DE102019114480A1

DE102019114480A1 - Motorsteuerungsgerät, Steuerungsverfahren dafür und Programm

Info

Publication number: DE102019114480A1
Application number: DE102019114480.9A
Authority: DE
Inventors: Akira Hatano; Yu Sasaki; Yoshihiro Okumatsu; Hiroyuki Iyama; Yuki Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-05
Also published as: JP7028071B2; JP2019213285A; US10886868B2; US20190372503A1; CN110557073A

Abstract

Ein Motorsteuerungsgerät weist auf: einen Wechselrichter mit Schaltelementen, eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der von dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert und eine Modulationseinrichtung zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter, um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotors zu steuern. Die Umwandlungseinrichtung gibt den AD-Umwandlungswert aus, der beschafft wird, indem der Phasenstromwert zu einem Zeitpunkt umgewandelt wird, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Motorsteuerungsgerät zur Steuerung eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors, ein Steuerungsverfahren dafür und ein Programm.
Ein Motorsteuerungsgerät, das einen durch einen Stromsensor erfassten Phasenstromwert eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors in einen digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, einen Strombefehlswert auf der Grundlage dieses umgewandelten AD-Umwandlungswerts erzeugt und ein Schaltelement eines Wechselrichters auf der Grundlage des Strombefehlswert zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors schaltet, ist bekannt (beispielsweise japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichungen JP 2010 - 148 301 A und JP 2008 - 265 645 A ).
Das in der JP 2010 - 148 301 A offenbarte Motorsteuerungsgerät korrigiert den Strombefehlswert, um das Auftreten einer Schaltstörung (noise) des Wechselrichters zu verhindern. Jedoch hat der Erfinder ein Problem gefunden, dass die Korrektur des Strombefehlswerts eine Verzerrung der Wellenform des Strombefehlswerts verursachen kann, so dass die Motorsteuerung nachteilig beeinträchtigt wird. Der Erfinder hat ein weiteres Problem gefunden, dass das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-265645 offenbarte Motorsteuerungsgerät bei Änderung eines Tastgrades ein Auftreten der Schaltstörung des Wechselrichters nicht verhindert werden kann, so dass die Motorsteuerung nachteilig beeinträchtigt werden kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung wurde zum Lösen eines derartigen Problems gemacht. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Motorsteuerungsgerät, das in der Lage ist, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und sehr genau einen Motor steuern kann, ein zugehöriges Steuerungsverfahren und ein Programm bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Motorsteuerungsgerät, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist, ein Steuerungsverfahren, wie es in Patentanspruch 6 angegeben ist, oder durch ein Programm gelöst, wie es in Patentanspruch 7 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Eine beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Motorsteuerungsgerät mit:

einem Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
einer Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
einer Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
einer Modulationseinrichtung zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter, um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor zu steuern.

Die Umwandlungseinrichtung gibt den AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt aus, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.
In dieser beispielhaften Ausgestaltung ist der PWM-Zählerwert eine Dreieckwelle, wobei, wenn der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt ist, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt ist (niedrig gemacht wird), während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass ein Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert ein maximaler Wert wird, beschafft wird, wohingegen die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert ein minimaler Wert wird, beschafft wird, und, wenn der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird (niedrig gemacht wird), während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird (hoch gemacht wird), während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der beschafft wird, indem der Phasenstromwert zu dem Zeitpunkt umgewandelt wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, wohingegen die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstroms zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, beschafft wird.
In dieser beispielhaften Ausgestaltung ist der PWM-Zählerwert eine Sägezahnwelle, wobei, wenn der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass ein Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 eines maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, wohingegen, falls die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, sie den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, und, wenn der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des minimalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, wohingegen die Umwandlungseinrichtung, falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, den AD-Umwandlungswert ausgeben kann, der durch Umwandeln des Phasenstroms zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 des maximalen PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird.
In dieser beispielhaften Ausgestaltung kann die Umwandlungseinrichtung den Phasenstromwert mehrfach lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer zu dem Zeitpunkt beschaffen, zu dem die Rechteckbreite der Rechteckwellen des Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist, jeden der beschafften Phasenstromwerte in den AD-Umwandlungswert umwandeln und einen Durchschnittswert der Vielzahl der umgewandelten AD-Umwandlungswerte ausgeben.
