DE102016200241A1

DE102016200241A1 - Steuervorrichtung für eine drehende elektrische maschine

Info

Publication number: DE102016200241A1
Application number: DE102016200241.4A
Authority: DE
Inventors: Takashi Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-07-14
Also published as: JP6358104B2; JP2016131463A; US9912280B2; CN105790676B; US20160204730A1; CN105790676A

Abstract

Eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine umfasst: einen Wechselrichter (21, 22) in jeder Wicklungsgruppe (11, 12) einer drehenden elektrischen Maschine (10) mit hochpotentialseitigen und tiefpotentialseitigen Schaltelementen (211 bis 216, 221 bis 226) entsprechend jeder Phase; und eine Steuerung (41 bis 45). Die Steuerung weist auf: einen Signalgenerator (48) eines Steuersignals zum Einschalten und Ausschalten der hochpotentialseitigen und tiefpotentialseitigen Schaltelemente; eine Störspannungs-Schätzvorrichtung (62, 71, 72), die beruhend auf einem Strom, der in einem störungsbehafteten System fließt, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt, einen Störspannungs-Schätzwert einer Störspannung berechnet, die in einem normalen System erzeugt wird; und eine Anweisungsberechnungsvorrichtung (51, 53, 55, 56, 57), die einen Normalsystem-Anweisungswert entsprechend dem Störspannungs-Schätzwert berechnet.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine.
Es ist eine Steuervorrichtung für einen Motor mit Mehrfachwicklung bekannt, um mittels einer Mehrzahl von Wechselrichtern einen Motor mit Mehrfachwicklung zu steuern, der über eine Mehrzahl von Wicklungen in einem Motor verfügt. So schlägt zum Beispiel Patentschrift 1 eine Steuerung vor, bei der ein gegenseitiger Störeinfluss zwischen Stromsteuersystemen der jeweiligen Wicklungen kompensiert wird, um sie in einen Zustand zu bringen, bei dem keine gegenseitige Beeinflussung besteht.
Die Patentschrift 1 beschreibt jedoch nicht die Steuerung im Falle des Auftretens einer Kurzschlussstörung zum Beispiel in Schaltelementen, die den Wechselrichter bilden.
Patentschrift 1: JP 2003-153585 A (entspricht US 2003/0085683 )
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, bei der der Antrieb einer drehenden elektrischen Maschine auch dann zweckentsprechend gesteuert wird, wenn teilweise eine Kurzschlussstörung auftritt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine zum Steuern des Antriebs einer drehenden elektrischen Maschine mit mehreren Wicklungsgruppen, die magnetisch miteinander gekoppelt sind, Folgendes auf: einen Wechselrichter, der in jeder der Wicklungsgruppen angeordnet ist und ein hochpotentialseitiges Schaltelement entsprechend jeder Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe aufweist, und ein tiefpotentialseitiges Schaltelement, das an eine Tiefpotentialseite des hochpotentialseitigen Schaltelements angeschlossen ist; und eine Steuerung, die den Wechselrichter in jeder der Wicklungsgruppen steuert. Jede der Wicklungsgruppen und der einer jeweiligen Wicklungsgruppe entsprechende Wechselrichter stellen ein System dar. Die Steuerung umfasst: einen Signalgenerator, der ein Steuersignal zur Steuerung des Einschalt- und Ausschaltbetriebs jedes der hochpotentialseitigen Schaltelemente und tiefpotentialseitigen Schaltelemente erzeugt; eine Störspannungs-Schätzvorrichtung, die einen Störspannungs-Schätzwert berechnet, der durch Abschätzen einer Störspannung erhalten wird, die in einem normalen System entsteht, bei dem keine Kurzschlussstörung auftritt, und zwar beruhend auf einem Strom, der in einem störungsbehafteten System/Ausfallsystem fließt, wenn eine Kurzschlussstörung im störungsbehafteten System auftritt; und eine Anweisungsberechnungsvorrichtung, die entsprechend dem Störspannungs-Schätzwert einen Normalsystem-Anweisungswert berechnet, der sich auf eine Steuerung der Bestromung des normalen Systems bezieht. Ein oberseitiger Bus verbindet Hochpotentialseiten der hochpotentialseitigen Schaltelemente in jeder der Wicklungsgruppen. Ein unterseitiger Bus verbindet Tiefpotentialseiten der tiefpotentialseitigen Schaltelemente in jeder der Wicklungsgruppen. Die Kurzschlussstörung ist als eine Störung definiert, bei der der oberseitige Bus oder der unterseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist.
Demgemäß kann, selbst wenn in einem bestimmten System eine Kurzschlussstörung auftritt, das normale System gesteuert werden, ohne durch einen im störungsbehafteten System fließenden Strom beeinträchtigt zu sein, wodurch die drehende elektrische Maschine durch Verwendung des normalen Systems zweckentsprechend angesteuert wird.
Die obigen sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich deutlicher aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung, die mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ergeht.
1 ist ein grobes Auslegungsschema, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsauslegung einer Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ist eine Blockdarstellung, die einen Steuerabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ist eine Blockdarstellung, die einen Steuerabschnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ist eine Blockdarstellung, die einen Steuerabschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 ist eine Blockdarstellung, die einen Steuerabschnitt gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
7 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung einer Verarbeitung zur Bestimmung einer störungsbehafteten Phase gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 ist eine Blockdarstellung, die einen Steuerabschnitt gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
die 9A und 9B sind erläuternde Darstellungen zur Erklärung der Steuerung eines Wechselrichterabschnitts in einem störungsbehafteten System gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Nachstehend wird eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den mehreren nachfolgenden Ausführungsformen sind im Wesentlichen dieselben Auslegungen mit derselben Bezugszahl versehen, und eine wiederholte Beschreibung von ihnen unterbleibt.
(Erste Ausführungsform)
In 1 bis 3 ist eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Eine Steuervorrichtung 1 für eine drehende elektrische Maschine der vorliegenden Ausführungsform wird auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 5 angewendet, um zusammen mit einem Motor 10 als drehende elektrische Maschine einen durch einen Fahrer erfolgenden Lenkvorgang zu unterstützen.
1 zeigt eine Gesamtauslegung eines Lenksystems 90, das mit der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 5 versehen ist. Das Lenksystem 90 umfasst ein Lenkrad 91, eine Lenkwelle 92, ein Ritzelzahnrad 96, eine Zahnstangenachse 97, Räder 98, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 5, und dergleichen.
Das Lenkrad 91 ist an die Lenkwelle 92 angeschlossen. Die Lenkwelle 92 ist mit einem Drehmomentsensor 94 versehen, um ein Lenkdrehmoment zu erfassen, das eingeht, indem der Fahrer das Lenkrad 91 betätigt. Das Ritzelzahnrad 96 ist an der Spitze der Lenkwelle 92 vorgesehen und greift in die Zahnstangenachse 97 ein. Zwei Räder 98 sind an einer jeweiligen Seite der Zahnstangenachse 97 über Spurstangen oder dergleichen angekoppelt.
Wenn also der Fahrer das Lenkrad 91 dreht, dreht sich die an das Lenkrad 91 angeschlossene Lenkwelle 92. Die Drehbewegung der Lenkwelle 92 wird durch das Ritzelzahnrad 96 in eine Linearbewegung der Zahnstangenachse 97 umgewandelt, und die beiden Räder 98 werden mit einem Winkel eingeschlagen, der einem Verschiebebetrag der Zahnstangenachse 97 entspricht.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 5 ist mit einem Motor 10 zur Abgabe eines Hilfsdrehmoments zur Unterstützung des durch den Fahrer ausgeführten Lenkvorgangs am Lenkrad 91, mit der Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine, die zur Steuerung des Antriebs des Motors 10 verwendet wird, mit einem Untersetzungsgetriebe 9 zur Reduzierung der Drehung des Motors 10, um die reduzierte Drehung auf die Lenkwelle 92 oder die Zahnstangenachse 97 zu übertragen, und dergleichen versehen.
Der Motor 10 wird von einer Batterie 30 (siehe 2) in Form einer Gleichstromzufuhr mit Strom versorgt, um das Untersetzungsgetriebe 9 vorwärts und rückwärts zu drehen.
Wie in 2 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Motor 10 um einen dreiphasigen bürstenlosen Motor mit einem Rotor und einem Stator, die jeweils nicht gezeigt sind. Der Rotor ist ein zylindrisches Teil, auf dessen Oberfläche ein Permanentmagnet aufgeklebt ist, womit der Rotor über Magnetpole verfügt. Um den Stator herum sind Wicklungsgruppen 11, 12 gewickelt.
Die erste Wicklungsgruppe 11 umfasst eine U1-Spule 111, eine V1-Spule 112 und eine W1-Spule 113. Die zweite Wicklungsgruppe 12 umfasst eine U1-Spule 121, eine V2-Spule 122 und eine W2-Spule 123.
Die erste Wicklungsgruppe 11 und die zweite Wicklungsgruppe 12 sind nicht elektrisch gekoppelt, sind aber um denselben Stator gewickelt und durch einen durch den Motor 10 gebildeten Magnetkreis magnetisch gekoppelt. Darüber hinaus sind die U1-Spule 111 der ersten Wicklungsgruppe 11 und die U2-Spule 121 der zweiten Wicklungsgruppe 12 in solchen Positionen angeordnet, dass deren Phasen zueinander um 30 Grad versetzt sind. Dies gilt auch für die V-Phase und die W-Phase.
Die Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine ist mit einem ersten Wechselrichterabschnitt 21, einem zweiten Wechselrichterabschnitt 22, einem ersten Stromerfassungsabschnitt 26, einem zweiten Stromerfassungsabschnitt 27, einem Drehwinkelsensor 29, einem ersten Stromzufuhrrelais 31, einem zweiten Stromzufuhrrelais 32, einem ersten Kondensator 33, einem zweiten Kondensator 34, einer Ansteuerschaltung (Voransteuerungseinheit) 35, einem Steuerabschnitt 41, und dergleichen versehen.
Der erste Wechselrichterabschnitt 21 umfasst sechs Schaltelemente (nachstehend als „SW-Elemente” bezeichnet) 211 bis 216 und schaltet die Spulen 111, 112, 113 der ersten Wicklungsgruppe 11 in den leitenden Zustand.
Drains der auf der Hochpotentialseite vorgesehenen hochpotentialseitigen SW-Elemente 211, 212, 213 sind über einen ersten oberseitigen Bus 218 an die positive Seite der Batterie 30 angeschlossen. Sources der hochpotentialseitigen SW-Elemente 211, 212, 213 sind mit Drains der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214, 215, 216 verbunden, die auf der Tiefpotentialseite vorgesehen sind. Sources der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214, 215, 216 sind über einen ersten unterseitigen Bus 219 an die negative Seite der Batterie 30 angeschlossen. Verbindungspunkte der hochpotentialseitigen SW-Elemente 211, 212, 213 und der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214, 215, 216 sind jeweils mit einem Ende der U1-Spule 111, der V1-Spule 112 bzw. der W1-Spule 113 verbunden.
