DE102011001259A1

DE102011001259A1 - Regelvorrichtung für eine drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102011001259A1
Application number: DE102011001259A
Authority: DE
Inventors: Akihiro Imura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-01-19
Also published as: JP5146478B2; CN102195554A; JP2011199998A; US8466642B2; CN102195554B; US20110227515A1

Abstract

Eine Regelvorrichtung (20) für eine drehende elektrische Maschine (10) weist einen Vorhersageabschnitt (33) zum Vorhersagen einer gesteuerten Variablen der elektrische drehenden Maschine (10) auf, welche mit einer Ausgabespannung eines Leistungsumwandlungskreises für jeden von vorgeschriebenen Betriebszuständen des Leistungsumwandlungskreises angewandt wird, und einen Beeinflussungsabschnitt (26) zum Beeinflussen des Leistungsumwandlungskreises, um in einem der jeweiligen Betriebszustände zu arbeiten, welcher als ein aktueller Betriebszustand bestimmt wird basierend auf der geregelten Variable, welche durch den Vorhersageabschnitt (33) vorhergesagt wird. Die Regelvorrichtung (20) weist weiterhin einen Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt auf zum Berechnen einer Richtung eines Durchschnittsausgabespannungsvektors des Leistungsumwandlungskreises. Der Beeinflussungsabschnitt (26) weist einen Prioritätssetzabschnitt zum Setzen einer Priorität für jeden der Betriebszustände basierend auf der Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors auf, welcher durch den Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt beim Berechnen des aktuellen Betriebszustandes berechnet wurde.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-63038 , welche am 18. März 2010 eingereicht wurde, und der Inhalt derer hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindungs
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine drehende elektrische Maschine.
2. Beschreibung verwandter Technik
Wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2006-174697 beschrieben ist, ist eine Regelvorrichtung bekannt, welche eine Modellprädiktive Regelung durchführt, um eine elektrische drehende Maschine zu regeln. Diese Regelvorrichtung arbeitet wie folgt. Als erstes wird eine Sequenz von Schaltzuständen zu Abtastzeitpunkten k, k + 1, ... k + N – 1(N ≥ 1) vorläufig bzw. provisorisch gewählt bzw. gesetzt und eine Vorhersage eines Drehmomentverlaufes wird für die Abtastzeiten k bis k + N getätigt. Als nächstes wird danach eine Vorhersage eines Drehmomentverlaufes getätigt durch eine Extrapolation als ein Drehmomentverlauf zu Abtastzeiten k + N – 1 bis k + N. Als nächstes wird die Anzahl der Male der Änderung des Schaltzustandes in der Sequenz, welche provisorisch gesetzt ist, durch eine Zahl n geteilt, welche die Anzahl der Male anzeigt, welche das Abtasten durchgeführt wird, bis das Drehmoment, welches durch die Extrapolation vorhersagt wird, von einem vorbestimmten Bereich abweicht. Als nächstes wird ein Schaltzustand zu dem Abtastzeitpunkt k der Schaltsequenz als ein aktueller bzw. tatsächlicher Schaltzustand zu dem Erstabtastzeitpunkt k bestimmt, wenn der Quotient der obigen Division das Minimum all der provisorisch gesetzten Schaltsequenzen ist. Gemäß der obigen Modellprädiktiven Regelung kann die Anzahl von Malen des Änderns des Schaltzustandes verringert werden.
In der obigen Modellprädiktiven Regelung wird der Quotient kleiner, wenn die Zeitdauer, die verstrichen ist, bis das Drehmoment, welches durch die Extrapolation vorhergesagt ist, von dem vorbestimmten Bereich abweicht, länger wird. Demzufolge wird der Quotient gering, auch wenn die Anzahl von Malen der Änderung des Schaltzustandes für den Zustand der Abtastzeitpunkte k bis k + N – 1 groß ist, wenn die Anzahl der Abtastzeitpunkte n groß ist. Demnach kann die obenstehend beschriebene herkömmliche Regelvorrichtung nicht immer die Anzahl von Malen der Änderung des Schaltzustandes ausreichend verringern. Weiterhin gibt es, da die Genauigkeit der Drehmomentvorhersage durch eine Extrapolation nicht notwendigerweise hoch ist, und demzufolge die oben beschriebene herkömmliche Regelvorrichtung Gewichtungsfaktoren veränderlich setzt bzw. wählt, welche verwendet werden, um die Anzahl von Malen der Änderung des Schaltzustandes basierend auf der ungenauen Vorhersage des Drehmomentverhaltens auszuwerten, ein Problem mit der Zuverlässigkeit der Regelung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform stellt eine Regelvorrichtung für eine drehende elektrische Maschine zur Verfügung, welche Folgendes aufweist:
einen Vorhersageabschnitt um eine geregelte Variable der drehenden elektrischen Maschine, welche mit einer Ausgabespannung eines Leistungswandlungskreises angewandt wird, für jeden von vorgeschriebenen Betriebszuständen des Leistungswandlungskreises vorherzusagen, aufweisend Schaltelemente, von welchen jedes mit einem entsprechenden einen von Anschlüssen der elektrischen drehenden Maschine verbunden und AN/AUS-geregelt bzw. gesteuert ist, um eine elektrische Verbindung zwischen einem positiven oder einem negativen Anschluss einer Gleichspannungsleistungsquelle (DC-power-source) und dem entsprechenden einen der Anschlüsse der drehenden elektrischen Maschine herzustellen und zu unterbrechen, und
einen Beeinflussungsabschnitt, um den Leistungswandlungskreis zu beeinflussen, um in einem der Betriebszustände als einem tatsächlichen bzw. aktuellen Betriebszustand zu arbeiten, welcher basierend auf der geregelten Variablen bestimmt ist, welche durch den Vorhersageabschnitt vorhergesagt wird,
wobei
die Regelvorrichtung weiterhin einen Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt aufweist, um eine Richtung eines Durchschnittsausgabespannungsvektors des Leistungswandlungskreises zu berechnen, und
der Beeinflussungsabschnitt einen Prioritätssetzabschnitt aufweist, um eine Priorität für jeden der Betriebszustände zu setzen basierend auf der Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors, welche durch den Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt beim Bestimmen des tatsächlichen bzw. aktuellen bzw. Betriebszustandes berechnet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Regelvorrichtung für eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, welche in der Lage ist, die Anzahl der Male der Schaltzustandsänderung beim Durchführen einer Modellprädiktiven Regelung wesentlich zu verringern.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden offensichtlich werden aus der folgenden Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen sind:
1 eine Darstellung, welche die Struktur bzw. den Aufbau eines Regelsystems zum Regeln eines Motors/Generators zeigt, wobei das Regelsystem eine Regelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung einschließt;
2A und 2B Darstellungen, welche Spannungsvektoren erklären, welche Betriebszustände eines Inverters bzw. Umrichters, welcher in das Regelsystem eingebunden ist, repräsentieren;
3 ein Ablaufdiagramm, welches ein Problem bei der herkömmlichen Modellprädiktiven Regelung zeigt;
4A und 4B Darstellungen zum Vergleichen zwischen einer herkömmlichen Dreieckswellenvergleichs-PWM-Regelung (PWM = Pulsweitenmodulation) und der herkömmlichen Modellprädiktiven Regelung;
5A und 5B Darstellungen, welche ein Beispiel eines Übergangs des Schaltzustandes des Inverters in der ersten Ausführungsform zeigen;
6 ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Modellprädiktiven Regelung, welche durch die Regelvorrichtung der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, zeigen;
7 ein Flussdiagramm, welches einen Stromvorhersagevorgang in der Modellprädiktiven Regelung, welche in 6 gezeigt ist, zeigt;
8 eine Darstellung, welche einen Vorgang zum Identifizieren eines Bereiches bzw. Gebietes eines Durchschnittsspannungsvektors in der Modellprädiktiven Regelung zeigt, welche in 6 gezeigt ist;
9 ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zeigt, um eine Änderung des Spannungsvektors in der Modellprädiktiven Regelung, welche in 6 gezeigt ist, in Betracht zu ziehen bzw. zu prüfen;
10A und 10B Ablaufdiagramme zum Erklären vorteilhafter Wirkungen der ersten Ausführungsform;
11A bis 11C Darstellungen, welche vorteilhafte Wirkungen der ersten Ausführungsform zeigen;
12 ein Ablaufdiagramm zum Erklären vorteilhafter Wirkungen der ersten Ausführungsform;
13 ein Flussdiagramm, welches den Betrieb einer Modellprädiktiven Regelung zeigt, welche durch eine Regelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
14 eine Darstellung, welche einen Vorgang zeigt, um eine Änderung eines Spannungsvektors in der Modellprädiktiven Regelung, welche in 13 gezeigt ist, zu prüfen;
15 ein Flussdiagramm, welches den Betrieb einer Modellprädiktiven Regelung zeigt, welche durch eine Regelvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird; und
16 ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zeigt, um eine Änderung eines Spannungsvektors in einer Modellprädiktiven Regelung, welche durch eine Regelvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, zu prüfen.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
1 ist eine Darstellung, welche den Gesamtaufbau eines Regelsystems zum Regeln eines Motors/Generators 10, welcher an einem Hybridfahrzeug montiert ist, zeigt, wobei das Regelsystem eine Regelvorrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist. Der Motor/Generator 10 ist ein 3-Phasen-Permanentmagnet-Synchronmotor. Der Motor/Generator ist auch eine elektrische drehende Maschine mit ausgeprägten Polen bzw. Schenkelpolen. Das heißt, der Motor/Generator 10 ist ein IPSM (Interior Permanent Magnet Synchronuous Motor = Interner Permanentmagnet-Synchronmotor).
Der Motor/Generator 10 ist mit einer Hochspannungsbatterie 12 über einen Inverter bzw. Umrichter IV verbunden. Der Inverter IV weist eine serielle Verbindung von Schaltelementen Sup und Sun, eine serielle Verbindung von Schaltelementen Svp und Svn und eine serielle Verbindung von Schaltelementen Swp und Swn auf. Die Verbindungsknoten dieser seriellen Verbindungen sind jeweils mit den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen des Motors/Generators 10 verbunden. Als jedes der Schaltelemente Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn, wird in dieser Ausführungsform ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet. Die Schaltelemente Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn sind jeweils mit Dioden Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp und Dwn parallel verbunden.
Das Regelsystem dieser Ausführungsform weist die folgenden Komponenten bzw. Bauteile auf, um die Betriebszustände des Motors/Generators 10 und des Umrichters bzw. Inverters IV zu erfassen. Ein Drehwinkelsensor 14, um einen Drehwinkel (elektrischen Winkel θ) des Motors/Generators 10 zu messen. Ein Stromsensor 16, um die Phasenströme iu, iv und iw, welche jeweils durch die drei Phasenwicklungen des Motors/Generators 10 fließen, zu erfassen. Ein Spannungssensor 18, um die Eingabespannung (Leistungsversorgungsspannung VDC) des Inverters IV zu erfassen.
Die erfassten Werte von diesen Sensoren werden der Regelvorrichtung 20 zugeführt, welche ein Niedrigspannungssystem durch ein Interface bzw. eine Schnittstelle (nicht gezeigt) konstitutiert. Die Regelvorrichtung 20 erzeugt Signale, um den Inverter IV zu beeinflussen, basierend auf den erfassten Werten, welche von diesen Sensoren empfangen werden. Die Signale zum Beeinflussen des Inverters IV schließen Beeinflussungssignale gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn ein, um jeweils die Schaltelemente Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn zu beeinflussen.
