检测得到的电压Vb 输出到控制装置60。电容器C1对电源线PL1与地线SL之间的电压波动 进行平滑。
根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10使用电抗器L对接 收自蓄电装置B的DC电压进行升压，并将升压电压供给电力线PL2。具 体而言，根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10在电抗器L中 将根据npn晶体管Q2的开关操作流动的电流存储为磁场能量，由此对来 自蓄电装置B的DC电压进行升压。然后，升压转换器10通过二极管D1 与npn晶体管Q2的关断时刻同时地将升压电压输出到电源线PL2。另外， 根据来自控制器60的信号PWC，升压转换器10对供自电力线PL2的DC 电压进行降压以便对蓄电装置B进行充电。
电容器C2对电源线PL2与地线SL之间的电压波动进行平滑。电压 传感器72检测电容器C2的端子之间的电压，即电力线PL2上相对于地线 SL的电压Vdc，并将检测得到的电压Vdc输出到控制器60。
根据来自控制器60的信号PWM1，变换器20将接收自电力线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，并将转换得到的三相AC电压输出到电 动发电机MG1。另外，变换器20根据来自控制器60的信号PWM1将接 收来自发动机ENG的动力的电动发电机MG1产生的三相AC电压转换为 DC电压，并将转换得到的DC电压输出到电力线PL2。
根据来自控制器60的信号PWM2，变换器30将接收自电力线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，并将转换得到的三相AC电压输出到电 动发电机MG2。另外，在车辆再生制动时，变换器30根据来自控制器60 的信号PWM2将由接收驱动轮DW的旋转力的电动发电机MG2产生的三 相AC电压转换为DC电压，并将转换得到的DC电压输出到电源线PL2。
这里，再生制动指的是通过车辆驾驶者的足刹操作伴有再生的制动， 或尽管不操作足刹但通过行驶过程中释放加速器踏板在再生电力同时的车 辆减速(或停止加速)。
这里，当请求商用AC电压到连接到连接器50的负载的输出时，变换 器20与30在中性点N1与N2之间产生商用AC电压。具体而言，为了在 中性点N1与N2之间产生商用AC电压，变换器20根据来自控制器60的 控制信号PWM1对中性点N1的电位进行控制，为了在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压，变换器30根据来自控制器60的控制信号PWM2 对中性点N2的电位进行控制。
电动发电机MG1与MG2各自为通过IPM(内永磁体)型三相AC同 步电机实现的三相AC电机。电动发电机MG1耦合到发动机ENG，使用 发动机ENG的动力产生三相AC电压，并将所产生的三相AC电压输出到 变换器20。另外，电动发电机MG1通过接收自变换器20的三相AC电压 产生驱动力，并起动发动机ENG。电动发电机MG2耦合到车辆的驱动轮 DW，通过接收自变换器30的三相AC电压产生车辆驱动转矩。另外，在 车辆再生制动时，电动发电机MG2产生三相AC电压并将该电压输出到 变换器30。
电容器C3移除对连接到连接器50的负载的纹波影响。AC端口40包 含用于将AC输出线ACL1、ACL2连接到连接器50/从连接器50断开的 继电器以及分别检测在AC输出线ACL1与ACL2之间产生的AC电压以 及流到AC输出线ACL1与ACL2的AC电流的电压传感器与电流传感器 (均未示出)。接收到来自控制器60的输出允许指令EN的情况下，AC 端口40开通继电器，故连接器50电气连接到AC输出线ACL1与ACL2。 另外，AC端口40检测AC输出线ACL1与ACL2之间的电压Vac以及供 到连接到连接器50的负载的电流Iac，并将检测到的电压Vac与检测到的 电流Iac输出到控制器60。