Der zweite Wechselrichterabschnitt 22 weist sechs SW-Elemente 221 bis 226 auf und schaltet die Spulen 121, 122, 123 der zweiten Wicklungsgruppe 12 in den leitenden Zustand.
Drains der hochpotentialseitigen SW-Elemente 221, 222, 223 sind durch einen zweiten oberseitigen Bus 228 an die positive Seite der Batterie 30 angeschlossen. Sources der hochpotentialseitigen SW-Elemente 221, 222, 223 sind mit Drains der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224, 225, 226 verbunden. Sources der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224, 225, 226 sind über einen zweiten unterseitigen Bus 229 an die negative Seite der Batterie 30 angeschlossen. Verbindungspunkte der hochpotentialseitigen SW-Elemente 221, 222, 223 und der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224, 225, 226 sind jeweils mit einem Ende der U2-Spule 121, der V2-Spule 122 bzw. der W2-Spule 123 verbunden.
Jedes der SW-Elemente 211 bis 216, 221 bis 226 der vorliegenden Ausführungsform ist ein MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor), kann aber auch ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), ein Thyristor oder dergleichen sein.
Der erste Stromerfassungsabschnitt 26 umfasst Stromerfassungselemente 261, 262, 263. Das Stromerfassungselement 261 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 214 vorgesehen und erfasst einen U1-Strom Iu1, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der U1-Spule 111 zuzuführen ist. Das Stromerfassungselement 262 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 215 vorgesehen und erfasst einen V1-Strom Iv1, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der V1-Spule 112 zuzuführen ist. Das Stromerfassungselement 263 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 216 vorgesehen und erfasst einen W1-Strom Iw1, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der W1-Spule 113 zuzuführen ist. Ein Erfassungswert des Stromerfassungselements 261 wird als U1-Stromerfassungswert Iu1_s, ein Erfassungswert des Stromerfassungselements 262 wird als V1-Stromerfassungswert Iv1_s, und ein Erfassungswert des Stromerfassungselements 263 wird als W1-Stromerfassungswert Iw1_s bezeichnet.
Der zweite Stromerfassungsabschnitt 27 weist Stromerfassungselemente 271, 272, 273 auf. Das Stromerfassungselement 271 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 224 vorgesehen und erfasst einen U2-Strom Iu2, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der U2-Spule 121 zuzuführen ist. Das Stromerfassungselement 272 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 225 vorgesehen und erfasst einen V2-Strom Iv2, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der V2-Spule 122 zuzuführen ist. Das Stromerfassungselement 273 ist auf der Tiefpotentialseite des SW-Elements 226 vorgesehen und erfasst einen W2-Strom Iw2, bei dem es sich um einen Strom handelt, der der W2-Spule 123 zuzuführen ist.
Bei den Stromerfassungselementen 261 bis 263, 271 bis 273 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Nebenschlusswiderstände.
Der Drehwinkelsensor 29 erfasst einen Drehwinkel des Motors 10. Ein elektrischer Winkel θ des Motors 10, der vom Drehwinkelsensor 29 erfasst wird, wird an den Steuerabschnitt 41 ausgegeben.
Das erste Stromzufuhrrelais 31 kann die Stromzufuhr von der Batterie 30 zum ersten Wechselrichterabschnitt 21 unterbrechen. Das zweite Stromzufuhrrelais 32 kann die Stromzufuhr von der Batterie 30 zum zweiten Wechselrichterabschnitt 22 unterbrechen. Die Stromzufuhrrelais 31, 32 sind MOSFETs, ähnlich den SW-Elementen 211 und dergleichen, wobei die Stromzufuhrrelais 31, 32 aber auch IGBTs, mechanische Relais oder dergleichen sein können. Des Weiteren ist es im Falle der Verwendung eines MOSFET für das Stromzufuhrrelais 31 vorzuziehen, ein (nicht gezeigtes) Relais zum Schutz gegen verkehrtes Anschließen vorzusehen, das in Reihe mit jedem Stromzufuhrrelais 31, 32 geschaltet ist, um eine Diodenrichtung umzukehren, damit, wenn die Batterie 30 fälschlicherweise in der Gegenrichtung angeschlossen wird, ein Stromfluss durch die Diode in der Rückwärtsrichtung verhindert ist.
Der erste Kondensator 33 ist parallel zur Batterie 30 und zum ersten Wechselrichterabschnitt 21 geschaltet. Der zweite Kondensator 34 ist parallel zur Batterie 30 und zum zweiten Wechselrichterabschnitt 22 geschaltet. Die Kondensatoren 33, 34 speichern Ladungen, um die Stromzufuhr zu den Wechselrichterabschnitten 21, 22 zu unterstützen, und reduzieren einen Rauschanteil wie zum Beispiel einen Spitzenstrom.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Wicklungsgruppe 11, der erste Wechselrichterabschnitt 21 zur Leitungssteuerung der ersten Wicklungsgruppe 11, der erste Stromerfassungsabschnitt 26, das erste Stromzufuhrrelais 31 und der erste Kondensator 33 als „erstes System 101” herangezogen. Des Weiteren werden die zweite Wicklungsgruppe 12, der zweite Wechselrichterabschnitt 22 zur Leitungssteuerung der zweiten Wicklungsgruppe 12, der zweite Stromerfassungsabschnitt 27, das zweite Stromzufuhrrelais 32 und der zweite Kondensator 34 als „zweites System 102” herangezogen.
Der Steuerabschnitt 41 steuert die gesamte Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine und setzt sich aus einem Mikrocomputer oder dergleichen zusammen, der eine Vielzahl von Berechnungen ausführt. Jede Verarbeitung im Steuerabschnitt 41 kann eine Software-Verarbeitung sein, die durch das Ausführen eines vorab in einer CPU gespeicherten Programms abläuft, oder kann eine Hardware-Verarbeitung sein, die mittels einer speziell hierfür vorgesehenen elektronischen Schaltung ausgeführt wird.
Der Steuerabschnitt 41 verfügt über einen Signalerzeugungsabschnitt 48. Der Signalerzeugungsabschnitt 48 erzeugt eine Steuersignal zum Steuern des Ein-/Ausschaltens jedes der SW-Elemente 211 bis 216, 221 bis 226 beruhend auf dem vom Drehmomentsensor 94 erfassten Lenkdrehmoment, beruhend auf dem vom Drehwinkelsensor 29 erfassten elektrischen Winkel θ, und dergleichen. Das erzeugte Steuersignal wird an die jeweiligen Gates der SW-Elemente 211 bis 216, 221 bis 226 über eine Ansteuerschaltung (Voransteuerungseinheit) 35 ausgegeben.
Der Steuerabschnitt 41 steuert den Einschalt-/Ausschaltbetrieb jedes der SW-Elemente 211 bis 216, 221 bis 226, um den Antrieb des Motors 10 zu steuern.
In entsprechender Weise umfasst jeder der Steuerabschnitte 42 bis 45 in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen den Signalerzeugungsabschnitt 48. Es ist anzumerken, dass in 2 keine ausführliche Beschreibung der Steuerungsauslegung erfolgt, mit Ausnahme der Beschreibung des Signalerzeugungsabschnitts 48.
Im zweiten System 102 kann eine Störung auftreten, bei der der zweite oberseitige Bus 228 und jede Phase der zweiten Wicklungsgruppe 12 nicht elektrisch getrennt werden können und in einen weitgehend leitfähigen Zustand geraten. Des Weiteren kann eine Störung auftreten, bei der der zweite unterseitige Bus 229 und jede Phase der zweiten Wicklungsgruppe 12 elektrisch nicht getrennt werden können und in einen weitgehend leitfähigen Zustand gelangen.
Die Störung, bei der der zweite oberseitige Bus 228 oder der zweite unterseitige Bus 229 und jede Phase der zweiten Wicklungsgruppe 12 nicht elektrisch getrennt werden können und in einen weitgehend leitfähigen Zustand geraten, wie zuvor beschrieben, wird als „Kurzschlussstörung” bezeichnet. Kurzschlussstörungen umfassen eine Elementauffälligkeit, bei der die SW-Elemente 221 bis 226 selbst kurzgeschlossen sind, eine Verdrahtungsauffälligkeit, bei der ein Kurzschluss zwischen Drähten auftritt, eine Auffälligkeit der Wicklung und eine Auffälligkeit eines Signals vom Steuerabschnitt 41.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Wicklungsgruppe 11 und die zweite Wicklungsgruppe 12 magnetisch gekoppelt. Darüber hinaus weist der Rotor einen Magneten auf. Wenn dementsprechend die Ansteuerung des Motors 10 im ersten System 101 in einem Fall fortgeführt wird, bei dem eine Kurzschlussstörung im zweiten System 102 auftritt, fließt durch eine induzierte Spannung, die durch das Ansteuern des Motors 10 erzeugt wird, auch in der zweiten Wicklungsgruppe 12 ein Strom. Dies kann die Steuerung im ersten System 101 behindern, welches normal arbeitet. Dies gilt auch für den Fall, bei dem die Kurzschlussstörung im ersten System 101 auftritt. Nachstehend erfolgt eine Beschreibung, bei der der Fall des Auftretens einer Kurzschlussstörung im zweiten System 102 als Beispiel herangezogen wird, und die Beschreibung des Falls des Auftretens einer Kurzschlussstörung im ersten System 101 unterbleibt. Dies gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen.
Folglich steuert in der vorliegenden Ausführungsform der Steuerabschnitt 41 ein System, in welchem keine Kurzschlussstörung aufgetreten ist (nachstehend als „normales System” bezeichnet), unter Betrachtung des Einflusses eines Stroms, der in einem System fließt, in welchem die Kurzschlussstörung aufgetreten ist (nachstehend als „störungsbehaftetes System” bezeichnet), wodurch der Motor 10 auch dann zweckentsprechend angesteuert wird, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt. Nachstehend wird davon ausgegangen, dass das normale System das erste System 101 und das störungsbehaftete System das zweite System 102 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird vorausgesetzt, dass eine Phase, in der die Kurzschlussstörung aufgetreten ist, z. B. beruhend auf Klemmenspannungen oder dergleichen der Spulen 121 bis 123 spezifiziert wird. So kann zum Beispiel eine Phase, in der der größte Strom unter den Stromerfassungselementen 271, 272, 273 erfasst wird, als die Phase spezifiziert werden, in der die Kurzschlussstörung aufgetreten ist, und wenn die Klemmenspannung im Wesentlichen der Stromzufuhrspannung entspricht (d. h. die Klemmenspannung liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der die Stromzufuhrspannung enthält), kann man genau sagen, dass die Kurzschlussstörung in der Spule 121, 122 oder 123 der spezifizierten Phase und im zweiten oberseitigen Bus 228 aufgetreten ist. Darüber hinaus kann, wenn die Klemmenspannung zum Beispiel im Wesentlichen der Massespannung entspricht (d. h. die Klemmenspannung liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der eine Massespannung enthält), genau eingegrenzt werden, dass die Kurzschlussstörung in der Spule 121, 122 oder 123 der spezifizierten Phase und im zweiten unterseitigen Bus 229 aufgetreten ist.
