BR112018006618B1

BR112018006618B1 - Método de controle de energia elétrica e dispositivo de controle de energia elétrica

Info

Publication number: BR112018006618B1
Application number: BR112018006618-4A
Authority: BR
Inventors: Hiromichi Kawamura
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2022-10-18
Also published as: MY188239A; US10199980B2; EP3358742A1; MX365478B; RU2664591C1; US20180278194A1; BR112018006618A2; JP6579195B2; CA3000606A1; CN108141170B; JPWO2017056258A1; KR101907368B1; CN108141170A; EP3358742A4; EP3358742B1; WO2017056258A1; CA3000606C; KR20180049131A; MX2018003818A

Abstract

MÉTODO DE CONTROLE DE ENERGIA ELÉTRICA E DISPOSITIVO DE CONTROLE DE ENERGIA ELÉTRICA. Um método de controle de energia elétrica compreendendo: uma etapa de medição de corrente; uma etapa de cálculo de valor de comando; uma etapa de operação; uma etapa de determinação de determinar se deve alterar um período de operação no qual a etapa de operação é executada de modo a ser mais longo que um ciclo da onda portadora ou não; uma primeira etapa de redução de reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação em um primeiro meio ciclo da onda portadora iniciando a partir de uma temporização de início do período de operação após a alteração durante a qual a onda portadora muda monotonamente; uma etapa de comparação de mudar uma inclinação da onda portadora em um período intermediário entre o primeiro meio ciclo da onda portadora e um último meio ciclo da onda portadora no período de operação após a alteração para comparar a onda portadora com o valor de comando de carga na magnitude, a etapa de comparação executando a operação de comutação dos elementos de comutação de acordo com um resultado da comparação; e uma segunda etapa de redução de reduzir (...).

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método de controle de energia elétrica e a um dispositivo de controle de energia elétrica.

Técnica antecedente

[002] É conhecido um método de controle de energia elétrica com Modulação de Largura de pulso (PWM) como um de um método de controle de energia elétrica que converte uma energia CC em uma energia CA e aplica a energia CA em um motor CA trifásico.

[003] O método de controle de energia elétrica PWM geral mede sequencialmente uma corrente fornecida a um motor em temporização na qual uma onda portadora se torna o máximo ou o mínimo e obtém um valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e um torque de solicitação para o motor. O método compara o valor de comando de carga com a onda portadora em magnitude e opera ligar/desligar de elementos de comutação e um inversor com base no resultado de comparação. Isso controla uma largura de pulso de uma tensão aplicada ao motor, fornecendo uma energia elétrica desejada ao motor.

[004] Um chip semicondutor obtém um processo referente ao método de controle de energia elétrica PWM. Uma faixa de temperatura na qual o chip semicondutor é estavelmente operável é determinada em muitos casos. Portanto, no caso onde uma temperatura do próprio chip semicondutor se torna alto ou um caso similar, se o chip semicondutor gerar calor causado pela operação dos elementos de comutação, o chip semicondutor excede possivelmente a faixa de temperatura.

[005] Portanto, uma técnica revelada em JP2009-100599A muda uma frequência de uma onda portadora baixa para alongar um período de operação durante o qual a operação dos elementos de comutação é possivelmente executada. Essa configuração diminui a frequência de operação dos elementos de comutação, desse modo reduzindo a geração de calor pelo chip semicondutor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] O método de controle de energia elétrica PWM descrito acima requer esperar por um período equivalente ao período de operação a partir de quando uma corrente fornecida a um motor é medida até um período de operação durante o qual os elementos de comutação são operados de acordo com as partidas de correntes medidas.

[007] Aqui, para usar a técnica revelada em JP2009-100599A, uma vez que esse tempo de retardo aumenta pela extensão do período de operação, isso causa um problema de deteriorar possivelmente a precisão de um controle de rotação do motor.

[008] A presente invenção foi feita focando em tal problema, e o objetivo é fornecer um método de controle de energia elétrica e um dispositivo de controle de energia elétrica que asseguram o aumento da precisão de um controle de rotação de um motor.

[009] De acordo com uma modalidade um método de controle de energia elétrica da presente invenção, o método de controle de energia elétrica que controla uma energia elétrica fornecida a um motor, o método de controle de energia elétrica compreendendo: uma etapa de medir corrente de medir uma corrente fornecida ao motor em temporização na qual uma onda portadora se torna um máximo ou um mínimo; uma etapa de cálculo de valor de comando de calcular um valor de comando de carga de acordo com a corrente medida na etapa de medição de corrente e um torque de solicitação para o motor; uma etapa de operação de comparar a onda portadora com o valor de comando de carga em magnitude enquanto a onda portadora muda monotonamente de um do valor máximo e valor mínimo para o outro, a etapa de operação executando uma operação de comutação de elementos de comutação de acordo com um resultado da comparação; uma etapa de determinação de determinar se deve alterar um período de operação no qual a etapa de operação é executada de modo a ser mais longa que um ciclo da onda portadora ou não; uma primeira etapa de redução de reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação em um primeiro meio ciclo da onda portadora começando a partir de uma temporização de iniciar do período de operação após a alteração durante a qual a onda portadora muda monotonamente quando a etapa de determinação determina a alteração do período de operação; uma etapa de comparação de alterar uma inclinação da onda portadora em um período intermediário entre o primeiro meio ciclo da onda portadora e um último meio ciclo da onda portadora no período de operação após a alteração para comparar a onda portadora com o valor de comando de carga na magnitude, a etapa de comparação executando a operação de comutação dos elementos de comutação de acordo com um resultado da comparação; e uma segunda etapa de redução de reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação no último meio ciclo da onda portadora.

Breve descrição dos desenhos

[010] A figura 1 é um diagrama de configuração esquemática de um sistema de fornecimento de energia de uma primeira modalidade.

[011] A figura 2 é uma vista explanatória para um processo para mudar uma frequência de operação de elementos de comutação.

[012] A figura 3 é uma vista explanatória para um processo mudar a frequência de operação dos elementos de comutação.

[013] A figura 4A é um desenho ilustrando um exemplo de um processo de comparação e um sinal PWM.

[014] A figura 4B é um desenho ilustrando um exemplo do processo de comparação e o sinal PWM.

[015] A figura 5 é um diagrama de bloco ilustrando uma configuração de um controlador de motor.

[016] A figura 6 é uma vista explanatória de um processo de controle de ganho.

[017] A figura 7 é uma vista explanatória para um processo mudar uma frequência de operação de elementos de comutação de uma segunda modalidade.

[018] A figura 8 é uma vista explanatória para um processo mudar a frequência de operação dos elementos de comutação.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[019] O que segue descreve modalidades da presente invenção com referência aos desenhos.

Primeira modalidade

[020] A figura 1 é um diagrama de configuração esquemática de um sistema de fornecimento de energia de acordo com a primeira modalidade.

[021] É assumido que um sistema de fornecimento de energia 100 ilustrado na figura 1 é colocado em um veículo elétrico. Esse sistema fornece uma energia elétrica a partir de uma bateria 101 para um motor 104 através de um relé 102 e um inversor 103.

[022] A bateria 101 é uma bateria secundária para transmitir uma energia CC.

[023] O relé 102 controla acionamento ou parada do sistema de fornecimento de energia inteiro 100.

[024] O inversor 103 inclui uma pluralidade de elementos de comutação (transistores bipolares de porta isolada, IGBT) Tr1 a Tr6 e dispositivos de retificação (diodos) D1 a D6. Os dispositivos de retificação D1 a D6 são dispostos paralelos aos respectivos elementos de comutação Tr1 a Tr6. Adicionalmente, os dispositivos de retificação D1 a D6 são dispostos de modo que uma corrente flua em uma direção oposta a uma direção de retificação dos elementos de comutação Tr1 a Tr6. Cada dos dois elementos de comutação é acoplado em série. Qualquer uma de unidades de entrada trifásicas (UVW) do motor 104 é acoplada entre os dois elementos de comutação acoplados em série.