Die Regelvorrichtung 20 beeinflusst den Inverter IV zum Zwecke dass das Drehmoment des Motors/Generators 10 auf ein benötigtes Drehmoment Tr geregelt wird. Genauer gesagt beeinflusst die Regelvorrichtung 20 den Inverter IV zum Zwecke, dass der Strom, welcher durch den Motor/Generator 10 fließt, auf einen Befehlsstrom geregelt wird, so dass der Motor/Generator 10 das benötigte Drehmoment Tr erzeugt. In dieser Ausführungsform wird, obwohl das Drehmoment des Motors/Generators 10 eine letztendlich geregelte Variable ist, der Eingabestrom des Motors/Generators 10 als eine unmittelbar geregelte Variable auf den Befehlsstrom geregelt. Genauer gesagt führt die Regelvorrichtung 20, um den Eingabestrom des Motors/Generators 10 auf den Befehlsstrom zu regeln, eine Modellprädiktive Regelung durch, wo der Eingabestrom des Motors/Generators 10 für verschiedene Betriebszustände des Inverters IV, welche vorläufig gesetzt sind, vorhergesagt wird, und der tatsächliche Betriebszustand des Inverters IV basierend auf der Differenz zwischen jedem der vorhergesagten Eingabeströme und dem Befehlsstrom bestimmt wird. Die Modellprädiktive Regelung wird im Detail untenstehend erklärt.
Die Phasenströme iu, iv und iw, welche durch den Stromsensor 16 erfasst werden, werden in tatsächliche Ströme id und iq in einem drehenden Koordinatensystem durch einen dq-Umwandlungsabschnitt 22 umgewandelt. Der elektrische Winkel θ, welcher durch den Drehwinkelsensor 14 erfasst wird, wird einem Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt 23 zugeführt. Der Geschwindigkeitsberechnungsabschnitt 23 berechnet die Drehgeschwindigkeit (elektrische Winkelgeschwindigkeit ω) des Motors/Generators 10 basierend auf dem elektrischen Winkel θ).
Ein Befehlsstromsetz- bzw. -auswahlabschnitt 24 gibt Befehlsströme idr und iqr in einem dq-Koordinatensystem in Übereinstimmung mit dem benötigten Drehmoment Tr, welches diesem zugeführt wird, aus. Die Befehlsströme idr und iqr, die tatsächlichen Ströme id und iq und der elektrische Winkel θ werden einem Modellprädiktiven Regelabschnitt 30 als Eingabeparameter zugeführt. Der Modellprädiktive Regelabschnitt 30 bestimmt einen Spannungsvektor Vi, um den Betriebszustand des Inverters IV basierend auf diesen Eingabeparametern zu spezifizieren bzw. zu bestimmen. Der Spannungsvektor Vi wird einem Beeinflussungsabschnitt 26 zugeführt, welcher die Beeinflussungssignale, welche dem Inverter IV zur Verfügung gestellt werden sollen, erzeugt.
Der Betriebszustand des Inverters IV wird durch acht Spannungsvektoren V0 bis V7, welche in 2A gezeigt sind, repräsentiert. Beispielsweise repräsentiert der Spannungsvektor V0 einen Zustand, in dem die Schaltelemente Sun, Svn und Swn auf der Niedrigspannungsseite (gekennzeichnet durch „N-SEITE” in 2A) an sind, und der Spannungsvektor V7 repräsentiert einen Zustand, in welchem die Schaltelemente Sup, Svp und Swp auf der Hochspannungsseite (gekennzeichnet durch „H-SEITE” in 2A) an sind. Die Spannungsvektoren V0 und V7 sind zum Verursachen dessen, dass die Spannungen, welche durch den Inverter IV an den Motor/Generator 10 angelegt werden, Null sind, zum Kurzschließen all der Phasen des Motors/Generators 10. Demzufolge werden diese ein Null-Spannungsvektor genannt. Jeder der anderen Spannungsvektoren V1 bis V6 ist zum Bestimmen eines Zustandes, in welchem wenigstens einer der oberen Arme (die Schaltelemente auf der Hochspannungsseite) und wenigstens einer der unteren Arme (die Schaltelemente auf der Niedrigspannungsseite) an sind. Demzufolge werden diese ein effektiver Spannungsvektor genannt. 2B ist ein Diagramm, welches die effektiven Spannungsvektoren V1 bis V6 auf dem fixierten bzw. feststehenden zweidimensionalen Koordinatensystem zeigt, dessen Ursprung durch die Nullspannungsvektoren V0 und V7 definiert ist. Wie in 2B gezeigt ist, repräsentieren die Spannungsvektoren V1, V3 und V5 die Zustände, in welchem jewils das Schaltelement auf der Hochspannungsseite einer der U-, V-, und W-Phasen an ist.
Als nächstes wird der Betrieb des Modellprädiktiven Regelabschnitts 30 erklärt. Ein Betriebszustandssetzabschnitt bzw. Betriebszustandsauswahlabschnitt 31, welcher in 1 gezeigt ist, setzt einen der Spannungsvektoren V0 bis V7, welche in 2B gezeigt sind, als den Betriebszustand des Inverters IV. Ein dq-Umwandlungsabschnitt 32 führt eine dq-Umwandlung des Spannungsvektors, welcher durch den Betriebszustandssetzabschnitt 31 gesetzt ist, in einen Spannungsvektor Vdq = (vd, vq) in das dq-Koordinatensystem durch. Diese Umwandlung kann durchgeführt werden durch ein Ersetzen von „H-SEITE” und „-SEITE” durch „VDC/2” und „-VDC/2” für jeden der Spannungsvektoren V0 bis V7, welche in 2A gezeigt sind. Beispielsweise wird der Spannungsvektor V0 umgewandelt in (-VDC/2, -VDC/2, -VDC/2) und der Spannungsvektor V1 wird umgewandelt in (VDC/2, -VDC/2, -VDC/2).
Ein Vorhersageabschnitt 32 sagt tatsächliche Ströme id und iq für den Betriebszustand des Inverters IV voraus, welcher durch den Betriebszustandssetzabschnitt 31 basierend auf dem Spannungsvektor (vd, vq), den gegenwärtigen tatsächlichen Strömen id und iq, und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω gesetzt ist. Hier werden die folgenden Spannungsgleichungen (c1) und (c2) hinsichtlich den Ableitungstermen der Ströme gelöst, um die folgenden Zustandsgleichungen (c3) und (c4) zu erhalten, und die Ströme einen Schritt voraus werden durch ein Diskretisieren der erhaltenen Zustandsgleichungen (c3) und (c4) vorhergesagt. Vd = (R + pLd)id – ωLqiq (c1) Vq = ωLdid(R + pLq)iq + ωφ (c2) Pid = –(R/Ld)id + ω(Lq/Ld)iq + vd/Ld (c3) Piq = –ω(Ld/Lq)id – (Rd/Lq)iq + vq/Lq – ωφ/Lq (c4)
In den Gleichungen (c1) und (c2) bezeichnet R den Widerstand, p einen Differentialoperator, Ld die d-Achseninduktivität, Lq die q-Achseninduktivität und φ die Flussverkettungskonstante (linkage flux constant).
Die Vorhersage der Ströme wird für jeden der Betriebszustände durchgeführt, welcher durch den Betriebszustandssetzabschnitt 31 gesetzt wird.
Ein Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 34 bestimmt den Betriebszustand des Inverters IV aus den Strömen ide und iqe, welche durch den Vorhersageabschnitt 33 vorhergesagt werden, und die Befehlsströme idr und iqr, welche diesem zugeführt werden. In dieser Ausführungsform verwendet der Betriebszustandsbestimmungsabschnitt 34 eine Auswertungsfunktion J, um die Bestimmung zu tätigen. Jeder der Betriebszustände, welcher durch den Betriebszustandssetzabschnitt 31 gesetzt ist, wird unter Verwendung der Auswertungsfunktion J ausgewertet, und der Betriebszustand, welcher die höchste Auswertung hat, wird ausgewählt. In dieser Ausführungsform wird als die Auswertungsfunktion J eine derartige Funktion ausgewählt, dass der Ausgabewert davon größer ist, wenn die Auswertung geringer ist. Genauer gesagt berechnet die Auswertungsfunktion J ein inneres Produkt zwischen dem Befehlsstromvektor Idqr = (idr, iqr) und dem vorhergesagten Stromvektor Idqe = (ide, iqe). Dies ist der Fall, da die Differenz zwischen dem Befehlsstromvektor Idqr und dem vorhergesagten Stromvektor Idqe sowohl einen positiven Wert als auch einen negativen Wert annimmt. Demnach wird die Auswertung durch die Auswertungsfunktion J geringer, wenn die Differenz zwischen dem Befehlsstromvektor Idqr und dem vorhergesagten Stromvektor Idqe größer wird.
Eine Verwendung der Auswertungsfunktion J macht es möglich, einen der Betriebszustände zu wählen, welcher die Differenz zwischen dem vorhergesagten Stromvektor Idqe und dem Befehlsstromvektor Idqr in jedem Regel- bzw. Regelzyklus Tc minimiert. Die Verwendung der Auswertungsfunktion J kann aber auch die Anzahl von Phasen des Motors/Generators 10, welche zu derselben Zeit für eine Schaltzustandsänderung geschaltet werden, erhöhen. In diesem Fall ist es notwendig, dass, da eine große Stoßspannung auftritt, die Schaltelemente eine hohe Spannungswiderstandsfähigkeit haben.
Anfänglich studierten die Erfinder eine Regelmethode bzw. ein Regelverfahren, welches es möglich macht, dass die Anzahl der Phasen, welche zu derselben Zeit für eine Schaltzustandsveränderung geschaltet werden, auf eins beschränkt ist. Genauer gesagt, haben die Erfinder einen Vorgang studiert, in welchem diese Beschränkung erzwungen wird, wenn die Differenz zwischen dem Befehlsstrom und dem vorhergesagten Strom innerhalb eines zulässigen Bereiches ist, und wenn die Differenz außerhalb des zulässigen Bereiches ist, wird einer von all den Betriebszuständen ausgewählt, welchem die höchste Auswertung durch die Auswertungsfunktion J zugeordnet ist. 3 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel der Schaltzustandsänderung durch diesen Vorgang zeigt. Es wurde aus 3 herausgefunden, dass in diesem Vorgang, da die Frequenz bzw. Häufigkeit der Änderung zwischen den Betriebszuständen, welche durch verschiedene effektive Spannungsvektoren repräsentiert werden, hoch ist, die Anzahl von Malen, welche die Schaltzustandsänderung pro Einheitszeit durchgeführt wird, hoch ist. 4A ist eine Darstellung, welche ein Beispiel der Schaltzustandsänderung durch einen herkömmlichen Dreieckswellenvergleichs-PWM-Vorgang zeigt.
Wie in 4A gezeigt ist, ändert sich bei der herkömmlichen Dreieckswellenvergleichs-PWM der Endpunkt eines Fehlervektors edq (dessen Startpunkt im Ursprung ist), welcher durch ein Subtrahieren des tatsächlichen Stromvektors Idq von dem Befehlsstromvektor Idqr gebildet wird, abhängig von einem Muster eines periodischen Schaltens zwischen zwei effektiven Spannungsvektoren und einem Nullspannungsvektor. Ein durchschnittlicher Spannungsvektor Va ist auch in 4A gezeigt.
Der Durchschnittsspannungsvektor Va repräsentiert eine fundamentale Komponente, welche eine bestimmte elektrische Winkelfrequenz der Ausgabespannung des Inverters IV hat. Der Inverter IV ändert den Schaltzustand in Zeitabständen kürzer als einem elektrischen Winkelzyklus, so dass die Ausgabespannung des Inverters IV einer Sinuswelle einer Komponente der elektrischen Winkelfrequenz folgt. Der Durchschnittsspannungsvektor Va entspricht der Spannung der Sinuswellenform, welche von dem Inverter IV ausgegeben wird. Die Norm des Durchschnittsspannungsvektors Va ist ein physikalischer Wert, welcher in Proportion mit einem Modulationsindex oder einem Spannungsverwendungsfaktor steht. Hier entspricht der Modulationsindex dem Fourrierkoeffizienten der fundamentalen Komponente der Ausgabespannung des Inverters IV. In dieser Ausführungsform werden, um diesen Fourrierkoeffizienten zu berechnen, die Amplitudenmitten der fundamentalen Welle und die Mitte der Änderung der Ausgabespannung des Inverters IV aneinander angepasst.