3 zeigt eine Einzelheit des Steuerabschnitts 41. Eine Darstellung innerhalb des Motors 10 in 3 zeigt Spannungsgleichungen. Einzelheiten der Spannungsgleichungen werden in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben.
Eine sich auf die Steuerung des ersten Systems 101 bezogene Auslegung ist in 3 beschrieben, und bei dem zweiten System 102 wird unterstellt, dass es über eine ähnliche Steuerungsauslegung verfügt. Wenn das zweite System 102 das störungsbehaftete System ist, wird das erste System 101, bei dem es sich um das normale System handelt, zum Antreiben des Motors 10 gesteuert. Der zweite Wechselrichterabschnitt 22 wird so gesteuert, dass er alle SW-Elemente 221 bis 226 und das zweite Stromzufuhrrelais 32 ausschaltet. Das heißt, dass der Signalerzeugungsabschnitt 48 ein Steuersignal zum Abschalten aller SW-Elemente 221 bis 226 und des zweiten Wechselrichterabschnitts 22 erzeugt. Dies gilt auch für die zweite bis fünfte Ausführungsform.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Steuerabschnitt 41 einen Anweisungsberechnungsabschnitt 51, ein erstes Stromschätzglied 61, ein erstes Störspannungs-Schätzglied 62 und eine Drehmomentberechnungseinheit 63.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 umfasst einen Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510, einen Drehmomentkorrekturabschnitt 511, Subtraktionsglieder 512, 513, Steuerungen 514, 515, dq-interaktionsfreie Spannungsberechnungsabschnitte 516, 517, interaktionsfreie Spannungskorrekturabschnitte 518, 519, einen Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 520 und Störspannungs-Korrekturabschnitte 521, 522, 523. Der hier beschriebene Anweisungsberechnungsabschnitt 51 berechnet eine Anweisung für das normale System in einem Fall, bei dem die Kurzschlussstörung im störungsbehafteten System aufgetreten ist, und wenn die Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine normal arbeitet, wird die Anweisungsberechnung in einer separaten Verarbeitung ausgeführt. Dies gilt auch für einen Anweisungsberechnungsabschnitt in jeder der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen.
Der Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510 führt eine dq-Umwandlung am U1-Stromerfassungswert Iu1_s, am V1-Stromerfassungswert Iv1_s und am W1-Stromerfassungswert Iw1_s aus, wobei die Werte vom ersten Stromerfassungsabschnitt 26 beruhend auf dem elektrischen Winkel θ erfasst werden, um einen d-Achsen-Stromerfassungswert Id1_s und einen q-Achsen-Stromerfassungswert Iq1_s der ersten Wicklungsgruppe 11 zu berechnen. Hierbei sind die d-q-Achsen-Stromerfassungswerte Id1_s, Iq1_s Werte, die erhalten werden, indem an den Dreiphasen-Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iws1_s einfach nur eine dq-Umwandlung durchgeführt wird. Beide dieser Stromerfassungswerte sind in das Konzept des „Stromerfassungswerts” einzuschließen und können zweckentsprechend ausgewählt werden. In entsprechender Weise kann auch für einen Störspannungs-Schätzwert und einen nachfolgend beschriebenen Stromschätzwert zweckentsprechend ausgewählt werden, ob die Dreiphasenwerte oder die d-q-Achsenwerte verwendet werden.
Der Drehmomentkorrekturabschnitt 511 addiert den Drehmomentkorrekturwert Iq_c, der in der Drehmomentberechnungseinheit 63 berechnet wird, zu einem q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* hinzu, um einen korrigierten q-Achsen-Stromanweisungswert Iq** zu berechnen.
Das d-Achsen-Subtraktionsglied 512 berechnet eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId. Die d-Achsen-Stromabweichung ΔId der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abweichung zwischen einem d-Achsen-Stromanweisungswert Id* und dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id1_s, der zurückgekoppelt wird.
Das q-Achsen-Subtraktionsglied 513 berechnet eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq. Die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abweichung zwischen dem korrigierten q-Achsen-Stromanweisungswert Iq** und dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq1_s, der zurückgekoppelt wird.
Die d-Achsensteuerung 514 berechnet einen grundlegenden d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd*_b durch eine PI-Berechnung oder dergleichen, derart, dass die d-Achsen-Stromabweichung ΔId gegen 0 geht.
Die q-Achsensteuerung 515 berechnet einen grundlegenden q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq*_b durch eine PI-Berechnung oder dergleichen, derart, dass die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq gegen 0 geht.
Der dq-interaktionsfreie Spannungsberechnungsabschnitt 516 berechnet eine interaktionsfreie d-Achsen-Spannung Vd_dc beruhend auf der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq.
Der dq-interaktionsfreie Spannungsberechnungsabschnitt 517 berechnet eine interaktionsfreie q-Achsen-Spannung Vq_dc beruhend auf der d-Achsen-Stromabweichung ΔId.
Der d-Achsen-interaktionsfreie Spannungskorrekturabschnitt 518 subtrahiert die d-Achsen-interaktionsfreie Spannung Vd_dc von dem grundlegenden d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd*_b, um einen d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* zu berechnen.
Der q-Achsen-interaktionsfreie Spannungskorrekturabschnitt 519 addiert die q-Achsen-interaktionsfreie Spannung Vq_dc zum grundlegenden q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq*_b, um einen q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* zu berechnen.
Der Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 520 führt eine gegenläufige dq-Umwandlung am d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und am q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* beruhend auf dem elektrischen Winkel θ durch, um einen U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu*, einen V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv* und einen W-Phasen-Spannungsanweisungswert VW* zu berechnen, wobei es sich bei dem Wert Vv* und dem Wert VW* um Werte vor der Korrektur handelt.
Der U-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 521 addiert einen der U-Phase zugehörigen ersten Störspannungs-Schätzwert Vu_g1 zum U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu*, um einen korrigierten U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** zu berechnen.
Der V-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 522 addiert einen der V-Phase zugehörigen ersten Störspannungs-Schätzwert Vv_g1 zum V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv*, um einen korrigierten V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** zu berechnen.
Der W-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 523 addiert einen der W-Phase zugehörigen ersten Störspannungs-Schätzwert Vw_g1 zum W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw*, um einen korrigierten W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** zu berechnen.
Die berechneten korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** werden an den Signalerzeugungsabschnitt (siehe 2) 48 ausgegeben. Der Signalerzeugungsabschnitt 48 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Ein-/Ausschaltens der jeweiligen SW-Elemente 211 bis 216 beruhend auf den korrigierten Spannungsanweisungswerten Vu**, Vv**, Vw**. Das erzeugte Steuersignal wird durch die Ansteuerschaltung 35 (siehe 2) an den ersten Wechselrichterabschnitt 21 ausgegeben. In 3 sind Beschreibungen des Signalerzeugungsabschnitts 48 und der Ansteuerschaltung 35 weggelassen. Dies gilt auch für 4 und einige andere noch zu beschreibende Zeichnungen.
Das erste Stromschätzglied 61 berechnet erste Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f abgeschätzt werden, die im störungsbehafteten System aufgrund einer Rückwärtsspannung fließen. Die ersten Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1 werden unter Verwendung von Schaltungsgleichungen beruhend auf dem elektrischen Winkel θ und einer Drehwinkelgeschwindigkeit ω berechnet, die durch zeitliche Ableitung des elektrischen Winkels θ berechnet wird. Die ersten Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1 können anstelle der Schaltungsgleichungen durch eine Kennfeldberechnung errechnet werden, in der ein zuvor abgespeichertes Kennfeld verwendet wird.
Die ersten Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1 werden an das erste Störspannungs-Schätzglied 62 und die Drehmomentberechnungseinheit 63 ausgegeben.
Das erste Störspannungs-Schätzglied 62 berechnet erste Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g abgeschätzt werden, die im normalen System durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f erzeugt werden. Die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 werden beruhend auf den ersten Stromschätzwerten Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1 berechnet. Die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 werden über die Ausdrücke (1-1) bis (1-3) berechnet. Es ist anzumerken, dass M in den Ausdrücken für eine gegenseitige Induktivität steht, die zwischen der ersten Wicklungsgruppe 11 und zweiten Wicklungsgruppe 12 erzeugt wird, die magnetisch gekoppelt sind. Des Weiteren steht s in den Ausdrücken für eine Laplace-Variable. Vu_g1 = M × s × Iu_f1 – M × s × Iv_f1 (1-1) Vv_g1 = M × s × Iv_f1 – M × s × Iw_f1 (1-2) Vw_g1 = M × s × Iw_f1 – M × s × Iu_f1 (1-3)
Die berechneten ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 werden an die Störspannungs-Korrekturabschnitte 521, 522, 523 ausgegeben.
Die Drehmomentberechnungseinheit 63 berechnet ein Bremsdrehmoment Tb, welches durch die ersten Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f1 erzeugt wird. Das Bremsdrehmoment Tb wird durch Ausdruck (2) berechnet. Es ist anzumerken, dass Kt im Ausdruck ein Koeffizient zur Drehmomentumwandlung ist. Tb = Iu_f1 × Kt × sinθ + Iv_f1 × Kt × sin(θ – 120) + Iw_f1 × Kt × sin(θ + 120) (2)
Des Weiteren wandelt die Drehmomentberechnungseinheit 63 das berechnete Bremsdrehmoment Tb in einen q-Achsen-Strom um, um den Drehmomentkorrekturwert Iq_c zu berechnen.
In der vorliegenden Ausführungsform addieren die Störspannungs-Korrekturabschnitte 521, 522, 523 die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 zu den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw*. Mit anderen Worten lässt sich auch sagen, dass der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** berechnet, die durch Kompensation der Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g erhalten werden.
Darüber hinaus addiert der Drehmomentkorrekturabschnitt 511 den Drehmomentkorrekturwert Iq_c zum q-Achsen-Stromanweisungswert Iq*. Mit anderen Worten kann auch festgestellt werden, dass der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** durch Verwendung eines korrigierten Stromanweisungswerts Iq** berechnet, der durch Kompensation des Bremsdrehmoments erhalten wird, welches durch den im störungsbehafteten System fließenden Strom erzeugt wird.
Das heißt, dass selbst bei Auftreten einer Kurzschlussstörung in einem System die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** berechnet werden, indem Einflüsse der im störungsbehafteten System fließenden Ströme korrigiert werden, um eine adäquate Steuerung des normalen Systems zu gewährleisten.
Wie vorstehend im Detail beschrieben ist, steuert die Steuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform für die drehende elektrische Maschine die Ansteuerung des Motors 10 mit mehreren Wicklungsgruppen 11, 12, die magnetisch miteinander gekoppelt sind, und die Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine ist mit den Wechselrichterabschnitten 21, 22 und dem Steuerabschnitt 41 versehen.
Die Wechselrichterabschnitte 21, 22 sind jeweils für die Wicklungsgruppen 11, 12 vorgesehen. Der erste Wechselrichterabschnitt 21 umfasst die hochpotentialseitigen SW-Elemente 211 bis 213, die entsprechend den jeweiligen Phasen der ersten Wicklungsgruppe 11 vorgesehen sind, und die tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214 bis 216, die jeweils mit den Tiefpotentialseiten der hochpotentialseitigen SW-Elemente 211 bis 213 verbunden sind. Der zweite Wechselrichterabschnitt 22 umfasst die hochpotentialseitigen SW-Elemente 221 bis 223, die entsprechend den jeweiligen Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 12 vorgesehen sind, und die tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224 bis 226, die jeweils mit den Tiefpotentialseiten der hochpotentialseitigen SW-Elemente 221 bis 223 verbunden sind.