[025] Especificamente, os elementos de comutação Tr1 e Tr2, os elementos de comutação Tr3 e Tr4 e os elementos de comutação Tr5 e Tr6 são cada acoplados em série. Um ponto de acoplamento dos elementos de comutação Tr1 e Tr2 é acoplado à unidade de entrada para a fase U do motor 104, um ponto de acoplamento dos elementos de comutação Tr3 e Tr4 é acoplado à unidade de entrada para a fase V do motor 104, e um ponto de acoplamento dos elementos de comutação Tr5 e Tr6 é acoplado à unidade de entrada para a fase W do motor 104. A operação de comutação é executada nos elementos de comutação Tr1 a Tr6 desse modo dispostos de acordo com sinais PWM transmitidos a partir de um controlador de motor 111 para controlar uma largura de pulso de uma tensão aplicada a partir da bateria 101 para o motor 104. Tal controle é em geral mencionado como um controle de energia elétrica PWM. Deve ser observado que o que segue descreve a operação de comutação dos elementos de comutação Tr por simplesmente se referir à operação de comutação como a operação dos elementos de comutação Tr.

[026] Deve ser observado que um potencial elétrico nas unidades de entrada para as respectivas rases do motor 104 enquanto a tensão não é aplicada ao inversor 103 é assumida como zero. Uma diferença de potencial elétrico em um capacitor 105 é Vcap. Portanto, é assumido que o potencial elétrico da tensão aplicada às unidades de entrada para as respectivas fases do motor 104 é um valor em uma faixa de “-Vcap/2” a “+Vcap/2.”

[027] O motor 104 é um motor CA trifásico do tipo ímã permanente, que inclui um ímã permanente em um rotador, e inclui as unidades de entrada para as respectivas três fases (as fases UVW). O motor 104 é uma fonte de acionamento que aciona rodas motoras do veículo elétrico. As rodas motoras do veículo elétrico giram de acordo com a rotação do motor 104.

[028] O capacitor 105 é disposto entre o relé 102 e o inversor 103 e é acoplado em paralelo ao inversor 103. O capacitor 105 suaviza a entrada de energia CC a partir da bateria 101 para o inversor 103.

[029] Um sensor de corrente 106 mede magnitudes das respectivas correntes que fluem a partir do inversor 103 para as unidades de entrada para as respectivas fases do motor 104. Nessa modalidade, três sensores de corrente, sensores de corrente 106U, 106V e 106W são dispostos em linhas de energia para as unidades de entrada para as respetivas fases do motor 104. Os sensores de corrente 106U, 106V, e 106W executam saída de realimentação de correntes alternadas trifásicas medidas Iu, Iv e Iw nas respectivas fases para o controlador de motor 111.

[030] Um sensor de posição de rotador 107 é, por exemplo, um meio de resolução e um codificador. O sensor de posição de rotador 107 é disposto perto do rotador do motor 104 para medir uma fase θ do rotador do motor 104. O sensor de posição de rotador 107 transmite um sinal de sensor de posição de rotador indicativo da fase medida θ do rotador para o controlador de motor 111.

[031] Um sensor de tensão 108 é disposto paralelo ao capacitor 105. O sensor de tensão 108 mede a tensão de capacitor Vcap como a diferença de potencial elétrico entre as duas extremidades do capacitor 105 e transmite a tensão de capacitor Vcap para um circuito de acionamento de porta 109.

[032] O circuito de acionamento de porta 109 opera os elementos de comutação Tr1 a Tr6 no inversor 103 de acordo com os sinais PWM entrados a partir do controlador de motor 111. O circuito de acionamento de porta 109 mede temperaturas dos elementos de comutação Tr1 a Tr6 e detecta se os elementos de comutação Tr1 a Tr6 operam normalmente ou não. O circuito de acionamento de porta 109 transmite sinais IGBT indicativos das temperaturas medidas, estados detectados, ou um estado similar dos elementos de comutação Tr1 a Tr6 para o controlador de motor 111. O circuito de acionamento de porta 109 transmite um sinal de tensão de capacitor indicativo da tensão de capacitor Vcap medida pelo sensor de tensão 108 para o controlador de motor 111.

[033] Um controlador de veículo 110 calcula um valor de comando de torque T* indicativo de um torque de solicitação como um torque solicitado para o motor 104 e transmite o valor de comando de torque calculado T* para o controlador de motor 111.

[034] O controlador de motor 111 transmite sinais de modulação de largura de pulso (PWM) para os respectivos elementos de comutação Tr1 a Tr6 no inversor 103 para controlar a largura de pulso da tensão aplicada para o motor 104. Especificamente, o controlador de motor 111 calcula um valor de comando de tensão com base na corrente alternada trifásica Iu, Iv e Iw transmitida a partir do sensor de corrente 106, a fase θ da saída do rotador a partir do sensor de posição de rotador 107 e o valor de comando de torque T* transmitido a partir do controlador de veículo 110. Então, o controlador de motor 111 usa o valor de comando de tensão e a tensão de capacitor Vcap transmitida a partir do sensor de tensão 108 para calcular um valor de comando de carga. A seguir, o controlador de motor 111 compara o valor de comando de carga com uma onda portadora e gera os sinais PWM de acordo com resultado de comparação. Subsequentemente, o controlador de motor 111 transmite os sinais PWM gerados para o circuito de acionamento de porta 109. O circuito de acionamento de porta 109 opera os respectivos elementos de comutação Tr1 a Tr6 no inversor 103 com base nos respectivos sinais PWM de entrada. Isso controla a largura de pulso da tensão aplicada para o motor 104, permitindo que o motor 104 gere o torque no valor de comando de torque T*.

[035] É assumido que, no sistema de fornecimento de energia 100, um dispositivo de controle de energia elétrica é constituído de, por exemplo, inversor 103, sensor de corrente 106 e controlador de motor 111. O controlador de motor 111 é constituído de um chip semicondutor.

[036] Aqui, o que segue descreve um método para alterar uma frequência de operação dos elementos de comutação Tr pelo controlador de motor 111.

[037] A figura 2 é uma vista explanatória para o processo alterar a frequência de operação dos elementos de comutação. A figura 2(a) ilustra um processo de geração de sinal PWM quando a frequência de operação não é alterada. A figura 2(b) ilustra o processo de geração de sinal PWM quando a frequência de operação é alterada por alterar a frequência da onda portadora usando a técnica anterior. A figura 2(c) ilustra o processo de geração de sinal PWM no caso onde a frequência de operação é alterada por mudar uma parte de uma inclinação da onda portadora de acordo com a presente invenção.

[038] A figura 2(a) a figura 2(c) descreve, cada, um período de cálculo, um processo de comparação e o sinal PWM. O período de cálculo mostra um período durante o qual o controlador de motor 111 executa um processo de cálculo do valor de comando de carga. O processo de comparação compara a onda portadora com o valor de comando de carga. O sinal PWM indica um alto nível ou um sinal de baixo nível. Os elementos de comutação Tr são operados de acordo com esse nível de sinal.

[039] A figura 2(a) a figura 2(c) ilustram, cada, setas entre o período de cálculo e o processo de comparação. Essas setas indicam um retardo a partir da temporização na qual o cálculo do valor de comando de carga é concluído até a temporização na qual a comparação entre o valor de comando de carga calculado e a onda portadora inicia.

[040] Deve ser observado que um período durante o qual a onda portadora cuja frequência não é alterada monotonamente aumenta ou diminui, isto é, um período durante o qual o valor mínimo muda para o valor máximo (a partir da cava até o pico) ou a partir do valor máximo até o valor mínimo (a partir do pico até cava) é equivalente à metade de um ciclo da onda portadora. Portanto, o período durante o qual a onda portadora cuja frequência não é alterada monotonamente aumenta ou diminui é mencionada como um meio ciclo da onda portadora. Um período durante o qual o valor de comando de carga de acordo com certa corrente medida é comparado com a onda portadora, e os elementos de comutação Tr são operados de acordo com os resultados de comparação são mencionados como um período de operação. Isto é, os elementos de comutação Tr são operados em todo período de operação

[041] Primeiramente, o que segue descreve o processo de geração de sinal PWM quando a frequência de operação dos elementos de comutação Tr não é alterada com referência à figura 2(a).