In dieser beispielhaften Ausgestaltung kann die vorbestimmte Zeitdauer durch Subtrahieren einer Dauer einer Schaltstörung in den Schaltelementen von einem 1/2 Zyklus des PWM-Signals berechnet werden.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Verfahren zur Steuerung eines Motorsteuerungsgeräts, das aufweist:

einen Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
eine Modulationseinrichtung zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter, um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor zu steuern. Das Verfahren kann aufweisen: Ausgeben des AD-Umwandlungswerts, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.

Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Programm für ein Motorsteuerungsgerät, das aufweist:

einen Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
eine Modulationseinrichtung zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter, um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor zu steuern. Das Programm kann einen Computer veranlassen, auszuführen: Ausgeben des AD-Umwandlungswerts, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Motorsteuerungsgerät, das in der Lage ist, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und einen Motor genau zu steuern, ein zugehöriges Steuerungsverfahren und ein Programm bereitzustellen.
Die vorstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen umfassender verständlich, die lediglich zur Veranschaulichung dienen, und somit nicht als die vorliegende Offenbarung begrenzend betrachtet werden sollen.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine schematische Systemkonfiguration eines Motorsteuerungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
2 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm eines PWM-Zählerwerts, eines Phasenspannungswerts, eines Phasenstromwerts, eines Auslösers (Triggers) eines AD-Wandlers und eines AD-Umwandlungswerts,
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Motorsteuerungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
4 zeigt eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Phasenstromwert kontinuierlich mehrfach lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer beschafft wird,
5 zeigt eine Darstellung, die eine AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit (Zeit, in der eine AD-Umwandlung möglich ist) zeigt, und
6 zeigt eine Darstellung, die eine EIN-Zeit mit einer hohen Phasenspannung und eine AUS-Zeit mit einer niedrigen Phasenspannung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine schematische Systemkonfiguration eines Motorsteuerungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Ein Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel steuert einen Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11. Der Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 weist beispielsweise einen Rotor und einen Stator auf, und ist aus einer U-Phase, einer V-Phase und W-Phase zusammengesetzt.
Das Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist einen Wechselrichter 2, einen Stromsensor 3, einen AD-Wandler 4, eine dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5, eine Berechnungseinheit 6, eine Stromsteuerungseinheit 7, einen Winkelsensor 8, eine dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 und eine Trägermodulationseinheit 10 auf.
Es sei bemerkt, dass einen Haupt-Hardware-Konfiguration des Motorsteuerungsgeräts 1 einen Mikrocomputer, der beispielsweise aus einer CPU (Zentralverarbeitungseinheit) zusammengesetzt ist, die eine Berechnungsverarbeitung und eine Steuerungsverarbeitung usw. durchführt, einen Speicher, der aus einem ROM (Festwertspeicher) und einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) zusammengesetzt ist, der ein Berechnungsprogramm und ein Steuerungsprogramm usw. speichert, die durch die CPU ausgeführt werden, ein Steuerungsprogramm und eine Schnittstelleneinheit (I/F), die Signale nach und von außerhalb eingibt und ausgibt. Die CPU, der Speicher und die Schnittstelleneinheit sind miteinander über einen Datenbus oder dergleichen verbunden.
Der Wechselrichter 2 weist eine Schalteinheit 21, die eine Leistungsumwandlung durchführt, und eine Ansteuerungseinheit 22 auf, die die Schalteinheit 21 ansteuert. Die Schalteinheit 21 weist beispielsweise eine Vielzahl von Schaltelementen wie einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einen Shunt-Widerstand auf.
Der Wechselrichter 2 wandelt einen Gleichstromwert in einen Drei-Phasen-Wechselstromwert durch Ein- und Ausschalten der Schaltelemente der Schalteinheit 21 entsprechend einem PWM-Signal aus der Trägermodulationseinheit 10 um. Der Wechselrichter 2 gibt Drei-Phasen-Stromwerte, die in Wechselstrom umgewandelt worden sind, zu dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 aus.
Der Stromsensor 3 ist ein spezifisches Beispiel für eine Stromerfassungseinrichtung. Der Stromsensor 3 erfasst einen aus dem Wechselrichter 2 zu jeder Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 ausgegebenen Phasenstromwert. Der Stromsensor 3 gibt den erfassten Phasenstromwert jeder Phase zu dem AD-Wandler 4 aus.