连接器50为用于将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压输出 到外部负载的输出端子，多种电器的电源插头等连接于其上。
电流传感器80检测流过电动发电机MG1的电机电流I1，并将检测得 到的电机电流I1输出到控制器60。电流传感器82检测流过电动发电机 MG2的电机电流I2，并将检测到的电机电流I2输出到控制器60。
基于输出自未示出的ECU(电子控制单元)的、电动发电机MG1与 MG2的转矩指令值TR1与TR2和电机旋转数ω1与ω2、来自电压传感器 70的电压Vb、来自电压传感器72的电压Vdc，控制装置60产生用于驱 动升压转换器10的信号PWC，并将所产生的信号PWC输出到升压转换 器10。
另外，基于电压Vdc、电动发电机MG1的转矩指令值TR1、来自电 流传感器80的电机电流I1，控制装置60产生用于驱动电动发电机MG1 的信号PWM1，并将所产生的信号PWM1输出到变换器20。另外，基于 电压Vdc、电动发电机MG2的转矩指令值TR2、来自电流传感器82的电 机电流I2，控制装置60产生用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2， 并将所产生的信号PWM2输出到变换器30。
这里，当接收到来自ECU的请求向连接到连接器50的负载输出商用 AC电压的H(逻辑高)电平的信号AC时，控制器60产生控制变换器20 的上臂的npn晶体管Q11、Q13、Q15与下臂的npn晶体管Q12、Q14、 Q16的开关占空总和的信号PWM1，并产生控制变换器30的上臂的npn 晶体管Q21、Q23、Q25与下臂的npn晶体管Q22、Q24、Q26的开关占 空总和的信号PWM2，以便在中性点N1与N2之间产生商用AC电压。 控制细节将在后面详细介绍。于是，控制器60将输出允许指令EN输出到 AC端口40。
图2为图1所示控制器60的功能框图。参照图2，控制器60包含转 换器控制单元61、第一变换器控制单元62、第二变换器控制单元63、AC 输出控制单元64。基于电压Vb与Vdc、转矩指令值TR1与TR2以及电 机旋转数ω1与ω2，转换器控制单元61产生用于开通/关断升压转换器10 的npn晶体管Q1与Q2的信号PWC，并将所产生的信号PWC输出到升 压转换器10。
第一变换器控制单元62基于电动发电机MG1的电机电流I1、转矩指 令值TR1和电机旋转数ω1以及电压Vdc产生用于开通/关断变换器20的 npn晶体管Q11至Q16的信号PWM1，并将所产生的信号PWM1输出到 变换器20。
这里，当接收到来自AC输出控制单元64的用于在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压的AC指令电压时，基于所接收的AC指令电压， 在改变变换器20的上下臂开关占空总和的同时，第一变换器控制单元62 产生信号PWM1。
第二变换器控制单元63基于电动发电机MG2的电机旋转数ω2、电 机电流I2和转矩指令值TR2以及电压Vdc产生用于开通/关断变换器30 的npn晶体管Q21-Q26的信号PWM2，并将所产生的信号PWM2输出到 变换器30。
这里，在接收到来自AC输出控制单元64的用于在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压的AC指令电压时，基于所接收的AC指令电压， 在改变变换器30的上下臂的开关占空总和的同时，第二变换器控制单元 63产生信号PWM2。
AC输出控制单元64基于信号AC判断是否将在中性点N1与N2之间 产生商用AC电压。这里，信号AC例如为逻辑电平依赖于未示出的AC 输出开关的操作变化的信号，H电平的AC信号请求将商用AC电压输出 到连接到连接器50的负载。
在接收到H电平的信号AC的情况下，AC输出控制单元64产生用于 使用在AC端口40上检测到的电压Vac在中性点N1与N2之间产生商用 AC电压的AC指令电压，并将所产生的AC指令电压输出到第一与第二变 换器控制单元62与63。另外，在接收到H电平的AC信号的情况下，AC 输出控制单元64将输出允许指令EN输出到AC端口40。