[042] Um tempo T1 é temporização na qual a onda portadora se torna o máximo. O sensor de corrente 106 mede a corrente nesse tempo T1. O controlador de motor 111 usa essa corrente medida para iniciar o cálculo do valor de comando de carga usado nos tempos T2 e T3. Deve ser observado que, a partir dos tempos T1 e T2, o valor de comando de carga já calculado é comparado com a onda portadora na magnitude, e o sinal PWM de acordo com o resultado de comparação é gerado.

[043] Especificamente, no caso onde o valor de comando de carga é maior que a onda portadora, o sinal PWM para ligar os elementos de comutação Tr é gerado. Enquanto isso, no caso onde o valor de comando de carga é menor que a onda portadora, o sinal PWM para desligar os elementos de comutação Tr é gerado. Deve ser observado que círculos são dados em posições nas quais o valor de comando de carga intersecta com a onda portadora e os elementos de comutação Tr são operados nas temporizações onde os círculos são dados.

[044] Em um tempo T1s, o controlador de motor 111 completa o processo de cálculo do valor de comando de carga.

[045] O tempo T2 é temporização na qual a onda portadora se torna o mínimo. A comparação entre o valor de comando de carga calculado no tempo T1s e a onda portadora começa nesse tempo T2.

[046] As operações acima descritas são repetidas após o tempo T2 também.

[047] Por conseguinte, como ilustrado na figura 2(a), quando a frequência de operação não é alterada, a comparação entre o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e a onda portadora e a operação dos elementos de comutação Tr são executadas em cada meio ciclo da onda portadora. Portanto, o período de operação é equivalente ao meio ciclo da onda portadora.

[048] O que se segue descreve o processo de geração de sinal PWM no caso onde a frequência de operação da onda portadora é alterada por alterar a frequência da onda portadora usando técnica anterior com referência à figura 2(b). em comparação com a onda portadora ilustrada na figura 2(a), o ciclo da onda portadora nesse diagrama é alterado para quatro vezes, isto é, a frequência é alterada para % vezes.

[049] O tempo T1 é temporização na qual a onda portadora se torna o máximo. O processo de comparação entre o valor de comando de carga e a onda portadora inicia a partir desse tempo T1. O controlador de motor 111 usa essa corrente medida para começar a calcular o valor de comando de carga usado em e após um tempo T5. Deve ser observado que, entre os tempos T1 e T5, o valor de comando de carga já calculado é comparado com a onda portadora na magnitude, e o sinal PWM de acordo com o resultado de comparação é gerado.

[050] O controlador de motor 111 completa o processo de cálculo do valor de comando de carga em um tempo T1s.

[051] O tempo T5 é temporização na qual a onda portadora se torna o máximo. O processo de comparação entre o valor de comando de carga calculado no tempo T1s e a onda portadora inicia nesse tempo T5.

[052] As operações descritas acima são repetidas após o tempo T5 também.

[053] Por conseguinte, como ilustrado na figura 2(b), no caso onde a frequência da onda portadora é aletrada, o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida é comparado com a onda portadora e os elementos de comutação Tr são operados em todo tempo quatro vezes do meio ciclo da onda portadora antes de alterar a frequência. Por conseguinte, o período de operação é equivalente ao período quatro vezes do meio ciclo da onda portadora antes da alteração. Desse modo, comparado com o caso ilustrado na figura 2(a), o período de operação se torna quatro vezes; portanto, a frequência de operação pode ser diminuída para % vezes.

[054] O que se segue descreve o processo de geração de sinal PWM que altera a frequência de operação por alterar uma porta da inclinação da onda portadora de acordo com a presente invenção com referência à figura 2(c). em comparação com a onda portadora ilustrada na figura 2(a), uma parte da (tempos T2 a T4) inclinação da onda portadora nesse diagrama é alterada. Nesse diagrama, é assumido que o período de operação dos elementos de comutação Tr, similar ao período de operação ilustrado na figura 2(b), se torna quatro vezes comparado com o período de operação ilustrado na figura 2(a). deve ser observado que, quando o valor de comando de carga não intersecta com a onda portadora, os elementos de comutação Tr são assumidos como não sendo operados.

[055] Um período do meio ciclo da onda portadora iniciando a partir da temporização de início do período de operação alterado durante o qual a onda portadora monotonamente muda é mencionada como um primeiro meio ciclo. Enquanto isso, um período do meio ciclo da onda portadora terminando em uma temporização de término do período de operação é mencionado como um último meio ciclo. Um período entre o primeiro meio ciclo e o último meio ciclo no período de operação é mencionado como um período intermediário.

[056] O tempo T1 é temporização na qual a onda portadora se torna o máximo e o primeiro meio ciclo inicia. O sensor de corrente 106 mede a corrente nesse tempo T1. O controlador de motor 111 usa essa corrente medida para iniciar o cálculo do valor de comando de carga entre os tempos T2 e T4. Deve ser observado que o processo de comparação entre o valor de comando de carga e a onda portadora inicia a partir do tempo T1; entretanto, uma vez que o valor de comando de carga é sempre igual a ou maior que a onda portadora nos tempos T1 e T2, a operação de comutação dos elementos de comutação não é executada.

[057] No tempo T1s, o controlador de motor 111 completa o processo de cálculo do valor de comando de carga.

[058] O tempo T2 é temporização na qual a onda portadora se torna o mínimo, e o período intermediário inicia no término do primeiro meio ciclo. Nesse tempo T2, a inclinação da onda portadora é alterada de modo que a onda portadora monotonamente aumenta a partir do valor mínimo para o valor máximo no período intermediário. O processo de comparação entre o valor de comando de carga calculado no tempo T1s e a onda portadora cuja inclinação é alterada inicia.

[059] Simultaneamente, com referência ao período de cálculo no desenho, no tempo T2, o controlador de motor 111 inicia um processo de determinação do valor de comando de carga entre os tempos T4 e T5. Deve ser observado que, no tempo T2, o valor de comando de carga não é calculado usando a corrente medida, porém o valor de comando de carga é determinado de acordo com se a inclinação da onda portadora é positiva ou negativa no período intermediário. Especificamente, uma vez que a inclinação da onda portadora no período intermediário é positiva, o valor mínimo (o lado baixo) da onda portadora é determinado como o valor de comando de carga entre os tempos T4 e T5. Deve ser observado que quando a inclinação da onda portadora no período intermediário é negativa, o valor máximo da onda portadora (o lado alto) é determinado como o valor de comando de carga.

[060] Em um tempo T2s’, o controlador de motor 111 completa o processo de determinação do valor de comando de carga e determina o valor mínimo da onda portadora como o valor de comando de carga. Deve ser observado que um período durante o qual o valor de comando de carga é determinado de acordo com o gradiente da onda portadora (os tempos T2 a T2’) é mais curto que um período durante o qual o valor de comando de carga é calculado usando a corrente medida (os tempos T1 a T1’).

[061] O tempo T4 é temporização na qual a onda portadora se torna o máximo e o último meio ciclo inicia no término do período intermediário. No tempo T4, o controlador de motor 111 inicia o processo de comparação entre o valor de comando de carga determinado no tempo T2s’ e a onda portadora.

[062] O tempo T5 é temporização na qual a onda portadora se torna o mínimo, e o primeiro meio ciclo no período de operação seguinte inicia no término do último meio ciclo. Nesse tempo T5, o valor de comando de carga não é alterado. Simultaneamente, no tempo T5, o sensor de corrente 106 mede a corrente e o controlador de motor 111 inicia o cálculo do valor de comando de carga usado para a operação dos elementos de comutação Tr no próximo período de operação com base na corrente medida.