Der AD-Wandler 4 ist ein spezifisches Beispiel für eine Umwandlungseinrichtung. Der AD-Wandler 4 beschafft die analogen Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in digitale Phasenstromwerte um (die nachstehend als AD-Umwandlungswerte bezeichnet sind). Der AD-Wandler 4 gibt die umgewandelten AD-Umwandlungswerte der jeweiligen Phasen zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Die dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 berechnet einen dq-Achsen-Stromwert (d-Achsen- und q-Achsen-Stromwerte) des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 auf der Grundlage des AD-Umwandlungswerts jeder Phase aus dem AD-Wandler 4 und eines Drei-Phasen-Spannungsbefehlswerts aus der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9. Dabei ist als ein Koordinatensystem, das sich synchron mit der Drehung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 dreht, eine Richtung eines Magnetflusses eines Permanentmagneten des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 als eine d-Achse definiert, und ist eine Achse, die senkrecht zu der d-Achse ist, als eine q-Achse definiert. Die dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 gibt den berechneten dq-Achsen-Stromwert zu der Berechnungseinheit 6 aus.
Die Berechnungseinheit 6 addiert den dq-Achsen-Stromwert aus der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 und den dq-Achsen-Strombefehlswert (die d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehlswerte) entsprechend einem Motordrehmomentbefehlswert, um einen Strombefehlswert zu berechnen. Die Berechnungseinheit 6 gibt den berechneten Strombefehlswert zu der Stromsteuerungseinheit 7 aus.
Die Stromsteuerungseinheit 7 ist ein spezifisches Beispiel für eine Stromsteuerungseinrichtung. Die Stromsteuerungseinheit 7 führt einen Proportional-Integral-Reglungsprozess (PI-Regelungsprozess) oder dergleichen auf der Grundlage des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 durch, um den dq-Achsen-Spannungsbefehlswert (die d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehlswerte) zu berechnen. Die Stromsteuerungseinheit 7 führt eine Regelung derart durch, dass ein Statorstrom des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 dem eingegebenen Strombefehlswert nachfolgt.
Genauer berechnet die Stromsteuerungseinheit 7 zunächst eine d-Achsen-Stromabweichung und eine q-Achsen-Stromabweichung. Die Stromsteuerungseinheit 7 berechnet die d-Achsen-Stromabweichung und die q-Achsen-Stromabweichung durch subtrahieren eines dq-Achsen-Ist-Stromwerts von dem dq-Achsen-Strombefehlswert jeweils für jede der d-Achse und der q-Achse. Dann führt die Stromsteuerungseinheit 7 einen Proportional-Integral-Reglungsprozess zur Berechnung eines d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq und eines q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd (die nachstehend als dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd bezeichnet sind) derart durch, dass die d-Achsen-Stromabweichung und die q-Achsen-Stromabweichung jeweils null werden. Die Stromsteuerungseinheit 7 gibt die berechneten dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Der Winkelsensor 8 ist in dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 vorgesehen und erfasst einen Drehwinkel eines Rotors des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11. Der Winkelsensor 8 gibt den erfassten Drehwinkel zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 berechnet einen elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 auf der Grundlage des Drehwinkels aus dem Winkelsensor 8. Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 führt einen Koordinatenumwandlungsprozess und dergleichen an den dq-Achsen-Spannungsbefehlswerten Vq und Vd, die durch die Stromsteuerungseinheit 7 berechnet worden sind, auf der Grundlage des berechneten elektrischen Winkels des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 durch, um einen Phasenspannungsbefehlswert zu berechnen. Genauer wandelt die dq-Phasen-Umwandlungseinheit 9 die dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd auf der Grundlage des berechneten elektrischen Winkels in Spannungsbefehlswerte entsprechend den drei Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 um, das heißt, berechnet Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw, die dem Koordinatenumwandlungsprozess unterzogen worden sind, in den U-Phasen-Spannungsbefehlswert, den V-Phasen-Spannungsbefehlswert und den W-Phasen-Spannungsbefehlswert. Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 gibt die berechneten Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw zu der Trägermodulationseinheit 10 aus.
Die Trägermodulationseinheit 10 ist ein spezifisches Beispiel für eine Modulationseinrichtung. Die Trägermodulationseinheit 10 erzeugt einen PWM-Zählerwert (ein PWM-Trägersignal) unter Verwendung eines Zeitgebers (Timer), der zu einem vorbestimmten Zyklus arbeitet. Die Trägermodulationseinheit 10 vergleicht die Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw aus der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 mit dem PWM-Zählerwert, um ein PWM- (Impulsbreitenmodulations-) Signal zu erzeugen. Die Trägermodulationseinheit 10 steuert den Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 durch Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter 2 und Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters 2.