Der Steuerabschnitt 41 steuert die Wechselrichterabschnitte 21, 22. Genauer gesagt, steuert der Steuerabschnitt 41 den Einschalt-/Ausschaltbetrieb jedes der SW-Elemente 211 bis 216, 221 bis 226 der Wechselrichterabschnitte 21, 22.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Wicklungsgruppen 11, 12 und die entsprechend den Wicklungsgruppen 11, 12 vorgesehenen Wechselrichterabschnitte 21, 22 als die „Systeme” herangezogen. Konkret werden die erste Wicklungsgruppe 11 und der erste Wechselrichterabschnitt 21 als das erste System 101 herangezogen, und die zweite Wicklungsgruppe 12 und der zweite Wechselrichterabschnitt 22 werden als das zweite System 102 herangezogen.
Der Steuerabschnitt 41 umfasst den Signalerzeugungsabschnitt 48, das erste Störspannungs-Schätzglied 62 und den Anweisungsberechnungsabschnitt 51.
Der Signalerzeugungsabschnitt 48 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Einschalt-/Ausschaltbetriebs jedes der hochpotentialseitigen SW-Elemente 211 bis 213, 221 bis 223 und der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214 bis 216, 224 bis 226.
Hierin wird als „Kurzschlussstörung” eine Störung bezeichnet, bei der der erste oberseitige Bus 218 zum Verbinden der Hochpotentialseiten der hochpotentialseitigen SW-Elemente 211 bis 213 oder der erste unterseitige Bus 219 zum Verbinden der Tiefpotentialseiten der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214 bis 216, und eine beliebige Phase der ersten Wicklungsgruppe 11 in den leitfähigen Zustand geraten. In entsprechender Weise wird als „Kurzschlussstörung” eine Störung bezeichnet, bei der der zweite oberseitige Bus 228 zum Verbinden der Hochpotentialseiten der hochpotentialseitigen SW-Elemente 221 bis 223 oder der zweite unterseitige Bus 229 zum Verbinden der Tiefpotentialseiten der tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224 bis 226, und eine beliebige Phase der zweiten Wicklungsgruppe 12 in den leitfähigen Zustand geraten. Es ist anzumerken, dass der „leitfähige Zustand” nicht auf einen vollständig kurzgeschlossenen Zustand beschränkt ist, sondern wie vorstehend beschrieben den Zustand umfasst, dass eine Leitfähigkeit bis zu so einem Ausmaß besteht, dass keine elektrische Unterbrechung vorhanden ist.
Darüber hinaus wird ein System, in dem die Kurzschlussstörung aufgetreten ist, als „störungsbehaftetes System” oder „Ausfallsystem” bezeichnet, und ein System, in dem die Kurzschlussstörung nicht aufgetreten ist, wird als „normales System” oder „Normalsystem” bezeichnet.
Wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, berechnet das erste Störspannungs-Schätzglied 62 die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g abgeschätzt werden, die Spannungen darstellen, die im normalen System durch Ströme erzeugt werden, die im störungsbehafteten System fließen.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 berechnet die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw**, die sich auf die Leitung zum normalen System beziehen, gemäß den ersten Störspannungs-Schätzwerten Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1.
Dementsprechend kann, selbst wenn in irgendeinem System eine Kurzschlussstörung auftritt, das Normalsystem gesteuert werden, ohne dass es durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f beeinträchtigt wird, wodurch der Motor 10 mittels des normalen Systems zweckentsprechend angesteuert wird.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 korrigiert die Spannungsanweisungswerte Vu*, Vv*, Vw*, die beruhend auf den Stromanweisungswerten Id*, Iq*, die sich auf die Ansteuerung des Motors 10 beziehen, und beruhend auf den Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iw1_s der jeweiligen Phasen im normalen System berechnet werden, mittels der ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1, um die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** zu berechnen.
Dadurch kann das normale System in geeigneterer Art und Weise gesteuert werden, ohne durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f beeinträchtigt zu werden.
Die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 werden auf der Grundlage der Drehwinkelgeschwindigkeit ω des Motors 10 berechnet.
Folglich können durch eine rückführungslose Steuerung die Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g durch eine relativ einfache Berechnung zweckmäßig abgeschätzt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt bei Auftreten einer Kurzschlussstörung der Signalerzeugungsabschnitt 48 ein Steuersignal zum Abschalten aller hochpotentialseitigen SW-Elemente 221 bis 223 und aller tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224 bis 226 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22, bei dem es sich um den Wechselrichterabschnitt im störungsbehafteten System handelt. Dadurch können die Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g so klein wie möglich gemacht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Anweisungsberechnungsabschnitt 51 der „Anweisungsberechnungsvorrichtung”, das erste Störspannungs-Schätzglied 62 entspricht der „Störspannungs-Schätzvorrichtung”, und der Signalerzeugungsabschnitt 48 entspricht der „Signalerzeugungsvorrichtung”. Darüber hinaus entsprechen die ersten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g1, Vv_g1, Vw_g1 den „Störspannungs-Schätzwerten”, und die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** entsprechen den „Normalsystem-Anweisungswerten”.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Ein Steuerabschnitt 42 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Anweisungsberechnungsabschnitt 53, ein zweites Störspannungs-Schätzglied 71, einen Bandpassfilter 73, ein zweites Stromschätzglied 75 und einen Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 53 umfasst den Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510, Stromanweisungswert-Korrekturabschnitte 531, 532, Subtraktionsglieder 533, 534, die Steuerungen 514, 515, die dq-interaktionsfreien Spannungsberechnungsabschnitte 516, 517, die interaktionsfreien Spannungskorrekturabschnitte 518, 519, den Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 520 und Störspannungs-Korrekturabschnitte 541, 542, 543.
Der d-Achsen-Stromanweisungswert-Korrekturabschnitt 531 addiert zu dem d-Achsen-Stromanweisungswert Id* einen zweiten d-Achsen-Stromanweisungswert Id_f2, bei dem es sich um einen Wert handelt, der erhalten wird, indem im Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77 eine dq-Umwandlung an zweiten Stromschätzwerten Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 durchgeführt wird, die im zweiten Stromschätzglied 75 geschätzt werden, um einen korrigierten d-Achsen-Stromanweisungswert Id** zu berechnen.
Der q-Achsen-Stromanweisungswert-Korrekturabschnitt 532 addiert zu dem q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* einen zweiten q-Achsen-Stromanweisungswert Iq_f2, bei dem es sich um einen Wert handelt, der erhalten wird, indem im Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77 eine dq-Umwandlung an den zweiten Stromschätzwerten Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 durchgeführt wird, die im zweiten Stromschätzglied 75 geschätzt werden, um einen korrigierten q-Achsen-Stromanweisungswert Iq** zu berechnen.
Das d-Achsen-Subtraktionsglied 533 berechnet eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId. Die d-Achsen-Stromabweichung ΔId der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abweichung zwischen dem korrigierten d-Achsen-Stromanweisungswert Id** und dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id1_s, der zurückgekoppelt wird.
Das q-Achsen-Subtraktionsglied 534 berechnet eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq. Die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abweichung zwischen dem korrigierten q-Achsen-Stromanweisungswert Iq** und dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq1_s, der zurückgekoppelt wird.
Der U-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 541 addiert einen der U-Phase zugehörigen zweiten Störspannungs-Schätzwert Vu_g2 zum U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu*, um einen korrigierten U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** zu berechnen.
Der V-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 542 addiert einen der V-Phase zugehörigen zweiten Störspannungs-Schätzwert Vv_g2 zum V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv*, um einen korrigierten V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** zu berechnen.
Der W-Phasen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 543 addiert einen der W-Phase zugehörigen zweiten Störspannungs-Schätzwert Vw_g2 zum W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw*, um einen korrigierten W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** zu berechnen.
Das zweite Störspannungs-Schätzglied 71 berechnet zweite Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g abgeschätzt werden, die im normalen System durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f entstehen. Die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 werden mittels Spannungsgleichungen beruhend auf den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw*, den Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iw1_s, und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω berechnet.
Die Spannungsgleichungen der drei Phasen des Motors 10, der einen Motor mit Mehrfachwicklung darstellt, werden durch die Ausdrücke (3-1) bis (3-3) ausgedrückt. Vu1 = R × Iu1 + L × s × Iu1 + M × s × Iu2 – M × s × Iv2 + ω × φu1 (3-1) Vv1 = R × Iv1 + L × s × Iv1 + M × s × Iv2 – M × s × Iw2 + ω × φv1 (3-2) Vw1 = R × Iw1 + L × s × Iw1 + M × s × Iw2 – M × s × Iu2 + ω × φw1 (3-3)
Die Symbole in den Ausdrücken sind wie folgt:

Vu1:: Spannung der U1-Spule 111
Vv1:: Spannung der V1-Spule 112
Vw1:: Spannung der W1-Spule 113
R:: Widerstand
L:: Eigeninduktivität
M:: gegenseitige Induktivität
ω:: elektrische Winkelgeschwindigkeit
φu1, φv1, φw1:: Ankervernetzungsdurchflutung

Die Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g werden ausgedrückt durch Ausdrücke (4-1) bis (4-3). Vu_g = M × s × Iu_f (4-1) Vv_g = M × s × Iu_f (4-2) Vw_g = M × s × Iu_f (4-3)
Es wäre anzumerken, dass im Motor 10 von 4 die Ausdrücke (3-1) bis (3-3) und die Ausdrücke (4-1) bis (4-3) durch ein Diagramm dargestellt sind. Dies gilt auch für 5 und dergleichen.
Des Weiteren können die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 über Ausdrücke (5-1) bis (5-3) aus den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw*, den Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iws_s, und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω berechnet werden. Vu_g2 = Vu* – (R × Iu1_s + L × s × Iu1_s + ω × φu1) (5-1) Vr_g2 = Vv* – (R × Iv1_s + L × s × Iv1_s + ω × φv1) (5-2) Vw_g2 = Vw* – (R × Iw1_s + L × s × Iw1_s + ω × φw1) (5-3)
Die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2, die im zweiten Störspannungs-Schätzglied 71 abgeschätzt werden, umfassen einen Einfluss von Temperatureigenschaften, einen Einfluss eines Stromerfassungsfehlers, eines Signalrauschens und eines Ausgangsspannungsfehlers. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform der Bandpassfilter 73 eingesetzt, um so die wie zuvor beschriebenen Einflüsse eines Erfassungsfehlers und dergleichen zu reduzieren. Somit ist es möglich, die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 mit einer gewünschten Frequenzkomponente herauszunehmen. Die Frequenzcharakteristika des Bandpassfilters 73 lassen sich gemäß der elektrischen Winkelgeschwindigkeit variabel gestalten. Dies gilt auch für einen Bandpassfilter 74, der später beschrieben wird. Nachstehend werden Werte, die vom Bandpassfilter 73 ausgegeben werden, einfach als „zweite Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2” bezeichnet.