[063] As operações descritas acima são repetidas após o tempo T5 também. Deve ser observado que, nessa explicação, o valor de comando de carga não é definido no tempo T5. Entretanto, por exemplo, devido a restrições em um processo do chip semicondutor, pode haver um caso onde qualquer valor necessita ser definido no valor de comando de carga na temporização na qual a onda portadora se torna o máximo ou o mínimo. Em tal caso, o valor idêntico a um no tempo T2 é definido para o valor de comando de carga no tempo T3, e o valor idêntico a um no tempo T4 é definido para o valor de comando de carga no tempo T5.

[064] Por conseguinte, a configuração como ilustrado na figura 2(c) executa a comparação entre o valor de comando de acordo com a corrente medida e a onda portadora e a operação dos elementos de comutação Tr em todo período de operação (os tempos T1 a T5). Deve ser observado que esse período de operação é equivalente ao período quatro vezes o meio ciclo da onda portadora. Desse modo, em comparação com o caso ilustrado na figura 2(a), uma vez que o período de operação se torna quatro vezes, a frequência de operação pode ser diminuída para % vezes.

[065] Aqui, o que segue resume as operações quando uma parte da inclinação da onda portadora é alterada como ilustrado na figura 2(c). o período de operação no qual a comparação entre o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e a onda portadora e a operação dos elementos de comutação Tr são executadas inicia a partir da temporização de medição da corrente (o tempo T1). Deve ser observado que o meio ciclo iniciando a partir da temporização de início do período de operação durante a qual a onda portadora monotonamente muda (os tempos T1 e T2) é o primeiro meio ciclo. Enquanto isso, o meio ciclo que termina na temporização de término do período de operação durante a qual a alteração monótona da onda portadora termina (os tempos T4 a T5) é o último meio ciclo. O período entre o primeiro meio ciclo e o último meio ciclo no período de operação (os tempos T2 a T4) é o período intermediário. Deve ser observado que, no período intermediário, a onda portadora muda monotonamente de um do valor mínimo e o valor máximo para o outro.

[066] No período intermediário (os tempos T2 a T4), a operação de comutação é executada nos elementos de comutação na temporização na qual a relação de magnitude entre a onda portadora e o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida é invertida. Enquanto isso, no primeiro meio ciclo (os tempos T1 e T2) e o último meio ciclo (os tempos T4 a T5), o valor de comando de carga é definido no lado alto ou lado baixo e a relação de magnitude entre o valor de comando de carga e a onda portadora não muda; portanto, a operação de comutação não é executada nos elementos de comutação. Por conseguinte, no período de operação após a alteração (os tempos T1 a T5), a operação de comutação é executada nos elementos de comutação Tr somente no período intermediário (os tempos T2 a T4). Desse modo, uma vez que a operação de comutação é executada nos elementos de comutação Tr em cada período de operação após a alteração, a frequência de operação dos elementos de comutação Tr pode ser diminuída.

[067] A figura 3 é uma vista explanatória para o processo de alteração da frequência de operação dos elementos de comutação. Similar à figura 2, a figura 3(a) na figura 3 é uma vista explanatória para o processo de geração de sinal PWM quando a frequência de operação não é alterada. A figura 3(b) é uma vista explanatória para o processo de geração de sinal PWM quando a frequência da onda portadora é alterada usando técnica anterior. A figura 3(c) é uma vista explanatória para o processo de geração de sinal PWM quando uma parte da inclinação da onda portadora é alterada de acordo com a presente invenção. Esse diagrama ilustra o processo de geração de sinal PWM em um período mais longo do que o período da figura 2.

[068] Para alterar a frequência ilustrada na figura 3(b) e alterar uma parte da inclinação da onda portadora ilustrada na figura 3(c), os elementos de comutação Tr são operados em cada período quatro vezes do meio ciclo da onda portadora antes da alteração.

[069] Quando uma parte da inclinação da onda portadora é aletrada, no caso onde a inclinação da onda portadora no período intermediário no primeiro meio ciclo é positivo, o valor de comando de carga se torna o valor máximo da onda portadora no caso onde a inclinação é negativa, o valor de comando de carga se torna o valor mínimo da onda portadora. Enquanto isso, no caso onde a inclinação da onda portadora no período intermediário no último meio ciclo é positivo, o valor de comando de carga se torna o valor mínimo da onda portadora e no caso onde a inclinação é negativa, o valor de comando de carga se torna o valor máximo da onda portadora. Desse modo, o que segue descreve especificamente as operações de definição do valor de comando de carga com referência à figura 3(c).

[070] Com referência ao período de operação a partir dos tempos T1 a T5, uma vez que a inclinação da onda portadora no período intermediário (os tempos T2 a T) é positivo, o valor mínimo da onda portadora é definido no valor de comando de carga no último meio ciclo (os tempos T4 e T5). Com referência ao período de operação seguinte (tempos T5 a T9), o valor de comando de carga permanece o valor mínimo da onda portadora no primeiro meio ciclo (os tempos T5 e T6) e não é alterado. Esse valor é um valor de acordo com a inclinação negativa da onda portadora no período intermediário (os tempos T6 a T8).

[071] Por conseguinte, o controlador de motor 111 define um do valor máximo ou valor mínimo da onda portadora de acordo com a inclinação no período intermediário para o valor de comando de carga na temporização de término do período intermediário em certo período de operação. Essa configuração define o valor de comando de carga no valor de acordo com a inclinação da onda portadora no período intermediário no último meio ciclo no certo período de operação. Esse valor de comando de carga é usado sem alteração no primeiro meio ciclo no período de operação seguinte também. Essa configuração define o valor de comando de carga no primeiro meio ciclo no período de operação seguinte no valor de acordo com a inclinação da onda portadora no período intermediário.

[072] Aqui, o que segue descreve a relação entre o valor de comando de carga e a razão de carga quando a frequência de operação não é alterada como ilustrado na figura 2(a) e figura 3(a) e quando a frequência da onda portadora é alterada como ilustrado na figura 2(b) e figura 3(b). deve ser observado que a razão de carga significa uma razão de uma seção ON do sinal PWM para o ciclo de operação dos elementos de comutação Tr.

[073] A figura 4A é um desenho ilustrando um exemplo do processo de comparação e sinal PWM.

[074] No processo de comparação nesse diagrama, a onda portadora cuja frequência de operação não é alterada é indicada pela linha cheia. A onda portadora cuja frequência é alterada é indicada pela linha pontilhada. Deve ser observado que os valores de comando de carga são idênticos nos dois casos de não alterar a frequência de operação e alterar a frequência e são indicados pela linha cheia.

[075] No sinal PWM nesse diagrama, o sinal PWM quando a frequência de operação não é alterada é indicado pela linha cheia grossa. O sinal PWM quando a frequência é alterada é indicada pela linha pontilhada grossa.

[076] A razão de carga quando o ciclo de operação não é alterado é uma soma total da seção ON do sinal PWM, que é igual à razão de carga quando a frequência é alterada. Isso é porque, mesmo se o gradiente da onda portadora for diferente, desde que a onda portadora mude repetidamente entre o valor máximo e o valor mínimo em um ciclo constante, a soma total da seção onde o valor de comando de carga se torna maior que a onda portadora se torna igual à razão de carga.

[077] Por conseguinte, para mudar a frequência como ilustrado na figura 2(b) e figura 3(b), usar o valor de comando de carga calculado como está permite a definição da razão de carga em um valor desejado.

[078] O que segue descreve a relação entre o valor de comando de carga e a razão de carga quando a frequência é mudada como ilustrado na figura 2(b) e figura 3(b) e uma parte da inclinação da onda portadora é alterada como ilustrado na figura 2(c) e figura 3(c).

[079] A figura 4B é um desenho ilustrando outro exemplo do processo de comparação e sinal PWM.