2 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm des PWM-Zählerwerts, eines Phasenspannungswerts, eines Phasenstromwerts, eines Auslösers (Triggers) des AD-Wandlers und des AD-Umwandlungswerts. Der PWM-Zählerwert (Trägerwelle) ist beispielsweise eine Dreieckwelle. Der Phasenspannungswert bildet eine Rechteckwelle, die einen hohen Wert annimmt, wenn der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, und der einen niedrigen Wert annimmt, wenn der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist. Der Schwellwert ist in dem Speicher vorab eingestellt.
Wie es in 2 gezeigt ist, wird eine Störung (eine Schaltstörung) in einem durch den Stromsensor 3 erfassten Phasenstromwert jeder Phase zu dem Zeitpunkt erzeugt, wenn das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird (zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert von einem Spitzenwert zu einem niedrigen Wert oder von einem niedrigen Wert zu einem Spitzenwert umschaltet).
Zu diesem Zeitpunkt, wenn der AD-Wandler den durch den Stromsensor erfassten Phasenstromwert jeder Phase in einen digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, wird die Schaltstörung auf den AD-Umwandlungswert überlagert, was die Motorsteuerung negativ beeinträchtigen kann.
Demgegenüber gibt in dem Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der AD-Wandler 4 den durch Umwandlung des Phasenstromwerts beschafften AD-Umwandlungswert zu dem Zeitpunkt (Timing) aus, zu dem eine Rechteckbreite der Rechteckwelle des Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.
Der Zeitpunkt, zu dem die Rechteckbreite der Rechteckwelle des Phasenspannungswerts lang ist, ist gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem die Schaltstörung erzeugt wird, verschoben. Dann ist es möglich, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Beispielsweise gibt der AD-Wandler 4 den durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafften AD-Umwandlungswert zu dem Zeitpunkt aus, zu dem die Rechteckbreite der Rechteckwelle des Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist, der ebenfalls der Zeitpunkt ist, zu dem der PWM-Zählerwert ein maximaler Wert oder ein minimaler Wert wird.
Genauer gibt, wenn der Wandler 4 bestimmt, dass ein Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, dieser den durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafften AD-Umwandlungswert zu dem Zeitpunkt aus, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt, wohingegen, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals geringer als 50% ist, er den AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu dem Zeitpunkt ausgibt, zu dem der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt.
Wenn der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, wird der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt, weniger durch die Schaltstörung beeinflusst, als der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, wenn der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt. Demgegenüber wird, wenn der Tastgrad des PWM-Signals geringer als 50% ist, der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt, beschafft wird, weniger durch die Schaltstörung beeinflusst als der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert wird. Somit gibt, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, dieser den AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der Zählerwert der maximale Wert wird, aus, wohingegen, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals geringer als 50% ist, dieser den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Wenn der Tastgrad des PWM-Signals nahe an 0% oder 100% gelangt, überlappt sich der Zeitpunkt, zu dem die Schaltstörung erzeugt wird, mit dem Zeitpunkt der AD-Umwandlung durch den AD-Wandler 4, und kann die Schaltstörung auf den AD-Umwandlungswert überlagert werden. Daher beschafft, wie es vorstehend beschrieben worden ist, der AD-Wandler 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten, zu denen der PWM-Zählerwert den maximalen Wert und die minimalen Werte annimmt, und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in die digitalen AD-Umwandlungswerte um. Dann gibt der AD-Wandler 4 den AD-Umwandlungswert, der weniger durch die Schaltstörung beeinflusst wird, unter den AD-Umwandlungswerten zu den Zeitpunkten, wenn der PWM-Zählerwert den maximalen Wert und den minimalen Wert annimmt, zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Beispielsweise beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I_t aus dem Stromsensor 3 beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt, und wandelt den beschafften Phasenstromwert I_t in einen digitalen AD-Umwandlungswert I_t' um. Gleichermaßen beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I_b aus dem Stromsensor 3 beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt und wandelt den beschafften Phasenstromwert I_b in einen digitalen AD-Umwandlungswert I_b' um.
Weiterhin wird, wenn der Tastgrad des PWM-Signals 50 % oder höher ist, der Phasenstromwert I_t, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt, weniger durch die Schaltstörung als der Phasenstromwert I_b beeinflusst, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, wenn der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt. Daher wandelt, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der berechnete Tastgrad 50% oder höher ist, dieser den Phasenstromwert I_t, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt, in einen digitalen Wert um und gibt einen digitalisierten AD-Umwandlungswert I_t' zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Wenn demgegenüber der Tastgrad geringer als 50% ist, wird der Phasenstromwert I_b, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt, weniger durch die Schaltstörung als der Phasenstromwert I_t beeinflusst, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert den maximalen Wert annimmt. Daher wandelt, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der berechnete Tastgrad geringer als 50% ist, dieser den Phasenstromwert I_b, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, wenn der PWM-Zählerwert den minimalen Wert annimmt, in einen digitalen Wert um und gibt einen digitalisierten AD-Umwandlungswert I_b' zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Der AD-Wandler 4 kann den Tastgrad des PWM-Signals, das durch die Trägermodulationseinheit 10 erzeugt wird, durch die nachfolgende Gleichung berechnen.