Der Endpunkt des Fehlervektors edq weicht in der Richtung des Vektors, welcher durch ein Subtrahieren des Spannungsvektors, welcher den Betriebszustand des Inverters IV repräsentiert, von dem Durchschnittsspannungsvektor Va gebildet wird, ab. Demzufolge weicht, wenn der Vektor, welcher den Betriebszustand des Inverters IV repräsentiert, der Nullspannungsvektor ist, der Endpunkt des Fehlervektors edq in der Richtung des Durchschnittsspannungsvektors Va ab. Insbesondere ist bei dem Dreieckswellenvergleichs-PWM-Vorgang eine Zeitdauer, in welcher der Inverter IV in den Betriebszustand gesetzt ist, welche durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, lang, da der Betriebszustand, welcher durch den Nullvektor repräsentiert wird, gewählt wird, wenn der Endpunkt des Fehlervektors edq innerhalb des Bereiches ist, welcher 180° gegenüber dem Bereich ist, welcher durch zwei effektive Spannungsvektoren (V3 und V4 in 4A) umgeben ist, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, wenn die Startpunkte der effektiven Spannungsvektoren und des Durchschnittsspannungsvektors Va der Startpunkt des Fehlervektors edq werden. Zusätzlich wechseln sich eine Zeitdauer, in welcher der tatsächliche Strom größer ist als der Befehlsstrom, und eine Zeitdauer, in welcher der tatsächliche Strom geringer ist als der Befehlsstrom, einander ab, da der Endpunkt des Fehlervektors edq von dem Bereich, welcher durch die zwei effektiven Spannungsvektoren umgeben wird, abweicht, und die Norm des Fehlervektors edq in einem gewissen Ausmaß ansteigt als ein Resultat dessen, dass der Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, in den Betriebszustand geändert wird, welcher durch die effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird. Demzufolge ist es möglich, dass der Durchschnittsstrom dem Befehlsstrom über eine Periode bzw. Zeitdauer dieses Musters wohl folgt.
4B ist eine Darstellung, welche ein Beispiel der Schaltzustandsänderung durch eine Modellprädiktive Regelung zeigt. In diesem Beispiel wird der Schaltzustand häufig geschaltet. Dies ist der Fall, da der Schaltzustand, welchem die höchste Auswertung durch die Auswertungsfunktion J zugeordnet ist, in bzw. zu jedem Regelzyklus gewählt wird. Wie obenstehend erklärt ist, gibt es, wenn eine Modellprädiktive Regelung verwendet wird, eine Tendenz, dass die Anzahl von Malen, dass der Schaltzustand geändert wird, ansteigt, aus dem Grunde, dass eine optimale Lösung auf einer mikroskopischen Zeitskale gesucht wird. Dies ist jedoch in einer Modellprädiktive Regelung nicht unumgänglich.
Wenn der Vorhersagezeitraum verlängert wird beispielsweise durch ein Vorhersagen des Betriebszustandes bei dem nächsten Regelzyklus Tc basierend auf vorhergesagten Strömen von zwei oder mehr Regelzyklen im Voraus, ist es möglich, die Tendenz, dass eine optimale Lösung auf einer mikroskopischen Zeitskala gesucht wird, zu beschränken. In diesem Fall jedoch erhöht sich die Berechnungslast der Regelvorrichtung 20. Im Übrigen wird der Fehlervektor edq, welcher in 4B gezeigt ist, durch ein Subtrahieren des tatsächlichen Stromvektors idq von dem Befehlsstromvektor idqr gebildet.
In Anbetracht der obigen Erläuterungen dachten die Erfinder an eine Bezugnahme auf den Durchschnittsspannungsvektor Va, um den Betriebszustand zu dem nächsten Kontrollzyklus Tc zu bestimmen. Der Durchschnittsspannungsvektor Va ist dienlich, um den Strom, welcher tatsächlich durch den Motor/Generator 10 fließt, als die Befehlsströme idr und iqr zu setzen bzw. zu wählen. Demzufolge dachten die Erfinder, dass eine Bezugnahme auf den Durchschnittsspannungsvektor Va es möglich machen würde, den optimalen Betriebszustand auf einer Zeitskala zu wählen, welche länger ist als die Regelzykluszeitdauer Tc, ohne die Voraussagezeitdauer durch die Modellprädiktive Regelung zu verlängern.
5A ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Übergangs des Betriebszustandes zeigt, welcher durch die modellhafte voraussagende Regelung, welche in dieser Ausführungsform durchgeführt wird, ausgewählt wird. Wie in 5A gezeigt ist, wird einer der zwei effektiven Spannungsvektoren, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, gewählt (V3 in 5A) an einem Punkt P1, wo der Stromfehler einen zulässigen Bereich überschreitet (wo die Norm des Fehlervektors edq größer wird als ein Grenzwert eth). Danach wird der anderer der zwei effektiven Spannungsvektoren (V4 in 5A) bei einem Punkt P2 gewählt. Danach wird zu einem Punkt bzw. an einem Punkt P3, wo der Stromfehler wiederum den zulässigen Bereich überschreitet (wo die Norm des Fehlervektors edq größer wird als der Grenzwert eth), der Nullspannungsvektor (V7 in 5A) gewählt. Demnach kann, wie in dem Falle der Verwendung des Dreieckwellen PWM-Vorgangs die Zeitdauer des Betriebszustandes, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, verlängert werden, wodurch die Anzahl von Malen der Schaltzustandsänderung verringert wird.
Der Punkt P2 sollte auf einen Punkt gesetzt werden bzw. als ein Punkt gewählt werden, welcher geeignet ist zum Regeln des Punktes P3 innerhalb des Bereiches bzw. Gebietes, welches 180° gegenüber dem Gebiet ist, welches durch zwei effektive Spannungsvektoren umgeben ist, welche die minimalen Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden bzw. einschließen. In Hinsicht auf das Obige wird der Punkt P2 in dieser Ausführungsform zu einem Zeitpunkt gesetzt, zu welchem die Größenordnungsbeziehung zwischen der Norm |Idqr| des Befehlsstromvektors Idqr und die Norm |Idqe| des vorhergesagten Stromvektors Idqe sich umkehren.
Als nächstes wird der Betrieb der Modellprädiktiven Regelung in dieser Ausführungsform erklärt. Der Betrieb wird wiederholt zu Zeitabständen des Regelzyklus Tc ausgeführt.
Als erstes wird in Schritt S10 der Spannungsvektor (n), welcher den gegenwärtigen (dieszeitigen) Betriebszustand repräsentiert, provisorisch als der Spannungsvektor V(n + 1) gesetzt, welcher den Betriebszustand zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt (zu dem nächsten der Aktualisierungszeitpunkte, welche in Zeitabständen bzw. Zeitintervallen des Regelzyklus Tc kommen) repräsentiert. Im nachfolgenden Schritt S12 wird ein Vorhersagevorgang durchgeführt, um den vorhergesagten Stromvektor Idqe(n + 2) zu dem Zeitpunkt einen Kontrollzyklus Tc im Voraus vor dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt zu berechnen.
Dieser Vorhersagevorgang wird detaillierter unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, welches in 7 gezeigt ist, erklärt.
Dieser Vorhersagevorgang beginnt bei Schritt S12a, wo der elektrische Winkel θ(n), und die tatsächlichen Ströme id(n) und ig(n) erfasst werden und der Spannungsvektor V(n), welcher in dem vorangehenden Regelzyklus Tc bestimmt wurde, ausgegeben wird. In dem nachfolgenden Schritt S12b werden die Ströme (ide(n + 1), iqe(n + 1)) einen Regelzyklus im Voraus vorhergesagt. Der Schritt S12b ist zum Vorhersagen der Ströme zu der Zeit einen Regelzyklus im Voraus basierend auf dem Spannungsvektor V(n), welcher in Schritt S12a ausgegeben wird. Hier werden die Ströme ide(n + 1) und iqe(n + 1) unter Verwendung des Modells berechnet, welches durch die vorangehenden Gleichungen (c3), (c4) repräsentiert wird, und in bzw. unter Zeitabständen des Regelzyklus Tc durch eine vorwärtige Differenzmethode bzw. ein vorwärtiges Differenzsverfahren diskretisiert. Bei dieser Berechnung werden die tatsächlichen Ströme id(n) und Iq(n), welche in Schritt S12a erfasst werden als anfängliche Werte der Ströme verwendet und der Spannungsvektor V (n), welcher in Übereinstimmung mit dem elektrischen Winkel θ(n), welcher in Schritt S12a erfasst wird, einem dq-Umwandlungsverfahren unterzogen wurde, wird als der Spannungsvektor in den dq-Achsen verwendet.
Im nachfolgenden Schritt S12c werden die Ströme zwei Regelzyklen im Voraus berechnet, wenn der Spannungsvektor V(n + 1) für den nächsten Aktualisierungszeitpunkt gesetzt ist bzw. wird. Das heißt, die vorhergesagten Ströme ide(n + 2) und iqe(n + 2) werden auf dieselbe Art und Weise wie in Schritt S12b berechnet. Bei dieser Berechnung jedoch werden die vorhergesagten Ströme ide(n + 1) und iqe(n + 1), welche in Schritt S12b berechnet werden, als anfängliche Werte der Ströme verwendet, und der Spannungsvektor V(n + 1), welcher in Übereinstimmung mit einem Winkel gleich zu dem elektrischen Winkel θ(n), welcher im Schritt S12a erfasst wird, einem dq-Umwandlungsverfahren unterworfen wird und mit ωTc addiert wird, wird als der Spannungsvektor in den dq-Achsen verwendet. Nach Vollendung des Schrittes S12c wird eine Rückkehr zu dem Betrieb getätigt, wie in 6 gezeigt ist.
In Schritt S14, welcher in 6 gezeigt ist, wird der Fehlervektor edq durch ein Subtrahieren des vorhergesagten Stromvektors idqe(n + 2) von dem Befehlsstromvektor idqr berechnet. Im nachfolgenden Schritt S16 wird der Durchschnittsspannungsvektor Va berechnet. Hier wird der Durchschnittsspannungsvektor Va berechnet durch ein Substitutieren des Befehlsstromvektors Idqr in die vorangehenden Gleichungen (c1) und (c2), wobei der Differentialoperator p eliminiert ist. Das heißt dass, da der Durchschnitt des Stromes, welcher durch den Motor/Generator 10 fließt, außer für Wellen bzw. Welligkeiten aufgrund der Änderung des Schaltzustandes der Befehlsstrom idr und iqr ist, eine Spannung, welche auf den Motor/Generator 10 angewandt wird, wenn die Befehlsströme idr und iqr stetig fließen, als der Durchschnittsspannungsvektor Va berechnet wird.
Im nachfolgenden Schritt S18 wird bestimmt, ob der Stromfehler innerhalb des zulässigen Bereiches ist oder nicht (ob oder ob nicht die Norm |edq| des Fehlervektors edq kleiner ist oder gleich als der Grenzwert eth). Es ist zu bevorzugen, dass der Grenzwert eth veränderlich gesetzt ist, abhängig von der Zustandsvariable des Motors/Generators 10 (der Amplitude des Stroms oder der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω beispielsweise). Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S18 bestätigend ist, schreitet der Betrieb zu Schritt S20 voran, um zu bestimmen, ob die Größenordnungsbeziehung zwischen der Norm |idqr| des Befehlsstromvektors Idqr und der Norm |idqe| des vorhergesagten Stromvektors Idqe sich umgedreht hat oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 bestätigend ist, wird ein Statusübergangserlaubnisflag F auf 1 gesetzt unter der Bedingung, dass der vorliegende Spannungsvektor V(n) einer der zwei effektiven Spannungsvektoren ist, welche die geringsten bzw. kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden.