[080] No processo de comparação nesse diagrama, em relação ao caso de alterar a frequência, o valor de comando de carga é indicado pela linha pontilhada grossa e a onda portadora é indicada pela linha pontilhada. Deve ser observado que esse valor de comando de carga é Db*. Esse diagrama ilustra, no caso onde a operação dos elementos de comutação é reduzida, o valor de comando de carga é indicado pela linha cheia grossa e a onda portadora é indicada pela linha cheia. Deve ser observado que o valor de comando de carga nos tempos T2 a T4 (o período intermediário) entre os valores de comando de carga é assumido como Dc*.

[081] No sinal PWM nesse diagrama, os sinais PWM quando a frequência de operação não é aletrada e quando a frequência é alterada casam, que é indicado pela linha cheia.

[082] Aqui, para igualar a razão de carga quando a frequência é alterada e quando a operação dos elementos de comutação Tr é reduzida, a temporização de operação dos elementos de comutação Tr necessita ser casada. Portanto, o valor de comando de carga Dc* necessita ter a magnitude duas vezes tão grande quanto o valor de comando de carga Db*. Isso é porque, para reduzir a operação dos elementos de comutação, em comparação com o caso de alterar a frequência, a inclinação da onda portadora no período intermediário é duas vezes. Deve ser observado que o fator dessa inclinação pode ser obtido por dividir o período de operação pelo período intermediário.

[083] Por conseguinte, para reduzir a operação dos elementos de comutação, corrigir o valor de comando de carga calculado para duas vezes o valor obtido por dividir o período de operação pelo período de comparação, desse modo assegurando definição da razão de carga no valor desejado.

[084] Deve ser observado que expressar o fator do período de operação para meio ciclo da onda portadora como um fator de alteração K (K = 4 na figura 2(b) e figura 2(c), figura 3(b) e figura 3(c), e figura 4A e figura 4B), o período de operação após a alteração se torna “K-2” vezes do meio ciclo da onda portadora antes da alteração. Portanto, um fator de correção do valor de comando de carga se torna “K/(K-2) vezes.”

[085] O que segue descreve a configuração do controlador de motor 111 na figura 1 com referência à figura 5.

[086] A figura 5 é um diagrama de blocos ilustrando a configuração do controlador de motor 111.

[087] Um calculador de valor de comando de corrente 501 calcula um valor de comando de corrente de eixo-d Id* e um valor de comando de corrente de eixo-q Iq* com base no valor de comando de torque T*, que é calculado pelo controlador de veículo 110 na figura 1, e uma velocidade de rotação o do motor 104.

[088] Deve ser observado que a velocidade de rotação o do motor 104 é obtida como a seguir.

[089] Um operador de fase 507 calcula uma fase de rotador θ com base em um sinal de sensor de posição de rotador transmitido a partir do sensor de posição de rotador 107 na figura 1.

[090] Um operador de velocidade de rotação 508 executa uma operação diferencial na fase de rotador θ calculada pelo operador de fase 507 para operar a velocidade de rotação (uma velocidade de ângulo elétrico) o.

[091] Para um controlador de corrente 502, o valor de comando de corrente de eixo-d Id* e o valor de comando de corrente de eixo-q Iq*, que são transmitidos a partir do calculador de valor de comando de corrente 501, e uma corrente de eixo-d Id e uma corrente de eixo-q Iq, que são valores medidos de uma corrente fluindo a partir de uma unidade de conversão de fase 509 para o motor 104, são entrados. O controlador de corrente 502 calcula um valor de comando de tensão de eixo-d Vd* e um valor de comando de tensão de eixo-q Vq* com base nesses valores de entrada. Especificamente, o controlador de corrente 502 obtém o valor de comando de tensão de eixo-d Vd* de modo a eliminar o desvio entre o valor de comando de corrente de eixo-d Id* e a corrente de eixo-d Id. O controlador de corrente 502 obtém o valor de comando de tensão de eixo-q Vq* de modo a eliminar o desvio entre o valor de comando de corrente de eixo-q Iq* e a corrente de eixo-q Iq.

[092] Aqui, quando um valor de comando de tensão muda amplamente, pode haver um caso onde o temo é exigido de quando o valor de comando de tensão seja alterado para um valor alvo até que a tensão aplicada ao motor 104 na realidade se torne o valor alvo. Desse modo, o estado de quando o valor de comando é alterado até o valor efetivo ser refletido é mencionado como um estado transiente. Portanto, a execução de um processo de controle de ganho no valor de comando de tensão como descrito posteriormente na temporização onde o valor de comando de tensão muda amplamente assegura encurtar o período no estado transiente.

[093] Deve ser observado que a unidade de conversão de fase 509 calcula a corrente de eixo-d Id e a corrente de eixo-q Iq com base nas correntes alternadas trifásicas Iu, Iv e Iw medidas pelos sensores de corrente 106U, 106V e 106W na figura 1 e a fase de rotador θ calculada pelo operador de fase 507.

[094] Deve ser observado que a temporização na qual o sensor de corrente 106 mede a magnitude da onda portadora e a temporização na qual a corrente de eixo-d Id e a corrente de eixo-q Iq transmitidas da alteração da unidade de conversão de fase 509 são sincronizadas. Por exemplo, quando o sensor de corrente 106 mede a corrente fluindo para o motor 104 na temporização na qual a onda portadora tem a magnitude máxima, a corrente de eixo-d Id e a corrente de eixo-q Iq transmitidas a partir da alteração da unidade de conversão de fase 509 sincronizada com a temporização na qual a magnitude da onda portadora se torna o máximo.

[095] Uma unidade de conversão de fase 503 usa o valor de comando de tensão de eixo-d Vd* e o valor de comando de tensão de eixo-q Vq* e a fase θ do rotador do motor 104 transmitidos a partir do operador de fase 507 para obter valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica VuO*, VvO*, e VwO*. A unidade de conversão de fase 503 transmite os valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica VuO*, VvO* e VwO para uma unidade de correção de tensão 504.

[096] Como descrito acima, o potencial elétrico fornecido às unidades de entrada para as respectivas fases do motor 104 está em uma faixa de “-Vcapq2” a “+Vcap/2.” Por conseguinte, os valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica Vu*, Vv* e Vw* se tornam uma faixa de “-Vcap/2” a “+Vcap/2”.

[097] A partir da unidade de conversão de fase 503 e um calculador de período de operação 510, os valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica Vu*, VvO* e VwO* e o fator de alteração K de um ciclo de comutação são entrados na unidade de correção de tensão 504, respectivamente. Como descrito com referência à figura 4B, a unidade de correção de tensão 504 multiplica os valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica respectivos VuO*, VvO*, e VwO* por “K/(K-2)” para definir valores de comando de tensão após correção Vu*, Vv* e Vw*.

[098] Aqui, como descrito acima, há o estado mencionado como o estado transiente a partir de quando o valor de comando de tensão é alterado até a tensão aplicada se tornar o valor. A unidade de correção de tensão 504 desse modo executa a correção define a temporização de operação dos elementos de comutação Tr na temporização desejada, desse modo permitindo aumentar o desempenho de controle de corrente incluindo o estado transiente.

[099] Deve ser observado que a correção pela unidade de correção de tensão 504 não necessita ser executada. Em tal caso, o desempenho de controle de corrente no estado transiente deteriora. Entretanto, uma vez que o controle de realimentação é executado desde que o valor de comando de carga seja obtido usando a corrente medida, o desempenho de controle de corrente em um estado constante diferente do estado transiente, a saber, a capacidade seguinte da corrente medida para o valor de comando de corrente é quase igual ao caso de executar a correção pela unidade de correção de tensão 504.

[0100] Aqui, o que se segue descreve um método para calcular o fator de alteração K pelo calculador de período de operação 510.

[0101] Para o calculador de período de operação 510, uma temperatura de semicondutor do controlador de motor 111, a velocidade de rotação o do motor 104, e o valor de comando de torque T* do motor 104 são inseridos. O calculador de período de operação 510 determina se o período de operação é alterado e o fator K do período de operação após a alteração com base nessas entradas. Deve ser observado que quando o período de operação é alterado, um valor maior que 2 é definido para o fator de alteração K.