Die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2, die aus dem Bandpassfilter 73 ausgegeben werden, werden in den Störspannungs-Korrekturabschnitten 541, 542, 543 zu den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw* addiert, um die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** zu berechnen.
Das zweite Stromschätzglied 75 berechnet zweite Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f abgeschätzt werden. Die zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 werden auf Grundlage der zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 berechnet. Die zweiten Störschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 können anhand von Ausdrücken (7-1), (7-2), (7-3) unter der Voraussetzung des Ausdrucks (6) berechnet werden. Iu_f2 + Iv_f2 + Iw_f2 = 0 (6) Iu_f2 = (Vu_g – Vw_g)/(3 × M × s) (7-1) Iv_f2 = (Vv_g – Vu_g)/(3 × M × s) (7-2) Iw_f2 = (Vw_g – Vv_g)/(3 × M × s) (7-3)
In der vorliegenden Ausführungsform werden die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 und die zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 mittels eines Dreiphasenmodells berechnet, wodurch die Notwendigkeit aus der Welt geschafft ist, eine gegenseitige Störbeeinflussung zwischen den d-q-Achsen zu betrachten. Darüber hinaus wird bei Verwendung einer Dreiphasensumme = 0, wie in Ausdruck (6) gezeigt ist, die Berechnung vereinfacht.
Die geschätzten zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 werden im Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77 einer dq-Umwandlung unterzogen. Die im Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77 berechneten zweiten Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 werden an die Stromanweisungswert-Korrekturabschnitte 531, 532 ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 beruhend auf den Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iw2_s der jeweiligen Phasen im normalen System berechnet, und die Spannungsanweisungswerte Vu*, Vv*, Vw* werden auf Grundlage der Stromanweisungswerte Id*, Iq* berechnet, die sich auf die Ansteuerung des Motors 10 beziehen, und beruhend auf den Stromerfassungswerten Iu1_s, Iv1_s, Iw2_s.
Dies ermöglicht eine adäquate Abschätzung der Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g durch Verwendung der Stromerfassungswerte Id1_s, Iq1_s im normalen System ohne Spezifizierung einer störungsbehafteten Phase.
Der Steuerabschnitt 42 weist das zweite Stromschätzglied 75 auf.
Das zweite Stromschätzglied 75 berechnet, beruhend auf den zweiten Störspannungs-Schätzwerten Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2, zweite Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f geschätzt werden, die Ströme darstellen, welche im Ausfallsystem fließen.
Dies ermöglicht eine adäquate Abschätzung der Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f beruhend auf den zweiten Störspannungs-Schätzwerten Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2, die auf Grundlage der Stromerfassungswerte Iu1_s, Iv1_s, Iw1_s im normalen System berechnet werden.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 53 berechnet die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** beruhend auf den korrigierten Stromerfassungswerten Id**, Iq**, die erhalten werden, indem die Stromanweisungswerte Id*, Iq* mittels der zweiten Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 korrigiert werden.
Somit ist es möglich, ein Bremsdrehmoment zu kompensieren, das durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f im normalen System verursacht wird, um so eine Schwankung im Drehmoment zu reduzieren, wenn sich beide Systeme überlagern.
Des Weiteren wird eine den obigen Ausführungsformen ähnliche Wirkung ausgeübt.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Anweisungsberechnungsabschnitt 53 der „Anweisungsberechnungsvorrichtung”, das zweite Störspannungs-Schätzglied 71 entspricht der „Störspannungs-Schätzvorrichtung”, und das zweite Stromschätzglied 75 entspricht der „Stromschätzvorrichtung”. Des Weiteren entsprechen die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 den „Störspannungs-Schätzwerten”, und die dreiphasigen zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 und die zweiten d-q-Achsen-Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 entsprechen den „Stromschätzwerten”. Die anderen sind denen in den vorstehenden Ausführungsformen ähnlich.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezugnahme auf 5 beschrieben. Ein Unterschied besteht darin, dass in der vorliegenden Ausführungsform d-q-Achsen-Spannungsgleichungen verwendet werden, während in der zweiten Ausführungsform die Dreiphasen-Spannungsgleichungen verwendet werden. Das d-q-Achsenmodell wird anstelle des Dreiphasenmodells verwendet, was eine Verringerung der Anzahl arithmetischer Ausdrücke erlaubt.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst ein Steuerabschnitt 43 einen Anweisungsberechnungsabschnitt 55, ein zweites Störspannungs-Schätzglied 72, den Bandpassfilter 74 und ein zweites Stromschätzglied 76.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 55 umfasst den Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510, die Stromanweisungswert-Korrekturabschnitte 531, 532, die Subtraktionsglieder 533, 534, die Steuerungen 514, 515, die dq-interaktionsfreien Spannungsberechnungsabschnitte 516, 517, die interaktionsfreien Spannungskorrekturabschnitte 518, 519, Störspannungs-Korrekturabschnitte 551, 552 und einen Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 553.
Der d-Achsen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 551 addiert einen zweiten Störspannungs-Schätzwert Vd_g2 zum d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd*, um einen korrigierten d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd** zu berechnen.
Der q-Achsen-Störspannungs-Korrekturabschnitt 552 addiert einen zweiten Störspannungs-Schätzwert Vq_g2 zum q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq*, um einen korrigierten q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq** zu berechnen.
Der Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 553 führt eine gegenläufige dq-Umwandlung am korrigierten d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd** und am korrigierten q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq** beruhend auf dem elektrischen Winkel θ durch, um einen U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu*, einen V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv* und einen W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw* zu berechnen. Der Signalerzeugungsabschnitt 48 erzeugt ein Steuersignal beruhend auf den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw* anstelle der korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw**. Dies gilt auch für eine nachfolgend beschriebene fünfte Ausführungsform.
Das zweite Störspannungs-Schätzglied 72 berechnet zweite Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem d-q-Achsen-Störspannungen Vd_g, Vq_g abgeschätzt werden, die im normalen System durch die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f erzeugt werden. Die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 werden unter Verwendung von Spannungsgleichungen beruhend auf den Spannungsanweisungswerten Vd*, Vq*, den Stromerfassungswerten Id1_s, Iq1_s, die durch Ausführung einer dq-Umwandlung im Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510 erhalten werden, und der Drehwinkelgeschwindigkeit ωberechnet.
Die Spannungsgleichungen der d-q-Achse des Motors 10, der ein Motor mit Mehrfachwicklung ist, werden durch Ausdrücke (8-1), (8-2) ausgedrückt. Darüber hinaus steht Vd1 im Ausdruck für eine d-Achsen-Spannung der ersten Wicklungsgruppe 11, und Vq1 im Ausdruck steht für eine q-Achsen-Spannung der ersten Wicklungsgruppe 11. Des Weiteren steht Id1 im Ausdruck für einen d-Achsen-Strom der ersten Wicklungsgruppe 11, und Iq1 im Ausdruck steht für einen q-Achsen-Strom der ersten Wicklungsgruppe 11. Vd1 = R × Id1 + L × s × Id1 – ω × L × Iq1 + M × s × Id2 – ω × M × Iq2 (8-1) Vq1 = R × Iq1 + L × s × Iq1 + ω × L × Id1 + M × s × Iq2 + ω × M × Id2 + ω × φ1 (8-2)
Die d-q-Achsen-Störspannungen Vd_g, Vq_g werden ausgedrückt durch Ausdrücke (9-1), (9-2). Vd_g = M × s × Id_f – ω × M × Iq_f (9-1) Vq_g = M × s × Iq_f + ω × M × Id_f (9-2)
Des Weiteren können die Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 über Ausdrücke (10-1), (10-2) aus den Spannungsanweisungswerten Vd*, Vq*, den Stromerfassungswerten Id1_s, Iq1_s und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω berechnet werden. Vd_g2 = Vd* – (R × Id1_s + L × s × Id1_s – ω × L × Iq1_s) (10-1) Vq_g2 = Vq* – (R × Iq1_s + L × s × Iq1_s + ω × L × Id1_s + ω × φ) (10-2)
Da die im Störspannungs-Schätzglied 72 abgeschätzten Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 ähnliche Fehler enthalten wie diejenigen in der zweiten Ausführungsform, wird der Bandpassfilter 74 angewendet, um gewünschte Frequenzkomponenten herauszunehmen. Nachstehend werden Werte, die vom Bandpassfilter 74 ausgegeben werden, einfach als „Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2” bezeichnet.
Die aus dem Bandpassfilter 74 ausgegebenen Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 werden in den Störspannungs-Korrekturabschnitten 551, 552 zu den Spannungsanweisungswerten Vd*, Vq* addiert. Dann werden korrigierte Spannungsanweisungswerte Vd*, Vq* berechnet.
Das zweite Stromschätzglied 76 berechnet zweite Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2, bei denen es sich um Werte handelt, die erhalten werden, indem Ausfallsystemströme Id_f, Iq_f geschätzt werden. Zweite Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 werden beruhend auf den zweiten Störspannungs-Schätzwerten Vd_g2, Vq_g2 berechnet. Die zweiten Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 können anhand von Ausdrücken (11-1), (11-2) berechnet werden, indem simultane Gleichungen der Ausdrücke (10-1), (10-2) gelöst werden. Id_f2 = (–ω × M × Vd_g2 + M × s × Vq_g2)/(M² × s² + ω² × M²) (11-1) Iq_f2 = (ω × M × Vq_g2 + M × s × Vd_g2)/(M² × s² + ω² × M²) (11-2)
Die geschätzten zweiten d-q-Achsen-Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 werden an die Stromanweisungswert-Korrekturabschnitte 531, 532 ausgegeben. In der vorliegenden Ausführungsform kann, da die zweiten d-q-Achsen-Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 im zweiten Stromschätzglied 76 berechnet werden, der Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 77 entfallen, der in der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist, um so die Steuerungsauslegung zu vereinfachen.
Die vorliegende Ausführungsform übt eine ähnliche Wirkung wie diejenige der zweiten Ausführungsform aus.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Anweisungsberechnungsabschnitt 55 der „Anweisungsberechnungsvorrichtung”, das zweite Störspannungs-Schätzglied 72 entspricht der „Störspannungs-Schätzvorrichtung”, und das zweite Stromschätzglied 76 entspricht der „Stromschätzvorrichtung”. Darüber hinaus entsprechen die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 den „Störspannungs-Schätzwerten”, die zweiten Stromschätzwerte Id_f2, Iq_f2 entsprechen den „Stromschätzwerten”, und die Spannungsanweisungswerte Vu*, Vv*, Vw* entsprechen den „Normalsystem-Anweisungswerten”. Die anderen sind ähnlich denjenigen in den obigen Ausführungsformen.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst ein Steuerabschnitt 44 einen Anweisungsberechnungsabschnitt 56, das erste Stromschätzglied 61, die Drehmomentberechnungseinheit 63, das zweite Störspannungs-Schätzglied 71, den Bandpassfilter 73, das zweite Stromschätzglied 75 und eine Einrichtung 79 zum Aufspüren einer störungsbehafteten Phase oder Ausfallphasendetektor 79.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 56 umfasst den Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510, den Drehmomentkorrekturabschnitt 511, die Subtraktionsglieder 512, 513, die Steuerungen 514, 515, die dq-interaktionsfreien Spannungsberechnungsabschnitte 516, 517, die interaktionsfreien Spannungskorrekturabschnitte 518, 519, den Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschniitt 520 und die Störspannungs-Korrekturabschnitte 541, 542, 543.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 56 ist ähnlich dem Anweisungsberechnungsabschnitt 51 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 zu den Spannungsanweisungswerten Vu*, Vv*, Vw* addiert werden, um die korrigierten Spannungsanweisungswerte Vu**, Vv**, Vw** zu berechnen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Stelle, an der die Kurzschlussstörung auftritt, im Ausfallphasendetektor 79 unter Verwendung der zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2, die im zweiten Stromschätzglied 75 abgeschätzt werden, genau angegeben.