Die Bestimmung, ob diese Bedingung erfüllt ist, kann durch einen Vorgang getätigt werden, um einen Bereich zu identifizieren, in welchem der Durchschnittsspannungsvektor Va präsent ist. Detaillierter kann die Bestimmung getätigt werden durch ein Identifizieren, in welchem der Bereiche S1 bis S6, welche jeweils durch benachbarte zwei der effektiven Spannungsvektoren V1 bis V6 umgeben sind, der Durchschnittsspannungsvektor Va präsent ist, wenn der Durchschnittsspannungsvektor Va und die effektiven Spannungsvektoren V1 bis V6 einen gemeinsamen Startpunkt teilen. Hier wird einer der Bereiche bzw. eines der Gebiete S1 bis S6, in welchem der Durchschnittsspannungsvektor Va präsent ist, durch ein Berechnen des Winkels Θva zwischen dem Durchschnittsspannungsvektor Va und dem Spannungsvektor V1 identifiziert basierend auf den Koordinatenkomponenten (Vα, Vβ) des Durchschnittsspannungsvektors Va, welcher von dem drehenden zweidimensionalen Koordinatensystem in das feststehende zweidimensionale Koordinatensystem (αβ Koordinatensystem) koordinatentransformiert ist. Wie in 8 gezeigt ist, hat jedes der Gebiete S1 bis S6 eine Winkelweite von π/3.
Durch ein Identifizieren des Bereiches, in welchem der Durchschnittsspannungsvektor Va innerhalb der Gebiete S1 bis S6 präsent ist, werden die zwei effektiven Spannungsvektoren, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, selbstbestimmt.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S18 negativ ist, oder wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 bestätigend ist, schreitet der Betrieb zu S22 voran, um eine Änderung des Spannungsvektors V(n + 1) zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt zu prüfen bzw. in Betracht zu ziehen. Wenn Schritt S22 beendet bzw. abgearbeitet ist oder wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 negativ ist, wird der Betrieb beendet bzw. terminiert.
Als nächstes wird der Vorgang, welcher in Schritt S22 durchgeführt wird, im Detail unter Bezugnahme auf 9 erklärt.
Dieser Vorgang beginnt durch ein Bestimmen, ob das Zustandsübergangserlaubnisflag F in Schritt S30 1 ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S30 bestätigend ist, schreitet der Vorgang voran zu Schritt S32. In Schritt S32 betrachtet der Vorgang einen der zwei effektiven Spannungsvektoren, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, welcher nicht der gegenwärtige Spannungsvektor V(n) ist (der Vektor, welcher durch die durchgezogene Linie in 9 gezeigt ist) als die höchste Priorität als ein Ersatz des gegenwärtigen Spannungsvektors (Vn) habend, und setzt ihn als ein Objekt der Betrachtung bzw. Prüfung.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S30 negativ ist, der Vorgang zu Schritt S34 voran, um zu bestimmen, ob der vorliegende Spannungsvektor V(n) die effektive Spannung ist oder nicht. Schritt S30 ist dazu da, einem bestimmten der Spannungsvektoren an dem Punkt P1, welcher in 5 gezeigt ist, Priorität zu geben. Das heißt, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S34 negativ ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S36 voran, wo der Vorgang einen der zwei effektiven Spannungsvektoren, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, als die höchste Priorität habend ansieht, welcher den Betriebszustand, welcher von dem vorliegenden Betriebszustand V(n) durch ein Schalten von einer oder weniger Phasen erreicht werden kann, repräsentiert, und setzt ihn als ein Objekt der Prüfung. Beispielsweise wird, wenn die zwei effektiven Spannungsvektoren die effektiven Spannungsvektoren V3 und V4 sind, und wenn der gegenwärtige Spannungsvektor der Nullspannungsvektor V0 ist, der effektive Spannungsvektor V3 als ein Objekt der Prüfung gesetzt, da der Betriebszustand, welcher durch die effektive Spannung V3 repräsentiert ist, durch ein Schalten von einer Phase erreicht werden kann, und der Betriebszustand, welcher durch die effektive Spannung V4 repräsentiert wird, durch ein Schalten von zwei Phasen erreicht werden kann.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S34 bestätigend ist, der Betrieb zu Schritt S38 voran, um zu bestimmen, ob das logische ODER oder eine erste Bedingung und eine zweite Bedingung wahr ist, wobei die erste Bedingung ist, dass der effektive Spannungsvektor Vi präsent ist, der einen Winkel von A(≤ 20°) mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bildet, wobei die zweite Bedingung ist, dass der vorangehende Spannungsvektor unmittelbar vor dem Schalten auf bzw. zu dem vorliegenden Spannungsvektor V(n) der effektive Spannungsvektor war. Die zweite Bedingung ist dazu da, dem Nullspannungsvektor an dem Punkt P3, welcher in 5 gezeigt ist, Priorität zu geben. Die erste Bedingung ist dazu da, dem Nullspannungsvektor in Hinsicht darauf Priorität zu geben, wenn der effektive Spannungsvektor Vi präsent ist, welcher einen ausreichend geringen Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor V bildet, wobei der effektive Spannungsvektor Vi kaum zum Bilden des Durchschnittsspannungsvektors Va beiträgt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S34 bestätigend ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S40 voran, wo der Vorgang den Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, welcher von dem vorliegenden Betriebszustand durch Schalten von einer oder weniger Phasen erreicht werden kann als die höchste Priorität habend ansieht, und ihn als ein Objekt der Prüfung setzt. Beispielsweise wird, wenn der gegenwärtige Spannungsvektor (Vn) V4 ist, der Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor V7 repräsentiert wird, als ein Objekt der Prüfung gesetzt, und wenn der gegenwärtige Spannungsvektor (Vn) V3 ist, wird der Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor V0 repräsentiert wird, als ein Objekt der Prüfung gesetzt.
Wenn Schritt S32, S36 oder S40 beendet bzw. abgearbeitet ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S42 voran. In Schritt S42. wird der vorhergesagte Strom Idqe-Vektor (n + 2) für den Fall berechnet, in dem der Betriebszustand, welcher durch den Spannungsvektor, welcher als ein Objekt der Prüfung gesetzt ist, provisorisch gesetzt ist, und es wird bestimmt, ob die Norm |edq| des Fehlervektors edq kleiner ist oder gleich zu dem Grenzwert eth für diesen Fall oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S42 bestätigend ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S46 voran, um den Spannungsvektor einzusetzen, welcher als ein Objekt der Prüfung gesetzt ist.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S42 oder Schritt S38 negativ ist, der Vorgang zu Schritt S44 voran, wo aus all den Spannungsvektoren, welche Betriebszustände repräsentieren, welche von dem Betriebszustand, welcher durch den gegenwärtigen Spannungsvektor V(n) repräsentiert wird, durch Schalten von einer oder weniger Phasen erreicht werden können, der eine, dem die höchste Auswertung durch die Auswertungsfunktion J zugeordnet wird, angenommen wird. Beispielsweise wird, wenn der gegenwärtige Vektor V(n) der effektive Spannungsvektor V3 ist, von den effektiven Spannungsvektoren V2, V3 und V4 und dem Nullspannungsvektor V0, derjenige, dem die höchste Auswertung durch die Auswertungsfunktion J zugeordnet wurde, angenommen.
Wenn Schritt S46 oder S44 beendet bzw. abgearbeitet ist, wird der Vorgang beendet bzw. terminiert. Als nächstes werden die Vorteile der obenstehend beschriebenen ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10A und 10B erklärt. 10A zeigt ein Beispiel von Übergängen des U-Phasenstromes und der Spannungsvektoren des Motors/Generators 10 in dieser Ausführungsform. 10B zeigt ein vergleichendes Beispiel von Übergängen des U-Phasenstromes und der Spannungsvektoren, wenn die herkömmliche Modellprädiktive Regelung, welche unter Bezugnahme auf 3 erklärt wurde, durchgeführt wird. Wie aus den 10A und 10B gesehen werden kann, kann gemäß dieser Ausführungsform die Anzahl von Malen der Schaltzustandsänderung signifikant verringert werden.
Als nächstes wird ein Beispiel eines Betriebs des Motors/Generators 10 dieser Ausführungsform im Vergleich zu einem Fall erklärt, in dem der Dreieckswellen Vergleichs-PWM-Vorgang verwendet wird. 11A zeigt Punkte, an welchen Messungen der Anzahl von Malen der Schalterzustandsänderung und des U-Phasen-Stromes durchgeführt wurden. 11B zeigt die gemessene Anzahl von Malen der Schaltzustandsänderung an den jeweiligen Messpunkten. 11C zeigt gemessene RMS-Werte der Hochfrequenzkomponenten des U-Phasen-Stromes an den jeweiligen Messpunkten. Die 11B und 11C zeigen Durchschnittswerte bei jedem von vier aufhebenden Drehmomenten (diriment torques) für jede von drei verschiedenen Drehgeschwindigkeiten, welche in 11A gezeigt sind. Jeder der RMS-Werte (root mean square value) bzw. Effektivwerte, welcher in 11C gezeigt ist, wird berechnet durch ein Integrieren einer Quadratwurzel einer Differenz zwischen dem tatsächlichen U-Phasen-Strom und dem Befehlswert über eine Zykluszeitdauer im elektrischen Winkel.
Wie in diesen Figuren gezeigt ist, kann gemäß dieser Ausführungsform die Anzahl von Malen der Schaltzustandsänderung im Vergleich zu dem Fall verringert werden, in dem der Dreieckswellenvergleichs-PWM-Vorgang verwendet wird. Zusätzlich sind gemäß dieser Ausführungsform die RMS-Werte dieselben oder weniger als diejenigen in dem Falle, in dem der Dreieckwellenvergleichs-PWM-Vorgang verwendet wird.
12 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel der Schaltzustandsänderung in dieser Ausführungsform zeigt. Wie in 12 gezeigt ist, ist die Spannungsvektoränderungsfrequenz in dieser Ausführungsform dieselbe wie oder kleiner als diejenige in dem Falle, in dem der Dreieckswellenvergleichs-PWM-Vorgang verwendet wird.
Die erste Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, stellt die folgenden Vorteile zur Verfügung:

(1) Eine Priorität wird gesetzt zum Bestimmen eines tatsächlichen Operationszustandes des Inverters IV in Übereinstimmung mit der Richtung des Durchschnittsspannungsvektors Va. Dies macht es möglich, den optimalen Betriebszustand des Inverters IV in Bezug auf eine Zeitskala auszudrücken, welche länger ist als die Zeitskala des Regelzyklus Tc.
(2) Dem gegenwärtigen Betriebszustand wird die höchste Priorität eingeräumt unter der Bedingung, dass der Stromfehler innerhalb des zulässigen Bereiches ist (die Norm |edq| des Fehlervektors edq ist kleiner als der Grenzwert eth). Dies macht es möglich, die Anzahl der Betriebszustandsänderungen zu verringern.
(3) Dem Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, wird die höchste Priorität gegeben bzw. eingeräumt, wenn ein logisches Produkt von zwei Bedingungen wahr ist, wobei eine Bedingung ist, dass der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher bestimmt ist, ein Objekt der Vorhersage zu sein, der effektive Spannungsvektor ist, wenn der Stromfehler bestimmt wird, den zulässigen Bereich zu überschreiten (wenn die Norm |edq| des Fehlervektors edq bestimmt wird, größer zu sein als der Grenzwert eth), wobei die andere Bedingung ist, dass der Spannungsvektor, welcher den vorangehenden Betriebszustand repräsentiert, der effektive Spannungsvektor ist. Dies macht es möglich, den Fehler innerhalb des zulässigen Bereiches zu beschränken, wobei der Nullspannungsvektor für eine lange Zeitdauer verwendet wird.
(4) Dem Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, wird die höchste Priorität gegeben bzw. eingeräumt, wenn das logische Produkt von zwei Bedingungen wahr ist, wobei eine Bedingung ist, dass der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher bestimmt ist, ein Objekt der Vorhersage zu sein, der effektive Spannungsvektor ist, wenn der Stromfehler bestimmt wird, den zulässigen Bereich zu übersteigen (wenn die Norm |edq| des Fehlervektors edq bestimmt wird, größer zu sein, als der Grenzwert eth), wobei die andere Bedingung ist, dass von den effektiven Spannungsvektoren einer existiert, welcher einen Winkel kleiner als einen vorbestimmten Winkel A mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bildet. Dies macht es möglich, den Fehler innerhalb des zulässigen Bereiches einzuschränken, wobei der Nullspannungsvektor für eine lange Zeitdauer verwendet wird.