图3为图2所示转换器控制单元61的功能框图。参照图3，转换器控 制单元61包含变换器输入指令电压计算单元92、反馈指令电压计算单元 94、占空比计算单元96、PWM信号转换单元98。
变换器输入指令电压计算单元92基于转矩指令值TR1与TR2以及电 机旋转数ω1与ω2计算变换器输入电压的最优值(目标值)，即指令电压 Vdc_com，并将计算得到的指令电压Vdc_com输出到反馈指令电压计算单 元94。
反馈指令电压计算单元94基于由电压传感器72检测到的电压Vdc以 及来自变换器输入指令电压计算单元92的指令电压Vdc_com计算用于将 电压Vdc调节为指令电压Vdc_com的反馈指令电压Vdc_com_fb，并将计 算得到的反馈指令电压Vdc_com_fb输出到占空比计算单元96。
占空比计算单元96基于来自电压传感器70的电压Vb以及来自反馈 指令电压计算单元94的反馈指令电压Vdc_com计算用于将电压Vdc调节 为Vdc_com的占空比，并将计算得到的占空比输出到PWM信号转换单元 98。
基于接收自占空比计算单元96的占空比，PWM信号转换单元98产 生用于开通/关断升压转换器10的npn晶体管Q1与Q2的PWM(脉宽调 制)信号，并将所产生的PWM信号作为信号PWC输出到升压转换器10 的npn晶体管Q1与Q2。
当升压转换器10下臂的npn晶体管Q2的导通占空被增大时，电抗器 L的电力蓄积增大，因此，能获得较高的电压输出。另一方面，当上臂的 npn晶体管Q1的导通占空增大时，电力线PL2的电压降低。因此，通过 调节npn晶体管Q1与Q2的占空比，可以将电力线PL2的电压设置在不 低于蓄电装置B的输出电压的任意电压。
图4为图2所示第一与第二变换器控制单元62与63以及AC输出控 制单元64的详细功能框图。参照图4，第一变换器控制单元62包含电流 转换单元102、MG1指令电流计算单元104、PI控制单元106与108、转 换单元110以及PWM信号产生单元114。
电流转换单元102使用电动发电机MG1的电机旋转数ω1将由电流传 感器80检测到的U相电流Iu1与V相电流Iv1转换为d轴电流Id1与q 轴电流Iq1。MG1指令电流计算单元104基于电动发电机MG1的转矩指 令值TR1计算d与q轴上的电动发电机MG1的指令电流Id1r与Iq1r。
PI控制单元106接收来自电流转换单元102的d轴电流Id1与来自 MG1指令电流计算单元104的指令电流Id1r之间的偏差，将该偏差用作 输入进行比例加积分运算，将计算结果输出到转换单元110。PI控制单元 108接收来自电流转换单元102的q轴电流Iq1与来自MG1指令电流计算 单元104的指令电流Iq1r之间的偏差，将该偏差用作输入进行比例加积分 运算，将计算结果输出到转换单元110。
转换单元110使用电机旋转数ω1将从PI控制单元106与108接收的 d轴与q轴上的指令电压分别转换为U、V、W相指令电压。
(基于来自电压传感器72的电压Vdc以及由将来自AC输出控制单 元64的AC指令电压叠加到分别来自转换单元110的U、V、W相指令电 压上获得的指令电压，)PWM信号产生单元114产生对应于变换器20的 PWM信号Pu1、Pv1、Pw1，并将所产生的PWM信号Pu1、Pv1、Pw1 作为信号PWM1输出到变换器20。
这里，来自AC输出控制单元64的AC指令电压在来自转换单元110 的电动发电机MG1的U、V、W相指令电压上的一律叠加对应于基于AC 指令电压改变变换器20的上下臂的开关占空总和。
第二变换器控制单元63包含电流转换单元122、MG2指令电流计算 单元124、PI控制单元126与128、转换单元130、PWM信号产生单元134。 使用电动发电机MG2的电机旋转数ω2，电流转换单元122将由电流传感 器82检测的U相电流Iu2和V相电流Iv2转换为d轴电流Id2与q轴电 流Iq2。基于电动发电机MG2的转矩指令值TR2，MG2指令电流计算单 元124计算d轴与q轴上的电动发电机MG2的指令电流Id2r与Iq2r。