Eine Verarbeitung zur Bestimmung einer störungsbehafteten Phase im Ausfallphasendetektor 79 wird mit Bezugnahme auf einen in 7 gezeigten Ablaufplan beschrieben. Die Verarbeitung zur Bestimmung einer störungsbehafteten Phase wird im Ausfallphasendetektor 79 in einem vorbestimmten Zeitraum ausgeführt. Es ist anzumerken, dass ein Berechnungszeitraum für die Verarbeitung zur Bestimmung einer störungsbehafteten Phase derselbe sein kann wie ein Berechnungszeitraum des Anweisungsberechnungsabschnitts 56, oder auch einen längeren Zeitraum darstellen kann als der Berechnungszeitraum des Anweisungsberechnungsabschnitts 56.
In einem ersten Schritt S101 (nachstehend wird „Schritt” weggelassen und einfach nur mit dem Symbol „S” bezeichnet) wird bestimmt, ob der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 größer als ein positivseitiger Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist oder nicht. Der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th kann ein vorbestimmter Wert sein oder kann variabel gestaltet sein, derart, dass ein Absolutwert mit zunehmender Drehzahl oder Drehwinkelgeschwindigkeit ω des Motors 10 größer wird. Dies gilt auch für einen negativseitigen Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th. Wenn festgestellt wird, dass der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 nicht größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist (S101: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S103 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist (S101: JA), schreitet die Verarbeitung zu S102 fort.
In S102 wird ein der U-Phase zugehöriger, positivseitiger Störungszähler inkrementiert. Nachstehend wird der positivseitige Störungszähler in 7 mit „+ Zähler” bezeichnet.
In S103 wird festgestellt, ob der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist. Wenn festgestellt wird, dass der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 nicht größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist (S103: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S105 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist (S103: JA), schreitet die Verarbeitung zu S104 fort.
In S104 wird ein der V-Phase zugehöriger, positivseitiger Störungszähler inkrementiert.
In S105 wird festgestellt, ob der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 größer ist als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 nicht größer als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th ist (S105: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S107 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 größer ist als der positivseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert I_th (S105: JA), schreitet die Verarbeitung zu S106 fort.
In S106 wird ein der W-Phase zugehöriger, positivseitiger Störungszähler inkrementiert.
In S107 wird festgestellt, ob der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 kleiner ist als ein negativseitiger Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 nicht kleiner als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th ist (S107: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S109 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der U-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iu_f2 kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th (S107: JA), schreitet die Verarbeitung zu S108 fort.
In S108 wird ein der U-Phase zugehöriger, negativseitiger Störungszähler inkrementiert. Nachstehend wird der negativseitige Störungszähler in 7 mit „– Zähler” bezeichnet.
In S109 wird festgestellt, ob der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 nicht kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th (S109: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S111 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der V-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iv_f2 kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th (S109: JA), schreitet die Verarbeitung zu S110 fort.
In S110 wird ein der V-Phase zugehöriger, negativseitiger Störungszähler inkrementiert.
In S111 wird festgestellt, ob der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 kleiner als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 nicht kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th (S111: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S113 fort. Wenn festgestellt wird, dass der der W-Phase zugehörige zweite Stromschätzwert Iw_f2 kleiner ist als der negativseitige Fehlbestandsbestimmungsschwellenwert –I_th (S111: JA), schreitet die Verarbeitung zu S112 fort.
In S112 wird ein der W-Phase zugehöriger, negativseitiger Störungszähler inkrementiert.
In S113 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der U-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als ein Bestimmungswert B oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der U-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S113: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S115 fort. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der U-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S113: JA), schreitet die Verarbeitung zu S114 fort.
In S114 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der U2-Spule 121 und des zweiten oberseitigen Busses 228, die in einen weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein U+-Störungsmerker FIgU+ aktiviert.
In S115 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der V-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der V-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S115: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S117 fort. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der V-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S115: JA), schreitet die Verarbeitung zu S116 fort.
In S116 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der V2-Spule 122 und des zweiten oberseitigen Busses 228, die in einen weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein V+-Störungsmerker FIgV+ aktiviert.
In S117 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der W-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der W-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S117: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S119 fort. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der W-Phase zugehörigen, positivseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S117: JA), schreitet die Verarbeitung zu S118 fort.
In S118 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der W2-Spule 123 und des zweiten oberseitigen Busses 228, die in den weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein W+-Störungsmerker FIgW+ aktiviert.
In S119 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der U-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der U-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S119: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S121 fort. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der U-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S119: JA), schreitet die Verarbeitung zu S120 fort.
In S120 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der U2-Spule 121 und des zweiten unterseitigen Busses 229, die in den weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein U–-Störungsmerker FIgU– aktiviert.
In S121 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der V-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer als der Bestimmungswert B ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der V-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S121: NEIN), schreitet die Verarbeitung zu S123 fort. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der V-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S121: JA), schreitet die Verarbeitung zu S122 fort.
In S122 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der V2-Spule 122 und des zweiten unterseitigen Busses 229, die in den weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein V–-Störungsmerker FIgV– aktiviert.
In S123 wird festgestellt, ob ein Zählwert des der W-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer als der Bestimmungswert B ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der W-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers nicht größer ist als der Bestimmungswert B (S123: NEIN), wird die Verarbeitung beendet. Wenn festgestellt wird, dass der Zählwert des der W-Phase zugehörigen, negativseitigen Störungszählers größer ist als der Bestimmungswert B (S123: JA), schreitet die Verarbeitung zu S124 fort.
In S124 wird festgestellt, dass die Auffälligkeit der W2-Spule 123 und des zweiten unterseitigen Busses 229, die in den weitgehend leitfähigen Zustand gelangt sind, aufgetreten ist, und es wird ein W–-Störungsmerker FIgW– aktiviert.
Somit ist es möglich, eine Ausfallphase zutreffend als eine Phase zu benennen, in der eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, und zwar beruhend auf den zweiten Stromschätzwerten Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2. Die Störungsmerker FIgU+, FIgV+, FIgW+, FIgU–, FIgV–, FIgW–, bei denen es sich um Informationseinheiten handelt, die sich auf die spezifizierten Ausfallphasen beziehen, werden an das erste Stromschätzglied 61 ausgegeben.
Im ersten Stromschätzglied 61 werden die ersten Stromschätzwerte Iu_f1, Iv_f1, Iw_f2 mittels der Information über die Ausfallphase berechnet, die beruhend auf FIgU+, FIgV+, FIgW+, FIgU–, FIgV–, FIgW– spezifiziert wird, welche vom Ausfallphasendetektor 79 ausgegeben werden.
Es wäre festzuhalten, dass, wenn das Auftreten einer Kurzschlussstörung spezifiziert worden ist und alle Störungsmerker FIgU+, FIgV+, FIgW+, FIgU–, FIgV–, FIgW– deaktiviert sind, daraus geschlossen werden kann, dass es sich hierbei um eine Kurzschlussstörung handelt, die durch eine Signalauffälligkeit verursacht wurde, und dass die SW-Elemente 221 bis 226 ihrerseits normal arbeiten. Zum Beispiel können durch Unterbrechung der Gesamtsteuerung aufseiten des zweiten Systems 102 die SW-Elemente 221 bis 226 abgeschaltet werden, und wenn die elektrische Verbindung zwischen den Spulen 121 bis 123 und dem oberseitigen Bus 228 oder unterseitigen Bus 229 unterbrochen werden kann, tritt keine Leitung zum Ausfallsystem durch eine Rückwärtsspannung auf. Dadurch wird verhindert, dass das normale System durch die Störungsspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g beeinträchtigt wird. In diesem Fall können der Drehmomentkorrekturwert Iq_c und die Störspannungs-Schätzwerte Vu_g2, Vv_g2, Vw_g2 auf Null gesetzt werden. Darüber hinaus kann die Anweisungsberechnung im normalen System durch eine ähnliche Verarbeitung wie diejenige in Normalzeit durchgeführt werden.
Der Steuerabschnitt 44 der vorliegenden Ausführungsform weist den Ausfallphasendetektor 79 auf. Der Ausfallphasendetektor 79 gibt einen Störungsort im störungsbehafteten System beruhend auf den zweiten Stromschätzwerten Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 genau an.
Somit ist es möglich, auf der Grundlage der zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 den Störungsort zweckentsprechend genau anzugeben.
Darüber hinaus wird eine den obigen Ausführungsformen ähnliche Wirkung ausgeübt.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Anweisungsberechnungsabschnitt 56 der „Anweisungsberechnungsvorrichtung”, und der Ausfallphasendetektor 79 entspricht der „Störungsort-Spezifizierungsvorrichtung”. Die anderen Elemente sind ähnlich denjenigen in den obigen Ausführungsformen.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Wie in 8 gezeigt ist, umfasst ein Steuerabschnitt 45 einen Anweisungsberechnungsabschnitt 57, das erste Stromschätzglied 61, die Drehmomentberechnungseinheit 63, das zweite Störspannungs-Schätzglied 72, den Bandpassfilter 74, das zweite Stromschätzglied 76, einen Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 78 und den Ausfallphasendetektor 79.
Der Anweisungsberechnungsabschnitt 57 umfasst den Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 510, den Drehmomentkorrekturabschnitt 511, die Subtraktionsglieder 512, 513, die Steuerungen 514, 515, die dq-interaktionsfreien Spannungsberechnungsabschnitte 516, 517, die interaktionsfreien Spannungskorrekturabschnitte 518, 519, die Störspannungs-Korrekturabschnitte 551, 552 und den Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 553.
In der vorliegenden Ausführungsform werden ähnlich der dritten Ausführungsform die zweiten Störspannungs-Schätzwerte Vd_g2, Vq_g2 in den Störspannungs-Korrekturabschnitten 551, 552 zu den Spannungsanweisungswerten Vd*, Vq* hinzuaddiert, um korrigierte Spannungsanweisungswerte Vd**, Vq** zu berechnen. Darüber hinaus wird im Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 553 eine gegenläufige dq-Umwandlung an den korrigierten Spannungsanweisungswerten Vd**, Vq** durchgeführt, um die Spannungsanweisungswerte Vu*, Vv*, Vw* zu berechnen. Außer in dieser Hinsicht ist der Anweisungsberechnungsabschnitt 57 der vorliegenden Ausführungsform gleich dem Anweisungsberechnungsabschnitt 51 der ersten Ausführungsform.