[0102] Quanto maior o fator de alteração K, menor a frequência de operação dos elementos de comutação Tr; portanto, a quantidade de geração de calor do chip semicondutor pode ser diminuída. Portanto, quanto mais alta for a temperatura do chip semicondutor, o valor maior é definido para o fator de alteração K. Quanto mais próximo o valor absoluto da velocidade de rotação o de 0, a radiação de calor do motor 104 é reduzida; portanto, o fator de alteração K é definido grande. Quanto maior for o valor absoluto do valor de comando de torque T*, o valor maior é definido para o fator de alteração K.

[0103] O calculador de período de operação 510 transmite o fator de alteração K para a unidade de correção de tensão 504 e um gerador de sinal PWM 506.

[0104] Uma unidade de conversão de carga 505 usa a seguinte fórmula (1) para gerar valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw* com base nos valores de comando de tensão após correção Vu*, Vv* e Vw* e a tensão de capacitor Vcap do capacitor 105 na figura 1 e transmite os valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw* para o gerador de sinal PWM 506. Fórmula 1

[0105] Ao gerador de sinal PWM 506, os valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw* e o fator de alteração K são entrados.

[0106] Quando o período de operação necessita ser alterado, o gerador de sinal PWM 506 executa o processo como explicado na figura 2(c) nos valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw*. Especificamente, no primeiro meio ciclo e no último meio ciclo, o valor de comando de carga é definido no lado alto ou lado baixo de acordo com o gradiente da onda portadora no período intermediário. Deve ser observado que a unidade de correção de tensão 504 corrige o valor de comando de carga para o fator de alteração K no período intermediário. O gerador de sinal PWM 506 compara a onda portadora com os valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw* para gerar o sinal PWM.

[0107] Enquanto isso, quando o período de operação não necessita ser alterado, o gerador de sinal PWM 506 não executa o processo como explicado na figura 2(c) nos valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw*, porém compara a onda portadora com os valores de comando de carga Du*, Dv* e Dw* para gerar o sinal PWM. Nesse caso, a unidade de correção de tensão 504 não corrige o valor de comando de carga no período intermediário.

[0108] Aqui, o que segue descreve o processo de controle de ganho pelo controlador de corrente 502 com referência à figura 6.

[0109] A figura 6 é uma vista explanatória para o processo de controle de ganho pelo controlador de corrente 502.

[0110] A figura 6(a) é um desenho ilustrando o valor de comando e a tensão aplicada quando o processo de controle de ganho não é executado. Esse diagrama indica um valor de conversão V* do valor de comando de tensão transmitido a partir do controlador de corrente 502 para a tensão aplicada ao motor 104 pela linha cheia e uma tensão aplicada efetiva V ao motor 104 pela linha pontilhada. Deve ser observado que, por conveniência de explicação, o que se segue fornece a descrição referindo o valor de conversão V* do valor de comando de tensão transmitido a partir do controlador de corrente 502 para a tensão aplicada ao motor 104 como um valor de comando de tensão V*.

[0111] Um tempo de retardo ocorre de quando o valor de comando de tensão V* muda para o valor alvo até a tensão aplicada efetiva V se tornar o valor alvo. Portanto, como ilustrado nesse diagrama, mesmo se o valor de comando de tensão mudar de modo a formar um formato retangular, a tensão aplicada efetiva ao motor não forma o formato retangular e o tempo até que a tensão aplicada efetiva case com o valor de comando de tensão é tomado. O estado até que tal tensão aplicada case o valor de comando de tensão é mencionado como o estado transiente.

[0112] A figura 6(b) é um desenho ilustrando o valor de comando de tensão e a tensão aplicada no caso onde o processo de controle de ganho é executado. Esse diagrama indica o valor de comando de tensão V* quando o processo de controle de ganho é executado pela linha cheia e a tensão aplicada efetiva V ao motor 104 pela linha pontilhada. Como ilustrado nesse diagrama, a execução do controle de ganho sobre o valor de comando de tensão V* assegura encurtamento do período no estado transiente até que a tensão aplicada efetiva V para o motor case com o valor de comando de tensão V*. Deve ser observado que a figura 6(b) é um exemplo do processo de controle de ganho e não limita o método ao método do processo de controle de ganho ilustrado.

[0113] Aqui, o período de operação longo aumenta o tempo de retardo a partir da temporização na qual o valor de comando de tensão V* é obtido até os elementos de comutação serem efetivamente operados. Portanto, quando o processo de controle de ganho é executado, o período até a tensão aplicada efetivamente se tornar o valor objetivo pelo valor de comando de tensão V* após o processo de controle de ganho aumentar. Portanto, por exemplo, com a quantidade grande de ganho, se ultrapassagem ocorrer, a ultrapassagem é amplificada, resultando em difusão da tensão aplicada.

[0114] Portanto, o controlador de corrente 502 diminui a quantidade de ganho à medida que o período de operação aumenta (à medida que o fator de alteração K aumenta) e aumenta a quantidade de ganho à medida que o período de operação encurta. Desse modo, isso assegura encurtamento do período no estado transiente enquanto reduz aumento da ultrapassagem e dispersão da tensão aplicada.

[0115] Os seguintes efeitos podem ser obtidos pelo método de controle de energia elétrica da primeira modalidade.

[0116] Com o método de controle de energia elétrica da primeira modalidade, o sensor de corrente 106 executa uma etapa de medição de corrente que mede a corrente fornecida ao motor 104 na temporização na qual a onda portadora se torna o máximo ou o mínimo. A seguir, o controlador de motor 111 executa uma etapa de cálculo de valor de comando que calcula o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e o torque de solicitação para o motor 104. A seguir, uma etapa de operação que compara a onda portadora com o valor de comando de carga na magnitude e executa a operação de comutação dos elementos de comutação de acordo com o resultado de comparação é executada.

[0117] O controlador de motor 111 compara o valor de comando de carga de acordo com certa corrente medida com a onda portadora e executa uma etapa de determinação que determina se a alteração do período de operação durante o qual a operação dos elementos de comutação Tr de acordo com o resultado de comparação é executada, é necessária ou não. Quando o controlador de motor 111 determina que a temperatura do chip semicondutor é alta e o período de operação necessita ser alterado na etapa de determinação, uma primeira etapa de redução, uma etapa de comparação, e uma segunda etapa de redução são executadas.

[0118] A primeira etapa de redução reduz uma operação de comutação dos elementos de comutação no primeiro meio ciclo. A etapa de comparação muda a inclinação da onda portadora, compara a onda portadora após a alteração com o valor de comando de carga, e opera os elementos de comutação de acordo com o resultado de comparação no período intermediário. A segunda etapa de redução reduz a operação de comutação dos elementos de comutação no último meio ciclo.

[0119] Desse modo, no período de operação após a alteração, os elementos de comutação são operados somente no período intermediário. Enquanto isso, no primeiro meio ciclo e no último meio ciclo, a operação dos elementos de comutação Tr é reduzida. Por conseguinte, no período de operação após a alteração, os elementos de comutação são operados somente no período intermediário, desse modo assegurando diminuição da frequência de operação dos elementos de comutação Tr. Uma vez que o aumento na temperatura do chip semicondutor pode ser reduzido, o chip semicondutor pode ser protegido.

[0120] Além disso, no período intermediário no qual a etapa de comparação é executada, os elementos de comutação são operados de acordo com o resultado de comparação entre o valor de comando de carga calculado na etapa de cálculo de valor de comando e onda portadora. Por conseguinte, o valor de comando de carga comparado com a onda portadora no período de operação não é calculado antes do período de operação, porém é calculado no período de operação. Portanto, o tempo de retardo a partir de quando a temporização de medição da corrente na etapa de medição de corrente até a comparação entre o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e a onda portadora começa pode ser mais curto que o período de operação.