Tastgrad = Zeit, während der die Phasenspannung hoch ist / ein Zyklus des PWM-Signals * 100%.
Wie es in 2 gezeigt ist, beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I_b(n) in Reaktion auf einen ADC-Auslöser zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, und wandelt den beschafften Phasenstromwert I_b(n) in einen AD-Umwandlungswert I_b'(n) um.
Danach beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I_t(n) in Reaktion auf den ADC-Auslöser (ADC-Trigger, Analog-Digital-Umwandlungs-Auslöser) zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, und wandelt dann den beschafften Phasenstromwert I_t(n) in einen AD-Umwandlungswert I_t'(n) um.
Der AD-Wandler 4 wählt einen der AD-Umwandlungswerte I_b'(n) und I_t'(n) entsprechend dem Tastgrad des PWM-Signals aus und gibt dann den ausgewählten AD-Umwandlungswert als I(n) zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Weiterhin beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I_b(n+1) in Reaktion auf den ADC-Auslöser zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, und wandelt dann den beschafften Phasenstromwert I_b(n+1) in einen AD-Umwandlungswert I_b'(n+1) um. Danach beschafft der AD-Wandler 4 einen Phasenstromwert I-t(n+1) in Reaktion auf den ADC-Auslöser zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, und wandelt dann den beschafften Phasenstromwert I-t(n+1) in einen AD-Umwandlungswert I-t'(n+1) um.
Der AD-Wandler 4 wählt einen der AD-Umwandlungswerte I_b'(n+1) und I-t'(n+1) entsprechend dem Tastgrad des PWM-Signals aus und gibt dann den ausgewählten AD-Umwandlungswert als I(n+1) zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Der AD-Wandler 4 wiederholt die AD-Wandlung des Phasenstromwerts, die Auswahl des AD-Umwandlungswerts und die Ausgabe des ausgewählten AD-Umwandlungswerts in Reaktion auf den ADC-Auslöser zu den vorstehend beschriebenen Zeitpunkten, wenn der PWM-Zählerwert der minimale Wert und der maximale Wert wird.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Motorsteuerungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Beispielsweise beschafft der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert I_t aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, und wandelt den beschafften Phasenstromwert I_t in den AD-Umwandlungswert I_t' um (Schritt S101). Der AD-Wandler 4 beschafft den Phasenstromwert I_b aus dem Stromsensor 3 beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, und wandelt den beschafften Phasenstromwert I_b in den AD-Umwandlungswert I_b' um (Schritt S102).
Der AD-Wandler 4 bestimmt, ob der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist (Schritt S103).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist (JA in Schritt S103), gibt er den AD-Umwandlungswert I_t' zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus (Schritt S104). Demgegenüber gibt, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist (NEIN in Schritt S103), er den AD-Umwandlungswert I_b' zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus (Schritt S105).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird in dem Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn bestimmt wird, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, der AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, beschafft wird, ausgegeben, wohingegen, wenn bestimmt wird, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, der AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, ausgegeben wird. Dadurch ist es möglich, das Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Es sei bemerkt, dass der Phasenspannungswert eine Rechteckwellenform bilden kann, die niedrig wird (einen niedrigen Wert annimmt), wenn der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, und die hoch wird (einen hohen Wert annimmt), wenn der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist. In diesem Fall gibt, wenn bestimmt wird, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, der AD-Wandler 4 den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird. Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner 50% ist, gibt er den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird.
Wenn der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, wird der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, weniger durch die Schaltstörung beeinflusst als der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird. Demgegenüber wird, wenn der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, weniger durch die Schaltstörung beeinflusst als der Phasenstromwert, der zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, das Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Weiterhin kann der PWM-Zählerwert (die Trägerwelle) eine Sägezahnwelle sein. Der Phasenspannungswert bildet eine Rechteckwelle, die niedrig wird, wenn der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellenwert ist, und die hoch wird, wenn der PWM-Zählerwert niedriger als der Schwellwert ist.