Der Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 78 führt eine gegenläufige dq-Umwandlung an den zweiten d-q-Achsen-Stromschätzwerten Id_f2, Iq_f2 durch, die im zweiten Stromschätzglied 76 berechnet werden, um die dreiphasigen zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 zu berechnen. Die berechneten zweiten Stromschätzwerte Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 werden an den Ausfallphasendetektor 79 ausgegeben.
Im Ausfallphasendetektor 79 wird, ähnlich der vierten Ausführungsform, beruhend auf den zweiten Stromschätzwerten Iu_f2, Iv_f2, Iw_f2 ein genau Ort angegeben, an dem die Kurzschlussstörung aufgetreten ist.
Selbst bei einer solchen Auslegung kann eine Wirkung ausgeübt werden, die ähnlich denjenigen der obigen Ausführungsformen ist.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Anweisungsberechnungsabschnitt 57 der „Anweisungsberechnungsvorrichtung”. Die anderen sind ähnlich denjenigen der obigen Ausführungsformen.
(Sechste Ausführungsform)
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezugnahme auf 9A und 9B beschrieben. In 9A und 9B sind Beschreibungen außer denjenigen für die zweite Wicklungsgruppe 12, den zweiten Wechselrichterabschnitt 22, die Batterie 30 und das zweite Stromzufuhrrelais 32 weggelassen. Darüber hinaus ist in 9A auch eine Beschreibung des zweiten Stromzufuhrrelais 32 weggelassen. Des Weiteren zeigen 9A und 9B Beispiele, bei denen eine Kurzschlussstörung in dem der W-Phase zugehörigen, tiefpotentialseitigen SW-Element 226 aufgetreten ist, das durch strichpunktierte Linien angegeben ist, und einzuschaltende SW-Elemente sind mit durchgezogenen Linien angegeben, während auszuschaltende SW-Elemente mit punktierten Linien angegeben sind.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Steuerung des störungsbehafteten Systems beschrieben. Nachstehend erfolgt eine Beschreibung, in der als Beispiel ein Fall herangezogen wird, bei dem die Steuerungsauslegung des normalen Systems ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform ist, wobei aber eine der Steuerungsauslegungen der zweiten bis fünften Ausführungsform zur Anwendung kommen kann.
Wie in 9A und 9B gezeigt ist, wird, wenn ein SW-Element 226 im zweiten Wechselrichterabschnitt 22 im störungsbehafteten System im Kurzschlusszustand ist, der Motor 10 unter Verwendung des ersten Systems 101 angesteuert, damit die Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f fließen können, wodurch dann ermöglicht wird, dass ein pulsierender Strom in einer elektrischen Hauptperiode fließen kann.
Das Abschätzen einer mit dem pulsierenden Strom einhergehenden Störspannung erfordert, dass das Ansprechvermögen des Störspannungs-Schätzglieds 62 in Bezug auf den pulsierenden Strom schnell genug ist. Das Ansprechvermögen des Störspannungs-Schätzglieds 62 hat jedoch Grenzen hinsichtlich einer Steuerperiode und hinsichtlich Rauschpegeln der Stromerfassungsabschnitte 26, 27, hinsichtlich des Drehwinkelsensors 29, und dergleichen. Also werden in der vorliegenden Ausführungsform die SW-Elemente 221 bis 226 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22 im zweiten System 102, bei dem es sich um das störungsbehaftete System handelt, so gesteuert, dass eine Frequenz des pulsierenden Stroms gesenkt wird.
Wie in 9A gezeigt ist, werden die Allphasen-SW-Elemente 224 bis 226, die an dasselbe Potential angeschlossen sind wie das SW-Element 226, das eine Kurzschlussstörung hat, eingeschaltet. Es ist auch anzumerken, dass, wenn das eine Kurzschlussstörung aufweisende SW-Element ein hochpotentialseitiges Element ist, die hochpotentialseitigen Allphasen-SW-Elemente 221 bis 223 eingeschaltet werden.
Wenn die Allphasen-SW-Elemente 224 bis 226, die an dieselbe Potentialseite angeschlossen sind wie das SW-Element 226, das die Kurzschlussstörung hat, einzuschalten sind, ist es wünschenswert, dass vom Steuerabschnitt 41 ein Signal zum Einschalten der tiefpotentialseitigen Allphasen-SW-Elemente 224, 225, 226 ausgegeben wird. Darüber hinaus kann, selbst wenn die aufgetretene Kurzschlussstörung eine Kurzschlussstörung des SW-Elements 226 selbst ist und es in einen Einschaltzustand gelangt ist, ohne dass das Signal zum Einschalten des SW-Elements 226 vorlag, ein Signal zum Einschalten der SW-Elemente 224, 225 der zwei verbleibenden Phasen ausgegeben werden. Das Ausgeben des Signals zum Einschalten der verbleibenden zwei Phasen ist in das Konzept einzuschließen, bei dem „die Signalerzeugungsvorrichtung ein Steuersignal zum Einschalten aller hochpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der oberseitige Bus und eine beliebige Phase der Wicklungsgruppe in den leitfähigen Zustand gelangen”, oder in dem Konzept, bei dem „die Signalerzeugungsvorrichtung ein Steuersignal zum Einschalten aller tiefpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der unterseitige Bus und eine beliebige Phase der Wicklungsgruppe in den leitfähigen Zustand gelangen”.
Dies ermöglicht, dass im Wesentlichen sinusförmige Ströme in den drei Phasen im störungsbehafteten System fließen, um den d-Achsen-Strom und den q-Achsen-Strom im Wesentlichen gleichmäßig zu machen. Das heißt, dass eine Strompulsation des Stroms reduziert ist.
Darüber hinaus können, wie in 9B gezeigt ist, die Allphasen-SW-Elemente 221 bis 223 eingeschaltet werden, die an ein anderes Potential als das SW-Element 226 angeschlossen sind, das eine Kurzschlussstörung hat. Es ist festzuhalten, dass, wenn das eine Kurzschlussstörung aufweisende SW-Element ein hochpotentialseitiges Element ist, die tiefpotentialseitigen Allphasen-SW-Elemente 224 bis 226 eingeschaltet werden.
Dabei muss, da die oberen und unteren SW-Elemente der Phase, in der die Kurzschlussstörung aufgetreten ist, in den Einschaltzustand gelangen, das zweite Stromzufuhrrelais 32 geöffnet werden. Es ist festzuhalten, dass, wenn die Allphasen-SW-Elemente auf derselben Potentialseite eingeschaltet werden wie in 9A, das zweite Stromzufuhrrelais 32 entweder in einem offenen oder geschlossenen Zustand sein kann.
Durch Einschalten der Allphasen-SW-Elemente 221 bis 223, die an ein anderes Potential angeschlossen sind als das SW-Element 226, das die Kurzschlussstörung aufweist, wird der Widerstand jeder der drei Phasen gleich, um eine weitere Reduzierung der Strompulsation zu ermöglichen.
Wie mit Bezugnahme auf 9A und 9B beschrieben, nehmen bei Ausführung einer Einschaltsteuerung an allen Phasen desselben Potentials wie bei dem SW-Element, das eine Kurzschlussstörung aufweist, oder bei Ausführung einer Einschaltsteuerung an allen Phasen eines hiervon unterschiedlichen Potentials die Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g insgesamt zu, aber Schwankungen der Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g nehmen ab im Vergleich zu dem Fall, bei dem alle SW-Elemente im störungsbehafteten System abgeschaltet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da die Steuerung zur Kompensation der Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g im normalen System durchgeführt wird, die Steuerungsfähigkeit verbessert, indem die Schwankungen der Störspannungen Vu_g, Vv_g, Vw_g reduziert sind.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der zweite oberseitige Bus 228 und die zweite Wicklungsgruppe 12 in den leitfähigen Zustand geraten, der Signalerzeugungsabschnitt 48 (siehe 2) ein Steuersignal zum Einschalten aller hochpotentialseitigen SW-Elemente 221 bis 223 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22, bei dem es sich um den Wechselrichterabschnitt in dem störungsbehafteten System handelt.
Darüber hinaus erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der zweite unterseitige Bus 229 und die zweite Wicklungsgruppe 12 in den leitfähigen Zustand gelangen, der Signalerzeugungsabschnitt 48 ein Steuersignal zum Einschalten aller tiefpotentialseitigen SW-Elemente 224 bis 226 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22, bei dem es sich um den Wechselrichterabschnitt im störungsbehafteten System handelt.
Die ermöglicht eine Reduzierung der Pulsation der Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f.
Die Steuervorrichtung 1 für die drehende elektrische Maschine umfasst die Stromzufuhrrelais 31, 32, die zwischen den Wechselrichterabschnitten 21, 22 und der Batterie 30 vorgesehen sind und deren Öffnungs- und Schließvorgänge durch den Steuerabschnitt 41 gesteuert werden.
Wenn eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der zweite oberseitige Bus 228 und die zweite Wicklungsgruppe 12 in den leitfähigen Zustand gelangen, schaltet der Signalerzeugungsabschnitt 48 alle tiefpotentialseitigen SW-Elemente 214 bis 216 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22 ein, welcher der Wechselrichterabschnitt im störungsbehafteten System ist.
Wenn darüber hinaus eine Kurzschlussstörung aufgetreten ist, bei der der zweite unterseitige Bus 229 und die zweite Wicklungsgruppe 12 in den leitfähigen Zustand gelangen, schaltet der Signalerzeugungsabschnitt 48 alle hochpotentialseitigen SW-Elemente 211 bis 213 des zweiten Wechselrichterabschnitts 22 ein, bei dem es sich um den Wechselrichterabschnitt im störungsbehafteten System handelt.
Darüber hinaus öffnet der Steuerabschnitt 41 das im störungsbehafteten System liegende zweite Stromzufuhrrelais 32.
Dadurch wird eine weitere Reduzierung der Pulsation der Ausfallsystemströme Iu_f, Iv_f, Iw_f ermöglicht.
(Andere Ausführungsformen)
(i) Störspannungs-Schätzwert, Stromschätzwert
In den obigen Ausführungsformen wird der Stromschätzwert, der sich auf den im störungsbehafteten System fließenden Strom bezieht und mittels der Schaltungsgleichungen basierend auf der Drehwinkelgeschwindigkeit abgeschätzt wird, als „erster Stromschätzwert” herangezogen, und die Störspannung, die auf Grundlage des ersten Stromschätzwerts abgeschätzt wird, wird als „erste Störspannung” herangezogen. Darüber hinaus wird die Störspannung, die mittels der Spannungsgleichungen beruhend auf dem Stromerfassungswert und dem Spannungsanweisungswert im normalen System abgeschätzt wird, als „zweiter Störspannungs-Schätzwert” herangezogen, und der Stromschätzwert, der sich auf den im störungsbehafteten System fließenden Strom bezieht und auf Grundlage des zweiten Störspannungs-Schätzwerts abgeschätzt wird, wird als „zweiter Stromschätzwert” herangezogen. Als Ergänzung werden, obwohl der erste Stromschätzwert und der zweite Stromschätzwert durch eine Abschätzung von ähnlichen Ausfallsystemströmen erhalten werden, der erste Stromschätzwert und zweite Stromschätzwert dadurch unterschieden, dass sie mit „erster” bzw. „zweiter” bezeichnet werden, was auf Unterschiede im Berechnungsverfahren zurückzuführen ist. Dies gilt auch für die Störspannungs-Schätzwerte.