(5) Von den Betriebszuständen, welche durch die zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert werden, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, wenn der Fehlerstrom bestimmt wird, den zulässigen Bereich zu überschreiten (wenn die Norm |edq| des Fehlervektors edq bestimmt wird, um größer zu sein als der Grenzwert eth), wird demjenigen, welcher durch Schalten einer oder weniger Phasen erreicht werden kann, die höchste Priorität gegeben bzw. eingeräumt. Dies macht es möglich, dem effektiven Spannungsvektor Priorität bzw. einzuräumen, welcher geeignet ist, den Stromfehler innerhalb des zulässigen Bereiches zu beschränken.
(6) Einem der zwei effektiven Spannungsvektoren, welche jeder benachbart dem Durchschnittsspannungsvektor Va sind, welcher den gegenwärtigen Betriebszustand nicht repräsentiert, wird die höchste Priorität eingeräumt, wenn die Größenordnungsbeziehung zwischen der Norm |Idqr| des Befehlsstromvektors Idqr und die Norm |Idqe| des vorhergesagten Spannungsvektors Idqe sich umdreht. Dies macht es möglich, den Endpunkt des Fehlervektors edq zu regeln, um in dem Bereich von 180° gegenüber dem Bereich, in welchem der Durchschnittsspannungsvektor Va präsent ist, präsent zu sein.
(7) Von den Betriebszuständen, welche durch Schalten von einer oder weniger Phasen des Motors/Generators 10 erreicht werden können, wird der eine, welchem die höchste Priorität durch die Auswertungsfunktion J eingeräumt wird, als der nächste Betriebszustand gesetzt, wenn die Differenz zwischen den Befehlswerten und dem vorhergesagten Wert für den Betriebszustand, welchem die höchste Priorität eingeräumt wird, nicht innerhalb des zulässigen Bereiches ist. Dies macht es möglich, einen der Betriebszustände auszuwählen, welcher angemessen ist, zum Verringern der Anzahl von Malen der Schaltzustandsänderung, wenn es nicht möglich ist, den Fehler innerhalb des zulässigen Bereiches für den Betriebszustand, welchem die höchste Priorität eingeräumt ist, zu beschränken
(8) Von den Betriebszuständen, von welchen jeder durch Schalten von einer oder weniger Phasen des Motors/Generators 10 erreicht werden kann, wird der eine, welchem die höchste Priorität durch die Auswertungsfunktion J eingeräumt wird, als der nächste Betriebszustand gesetzt, wenn die Differenz zwischen dem Befehlswert und dem vorhergesagten Wert für den Betriebszustand, welcher bestimmt wird, um ein Objekt der Vorhersage zu sein, da er durch Schalten von einer oder weniger Phasen des Motors/Generators 10 erreichbar ist, nicht innerhalb des zulässigen Bereiches ist. Dies macht es möglich, einen der Betriebszustände auszuwählen, welcher zum Verringern der Anzahl von Malen der Betriebszustandsänderung angemessen ist, wenn ein unerwartetes Verhalten aufgetreten ist.
(9) Eine Änderung des Betriebszustandes wird unterdrückt, wenn sie ein Schalten von zwei oder mehr Phasen des Motors/Generators 10 benötigt. Dies macht es möglich, eine Stoßspannung zu dem Zeitpunkt bzw. zu der Zeit des Änderns des Betriebszustandes zu verringern.
(10) Jeder Betriebszustand ist von einem Objekt der Vorhersage ausgeschlossen, wenn er ein Schalten von zwei oder mehr Phasen des Motors/Generators 10 benötigt, um erreicht zu werden. Dies macht es möglich, die Berechnungslast der Regelvorrichtung zu verringern.
(11) Der Durchschnittsspannungsvektor Va wird aus den Befehlsströmen idr und iqr berechnet. Dies macht es möglich, die Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors angemessen zu berechnen.
(12) Der anfängliche Wert des Stromes wird vorhergesagt basierend auf dem Betriebszustand, welcher bestimmt ist, um als der Betriebszustand des Inverters IV gesetzt zu sein. Dies macht es möglich, den Strom unter der Modellprädiktiven Regelung genau vorherzusagen.
(13) Der Wert des Stromes (ide(n + 1), iqe(n + 1)) zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt N + 1 wird aus dem erfassten Stromwert (id(n), iq(n)) vorhergesagt. Dies macht es möglich, den Strom genau vorherzusagen.
(14) Der Betriebszustand zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt wird bestimmt basierend auf dem vorhergesagten Wert des Stromes zu einer Zeit nach dem Verstreichen eines Kontrollzyklus Tc von dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt n + 1 des Betriebszustandes. Dies macht es möglich, den Betriebszustand des Inverters IV angemessen zu bestimmen.
(15) Um den anfänglichen Stromwert zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt des gesetzten Betriebszustandes vorherzusagen, wird der Strom (id(n), iq(n)), welcher zu dem gegenwärtigen Aktualisierungszeitpunkt erfasst wird, verwendet. Dies macht es möglich, dass der Vorgang zum Vorhersagen des Stromes zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt beim Setzen des Betriebszustandes und der Vorgang, um den anfänglichen Wert des Stromes in dieser Vorhersage vorherzusagen, im Wesentlichen zueinander gleichgemacht werden können. Dies erleichtert die Konzeptionsarbeit des Vorhersagevorgangsmittels und ermöglicht ein Teilen der Berechnungsprogramme für das Vorhersagevorgangsmittel.

Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter besonderer Betonung des Unterschiedes zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
13 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Modellprädiktiven Regelung, welche in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, zeigt. Dieser Betrieb wird wiederholt unter regulären Zeitabständen durch die Regelvorrichtung 20 durchgeführt. In 8 repräsentieren die Schrittnummern, welche identisch zu denen, welche in 6 gezeigt sind, dieselben Schritte.
Dieser Betrieb ist unterschiedlich von dem äquivalenten Betrieb der ersten Ausführungsform in der Bedingung zum Setzen des Zustandsübergangserlaubnisflag F auf 1. Die Bedingung der ersten Ausführungsform ist, dass die Größenordnungsbeziehung zwischen der Norm |Idqr| des Befehlsstromvektors Idqr und die Norm |Idqe| des vorhergesagten Stromvektors Idqe sich umkehren. In der zweiten Ausführungsform jedoch ist sie, dass der Endpunkt des Fehlervektors edq, dessen Startpunkt an dem Ursprungspunkt ist, eine gerade Linie (die Phantomlinie, welche in 14 gezeigt ist), erreicht, welche orthogonal bzw. senkrecht zu dem Durchschnittsspannungsvektor Va ist, und den Ursprung durchläuft.
Die Vorteile, welche durch die erste Ausführungsform bereitgestellt werden, können auch durch die zweite Ausführungsform bereitgestellt werden.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit besonderer Betonung des Unterschiedes zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
15 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Modellprädiktiven Regelung zeigt, welche in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Dieser Betrieb wird wiederholt unter gleichmäßigen Zeitabständen bzw. Zeitintervallen durch die Regelvorrichtung 20 durchgeführt. In 15 repräsentieren die Schrittnummern, welche identisch zu denjenigen sind, die in 6 gezeigt sind, dieselben Schritte.
Dieser Betrieb ist unterschiedlich von dem äquivalenten Betrieb der ersten Ausführungsform in der Art und Weise, den Durchschnittsspannungsvektor Va zu berechnen. In der zweiten Ausführungsform wird der Durchschnittsspannungsvektor Va in Schritt S16a berechnet durch ein Berechnen eines einfachen sich bewegenden Durchschnittes der Spannungsvektoren V(n), V(n – 1), ... V(n – N), welche die Betriebszustände repräsentieren, welche jeweils zu den letzten N(> 2) Aktualisierungszeitpunkten bis zu dem vorangehenden Aktualisierungszeitpunkt angenommen worden sind. Da die Zeitdauer des Regelzyklus Tc konstant ist, wird die Anzahl N in Übereinstimmung mit der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω variabel gesetzt. Dies ist der Fall, da der Durchschnittsspannungsvektor Va ein Vektor entsprechend der Fundamentalfrequenz ist, um den Durchschnittsspannungsvektor Va basierend auf einem einfachen sich bewegenden Durchschnitt einer Mehrzahl von zeitseriellen Spannungsvektoren zu berechnen, ist es zu bevorzugen, die Zeitdauer zum Berechnen des sich bewegenden Durchschnittes abhängig von der Fundamentalfrequenz variierend zu setzen.
Die Vorteile, welche durch die erste Ausführungsform zur Verfügung gestellt werden, können auch die dritte Ausführungsform zur Verfügung gestellt werden.
Vierte Ausführungsform
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter besonderer Betonung des Unterschiedes zu der ersten Ausführungsform beschrieben.
16 ist ein Flussdiagramm, welches einen Vorgang zeigt, um eine Änderung des Spannungsvektors zu prüfen, welcher in dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt unter gleichmäßigen Zeitabständen durch die Regelvorrichtung 20 durchgeführt. In 16 repräsentieren die Schrittzahlen bzw. Schrittnummern, welche identisch zu denen sind, welche in 9 gezeigt werden, dieselben Schritte.
Dieser Vorgang beginnt bei Schritt S50, um zu bestimmen, ob der Spannungsvektor V(n), welcher den gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, der effektive Spannungsvektor ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S50 negativ ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S52 voran, wo der Vorgang bestimmt, dass der Betriebszustand, welcher durch einen der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, welcher durch das Schalten von ein oder weniger Phasen erreicht werden kann, die höchste Priorität hat, und setzt diesen als ein Objekt der Vorhersage.
Auf der anderen Seite schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S50 bestätigend ist, der Vorgang zu Schritt S54 voran, um zu bestimmen, ob der Spannungsvektor, welcher den vorangehenden Betriebszustand repräsentiert, der effektive Spannungsvektor ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S54 negativ ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S56 voran, um zu bestimmen, ob das Zustandsübergangserlaubnisflag F 1 ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S56 bestätigend ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S58 voran, wo der Vorgang bestimmt, dass der Betriebszustand, welcher durch einen der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, welcher nicht den gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, die höchste Priorität hat, und setzt diesen als ein Objekt der Vorhersage.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S56 negativ ist, der Vorgang zu Schritt S60 voran, wo der Vorgang bestimmt, dass der Betriebszustand, welcher durch einen der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, welcher nicht der Spannungsvektor V(n) ist, welcher den gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, und der Betriebszustand, welcher durch den Spannungsvektor repräsentiert wird und durch Schalten von einer oder weniger Phasen erreichbar ist, die höchsten Prioritäten haben, und setzt einen von denen, welchem durch die Auswertungsfunktion J eine höhere Auswertung gegeben ist, als ein Objekt der Prüfung bzw. Betrachtung.
Nach einer Abarbeitung bzw. Beendigung der Schritte S52, S58 und S60 schreitet der Vorgang zu Schritt S62 voran, um zu bestimmen, ob die Norm |edq| des Fehlervektors edq für den Betriebszustand, welcher als ein Objekt der Prüfung bzw. Betrachtung gesetzt ist, kleiner ist oder gleich zu dem Grenzwert eth oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S62 bestätigend ist, schreitet der Vorgang voran zu Schritt S72, um den Betriebszustand anzunehmen, welcher bestimmt ist, die höchste Priorität zu haben, und um ihn als ein Objekt der Prüfung für die Änderung zu setzen.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S54 bestätigend ist, oder das Bestimmungsergebnis in Schritt S62 negativ ist, der Vorgang zu Schritt S64 voran, wo der Vorgang bestimmt, dass von den Betriebszuständen, welche durch die Nullspannungsvektoren repräsentiert werden, der eine, welcher durch ein Schalten von einer oder weniger Phasen erreichbar ist, die höchste Priorität hat. Im nachfolgenden Schritt S68 bestimmt der Vorgang, ob die Norm |edq| des Fehlervektors edq für diesen Betriebszustand kleiner oder gleich dem Grenzwert eth ist oder nicht.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S68 bestätigend ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S72 voran.