In diesem Fall gibt, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, er den AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, aus. Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, gibt er den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird.
Demgegenüber bildet der Phasenspannungswert eine Rechteckwelle, die niedrig wird, wenn der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert wird, und die hoch wird, wenn der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist. In diesem Fall gibt, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM, Signals 50% oder höher ist, er den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird. Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, gibt er den AD-Umwandlungswert aus, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird.
Dadurch ist es, selbst wenn der PWM-Zählerwert eine Sägezahnwelle ist, es möglich, den Zeitpunkt der AD-Umwandlung durch den AD-Wandler 4 von dem Zeitpunkt, zu dem die Schaltstörung erzeugt wird, wie in dem Fall einer Dreieckwelle zu verschieben. Das heißt, es ist möglich, das Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und dem Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein AD-Wandler 4 eine Vielzahl von Phasenstromwerten I_b und I_t aus einem Stromsensor3 zu dem Zeitpunkt beschaffen, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle des Phasenspannungswerts entsprechend einem PWM-Zählerwert lang ist, was ebenfalls der Zeitpunkt ist, zu dem der PWM-Zählerwert ein minimaler Wert oder ein maximaler Wert wird (oder der Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 oder 3/4 des minimalen Werts oder des maximalen Werts wird), und dann die beschafften Phasenstromwerte I_b und I_t jeweils in AD-Umwandlungswerte I_b' und I_t' umwandeln. Der AD-Wandler 4 berechnet Durchschnittswerte I_b'ave und I_t'ave der Vielzahl der umgewandelten AD-Umwandlungswerte und gibt die berechneten Durchschnittswerte I_b'ave und I_t'ave der AD-Umwandlungswerte zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Wenn der AD-Wandler 4 schnell genug für einen Zyklus eines PWM-Signals ist, ist es möglich, eine Vielzahl von Phasenstromwerten aus dem Stromsensor 3 zu beschaffen und diese in AD-Umwandlungswerte umzuwandeln. Auf diese Weise kann ein Durchschnitt der Vielzahl der AD-Umwandlungswerte gebildet werden, und kann die Genauigkeit des AD-Umwandlungswerts weiter verbessert werden.
Beispielsweise beschafft, wie es in 4 gezeigt ist, der AD-Wandler 4 kontinuierlich den Phasenstromwert I_b(n) mehrfach (mehrere Male) lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer in Reaktion auf einen ADC-Auslöser zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird. Der AD-Wandler 4 wandelt jeden der beschafften Phasenstromwerte I_b(n) in den AD-Umwandlungswert I_b'(n) um. Der AD-Wandler 4 berechnet einen Durchschnittswert I_b'ave(n) der Vielzahl der umgewandelten AD-Umwandlungswerte.
Danach beschafft der AD-Wandler 4 kontinuierlich den Phasenstromwert I_t(n) mehrfach (mehrere Male) lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer in Reaktion auf einen ADC-Auslöser zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird. Der AD-Wandler 4 wandelt jeden der beschafften Phasenstromwerte I_t(n) in den AD-Umwandelungswert I_t'(n) um. Der AD-Wandler 4 berechnet einen Durchschnittswert I_t'ave(n) der Vielzahl der umgewandelten AD-Umwandlungswerte.
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, gibt er den Durchschnittswert I_t'ave(n) der AD-Umwandlungswerte zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird, zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus. Wenn demgegenüber der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, gibt er den Durchschnittswert I_b'ave(n) der AD-Umwandlungswerte zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Der AD-Wandler 4 wiederholt die AD-Umwandlung des Phasenstromwerts, die Berechnung des Durchschnittswerts der AD-Umwandlungswerte, die Auswahl des Durchschnittswerts der AD-Umwandlungswerte und die Ausgabe des ausgewählten Durchschnittswerts der AD-Umwandlungswerte in Reaktion auf den ADC-Auslöser zu den vorstehend beschriebenen Zeitpunkten, zu denen der PWM-Zählerwert der minimale Wert unter maximale Wert wird.
Dabei beschafft der AD-Wandler 4 kontinuierlich den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 mehrfach während einer vorbestimmten Zeitdauer (einer AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit (Zeit, zu der eine AD-Umwandlung möglich ist)) in Reaktion auf einen ADC-Auslöser und führt die AD-Umwandlung durch. Wie es in 5 gezeigt ist, ist die AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit einer Zeitdauer, während der die AD-Umwandlung möglich ist, ohne dass dieser durch die Schalterstörungen beeinflusst wird.