PI控制单元126接收来自电流转换单元122的d轴电流Id2与来自 MG2指令电流计算单元124的指令电流Id2r之间的偏差，将该偏差用作 输入进行比例加积分运算，将计算结果输出到转换单元130。PI控制单元 128接收来自电流转换单元122的q轴电流Iq2与来自MG2指令电流计算 单元124的指令电流Iq2r之间的偏差，将该偏差用作输入进行比例加积分 运算，将计算结果输出到转换单元130。
转换单元130使用电机旋转数MRN2将从PI控制单元126与128接 收的d轴与q轴上的指令电压分别转换为U、V、W相指令电压。
(基于电压Vdc以及由将来自AC输出控制单元64的AC指令电压 叠加到来自转换单元130的电动发电机MG2的各相指令电压上获得的指 令电压，)PWM信号产生单元134产生对应于变换器30的PWM信号 Pu2、Pv2、Pw2，并将所产生的信号Pu2、Pv2、Pw2作为信号PWM2输 出到变换器30。
这里，来自AC输出控制单元64的AC指令电压在来自转换单元130 的电动发电机MG2的U、V、W相指令电压上的一律叠加对应于基于AC 指令电压改变变换器30的上下臂的开关占空总和。
AC输出控制单元64包含乘法单元140和144、FB控制单元142、减 法单元146。乘法单元140将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压 的最大值乘以正弦波信号sinωt，以产生商用AC电压的基准值Vacr。 这里，ω表示商用电源的频率。
FB控制单元142基于输出自乘法单元140的基准值Vacr与在AC端 口40上检测到的电压Vac之间的偏差进行反馈运算，并输出运算结果。 这里，可将多种已知的方法(包括比例加积分控制)用于反馈运算。
乘法单元144将通过将FB控制单元142的输出值加到基准值Vacr上 获得的值乘以k(k为至少为0至多为1的常数)，并将计算结果作为第 一变换器控制单元62的AC指令电压输出到第一变换器控制单元62。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，并将 计算结果作为第二变换器控制单元63的AC指令电压输出到第二变换器控 制单元63。
具体而言，将通过将FB控制单元142的计算结果加到基准值Vacr获 得的AC指令电压乘以k并输出到第一变换器控制单元62，以及乘以-(1-k) 并输出到第二变换器控制单元63。具体而言，k为当在中性点N1与N2 之间产生商用AC电压时变换器20与30之间的电压负担比，当值k超过 0.5时，变换器20上的电压负担变大，当k小于0.5时，变换器30上的电 压负担变大。
可基于电动发电机MG1与MG2上的负荷确定值k。例如，假设在车 辆停止的同时由电动发电机MG1产生电力且在中性点N1与N2之间产生 商用AC电力，可将值k设置为小于0.5，故电动发电机MG2主要承担产 生商用AC电压的负担，允许电动发电机MG1产生大的电力(高电压)。
尽管没有具体示出，在其接收到H电平的信号AC时，AC输出控制 单元64将所产生的AC指令电压输出到第一与第二变换器控制单元62与 63，并在其接收到L电平的信号AC时将为0的AC指令电压输出到第一 与第二变换器控制单元62与63。
图5示出了变换器20与30的开关占空总和以及在中性点N1与N2之 间产生的电压Vac的波形。参照图5，曲线S1表示变换器20的上下臂的 开关占空总和的变化，曲线S2表示变换器30的上下臂的开关占空总和的 变化。
这里，开关占空总和指的是通过从各变换器上臂导通占空中减去下臂 导通占空得到的值。图5显示，当开关占空总和为正时，对应的电动发电 机的中性点上的电位达到高于变换器输入电压Vdc中间电位Vdc/2，当开 关占空总和为负时，中性点上的电位达到低于中间电位Vdc/2。