[0121] O método de controle de energia elétrica da primeira modalidade define um entre o valor máximo e o valor mínimo da onda portadora para o valor de comando de carga de acordo com se a inclinação da onda portadora é positiva ou negativa no período intermediário no primeiro meio ciclo. Enquanto isso, no último meio ciclo, o outro valor máximo e valor mínimo da onda portadora é definido no valor de comando de carga. Por definir desse modo o valor de comando de carga, a onda portadora e o valor de comando de carga não intersectam no primeiro meio ciclo e último meio ciclo, desse modo assegurando a redução da operação de comutação dos elementos de comutação Tr.

[0122] O método de controle de energia elétrica da primeira modalidade não muda a frequência da onda portadora no primeiro meio ciclo onde a primeira etapa de redução é executada e o último meio ciclo onde a segunda etapa de redução é executada. Aqui, dependendo das limitações sobre o chip semicondutor, pode haver um caso onde a inclinação da onda portadora pode ser alterada somente na temporização na qual a onda portadora se torna o máximo ou o mínimo. Mesmo em tal caso, uma vez que a inclinação da onda portadora não é alterada no primeiro meio ciclo e último meio ciclo e a onda portadora muda de um do valor máximo e valor mínimo para o outro, o gradiente da onda portadora é alterável nas temporizações de início e término do período intermediário. Por conseguinte, a liberdade de design pode ser aumentada.

[0123] O método de controle de energia elétrica da primeira modalidade usa o valor de comando de carga obtido com base na corrente medida na temporização de início do período de operação incluindo o período intermediário no período intermediário. Portanto, o tempo de retardo a partir da temporização de medição da corrente até o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida ser definido é equivalente ao tempo do primeiro meio ciclo.

[0124] Enquanto isso, no caso onde a frequência da onda portadora é alterada baixo como a técnica anterior, o tempo de retardo a partir da temporização de medição da corrente até o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida ser definido é equivalente ao período de operação após a alteração. Portanto, essa modalidade permite que o tempo de retardo a partir da temporização de medição da corrente até o valor de comando de carga de acordo com a corrente medida é definido seja curto, desse modo assegurando aperfeiçoamento da precisão do controle de rotação do motor 104.

[0125] Adicionalmente, entre as temporizações nas quais a onda portadora se torna o máximo ou mínimo, a corrente não é medida em temporizações diferente da temporização de medição de corrente e o valor de comando de carga não é calculado. Portanto, a carga do processo aplicada ao controlador de motor pode ser reduzida.

[0126] Com o método de controle de tensão da primeira modalidade, a unidade de correção de tensão 504 executa a etapa de correção que corrige os valores de comando de tensão de corrente alternada trifásica VuO*, VvO* e VwO* de acordo com o período de operação após a alteração e o comprimento do período intermediário. Especificamente, na etapa de correção, o valor de comando de tensão aumenta pelo fator (K/(K-2) vezes) obtido por dividir o comprimento do período de operação aumentado pelo fator de alteração K pelo comprimento do período intermediário.

[0127] Uma vez que a execução da etapa de comparação muda a inclinação da onda portadora no período intermediário, a razão de carga não se torna o valor de acordo com o valor de comando de carga original. Portanto, por executar tal etapa de correção, a alteração na inclinação é considerada. Isso assegura definir a razão de carga para o valor de acordo com o valor de comando de carga original. Por conseguinte, os elementos de comutação Tr podem ser operados na temporização original de acordo com a corrente medida; portanto, a precisão do controle de rotação do motor 104 pode ser aperfeiçoada.

[0128] O método de controle de tensão da primeira modalidade executa uma etapa de controle de ganho que executa o processo de controle de ganho de acordo com o fator de alteração K pelo calculador de valor de comando atual 502.

[0129] Aqui, o retardo ocorre a partir de quando o valor de comando de tensão muda até o valor de comando casar com a tensão aplicada efetiva, e esse estado retardado é mencionado como o estado transiente. Para encurtar o período nesse estado transiente, o processo de controle de ganho é executado na temporização de alterar o valor de comando de tensão. Aqui, quanto mais longo for o período de operação, mais longo é o tempo de retardo. Por conseguinte, o fator de ganho grande possivelmente faz com que a tensão aplicada ultrapasse pelo processo de controle de ganho, resultando em dispersão da tensão. Portanto, por executar o controle de ganho de acordo com o fator de alteração K do período de operação, especificamente, definindo a quantidade de ganho pequena o processo de controle de ganho à medida que o fator de alteração K aumenta, a possibilidade de causar ultrapassagem pode ser reduzida e o período no estado transiente pode ser curto.

[0130] O método de controle de energia elétrica da primeira modalidade executa a etapa de determinação que determina se o período de operação deve ser alterado ou não de acordo com pelo menos uma entre a temperatura do chip semicondutor, a velocidade de rotação do motor 104 e o valor de comando de torque do motor 104. Uma faixa de temperatura na qual o chip semicondutor é estavelmente operável é determinada. Portanto, o período de operação é alterado com a temperatura medida alta do chip semicondutor. O período de operação é alterado com a velocidade de rotação baixa pelo motor 104. O período de operação é alterado com o valor absoluto grande do valor de comando de torque T* do motor 104. Por conseguinte, se houver possibilidade de que a temperatura do chip semicondutor exceda a faixa de temperatura estavelmente operável, a diminuição da frequência de operação dos elementos de comutação Tr reduz a geração de calor do chip semicondutor e assegura proteção do chip semicondutor.

Segunda modalidade

[0131] A primeira modalidade descreve o exemplo onde a inclinação da onda portadora não é mudada no primeiro meio ciclo e último meio ciclo, porém a inclinação é mudada somente no período intermediário; entretanto, isso não deve ser interpretado em um sentido limitador. O que se segue descreve o caso onde a inclinação da onda portadora é mudada também no primeiro meio ciclo e o último meio ciclo similar ao período intermediário e o valor absoluto da inclinação da onda portadora não muda na seção inteira do período de operação.

[0132] A figura 7 é uma vista explanatória para o controle de sinal PWM quando o valor absoluto da inclinação no período de operação não muda. Esse diagrama ilustra o controle de sinal PWM no período de operação (os tempos T1 a T5) com o fator de alteração K de 4.

[0133] No tempo T1, isto é, a temporização na qual a onda portadora se torna o máximo, o sensor de corrente 106 mede a corrente. O controlador de motor 111 usa a corrente medida e inicia o cálculo do valor de comando.

[0134] No primeiro meio ciclo dos tempos T1 e T2, a inclinação da onda portadora é alterada e o valor absoluto é igual à inclinação da onda portadora no período intermediário (os tempos T2 a T4). Uma vez que a inclinação da onda portadora no período intermediário (os tempos T2 a T4) é positiva, o valor de comando de carga se torna o valor máximo (lado alto) da onda portadora. Desse modo, uma vez que a onda portadora e o valor de comando de carga não intersectam no primeiro meio ciclo, a operação de comutação dos elementos de comutação Tr não é executada. Simultaneamente, no tempo T1, o controlador de motor 111 começa o processo de cálculo do valor de comando de carga entre os tempos T2 e T4.

[0135] No tempo T1s, o controlador de motor 111 completa o processo de cálculo do valor de comando de carga.

[0136] No tempo T2, isto é, no início do período intermediário, o controlador de motor 111 inicia o processo de comparação entre o valor de comando de carga calculado no tempo T1s e onda portadora. Deve ser observado que a onda portadora monotonamente aumenta a partir do valor mínimo para o valor máximo no período intermediário e a onda portadora intersecta com o valor de comando de carga; portanto, a operação de comutação dos elementos de comutação Tr é executada. Simultaneamente, no tempo T2, o controlador de motor 111 inicia o processo de determinação do valor de comando de carga.

[0137] No tempo T2s’, o controlador de motor 111 completa o processo de determinação do valor de comando de carga. Uma vez que a inclinação do período intermediário é positiva, esse processo de determinação determina o valor mínimo (o lado baixo) da onda portadora como o valor de comando de carga no último meio ciclo iniciando do tempo T4. Deve ser observado que, com a inclinação do período intermediário sendo negativa, o valor máximo (o lado alto) da onda portadora é determinado como o valor de comando de carga no último meio ciclo.