Nachstehend ist ein Verfahren der Berechnung der AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit beschrieben.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist innerhalb eines Zyklus des PWM-Signals die Zeit, während der die Phasenspannung hoch ist, als die EIN-Zeit definiert, und ist die Zeit, in der die Phasenspannung niedrig ist, als die AUS-Zeit definiert. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Auftreten der Schaltstörung verhindert, indem der Phasenstromwert in der einen der EIN-Zeit und der AUS-Zeit beschafft wird, welche länger ist. Aus diesem Grund ist die AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit am kürzesten, wenn der Tastgrad 50% ist.
Somit kann, wie es in 5 gezeigt ist, die AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit durch die nachfolgende Gleichung berechnet werden. Die nachfolgende Störungsdauer (die Zeit, während der sich die Schaltstörung fortsetzt) kann durch eine Simulation oder eine tatsächliche Messung berechnet werden. $\begin{array}{l} (AD - Umwandlungsmöglichkeitszeit) = (1 / 2 Zyklus des PWM - Signals) - (Stö- \\ rungsdauer) \end{array}$
Üblicherweise wird die AD-Umwandlung von t=t0 gestartet. Jedoch ist, da die AD-Umwandlung während der gesamten AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit durchgeführt wird, wird t=t0 um eine Versatzzeit nach vorne versetzt, so dass die AD-Umwandlung von t=t1 an gestartet wird. Die Versatzzeit kann durch die nachfolgende Gleichung berechnet werden. $(Versatzzeit) = (1 / 4 Zyklus des PWM - Signals) - (Störungsdauer)$
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es durch Beschaffen von mehr Phasenstromwerten, Durchführung der AD-Umwandlung und Berechnung des Durchschnittswerts der AD-Umwandlungswerte während der gesamten AD-Umwandlungsmöglichkeitszeit, die nicht durch die Schaltstörung beeinflusst wird, möglich, die Genauigkeit des AD-Umwandlungswerts weiter zu verbessern.
Der AD-Wandler 4 kann die Vielzahl der Phasenstromwerte I_b und I_t aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt beschaffen, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert oder der maximale Wert wird, und den Durchschnittswert der beschafften Vielzahl der Phasenstromwerte I_b und I_t berechnen. Der AD-Wandler 4 berechnet den Durchschnittswert der berechneten Phasenstromwerte I_b und I_t und wandelt den Durchschnittswert der berechneten Phasenstromwerte I_b und I_t in den AD-Umwandlungswert um.
Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele veranschaulicht, und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung begrenzen. Diese neuen Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen als die vorstehend beschriebenen implementiert werden. Verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen können ohne Abweichen von der Idee der vorliegenden Offenbarung gemacht werden. Diese Ausführungsbeispiele und Modifikationen der Ausführungsbeispiele sind in dem Umfang und der Idee der vorliegenden Offenbarung enthalten und in der vorliegenden Offenbarung enthalten, die in den Patentansprüchen und äquivalenten Umfang der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind.
Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise ebenfalls dadurch verwirklicht werden, in dem eine CPU veranlasst wird, ein Computerprogramm auszuführen, dass die in 3 gezeigten Prozess durchführt.
Das Programm kann unter Verwendung irgendeiner Art nichtflüchtiger computerlesbarer Medien gespeichert und einem Computer bereitgestellt werden. Nichtflüchtige computerlesbare Medien umfassen irgendeine Art von greifbaren Speichermedien. Beispiele für nicht flüchtige computerlesbare Medien umfassen magnetische Speichermedien (wie Floppy Disk, Magnetbänder, Festplatten usw.), optische Magnetspeichermedien (beispielsweise magneto-optische Scheiben), CD-ROM, CD-R, CD-R/W und Halbleiterspeicher (wie ein Mask-ROM, PROM (programmierbares ROM), EPROM (löschbares PROM), Flash-ROM, RAM usw.) auf.
Das Programm kann einem Computer unter Verwendung irgendeiner Art von flüchtigen computerlesbaren Medien bereitgestellt werden. Beispielsweise für flüchtige computerlesbare Medien weisen elektrische Signale, optische Signale und elektromagnetische Wellen auf. Flüchtige computerlesbare Medien können das Programm einem Computer über eine verdrahtete Kommunikationsleitung (beispielsweise elektrische Drähte und optische Glasfaser) oder einer drahtlosen Kommunikationsleitung bereitstellen.