如图4所示，在AC电压输出设备100中，从AC输出控制单元64输 出到第一变换器控制单元62的AC指令电压被一律叠加在电动发电机 MG1的U、V、W相指令电压上，由此，沿着曲线S1，以商用电源频率ω 周期性地改变变换器20的开关占空总和。另外，从AC输出控制单元64 输出到第二变换器控制单元63的AC指令电压被一律叠加在电动发电机 MG2的U、V、W相指令电压上，由此，沿着曲线S2，以商用电源频率ω 周期性地改变变换器30的开关占空总和。
注意，在图5中示出了确定电动发电机MG1与MG2之间的电压负担 比的值k为0.5的实例。因此，曲线S2的相位刚好与曲线S1的相位相反。 当值k被设置为大于0.5时，曲线S1的幅值变得较大，曲线S2的幅值变 得较小，当值k被设置得小于0.5时，曲线S1的幅值变得较小，曲线S2 的幅值变得较大。
在时刻t0到t1，电动发电机MG1的中性点N1上的电位高于电压Vdc 的中间电位Vdc/2，电动发电机MG2的中性点N2的电位变得低于中间电 位Vdc/2，在中性点N1与N2之间产生正的商用AC电压。当存在连接到 连接器50的负载时，不能从变换器20的上臂流到下臂的过量电流从中性 点N1通过AC输出线ACL1、负载以及AC输出线ACL2流到中性点N2， 并接着从中性点N2流到变换器30各相的下臂。
在时刻t1到t2，中性点N1上的电位变得低于中间电位Vdc/2，电动 发电机MG2的中性点N2上的电位变得高于中间电位Vdc/2，在中性点 N1与N2之间产生负的商用AC电压。因此，电流从变换器30各相上臂 通过中性点N2、AC输出线ACL2、负载以及AC输出线ACL1流到中性 点N1，并从中性点N1流到变换器20的下臂。
通过这种方式，在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间 产生商用AC电压。
如上所述，在第一实施例中，可以在电动发电机MG1的三相线圈12 的中性点N1与电动发电机MG2的三相线圈14的中性点N2之间产生商 用AC电压，并将该电压供到连接到连接器50的负载。
在这种运行中，可以使用AC输出控制单元64中的电压负担比k改变 变换器20与30上的电压负担以便在中性点N1与N2之间产生商用AC电 压。因此，可防止变换器20或30的电压负担集中，并因此可防止商用AC 电压的波形失真。
另外，在第一实施例中，商用AC电压在中性点N1与N2之间产生并 输出到负载，因此，没有必要使用产生商用AC电压的专用变换器。
[第二实施例]
在第一实施例中，在乘法单元140中产生正弦波形的AC电压基准值 Vacr，且基于所产生的基准值Vacr与在AC端口40上检测到的电压Vac 之间的偏差进行反馈控制，如图4所示。尽管反馈控制是通用的，需要高 的随动(follow-up)能力，因为电压Vac必须被调节为以商用电源频率ω 变化的基准值Vacr。结果，高响应控制是必需的，而稳定的控制可能变得 困难。另外，为了实现高响应，高速计算是必需的。有鉴于此，在第二实 施例中建立着重于稳定性的反馈控制。
根据第二实施例的AC电压输出设备的总体构造与根据图1所示第一 实施例的AC电压输出设备100相同。
图6为根据第二实施例的控制器的功能框图。参照图6，在图2所示 第一实施例的控制器60的构造中，控制器60A包含分别代替第一变换器 控制单元62和AC输出控制单元64的第一变换器控制单元62A与AC输 出控制单元64A。第一变换器控制单元62A不同于第一变换器控制单元62 仅仅在于其不接收AC指令电压，除这点外，构造与第一变换器控制单元 62相同。
当其接收到H电平的信号AC时，AC输出控制单元64A计算在AC 端口40上检测到的电压Vac的平均值。使用电压Vac的计算得到的平均 值，AC输出控制单元64A产生用于在中性点N1与N2之间产生商用AC 电压的AC指令电压，并将所产生的AC指令电压输出到第二变换器控制 单元63。
图7为图6所示AC输出控制单元64A与第二变换器控制单元63的 详细功能框图。参照图7，AC输出控制单元64A包含平均值计算单元152、 PI控制单元154、加法单元156、乘法单元158。平均值计算单元152计算 在AC端口40上检测的电压Vac的大小的平均值。举例而言，平均值计 算单元152对电压Vac的绝对值进行几个周期的积分，将积分值除以采样 数，并将结果乘以变换系数，由此，计算得到电压Vac的平均大小(基于 最大值)。