[0138] No tempo T4, isto é, quando o período intermediário termina, o controlador de motor 111 inicia comparando o valor de comando de carga determinado no tempo T2s’ com a onda portadora.

[0139] No tempo T5, isto é, a temporização na qual o último meio ciclo termina e o período de operação seguinte começa, o positivo ou o negativo do gradiente da onda portadora é comutado.

[0140] Desse modo, no período de operação após a alteração (os tempos T1 a T5), os elementos de comutação Tr são operados somente no período intermediário (os tempos T2 a T4), e os elementos de comutação Tr não são operados no primeiro meio ciclo (os tempos T1 a T3) e o último meio ciclo (os tempos T e T5). Uma vez que os elementos de comutação Tr são operados em cada período de operação, quatro vezes tão longo quanto o meio ciclo da onda portadora antes da alteração, a frequência de operação pode ser definida em % vezes.

[0141] A figura 8 é uma vista explanatória para o processo de alteração da frequência de operação dos elementos de comutação. A figura 8(a) é uma vista explanatória do processo de geração de sinal PWM quando a frequência de operação não é alterada. A figura 8(b) é uma vista explanatória para o processo de geração de sinal PWM quando a operação dos elementos de comutação ilustrados na figura 7 é reduzida. Esse diagrama ilustra o processo de geração de sinal PWM com o período mais longo do que o período na figura 7.

[0142] Com referência a esse diagrama, o diagrama ilustra que o valor absoluto da inclinação da onda portadora não muda através da seção inteira. Por exemplo, como os tempos T5 e T9, o positivo e negativo do gradiente da onda portadora é comutado na temporização de entrar o período de operação seguinte a partir de certo período de operação, isto é, a temporização na qual o período de operação inicia ou termina. Tal operação pode incorporar a invenção de acordo com as modalidades.

[0143] Os seguintes efeitos podem ser obtidos pelo método de controle de energia elétrica da segunda modalidade.

[0144] Com o método de controle de energia elétrica da segunda modalidade, o valor absoluto da inclinação da onda portadora é igual na primeira etapa de redução, a etapa de comparação, e a segunda etapa de redução, e o positivo e negativo da inclinação da onda portadora é comutado na temporização de início da primeira etapa de redução.

[0145] Desse modo, a frequência de operação dos elementos de comutação Tr pode ser diminuída. Adicionalmente, a redução da alteração frequente do valor absoluto da inclinação da onda portadora assegura a redução da carga de processo aplicada ao controlador de motor 111. Dependendo do controlador de motor, embora o valor absoluto da inclinação da onda portadora não possa ser frequentemente alterado, pode haver um caso onde o positivo e o negativo da inclinação podem ser comutados na temporização diferente da temporização na qual a onda portadora se torna o valor máximo ou o valor mínimo. A presente invenção pode ser incorporada nesse caso também; portanto, a liberdade de design pode ser aumentada.

[0146] As modalidades da presente invenção descritas acima são meramente ilustração de alguns exemplos de aplicação da presente invenção e não da natureza para limitar a inclinação técnica da presente invenção às construções específicas das modalidades acima. As modalidades podem ser apropriadamente combinadas.

Claims

1. Método de controle de energia elétrica que controla uma energia elétrica fornecida a um motor (104), o método de controle de energia elétrica compreendendo: uma etapa de medir corrente de medir uma corrente fornecida ao motor (104) em temporização na qual uma onda portadora se torna um máximo ou um mínimo; uma etapa de cálculo de valor de comando de calcular um valor de comando de carga de acordo com a corrente medida na etapa de medição de corrente e um torque de solicitação para o motor (104); uma etapa de operação de comparar a onda portadora com o valor de comando de carga em magnitude enquanto a onda portadora muda monotonamente de um do valor máximo e valor mínimo para o outro, a etapa de operação executando uma operação de comutação de elementos de comutação (Tr) de acordo com um resultado da comparação, e uma etapa de determinação de determinar se deve alterar um período de operação no qual a etapa de operação é executada de modo a ser mais longa que um ciclo da onda portadora ou não; o referido método de controle de energia elétrica CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: uma primeira etapa de redução de reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) em um primeiro meio ciclo da onda portadora começando a partir de uma temporização de início do período de operação após a alteração durante a qual a onda portadora muda monotonamente quando a etapa de determinação determina a alteração do período de operação; uma etapa de comparação de alterar uma inclinação da onda portadora em um período intermediário entre o primeiro meio ciclo da onda portadora e um último meio ciclo da onda portadora no período de operação após a alteração para comparar a onda portadora com o valor de comando de carga na magnitude, a etapa de comparação executando a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) de acordo com um resultado da comparação; e uma segunda etapa de redução de reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) no último meio ciclo da onda portadora.

2. Método de controle de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a primeira etapa de redução define um do valor máximo e valor mínimo da onda portadora para o valor de comando de carga de acordo com se a inclinação da onda portadora no período intermediário é positiva ou negativa; e a segunda etapa de redução define o outro para o valor de comando de carga.

3. Método de controle de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a inclinação da onda portadora não é alterada na primeira etapa de redução e segunda etapa de redução.

4. Método de controle de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que: na primeira etapa de redução, a etapa de comparação e a segunda etapa de redução, um valor absoluto da inclinação da onda portadora é igual, e a inclinação da onda portadora é comutada entre o positivo e o negativo na temporização de início da primeira etapa de redução.

5. Método de controle de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: a etapa de comparação compara o valor de comando de carga calculado usando uma corrente medida na temporização de início do período de operação após a alteração com a onda portadora.

6. Método de controle de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa de correção de corrigir o valor de comando de carga de acordo com o período de operação após a alteração e um comprimento do período intermediário.

7. Método de controle de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma etapa de controle de ganho de executar um controle de ganho de acordo com um fator de alteração do período de operação.

8. Método de controle de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que: a etapa de determinação determina se deve mudar o período de operação ou não de acordo com pelo menos qualquer uma de uma temperatura de um chip semicondutor no qual o método de controle de energia elétrica é executado, uma velocidade de rotação do motor (104) e um valor de comando de torque do motor (104).

9. Dispositivo de controle de energia elétrica, compreendendo: um sensor de corrente configurado para medir uma corrente fornecida para um motor (104) em uma temporização de medição na qual uma magnitude de uma onda portadora se torna um máximo ou um mínimo; e um controlador configurado para medir a corrente fornecida ao motor (104) na temporização na qual a onda portadora se torna o máximo ou o mínimo, o controlador sendo configurado para calcular um valor de comando de carga de acordo com a corrente medida e um torque de solicitação para o motor (104), o controlador sendo configurado para comparar a onda portadora com o valor de comando de carga em magnitude enquanto a onda portadora monotonamente muda de um do valor máximo e valor mínimo para o outro, o controlador sendo configurado para executar uma operação de comutação de elementos de comutação (Tr) de acordo com um resultado da comparação, em que o controlador: é configurado para determinar se deve alterar um período de operação durante o qual uma etapa de operação é executada ou não de modo a executar a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr); CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador é configurado para reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) em um primeiro meio ciclo da onda portadora iniciando de uma temporização de início de um período de operação após uma alteração durante a qual a onda portadora monotonamente muda quando o controlador determina a alteração do período de operação; é configurado para mudar uma inclinação da onda portadora em um período intermediário entre o primeiro meio ciclo da onda portadora e um último meio ciclo da onda portadora no período de operação após a alteração, comparar a onda portadora com o valor de comando de carga na magnitude enquanto a onda portadora alterada monotonamente muda de um do valor máximo e valor mínimo para o outro, e executar a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) de acordo com um resultado da comparação; e é configurado para reduzir a operação de comutação dos elementos de comutação (Tr) no último meio ciclo da onda portadora.