Aus der vorstehend beschriebenen Offenbarung geht hervor, dass die Ausführungsbeispiele der Offenbarung in verschiedenerlei Weise variiert werden können. Derartige Variationen sollen nicht als eine Abweichung von der Idee und dem Umfang der Offenbarung betrachtet werden, und alle derartigen Modifikationen, wie sie für den Fachmann selbstverständlich sind, sollen in dem Umfang der nachstehend beschriebenen Patentansprüche enthalten sein.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein Motorsteuerungsgerät auf: einen Wechselrichter mit Schaltelementen, eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der von dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert und eine Modulationseinrichtung zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter, um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotors zu steuern. Die Umwandlungseinrichtung gibt den AD-Umwandlungswert aus, der beschafft wird, indem der Phasenstromwert zu einem Zeitpunkt umgewandelt wird, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.
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 2010148301 A [0002, 0003]
JP 2008265645 A [0002]

Claims

Motorsteuerungsgerät (1) mit einem Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, einer Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, einer Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und einer Modulationseinrichtung (10) zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung (4) beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter (2), um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters (1) zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor (11) zu steuern, wobei die Umwandlungseinrichtung (4) den AD-Umwandlungswert, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt ausgibt, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei der PWM-Zählerwert eine Dreieckwelle ist, wenn der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung (4), falls sie bestimmt, dass ein Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert ein maximaler Wert wird, beschafft wird, wohingegen die Umwandlungseinrichtung (4), falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert ein minimaler Wert wird, und, wenn der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung (4), falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der minimale Wert wird, wohingegen, falls die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, sie den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstroms zu dem Zeitpunkt beschafft wird, zu dem der PWM-Zählerwert der maximale Wert wird.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei der PWM-Zählerwert eine Sägezahnwelle ist, wenn der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung (4), falls sie bestimmt, dass ein Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 eines maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, wohingegen, falls die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, sie den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu einem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des maximalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, und, wenn der Phasenspannungswert auf einen niedrigen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, und der Phasenspannungswert auf einen hohen Wert versetzt wird, während der PWM-Zählerwert kleiner als der Schwellwert ist, die Umwandlungseinrichtung (4), falls sie bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals 50% oder höher ist, den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 1/4 des minimalen Werts des PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird, wohingegen, falls die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass der Tastgrad des PWM-Signals kleiner als 50% ist, sie den AD-Umwandlungswert ausgibt, der durch Umwandeln des Phasenstroms zu dem Zeitpunkt, zu dem der PWM-Zählerwert 3/4 des maximalen PWM-Zählerwerts wird, beschafft wird.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Umwandlungseinrichtung (4) den Phasenstromwert mehrfach lediglich für eine vorbestimmte Zeitdauer zu dem Zeitpunkt beschafft, zu dem die Rechteckbreite der Rechteckwellen des Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist, jeden der beschafften Phasenstromwerte in den AD-Umwandlungswert umwandelt und einen Durchschnittswert der Vielzahl der umgewandelten AD-Umwandlungswerte ausgibt.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 4, wobei die vorbestimmte Zeitdauer durch Subtrahieren einer Dauer einer Schaltstörung in den Schaltelementen von einem 1/2 Zyklus des PWM-Signals berechnet wird.
Verfahren zur Steuerung eines Motorsteuerungsgeräts (1), das aufweist: einen Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, eine Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und eine Modulationseinrichtung (10) zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung (4) beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter (2), um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters (1) zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor (11) zu steuern, wobei das Verfahren aufweist: Ausgeben des AD-Umwandlungswerts, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.
Programm für ein Motorsteuerungsgerät (1), das aufweist: einen Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, eine Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und eine Modulationseinrichtung (10) zum Vergleich eines Phasenspannungsbefehlswerts, der auf dem AD-Umwandlungswert aus der Umwandlungseinrichtung (4) beruht, mit einem PWM-Zählerwert, der unter Verwendung eines Zeitgebers erzeugt wird, der zu vorbestimmten Zyklen arbeitet, um ein PWM-Signal zu erzeugen, und zur Ausgabe des erzeugten PWM-Signals zu dem Wechselrichter (2), um dadurch die Schaltelemente des Wechselrichters (1) zu schalten und den Drei-Phasen-Wechselstrommotor (11) zu steuern, wobei das Programm einen Computer veranlasst, auszuführen: Ausgeben des AD-Umwandlungswerts, der durch Umwandeln des Phasenstromwerts beschafft wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Rechteckbreite einer Rechteckwelle eines Phasenspannungswerts entsprechend dem PWM-Zählerwert lang ist.