Andererseits schreitet, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S68 negativ ist, der Vorgang zu Schritt S70 voran, um einen der Betriebszustände, welche jeweils von dem gegenwärtigen Betriebszustand, welcher durch den gegenwärtigen Spannungsvektor V(n) repräsentiert wird, durch ein Schalten von einer oder weniger Phasen erreichbar sind, anzunehmen, welchem die höchste Auswertung durch die Auswertungsfunktion J gegeben ist.
Nach der Beendigung von Schritt S70 oder S72 wird der Vorgang beendet bzw. terminiert.
Im Übrigen ist es offensichtlich, dass, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S62 für den Betriebszustand, welcher als ein Objekt der Prüfung in Schritt S60 gesetzt wurde, getätigt wird, eine negative Bestimmung in Schritt S68 für den Betriebszustand, welcher als ein Objekt der Prüfung in Schritt S64 gesetzt wurde, getätigt werden wird. Demzufolge kann, wenn in Schritt S62 eine negative Bestimmung für den Betriebszustand getätigt wird, welcher als Objekt der Prüfung in Schritt S60 gesetzt wurde, der Vorgang zu Schritt S70 hüpfen.
Gemäß der vierten Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, kann anders als die obigen Vorteile (1) bis (3) und (5) bis (15), welche durch die erste Ausführungsform bereitgestellt werden, der folgende Vorteil erhalten werden.

(16) Wenn der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher als ein Objekt der Vorhersage gesetzt ist, wenn die Norm |edq| des Fehlervektors edq bestimmt wird, größer zu sein als der Grenzwert eth, der effektive Spannungsvektor ist, und der Spannungsvektor, welcher den vorangehenden Betriebszustand repräsentiert, der Nullspannungsvektor ist, wird der Betriebszustand, welcher durch einen der zwei Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden, welcher nicht den gegenwärtigen Operationszustand repräsentiert, bestimmt, die höchste Priorität (Schritt S60) zu haben zusätzlich zu dem Nullspannungsvektor. Dies macht es möglich, den Zeitraum bzw. die Zeitdauer soweit wie möglich zu verlängern, in welcher die Norm |edq| des Fehlervektors edq kleiner ist oder gleich ist zum Grenzwert eth.

Andere Ausführungsformen
Die obigen Ausführungsformen können wie untenstehend beschrieben abgeändert werden. Betreffend das Nullspannungspriorisierungsmittel: Die Bedingung, um die Bestimmung zu machen, dass der Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, eine höhere Priorität hat, als irgendeiner der Betriebszustände, welche durch die effektiven Spannungsvektoren repräsentiert werden, ist nicht auf das beschränkt, was in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Beispielsweise kann die Bedingung sein, dass der Vektor, welcher den tatsächlichen Betriebszustand repräsentiert, der effektive Spannungsvektor ist, wenn die Norm des Fehlervektors edq größer wird als der Grenzwert eth. Weiterhin kann die Bedingung sein, dass eine logische Summe der oben beispielhaft beschriebenen Bedingung und die folgende Bedingung (a) wahr ist.
Bedingung (a): Der Vektor, welcher den tatsächlichen Betriebszustand repräsentiert, wenn die Norm des Fehlervektors größer wird als der Grenzwert eth, ist der effektive Spannungsvektor, und es gibt den Spannungsvektor, welcher einen Winkel kleiner als oder gleich zu dem vorbestimmten Winkel A mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bildet.
Die Konfiguration bzw. der Aufbau des Nullspannungsvektorpriorisierungsmittels ist nicht auf denjenigen beschränkt, welcher in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Beispielsweise kann die Auswertungsfunktion J konfiguriert sein, um den Betriebszuständen eine höhere Priorität zuzumessen bzw. zu geben, welche durch den Nullspannungsvektor repräsentiert sind. Dies kann implementiert werden durch ein Gewichten der Auswertungsfunktion J derart, dass ein kleinstes Gewicht verwendet wird, wenn die Auswertungsfunktion J den Betriebszustand auswertet, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert ist.
Betreffend das Priorisierungsmittel für den gegenwärtigen Zustande:
Das Priorisierungsmittel für den gegenwärtigen Zustand ist nicht auf das eine beschränkt, was konfiguriert ist, um den gegenwärtigen Betriebszustand aufrechtzuerhalten, wenn die Norm des Fehlervektors edq kleiner ist als der Grenzwert eth und das Zustandsübergangserlaubnisflag F ausgeschaltet ist. Beispielsweise kann es implementiert sein durch eine Konfiguration der Auswertungsfunktion J, um dem gegenwärtigen Betriebszustand höhere Priorität zu geben, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Dies kann implementiert werden durch ein Gewichten der Auswertungsfunktion J derart, dass ein kleinstes Gewicht verwendet wird, wenn die Auswertungsfunktion J den gegenwärtigen Betriebszustand auswertet.
Weiterhin kann das Priorisierungsmittel für den gegenwärtigen Zustand beseitigt werden.
Betreffend das Priorisierungsmittel für den effektiven Spannungsvektor:
Das Priorisierungsmittel für den effektiven Spannungsvektor ist nicht auf das eine beschränkt, welches in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Beispielsweise kann es implementiert werden durch ein Konfigurieren der Auswertungsfunktion J, um dem Betriebszustand eine höhere Priorität zu geben, welcher durch den effektiven Spannungsvektor repräsentiert ist, welcher den kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bildet unter der Bedingung, dass die Norm des Fehlervektors edq größer ist als der Grenzwert eth und der Spannungsvektor, welcher den gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, der Nullspannungsvektor ist. Dies kann durch ein Gewichten der Auswertungsfunktion J implementiert werden derart, dass ein kleinstes Gewicht verwendet wird, wenn die Auswertungsfunktion J den Betriebszustand auswertet, welcher durch den effektiven Spannungsvektor unter der obigen Bedingung repräsentiert wird.
Betreffend das Zustandsübergangserlaubnismittel:
Die Bedingung, um das Zustandsübergangserlaubnisflag F anzuschalten, ist nicht auf die eine beschränkt, welche in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist.
Beispielsweise kann die Bedingung sein, dass der Endpunkt des Fehlervektors edq außerhalb des Bereiches abweicht, welcher durch die zwei effektiven Spannungsvektoren umgeben wird, deren Startpunkte an dem Punkt sind, an welchem der Fehlervektor edq Null ist, und die die geringsten bzw. kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bilden. In einem anderen Beispiel kann die Bedingung sein, dass der Fehlervektor außerhalb dieses Gebietes abweicht, nachdem der Endpunkt davon von diesem Gebiet abweicht.
Betreffend das Zustandsübergangspriorisierungsmittel:
Das Zustandsübergangspriorisierungsmittel ist nicht auf das eine, welches in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist, beschränkt. Beispielsweise kann es implementiert werden durch ein Konfigurieren der Auswertungsfunktion J, um dem Betriebszustand eine höhere Auswertung zu geben, welcher durch den effektiven Spannungsvektor repräsentiert ist, welcher den kleinsten Winkel mit dem Durchschnitts spannungsvektor Va bildet und nicht der gegenwärtige Operationszustand ist, unter der Bedingung, dass das Zustandsübergangserlaubnisflag F angeschaltet ist. Dies kann implementiert werden durch ein Gewichten der Auswertungsfunktion J derart, dass ein kleinstes Gewicht verwendet wird, wenn die Auswertungsfunktion J den Betriebszustand auswertet, welcher durch den effektiven Spannungsvektor unter der obigen Bedingung repräsentiert wird und nicht der gegenwärtige Betriebszustand ist.
Die obigen Ausführungsformen können abgewandelt werden, um den gegenwärtigen Operationszustand aufrechtzuerhalten, wenn bestimmt wird, dass der Fehlervektor den zulässigen Bereich überschreiten wird, wenn der Betriebszustand, welcher durch den effektiven Spannungsvektor repräsentiert wird, welcher den kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsspannungsvektor Va bildet, und nicht der gegenwärtige Betriebszustand ist, als ein Objekt der Vorhersage gesetzt wird, wenn das Zustandsübergangserlaubnisflag F angeschaltet ist.
Betreffend das Prioritätssetzmittel:
Das Prioritätssetzmittel ist nicht auf das eine beschränkt, in welchem die Bedingung, dem Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, eine höhere Priorität zu geben, als irgendeinem der Betriebszustände, welche durch die effektiven Spannungsvektoren repräsentiert werden, ist, dass die Norm des Fehlervektors edq größer wird als der Grenzwert eth.
Beispielsweise kann die Bedingung sein, dass der Endpunkt des Fehlervektors edq die gerade Linie erreicht, welche den Startpunkt des Fehlervektors durchläuft und sich in der Richtung des Durchschnittsspannungsvektors Va erstreckt. Solch eine Bedingung ist vorteilhaft, wenn der Inverter IV in dem Über-Modulations-Bereich arbeitet, wo der Modulationsindex größer als 1 ist. Dies ist der Fall, da solch eine Bedingung es erleichtert, dass der Endpunkt des Fehlervektors edq in Richtung des Ursprungspunktes von dem Punkt P2, welcher in 5 gezeigt ist, abweicht, so dass der Endpunkt sich von der geraden Linie, welche sich in der Richtung des Durchschnittsspannungsvektors Va erstreckt, entfernt, wenn die Norm des Fehlervektors edq größer wird als der Grenzwert eth.
Als ein anderes Beispiel kann die Bedingung sein, dass der Endpunkt des Fehlervektors edq in den Bereich eintritt, welcher durch die zwei effektiven Spannungsvektoren umgeben wird, welche in einer Richtung entgegengesetzt zu den zwei effektiven Spannungsvektoren, welche die nächsten zu dem Durchschnittsspannungsvektor Va sind.
Betreffend das Verhinderungsmittel:
Die Logik des Verhinderungsmittels, um zu verhindern, dass die Anzahl der Anschlüsse der elektrisch drehenden Maschine (Motor/Generator 10), welche jeweils mit den Schaltelementen verbunden sind, um für die Schaltzustandsänderung geschaltet zu werden, größer als 1 wird, ist nicht auf das eine, wie es in 8 oder 16 gezeigt ist, beschränkt. Beispielsweise kann es eine Logik haben, welche als Objekte der Vorhersage all die Betriebszustände setzt, in welchen jeweils die Anzahl der Anschlüsse der elektrischen drehenden Maschine, welche jeweils mit den Schaltelementen, welche für die Schaltzustandsänderung geschaltet werden sollen, weniger oder gleich 1 in jedem Regelzyklus ist, und eine Änderung in jeden Betriebszustand anders als die Betriebszustände verhindert, welche als die Objekte der Voraussage gesetzt sind. Auch in diesem Falle ist es möglich, einen ähnlichen Vorgang wie denjenigen, welcher in 8 oder 16 gezeigt ist, durch eine Bereitstellung des Nullspannungspriorisierungsmittels und des effektiven Spannungspriorisierungsmittels durchzuführen.
Das Verhinderungsmittel zum Verhindern, dass die Anzahl der Anschlüsse der elektrischen drehenden Maschine, welche mit den Schaltelementen verbunden ist, welche für die Schaltzustandsänderung geschaltet werden sollen, größer als 1 wird, kann nicht vorgesehen sein. In diesem Falle kann an Stelle dessen ein Verhinderungsmittel vorgesehen sein zum Verhindern, dass die Anzahl der Anschlüsse der elektrischen drehenden Maschine, welche mit den Schaltelementen verbunden sind, welche für die Schaltzustandsänderung geschaltet werden sollen, größer als 2 wird.