PI控制单元154基于表示在中性点N1与N2间产生的商用AC电压 的目标大小的最大基准值Vr√2与平均值计算单元152的输出值之间的偏 差进行比例加积分运算，并将计算结果输出到加法单元156。
加法单元156将PI控制单元154的输出值加到最大基准值Vr√2，并 将运算结果输出到乘法单元158。乘法单元将加法单元156的输出值乘以 正弦波信号sinωt，并将运算结果作为AC指令电压输出到第二变换器控 制单元63。
在AC输出控制单元64A中，进行不基于电压Vac的瞬时值而是基于 电压Vac的平均值的反馈控制。由于基于电压Vac的平均值的反馈控制是 恒定值控制，稳定性高于基准值是正弦波的、基于电压Vac瞬时值的反馈 控制。
在上文中，变换器30承担产生AC电压的所有负担，变换器20完全 不承担产生AC电压的负担。无论是否产生AC电压，对应于变换器20的 第一电动发电机MG1的中性点N1上的电位恒定地保持在电压Vdc的中 间电位Vdc/2。
另外，在上文中，假设AC指令电压输出到第二变换器控制单元63。 或者，可将AC指令电压输出到第一变换器控制单元，变换器20可承担产 生AC电压的负担。或者，产生AC电压的负担可由变换器20与30根据 电压负担比来分担，如同第一实施例中那样。
如上所述，根据第二实施例，与反馈控制基于电压Vac瞬时值进行的 第一实施例相比可提高控制稳定性。
[第三实施例]
在第三实施例中，除第二实施例的方法以外，进行基于电压Vac的瞬 时值的反馈控制，且其补偿量被输入到第一变换器控制单元。因此，可消 除不能由基于电压Vac平均值的反馈控制移除的小偏差。
根据第三实施例的AC电压输出设备的总体构造与图1所示第一实施 例的AC电压输出设备100的相同。另外，根据第三实施例的转换器控制 单元以及第一与第二变换器控制单元的构造与图2-4所示第一实施例的转 换器控制单元61以及第一与第二变换器控制单元62与63的构造相同。
图8为根据第三实施例的第一变换器控制单元62和AC输出控制单元 64B的详细功能框图。参照图8，除图7的AC输出控制单元64A的构造 (未示出)外，AC输出控制单元64B包含乘法单元162和PI控制单元 164。
乘法单元162将在中性点N1与N2之间产生的商用AC电压的最大值 Vr√2乘以正弦波信号sinωt，以产生商用AC电压的基准值Vacr。PI控 制单元164基于输出自乘法单元162的基准值Vacr与在AC端口40上检 测得到的电压Vac之间的偏差进行比例加积分运算，并将运算结果输出到 第一变换器控制单元62。
第一变换器控制单元62的PWM信号产生单元114基于通过将来自 PI控制单元164的补偿量叠加在来自转换单元110的电动发电机MG1的 各相指令电压上获得的指令电压产生对应于变换器20的PWM信号Pu1、 Pv1、Pw1，并将所产生的信号Pu1、Pv1、Pw1作为信号PWM1输出到 变换器20。
在AC输出控制单元64B中，基于电压Vac的平均值的反馈控制补偿 量被输出到第二变换器控制单元63，基于电压Vac的瞬时值的反馈控制的 补偿量被输出到第一变换器控制单元62。对于分配给各反馈控制的功能， 基于电压Vac的平均值的反馈控制为移除大的偏差，基于电压Vac的瞬时 值的反馈控制为移除不能通过基于平均值的反馈控制充分移除的小偏差。
在车辆停止的同时电动发电机MG1产生电力且在中性点N1与N2之 间产生商用AC电压的运行模式下，AC指令电压被输出到对应于变换器 30的第二变换器控制单元63，该变换器具有较宽的电压裕量，因为其不驱 动电机。另一方面，具有较小补偿量的基于电压Vac瞬时值的反馈控制所 得到的输出被施加到由于再生运行而具有较窄电压裕量的变换器20所对 应的第一变换器控制单元62。具体而言，假设在车辆停止时电力由电动发 电机MG1产生且商用AC电压在中性点N1与N2之间产生的运行状态， 实现两种不同类型的反馈控制。