In einer anderen Ausführungsform ist das Verfahren zum Abschätzen des Ausfallsystemstroms und der Störspannung nicht auf die in den obigen Ausführungsformen beschriebene Berechnung beschränkt, sondern es kann ein beliebiges Schätzverfahren verwendet werden.
(ii) Anweisungsberechnungsvorrichtung
In der zweiten Ausführungsform und dergleichen wird der Stromanweisungswert im Stromanweisungswert-Korrekturabschnitt beruhend auf dem zweiten Stromschätzwert korrigiert, und der Spannungsanweisungswert wird im Störspannungs-Korrekturabschnitt basierend auf dem zweiten Störspannungs-Schätzwert korrigiert. In einer anderen Ausführungsform kann der Spannungsanweisungswert-Korrekturabschnitt oder der Störspannungs-Korrekturabschnitt weggelassen werden.
Zusätzlich ist die Aussage, dass „die Anweisungsberechnungsvorrichtung den Stromanweisungswert beruhend auf dem Stromschätzwert korrigiert (beruhend auf dem Störspannungs-Schätzwert berechnet)”, in dem Konzept enthalten, bei dem „die Anweisungsberechnungsvorrichtung den Normalsystem-Anweisungswert in Bezug auf die Steuerung der Leitung zum normalen System in Übereinstimmung mit dem Störspannungs-Schätzwert berechnet”. Darüber hinaus kann die Aussage, dass „Anweisungsberechnungsvorrichtung den Stromanweisungswert beruhend auf dem Stromschätzwert korrigiert”, auch so aufgefasst werden, dass das Drehmoment des störungsbehafteten Systems im normalen System kompensiert wird.
Natürlich ist die Aussage, dass „die Anweisungsberechnungsvorrichtung den Spannungsanweisungswert beruhend auf dem Störspannungs-Schätzwert korrigiert”, auch in dem Konzept enthalten, gemäß dem „die Anweisungsberechnungsvorrichtung den Normalsystem-Anweisungswert in Bezug auf die Leitung zum normalen System entsprechend der Störspannung berechnet”.
(iii) Stromerfassungselement
In den obigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Stromerfassungselement um einen Nebenschlusswiderstand, und es ist auf der Tiefpotentialseite des tiefpotentialseitigen SW-Elements angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist das Stromerfassungselement nicht auf einen Nebenschlusswiderstand beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein Hall-IC oder dergleichen sein. Des Weiteren kann in einer anderen Ausführungsform das Stromerfassungselement an einer anderen Stelle als auf der Tiefpotentialseite des tiefpotentialseitigen SW-Elements vorgesehen werden, wie zum Beispiel auf der Hochpotentialseite des hochpotentialseitigen SW-Elements, oder an einer Stelle zwischen der Wicklungsgruppe und dem Wechselrichterabschnitt.
(iv) Drehende elektrische Maschine
In den obigen Ausführungsformen sind zwei Wicklungsgruppen vorgesehen, und zwei Wechselrichterabschnitte und dergleichen sind entsprechend den Wicklungsgruppen vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform kann die Anzahl der Wicklungsgruppen drei oder mehr betragen.
In den obigen Ausführungsformen sind die erste Wicklungsgruppe und die zweite Wicklungsgruppe so angeordnet, dass jede ihrer Phasen um 30 Grad versetzt ist. In einer anderen Ausführungsform können die Wicklungsgruppen auf beliebige Art und Weise angeordnet werden. Selbst wenn die Wicklungen in anderer Weise angeordnet werden, ist es möglich, die Störspannung und den Ausfallsystemstrom durch eine ähnliche Berechnung abzuschätzen, obschon eine gegenseitige Induktivität zwischen den Systemen unterschiedlich in Erscheinung tritt.
In den obigen Ausführungsformen ist die drehende elektrische Maschine ein dreiphasiger bürstenloser Motor. In einer anderen Ausführungsform ist die Anzahl der Phasen der drehenden elektrischen Maschine nicht auf drei beschränkt, sondern kann bei vier oder darüber liegen. Darüber hinaus ist sie nicht auf einen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern kann ein beliebiger Motor sein. Des Weiteren ist die drehende elektrische Maschine nicht auf einen Motor beschränkt, sondern kann ein Generator oder ein sogenannter Motorgenerator sein, der über kombinierte Funktionen eines Motors und Generators verfügt.
In den obigen Ausführungsformen wird die drehende elektrische Maschine auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewendet. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine auf eine andere Vorrichtung als eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewendet werden.
Es ist festzuhalten, dass ein Ablaufplan oder die Verarbeitung des Ablaufplans in der vorliegenden Anmeldung Abschnitte enthält (die auch als Schritte bezeichnet sind), von denen jeder einzelne dargestellt ist, zum Beispiel als S101. Darüber hinaus kann jeder Abschnitt in mehrere Teilabschnitte unterteilt sein, während einige Abschnitte zu einem einzigen Abschnitt zusammengefasst sein können. Des Weiteren kann jeder der so ausgelegten Abschnitte auch als Vorrichtung, Modul oder Mittel bezeichnet werden.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahme auf deren Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich liegen neben den verschiedenen Kombinationen und Auslegungen auch weitere Kombinationen und Auslegungen, die mehr Elemente, weniger Elemente oder auch nur ein einziges Element umfassen, innerhalb des Sinngehalts und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
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 2003-153585 A [0003]
US 2003/0085683 [0003]

Claims

Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine zur Steuerung eines Antriebs einer drehenden elektrischen Maschine (10) mit mehreren Wicklungsgruppen (11, 12), die magnetisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Steuervorrichtung für die drehende elektrische Maschine aufweist: einen Wechselrichter (21, 22), der in jeder der Wicklungsgruppen angeordnet ist und ein hochpotentialseitiges Schaltelement (211 bis 213, 221 bis 223) entsprechend jeder Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe aufweist, und ein tiefpotentialseitiges Schaltelement (214 bis 216, 224 bis 226), das an eine Tiefpotentialseite des hochpotentialseitigen Schaltelements angeschlossen ist; und eine Steuerung (41 bis 45), die den Wechselrichter in jeder der Wicklungsgruppen steuert, wobei: jede der Wicklungsgruppen und der einer jeweiligen Wicklungsgruppe entsprechende Wechselrichter ein System darstellen; wobei die Steuerung aufweist: einen Signalgenerator (48), der ein Steuersignal zur Steuerung des Einschalt- und Ausschaltbetriebs jedes der hochpotentialseitigen Schaltelemente und tiefpotentialseitigen Schaltelemente erzeugt; eine Störspannungs-Schätzvorrichtung (62, 71, 72), die einen Störspannungs-Schätzwert berechnet, der durch Abschätzen einer Störspannung erhalten wird, die in einem normalen System entsteht, bei dem keine Kurzschlussstörung auftritt, und zwar durch einen Strom, der in einem störungsbehafteten System fließt, wenn eine Kurzschlussstörung im störungsbehafteten System auftritt; und eine Anweisungsberechnungsvorrichtung (51, 53, 55, 56, 57), die entsprechend dem Störspannungs-Schätzwert einen Normalsystem-Anweisungswert berechnet, der sich auf die Steuerung der Bestromung des normalen Systems bezieht; einen oberseitigen Bus (218, 228), der Hochpotentialseiten der hochpotentialseitigen Schaltelemente in jeder der Wicklungsgruppen verbindet; einen unterseitigen Bus (219, 229), der Tiefpotentialseiten der tiefpotentialseitigen Schaltelemente in jeder der Wicklungsgruppen verbindet; und die Kurzschlussstörung als eine Störung definiert wird, bei der der oberseitige Bus oder der unterseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 1, wobei: ein Spannungsanweisungswert beruhend auf einem Stromanweisungswert der drehenden elektrischen Maschine und einem Stromerfassungswert jeder Phase im normalen System berechnet wird; und der Spannungsanweisungswert unter Verwendung des Störspannungs-Schätzwerts korrigiert wird, um den Normalsystem-Anweisungswert zu berechnen.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Störspannungs-Schätzwert beruhend auf einer Drehwinkelgeschwindigkeit der drehenden elektrischen Maschine berechnet wird.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Störspannungs-Schätzwert beruhend auf dem Stromerfassungswert jeder Phase im normalen System und beruhend auf einem Spannungsanweisungswert berechnet wird; und der Spannungsanweisungswert beruhend auf dem Stromanweisungswert der drehenden elektrischen Maschine und dem Stromerfassungswert berechnet wird.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 4, wobei: die Steuerung eine Stromschätzvorrichtung (75, 76) zum Berechnen eines Stromschätzwerts umfasst, der erhalten wird, indem beruhend auf dem Störspannungs-Schätzwert ein Ausfallsystemstrom abgeschätzt wird, der im störungsbehafteten System fließt.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 5, wobei: die Anweisungsberechnungsvorrichtung den Normalsystem-Anweisungswert beruhend auf einem korrigierten Stromanweisungswert berechnet, der erhalten wird, indem der Stromanweisungswert unter Verwendung des Stromschätzwerts korrigiert wird.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach Anspruch 5 oder 6, wobei: die Steuerung darüber hinaus eine Störungsort-Spezifizierungsvorrichtung (79) zur genauen Angabe eines Störungsorts im störungsbehafteten System beruhend auf dem Stromschätzwert umfasst.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die Signalerzeugungsvorrichtung das Steuersignal zum Ausschalten aller hochpotentialseitigen Schaltelemente und tiefpotentialseitigen Schaltelemente des Wechselrichters im störungsbehafteten System erzeugt, wenn die Kurzschlussstörung auftritt.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: die Signalerzeugungsvorrichtung das Steuersignal zum Einschalten aller hochpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt, bei der der oberseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist; und die Signalerzeugungsvorrichtung das Steuersignal zum Einschalten aller tiefpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt, bei der der unterseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, darüber hinaus aufweisend: ein Stromzufuhrrelais (31, 32), das zwischen dem Wechselrichter und einer Batterie (30) angeordnet ist und durch die Steuerung zum Öffnen und Schließen angesteuert wird, wobei: die Signalerzeugungsvorrichtung das Steuersignal zum Einschalten aller tiefpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt, bei der der oberseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist; die Signalerzeugungsvorrichtung das Steuersignal zum Einschalten aller hochpotentialseitigen Schaltelemente im störungsbehafteten System erzeugt, wenn eine Kurzschlussstörung auftritt, bei der der unterseitige Bus elektrisch mit einer Phase einer jeweiligen Wicklungsgruppe verbunden ist; und die Steuerung das Stromzufuhrrelais im störungsbehafteten System so ansteuert, dass es öffnet.