Betreffend das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel:

1. Das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel, welchem der strombezogene Parameter zugeführt wird, ist nicht auf das eine beschränkt, welches konfiguriert ist, um den Befehlsstrom der Spannungsgleichung einzugeben, welche mit dem Ableitungsterm des Stromes eliminiert wird. Beispielsweise kann ein Erfassungswert des Stromes, welcher durch den Motor/Generator 10 fließt, der Spannungsgleichung eingegeben bzw. zugeführt werden. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass der Erfassungswert gefiltert wird, bevor er der Spannungsgleichung zugeführt wird. Weiterhin ist das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel nicht auf das eine beschränkt, welches konfiguriert ist, um den Durchschnittsspannungsvektor in den dq-Achsen, welche von bzw. aus der Spannungsgleichung für die dq-Achsen berechnet werden, einer αβ-Umwandlung zun unterziehen, wobei der Ableitungsterm des Stromes eliminiert ist. Beispielsweise kann eine αβ-umgewandelte Version der Spannungsgleichung zum Berechnen des Durchschnittsspannungsvektors in den dq-Achsen verwendet werden. In diesem Fall sind die Eingabe und die Ausgabe des Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittels die Ströme in den αβ-Achsen und der Durchschnittsspannungsvektor auf bzw. in dem αβ-Koordinatensystem. Vorzugsweise sind die Eingangsströme αβ-umgewandelte Versionen der Befehlsströme idr und iqr, obwohl die αβ-Komponenten des tatsächlichen bzw. aktuellen Stromes verwendet werden können. Das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel kann mit einem Mittel versehen sein, welches konfiguriert bzw. aufgebaut ist, um die Ströme der drei Phasen zu empfangen und um den Durchschnittsspannungsvektor in dem festen dreidimensionalen Koordinatensystem auszugeben. In diesem Falle sind die Eingabeströme vorzugsweise 3-Phasen-umgewandelte Versionen der Befehlsströme idr und iqr, obwohl die 3-Phasen-Komponenten des aktuellen bzw. tatsächlichen Stromes verwendet werden können. Weiterhin ist das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel nicht auf die Spannungsgleichung beschränkt, welche mit dem Ableitungsterm des Stromes beseitigt ist. Beispielsweise kann es die folgende Gleichung (c5) einschließlich des Ableitungsterms des Befehlswertes Iαβr = (iαr, iβr) in den αβ-Achsen sein.
Im Übrigen wird die obige Gleichung (c5) von der folgenden Gleichung (c6), welche die Beziehung zwischen dem Stromvektor Iαβ und dem gegenwärtigen Spannungsvektor Vi repräsentiert, durch ein Beseitigen des Stromvektors Iαβ und unter der Annahme abgeleitet, dass der Spannungsvektor der Nullspannungsvektor in der Gleichung (c6) ist. Vi = pL →Iαβ + R →Iαβ + ωϕ (c6) Das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel, welchem der strombezogene Parameter zugeführt wird, kann derart sein, dass es eine Änderung in der Richtung des Fehlervektors edq berechnet, welcher durch ein Subtrahieren des erfassten Stromvektors Idq von dem Befehlsstromvektor Idqr gebildet wird während einer Zeitdauer, in welcher der Betriebszustand des Inverters IV derjenige ist, der durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird.
2. Das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel, welchem der strombezogene Parameter zugeführt ist, ist nicht auf dasjenige beschränkt, welches den einfachen sich bewegenden Durchschnittsvorgang auf den Spannungsvektoren durchführt, welche den aktuellen bzw. tatsächlichen Betriebszustand des Inverters IV repräsentieren. Beispielsweise kann das Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsmittel konfiguriert sein, um einen indizierten sich bewegenden Durchschnittsvorgang durchzuführen, in welchem kleinere Gewichtungskoeffizienten für ältere Eingaben verwendet werden. Solch ein Durchschnittsvorgang ist jedoch nicht absolut notwendig, um die Richtung des Durchschnittsspannungsvektors zu erfassen.
3. Der Durchschnittsspannungsvektor Va muss nicht notwendigerweise mit der fundamentalen Wellenkomponente der Ausgabespannung des Inverters IV verbunden bzw. assoziiert werden. Beispielsweise kann der Durchschnittsspannungsvektor definiert werden basierend auf einem Durchschnittswert der Ausgabespannung des Inverters IV für eine Zeitdauer kürzer als ein elektrischer Winkelzyklus, welcher notwendig ist, um einen Befehlswert für eine Variable wie beispielsweise den Strom des Motors/Generators zu implementieren und welche länger ist als der Regelzyklus Tc. Genauer gesagt kann er definiert werden basierend auf einem Durchschnittswert einer Spannung, welche verwendet wird, um den Befehlswert des Stromes (die Befehlsströme idr und iqr) zu implementieren, welcher auf der fundamentalen Wellenkomponente bezeichnet ist, welche mit der sechsten harmonischen Stromkomponente in dem Übermodulationsbereich überlagert ist. Im Übrigen wird die Technik des Überlagerns einer sechsten harmonischen Komponente über einen Befehlswert beispielsweise in „Fast Torque Control System of PMSM based an Model Predictive Control in Consideration of Inverter Overmodulation Range, by HOZUMI, ISHIDA, MICHIKI and OOKUMA, 2009, Annual Conference of I. E. E. of Japan. Industry Applications Society" beschrieben.

Betreffend die geregelte Variable:
Die geregelte Variable, welche verwendet wird zum Bestimmen des Betriebszustandes des Inverters IV in Übereinstimmung mit dem Befehlswert und dem vorhergesagten Wert ist nicht auf den Strom beschränkt bzw. begrenzt. Beispielsweise kann sie das Drehmoment oder der magnetische Fluss sein. In diesem Falle wird ein Flussbefehlswert gesetzt, um eine maximale Drehmomentregelung zu ermöglichen. Auch in diesem Falle ist es effektiv bzw. wirksam, eine Änderung des Betriebszustandes des Inverters IV basierend auf dem Durchschnittsspannungsvektor Va zu berücksichtigen bzw. zu prüfen, wenn das Drehmoment oder der Fluss von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
Weiterhin kann der Betriebszustand in Übereinstimmung mit dem Strom und dem Drehmoment bestimmt werden.
In diesem Falle können, obwohl das Drehmoment eindeutig bestimmt ist, wenn der d-Achsenstrom und der q-Achsenstrom bestimmt sind, sowohl der Strom als auch das Drehmoment als Objekte der Vorhersage gesetzt werden. Dies macht es möglich, dass der vorhergesagte Strom nur für den Vorgang verwendet wird, um den Wert des Zustandsübergangserlaubnisflag F zu setzen und für die anderen Vorgänge wird ein Vergleich zwischen einer Differenz zwischen einer Änderung zwischen dem vorhergesagten Drehmoment und dem Befehlsdrehmoment und einem vorbestimmten Grenzwert getätigt an Stelle des Tätigens des Vergleiches zwischen der Norm des Fehlervektors edq und dem Grenzwert eth.
In den obigen Ausführungsformen ist die letztendlich geregelte Variable der elektrischen drehenden Maschine (die geregelte bzw. geregelte Variable, welche ultimativ benötigt wird, um auf dem gewünschten Wert zu sein, ob sie ein Objekt der Vorhersage ist oder nicht) das Drehmoment. Es kann jedoch auch die Drehgeschwindigkeit sein.
Betreffend das Vorhersagemittel:
In den obigen Ausführungsformen ist der Zeitpunkt zum Erfassen des Stromes synchronisiert mit dem Zeitpunkt, um den Betriebszustand des Inverters IV zu aktualisieren. Der Strom kann jedoch auch zu dem Mittelzeitpunkt zwischen jedem zeitlich benachbarten Aktualisierungszeitpunkt erfasst werden. Auch in diesem Falle ist es effektiv, basierend auf dem erfassten Strom, den Strom zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt als den anfänglichen Wert der Stromvorhersage des Betriebszustandes des Inverters, welcher zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt gesetzt wird, vorherzusagen.
In den obigen Ausführungsformen ist der Zeitpunkt zum Erfassen des elektrischen Winkels Θ mit dem Aktualisierungszeitpunkt des Betriebszustandes des Inverters IV synchronisiert. Der elektrische Winkel θ kann jedoch auch zu dem Mittelzeitpunkt zwischen jeden zeitlich benachbarten Aktualisierungszeitpunkten erfasst werden.
In der obigen Ausführungsform wird die geregelte Variable zu einer Zeit einen Regelzyklus im Voraus von dem Aktualisierungszeitpunkt des Betriebszustandes des Inverters IV vorhergesagt. Die geregelte Variable kann jedoch zu einer Zeit innerhalb eines Regelzyklus im Voraus von dem Aktualisierungszeitpunkt des Betriebszustands des Inverters IV vorhergesagt werden.
Die Technik zum Diskretisieren des kontinuierlichen Systemmodells ist nicht auf die eine beschränkt, die eine Differenzmethode wie beispielsweise eine vorwärts gerichtete Differenzmethode verwendet. Beispielsweise kann das kontinuierliche Systemmodell unter Verwendung eines linearen Mehrfachstufenverfahrens oder eines Runge-Kutta-Verfahrens diskretisiert werden.
Das Modell, welches verwendet wird, um den Strom vorherzusagen, ist nicht auf das eine beschränkt, welches einen Eisenverlust vernachlässigt. Der Strom kann vorhergesagt werden unter Verwendung eines Modells, welches einen Eisenverlust berücksichtigt.
Das Modell, das verwendet wird, um den Strom vorherzusagen, ist nicht auf das eine beschränkt, welches auf der fundamentalen Komponente basiert. Beispielsweise kann der Strom vorhergesagt werden unter Verwendung eines Modells, welches auf den harmonischen Komponenten der induzierten Spannung oder der Induktivität basiert. Weiterhin kann der Strom vorhergesagt werden unter Verwendung eines Kennfeldes an Stelle des Modells. In diesem Falle können Eingabeparameter des Kennfeldes die Spannung (vd, vq) oder die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω sein, oder sie können die Temperatur einschließen. Hier ist das Kennfeld eine Speichereinrichtung, in welcher Werte seiner Ausgabeparameter entsprechend diskreten Werten der Eingabeparameter gespeichert sind.
In den obigen Ausführungsformen wird die geregelte Variable des Motors/Generators zu dem nächsten Aktualisierungszeitpunkt (dem Zeitpunkt einen Kontrollzyklus im Voraus) des Betriebes des Inverters IV vorhergesagt. Es ist jedoch möglich, den Betriebszustand des Inverters IV zu dem Aktualisierungszeitpunkt einen Regelzyklus im Voraus zu bestimmen durch ein Vorhersagen der geregelten Variable des Inverters IV zu jedem der Aktualisierungszeitpunkte bis einige Regelzyklen im Voraus. Solch eine Bestimmung kann in Schritt S44, welcher in 9 gezeigt ist, oder den Schritten S60 und S70, welche in 16 gezeigt sind, getätigt werden. Im Übrigen kann als eine Ausgabe der Auswertungsfunktion in diesem Falle die Summe der Ausgaben der Auswertungsfunktion J, welcher der Fehlervektor edq zu jedem der Aktualisierungszeitpunkte zugeführt wurde, verwendet werden. In diesem Falle können den Auswertungsergebnissen durch die Auswertungsfunktion J zu jedem der Aktualisierungszeitpunkte derselbe Beitragsfaktor bzw. Gewichtungsfaktor gegeben werden. Alternativ kann einem Auswertungsergebnis für eine entferntere Zukunft ein kleinerer Beitragsfaktor gegeben werden.
Die obigen Ausführungsformen sind auf eine interne Permanentmagnetsynchronmaschine gerichtet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf eine Oberflächenpermanentmagnetsynchronmaschine und eine Feldwicklungssynchronmaschine. Weiter ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf eine Induktionsrotationsmaschine wie beispielsweise einen Induktionsmotor.
Obwohl die obigen Ausführungsformen auf ein Hybridfahrzeug gerichtet sind, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf eine elektrische drehende Maschine, welche in einem Elektrofahrzeug montiert ist, egal ob die elektrische drehende Maschine als eine Hauptmaschine verwendet wird oder nicht.
Obwohl die Hochspannungsbatterie 12 als Gleichspannungsleistungsquelle in den obigen Ausführungsformen verwendet wird, kann die Gleichspannungsleistungsquelle Ausgabeanschlüsse eines Umwandlers sein, welcher die Spannung der Hochspannungsbatterie 12 erhöht bzw. hochsstuft.