基于AC输出控制单元64B的电压Vac的瞬时值的反馈控制和第一变 换器控制单元62由第一CPU(中央处理单元)执行，基于AC输出控制 单元64B的电压Vac的平均值的反馈控制和第二变换器控制单元63由不 同于第一CPU的第二CPU执行。因此，在两个CPU之间适当地分担计 算负荷。
如上所述，根据第三实施例，可实现在产生商用AC电压时考虑电动 发电机MG1与MG2上的负荷在内的适当的反馈控制。另外，可由两个 CPU适当地分担计算负荷。
[第四实施例]
在变换器20与30的开关控制中，通常如上所述地设置死区时间，通 过死区时间的影响，在AC电压的过零点附近发生波形失真。特别是在例 如用在混合动力车中的大的功率变换器中，死区时间通常设置得较长，导 致更为严重的波形失真。第四实施例被指向抑制由于变换器死区时间影响 周期性产生的这种波形失真。
根据第四实施例的AC电压输出设备的总体构造与图1所示第一实施 例中的AC电压输出设备100的相同。另外，根据第四实施例的转换器控 制单元与图3所示第一实施例的转换器控制单元61相同，第一变换器控制 单元与根据第二实施例的第一变换器控制单元62A相同。
图9为根据第四实施例的AC输出控制单元64C与第二变换器控制单 元63C的详细功能框图。参照图9，AC输出控制单元64C包含重复控制 单元172、负载电流补偿单元174、AC基波产生单元176。
AC基波产生单元176产生用于在中性点N1与N2之间产生商用AC 电压的AC指令电压Vacr，并将所产生的AC指令电压Vacr输出到第二 变换器控制单元63C。另外，AC基波产生单元176将所产生的AC指令 电压Vacr和输出到第二变换器控制单元63C的所产生的AC指令电压 Vacr的相位θac输出到重复控制单元172。
重复控制单元172接收来自AC基波产生单元176的AC指令电压 Vacr及其相位θac，并接收来自AC端口40的电压Vac。重复控制单元 172通过下面介绍的方法根据相位θac计算补偿量，并将计算得到的补偿 量输出到第二变换器控制单元63C。
图10示出了由图9所示重复控制单元172执行的控制的构思。在图 10中，纵坐标与横坐标分别表示电压与时间，绘制出了电压Vac的实际值 与AC指令电压Vacr的时间变化。注意，图10示出了当不进行重复控制 单元172的控制时的电压Vac。
由于变换器20与30的死区时间的影响，在时间点t、t3、t4的过零点 附近观察到电压Vac的波形失真，进一步远离过零点，失真变得较小。当 通常的PI控制等等中将控制增益增大到抑制过零点附近的失真时，发生过 冲或振荡，可能导致不稳定的控制。另一方面，当控制增益减小时，过零 点附近的失真不能充分得到抑制。
有鉴于上，基于在对应于特定相位θac1的时间点t1上AC指令电压 Vacr与电压Vac之间的偏差ΔV(θac1)计算补偿量，计算得到的补偿量 在对应于一个周期后的相位θac1的时间点t5上被输出。另外，基于对应 于特定相位θac2的时间点t2上AC指令电压Vacr与电压Vac之间的偏差 ΔV(θac2)(未示出)计算补偿量，计算得到的补偿量在对应于一个周期 后的相位θac2的时间点t6上被输出。每个相位重复执行这种控制。
换句话说，基于AC指令电压Vacr与电压Vac之间在上一个周期中 的偏差计算补偿量。这种计算根据AC电压的相位θac重复进行。具体而 言，根据这种控制，基于上一个周期中的偏差，确定下一个周期的同相位 上的补偿量，因此，控制有效地抑制了周期性扰动，例如由于变换器死区 时间影响在每个过零点附近经历的扰动。
图11为图9所示重复控制单元172的详细功能框图。参照图11，重 复控制单元172包含AC指令电压值表182、减法单元184和PI表186。 AC指令电压值表182从AC基波产生单元176接收AC指令电压Vacr及 其相位θac，并存储AC指令电压Vacr的每个相位的值(例如对于每一度 的值)Vacr(0)到Vacr(359)。于是，AC指令电压值表182根据相位 θac读取所存储值并将所读取值输出到减法单元184。
减法单元184从读取自AC指令电压值表182的AC指令电压Vacr 中减去电压Vac，并将运算结果输出到PI表186。
PI表186具有每个相位的PI控制增益(例如每一度的)。根据相位θac， PI表186将对应的PI控制增益乘以减法单元184的输出值，以便计算补 偿量，并在对应于相位θac的表中存储计算得到的补偿量。在AC电压的 下一个周期中，PI表186根据相位θac读取表的值，并将读取值作为补偿 量输出到第二变换器控制单元63。
再度参照图9，负载电流补偿单元174基于在AC端口40上检测到的 电流Iac的变化量计算补偿量，并将计算得到的补偿量输出到第二变换器 控制单元63C。
在重复控制单元172中，存在对应于AC电压的一个周期的浪费时间。 因此，控制不具备高响应。因此，为了抑制由于负载变化引起的AC电压 急剧失真，提供负载电流补偿单元174。
图12为图9所示负载电流补偿单元174的详细功能框图。参照图12， 负载电流补偿单元174包括差分计算单元192与乘法单元194。差分计算 单元192从AC端口40接收由AC端口40检测得到的将被施加到连接到 连接器50的负载的电流Iac，并计算最后接收的电流Iac与当前接收的电 流Iac之间的差。具体而言，差分计算单元192计算流向负载的负载电流 中的变化量。
乘法单元194将差分计算单元192的输出值乘以规定的增益Kd，并将 运算结果作为补偿量输出到第二变换器控制单元63。这实现了反映流到负 载的电流中的变化量的电压补偿。
再度参照图9，第二变换器控制单元63C的PWM信号产生单元134 基于通过将来自AC基波产生单元176的AC指令电压与来自重复控制单 元172以及来自负载电流补偿单元174的补偿量叠加在来自转换单元130 的电动发电机MG2的各相指令电压上获得的指令电压产生对应于变换器 30的PWM信号Pu2、Pv2、Pw2，并将所产生的信号Pu2、Pv2、Pw2作 为信号PWM2输出到变换器30。
尽管在重复控制单元172中将AC指令电压值表182和PI表186的相 位采样间隔设置为1度，相位采样间隔不限于此，其可在考虑需要的控制 精度或处理能力的情况下适当设置。
如上所述，根据第四实施例，可通过重复控制单元172抑制变换器20 与30的死区时间影响所产生的AC电压波形失真。另外，负载急剧变化引 起的AC电压波形失真可通过负载电流补偿单元174抑制。
在上面介绍的第一至第四实施例中，AC电压输出设备被介绍为包含 升压转换器10。然而，本发明适用于不包含升压转换器10的系统。
在上文中，AC电压输出设备被介绍为安装在混合动力车上。本发明 的应用不限于此，AC电压输出设备可安装在电气车辆或燃料电池车辆上。 本发明通常适用于使用两个电动发电机者。另外，当本发明的AC电压输 出设备安装在电气车辆或燃料电池车辆上时，电动发电机MG1与MG2耦 合到电气车辆或燃料电池车辆的驱动轮。
在上文中，电动发电机MG1与MG2对应于“第一多相AC电机”与 “第二多相AC电机”，三相线圈12与14对应于本发明的“第一多相绕 组”与“第二多相绕组”。变换器20与30对应于本发明的“第一变换器” 与“第二变换器”，第一与第二变换器控制单元62与63构成本发明的“变 换器控制单元”。另外，AC输出控制单元64、64A至64C对应于“AC 指令电压产生单元”，乘法单元144和减法单元146构成本发明的“分配 单元”。另外，AC端口40对应于本发明的“电压检测单元”，FB控制 单元142对应于本发明的“反馈运算单元”。
另外，第一与第二变换器控制单元62与63对应于本发明的“第一变 换器控制单元”和“第二变换器控制单元”，平均值计算单元152、PI控 制单元154、加法单元156、乘法单元158构成本发明的“第一反馈运算单 元”。另外，PI控制单元164对应于本发明的“第二反馈运算单元”，发 动机ENG对应于本发明的“内燃机”。
这里已经介绍的实施例仅仅是示例性的，不应解释为限制性的。本发 明的范围在适当考虑实施例的书面介绍的情况下由各权利要求确定，并包 含属于权利要求书含义及其等同内容范围内的变型。