Die obenstehend erklärten bevorzugten Ausführungsformen sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche ausschließlich durch die untenstehend beigefügten Ansprüche beschrieben wird. Es sollte verstanden werden, dass Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsformen getätigt werden können, wie sie einem Fachmann in Erscheinung treten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-63038 [0001]
JP 2006-174697 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Fast Torque Control System of PMSM based an Model Predictive Control in Consideration of Inverter Overmodulation Range, by HOZUMI, ISHIDA, MICHIKI and OOKUMA, 2009, Annual Conference of I. E. E. of Japan. Industry Applications Society” [0103]

Claims

Regelvorrichtung (20) für eine elektrische drehende Maschine (10), die Folgendes aufweist: einen Vorhersageabschnitt (33) zum Vorhersagen einer geregelten Variablen der elektrischen drehenden Maschine (10), welche mit einer Ausgabespannung eines Leistungsumwandlungskreises für jeden von vorgeschriebenen Betriebszuständen des Leistungsumwandlungskreises angewandt wird, aufweisend Schaltelemente (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn), die jeweils mit einem entsprechenden einen von Anschlüssen der elektrischen drehenden Maschine (10) verbunden sind und AN/AUS-gesteuert oder -geregelt sind, um eine elektrische Verbindung zwischen einem positiven oder einem negativen Anschluss einer Gleichspannungsleistungsquelle (12) und dem entsprechenden einen der Anschlüsse der elektrischen drehenden Maschine (10) herzustellen und zu unterbrechen; und einen Beeinflussungsabschnitt (26) zum Beeinflussen des Leistungsumwandlungskreises, um in einem der Betriebszustände als einem aktuellen Betriebszustand zu arbeiten, welcher basierend auf der geregelten Variable, welche durch den Vorhersageabschnitt (33) vorhergesagt ist, bestimmt ist, wobei die Regelvorrichtung (20) weiterhin einen Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt aufweist zum Berechnen einer Richtung eines Durchschnittsausgabespannungsvektors des Leistungsumwandlungskreises, und der Beeinflussungsabschnitt (26) einen Prioritätssetzabschnitt aufweist, um eine Priorität für jeden der Betriebszustände zu setzen basierend auf der Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors, welcher durch den Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt beim Bestimmen des aktuellen Betriebszustandes berechnet wird.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei jeder der Betriebszustände repräsentiert wird durch einen entsprechenden einen von Spannungsvektoren (V0 ... V7), einschließend effektive Spannungsvektoren und Nullspannungsvektoren, und wobei der Prioritätssetzabschnitt dem Betriebszustand eine höhere Priorität gibt, welcher durch einen eines Paares von den zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsausgabespannungsvektor bilden, als den Betriebszuständen, welche durch die effektiven Spannungsvektoren anders als das Paar der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei der Prioritätssetzabschnitt die Betriebszustände, welchen eine höhere Priorität gegeben, ist als Objekte einer Vorhersage durch den Vorhersageabschnitt (33) auswählt, und wobei der Beeinflussungsabschnitt (26) einen der Betriebszustände, welche als die Objekte der Vorhersage ausgewählt sind, als den aktuellen Betriebszustand bestimmt.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Bestimmungsabschnitt für einen zulässigen Bereich zum Durchführen einer Bestimmung, ob eine vorhergesagte Differenz zwischen einem vorhergesagten Wert der geregelten Variable, wenn angenommen wird, dass der Leistungsumwandlungskreis in einem gegenwärtigen Betriebszustand arbeitet, und einem Befehlswert der geregelten Variable, welcher von außerhalb empfangen wird, innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereiches ist oder nicht, wobei der Prioritätssetzabschnitt einen Priorisierungsabschnitt für einen gegenwärtigen Zustand aufweist, um eine höchste Priorität einem gegenwärtigen Betriebszustand des Leistungsumwandlungskreises zu geben, unter der Bedingung, dass die vorhergesagte Differenz bestimmt ist, innerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei der Priorisierungsabschnitt für den gegenwärtigen Zustand den gegenwärtigen Betriebszustand als den aktuellen Betriebszustand bestimmt, wenn der Prioritätssetzabschnitt die höchste Priorität dem gegenwärtigen Betriebszustand gibt.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei der Prioritätssetzabschnitt einen Priorisierungsabschnitt für einen Nullspannungsvektor aufweist, welcher konfiguriert ist, um die höchste Priorität dem Betriebszustand zu geben, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, unter der Bedingung, dass eine erste Bedingung erfüllt ist, wobei die erste Bedingung ist, dass der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher als ein Objekt der Vorhersage gesetzt ist, der effektive Spannungsvektor ist, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 6, wobei der Priorisierungsabschnitt für den Nullspannungsvektor den Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, als ein Objekt der Vorhersage setzt, wenn der Prioritätssetzabschnitt die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, und den Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird und als das Objekt der Vorhersage gesetzt ist, als den aktuellen Betriebszustand bestimmt, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, innerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 6, wobei der Prioritätssetzabschnitt die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert ist, wenn ein logisches Produkt der ersten Bedingung und einer zweiten Bedingung wahr ist, wobei die zweite Bedingung ist, dass der Spannungsvektor, welcher den vorangehenden Betriebszustand unmittelbar vor dem gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, der effektive Spannungsvektor ist.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 8, wobei der Prioritätssetzabschnitt die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, wenn eine logische Summe einer dritten und einer vierten Bedingung wahr ist, wobei die dritte Bedingung ist, dass ein logisches Produkt der ersten und zweiten Bedingungen wahr ist, wobei die vierte Bedingung ist, dass ein logisches Produkt der ersten Bedingung und einer fünften Bedingung wahr ist, wobei die fünfte Bedingung ist, dass es einen effektiven Spannungsvektor gibt, welcher einen Winkel kleiner als oder gleich 20° mit der Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors, welcher durch den Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt berechnet wird, bildet.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 6, wobei, wenn der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher als das Objekt der Vorhersage gesetzt ist, der effektive Spannungsvektor ist, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein, und der Spannungsvektor, welcher den vorangehenden Betriebszustand unmittelbar vor dem gegenwärtigen Betriebszustand repräsentiert, der Nullspannungsvektor ist, wobei der Priorisierungsabschnitt für den Nullspannungsvektor die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird und dem Betriebszustand, welcher durch einen der zwei Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit der Richtung des Durchschnittsausgabespannungsvektors bilden, welcher durch den Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt berechnet wird, welcher den gegenwärtigen Betriebszustand nicht repräsentiert.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 10, wobei, wenn der Priorisierungsabschnitt für den Nullspannungsvektor die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird und dem Betriebszustand, welcher durch den einen der zwei Spannungsvektoren repräsentiert wird, der Prioritätssetzabschnitt den Betriebszustand, welcher durch den Nullspannungsvektor repräsentiert wird, und den Betriebszustand, welcher durch den einen der zwei Spannungsvektoren repräsentiert wird, als die Objekte der Vorhersage setzt, und als den aktuellen Betriebszustand einen der Betriebszustände setzt, welcher als die Objekte der Vorhersage gesetzt sind, welcher die minimal vorhergesagte Differenz hat, unter der Bedingung, dass wenigstens eine der vorhergesagten Differenzen, welche für die jeweiligen Betriebszustände, welche als die Objekte der Vorhersage gesetzt sind, berechnet werden, innerhalb des zulässigen Bereiches ist.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei der Prioritätssetzabschnitt einen Priorisierungsabschnitt für einen effektiven Spannungsvektor aufweist, welcher konfiguriert ist, um die höchste Priorität dem Betriebszustand zu geben, welcher durch einen eines Paares von zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert ist, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsausgabespannungsvektor bilden, wenn der Spannungsvektor, welcher den Betriebszustand repräsentiert, welcher als ein Objekt der Vorhersage gesetzt ist, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein, der Nullspannungsvektor ist.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 12, wobei, wenn der Priorisierungsabschnitt für den effektiven Spannungsvektor die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den einen des Paares der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, welche die kleinsten Winkel mit dem Durchschnittsausgabespannungsvektor bilden, der Prioritätssetzabschnitt den Betriebszustand, welcher durch den einen des Paars der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, als ein Objekt der Vorhersage setzt, und der Beeinflussungsabschnitt den Betriebszustand, welcher als das Objekt der Vorhersage gesetzt ist als den aktuellen Betriebszustand bestimmt, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, innerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei die geregelte Variable einen Strom einschließt, welcher durch die elektrische drehende Maschine (10) fließt, und die Regelvorrichtung (20) weiterhin einen Zustandsübergangsbestimmungsabschnitt aufweist, welcher konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist oder nicht, wobei die vorbestimmte Bedingung ist, dass, wenn ein substrahierter Vektorwert als ein Vektorwert definiert ist, welcher erhalten wird durch ein Subtrahieren eines Vektorwertes entsprechend einem Befehlswert des Stromes, welcher durch die elektrische drehende Maschine (10) fließt, von einem Vektorwert, welcher einem vorhergesagten Wert des Stromes entspricht, welcher durch den Vorhersageabschnitt (33) vorhergesagt ist, der subtrahierte Vektorwert von einem Bereich, welcher durch ein Paar der zwei effektiven Spannungsvektoren umgeben wird, welche benachbart zu dem Durchschnittsausgabespannungsvektor sind, abweicht, wenn Startpunkte des Durchschnittsausgabespannungsvektors und des effektiven Spannungsvektors auf einen Punkt gesetzt werden, an welchem der subtrahierte Vektorwert Null ist, wobei der Prioritätssetzabschnitt einen Priorisierungsabschnitt für einen Zustandsübergang aufweist, welcher konfiguriert ist, um die höchste Priorität einem des Paares der zwei effektiven Spannungen zu geben, welche nicht den gegenwärtigen Operationszustand repräsentiert, wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 14, wobei, wenn der Priorisierungsabschnitt für den Zustandsübergang die höchste Priorität dem Betriebszustand gibt, welcher durch den einen des Paares der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, der Beeinflussungsabschnitt (26) den Betriebszustand, welcher durch den einen des Paares der zwei effektiven Spannungsvektoren repräsentiert wird, und welchem die höchste Priorität gegeben ist, als ein Objekt der Vorhersage setzt, und den Betriebszustand, welcher als das Objekt der Vorhersage gesetzt ist, als den aktuellen Betriebszustand bestimmt, wenn die vorhergesagte Differenz bestimmt wird, innerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 4, wobei der Beeinflussungsabschnitt einen Suchabschnitt für das Optimum aufweist, welcher konfiguriert ist, um als einen nächsten Betriebszustand des Leistungsumwandlungskreises den Betriebszustand zu setzen, in welchem die vorhergesagte Differenz das Minimum all der Betriebszustände ist, welche durch das Schalten eines oder weniger der Schaltelemente erreichbar ist, wenn die vorhergesagte Differenz für den Betriebszustand, welchem die höchste Priorität durch den Prioritätssetzabschnitt gegeben ist, bestimmt wird, außerhalb des zulässigen Bereiches zu sein.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Verhinderungsabschnitt, welcher konfiguriert ist, um zu verhindern, dass der Betriebszustand, welcher es benötigt, dass zwei oder mehrere Schaltelemente (Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn) geschaltet werden, als der aktuelle Betriebszustand bestimmt wird.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 17, wobei der Vorhersageabschnitt den Betriebszustand ausschließt, welcher von einem Setzen als ein Objekt der Vorhersage durch den Verhinderungsabschnitt verhindert wird.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die geregelte Variable einen Strom einschließt, welcher durch die elektrische drehende Maschine (10) fließt, und der Durchschnittsspannungsrichtungsberechnungsabschnitt die Richtung des Ausgabespannungsvektors basierend auf einem Befehlswert des Stromes, welcher durch die elektrische drehende Maschine (10) fließt, berechnet.
Regelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei der Vorhersageabschnitt einen ersten Vorhersageabschnitt aufweist, um die geregelte Variable für die jeweiligen Betriebszustände vorherzusagen, um den aktuellen Betriebszustand zu bestimmen, und einen zweiten Vorhersageabschnitt, um einen anfänglichen Wert der geregelten Variable vorherzusagen, welcher für den ersten Vorhersageabschnitt verwendet wird, um den geregelten Wert für den Betriebszustand, welcher als der aktuelle Betriebszustand bestimmt wird, vorherzusagen.