DE112004001537T5 - Steuerverfahren für einen Spannungsquelleninverter - Google Patents

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Yoichi Kitakyushu Yamamoto
Masashiro Kitakyushu Tanaka
Shigekazu Kitakyushu Nakamura
Hiroshi Kitakyushu Suetake
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

Steuerverfahren für einen Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems, der eine Leistungshalbleitervorrichtung enthält, die einen Wert einer Spannung, eine Frequenz und eine Phase steuert, wobei das Steuerverfahren die Schritte aufweist:
vor dem Betrieb, Speichern von Spannungsfehlerinformationen für jede Polarität von jeweiligen Phasenströmen des Inverters; und
während des Betriebs, Lesen der Spannungsfehlerinformationen, um einen Spannungsbefehlswert oder eine Impulsweite eines PWM-Befehlssignales zu kompensieren, um einen Spannungsfehler zu korrigieren.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die folgende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für einen Wechselstrommotor zum Verhindern einer Drehmomentreduzierung und einer Drehmomentwelligkeit und einer instabilen Erscheinung in einem Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In einem Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems werden ein P-Seite-Schaltvorrichtung und eine N-Seite-Schaltvorrichtung, die einen Inverter bilden, abwechselnd leitend gemacht, um eine Ausgangsspannung steuern zu können. Da aufgrund der Ausschaltzeit eine Verzögerung beim Schalten der Schaltvorrichtungen auftritt, wird jedoch nur eine der Schaltvorrichtungen eingeschaltet, wenn eine vorgegebene Zeitdauer (eine Totzeit) nachfolgend dem Abschalten der anderen Schaltvorrichtung abgelaufen ist, und die P-Seite-Schaltvorrichtung und die N-Seite-Schaltvorrichtung werden nicht zur gleichen Zeit eingeschaltet.
  • In dem zugehörigen Spannungsquelleninverter des PWM-Systems, insbesondere in einem Fall, in dem die Ausgangsfrequenz des Inverters niedrig ist, tritt, einfach weil die Ausgangsspannung niedrig ist, eine starke Schwankung und Verzerrung der Ausgangsspannung aufgrund der Streuung der Totzeit auf. Das Drehmoment des Motors, das durch den Inverter gesteuert wird, wird deshalb reduziert und eine Drehmomentwelligkeit und ein instabiles Motorphänomen treten deshalb als Probleme auf.
  • Ein bekanntes, herkömmliches Einstellverfahren ist jenes, das in dem Patentdokument 1 beschrieben wird, worin eine Verschiebung in einem Totzeit(eine Ein-Verzögerung)-Kompensationswert automatisch eingestellt wird.
    • Patentdokument 1: Internationale Patentveröffentlichung WO98/42067(PCT/JP97/00909)
  • Überblick über die Erfindung
  • Einrichtungen zum Lösen der Probleme
  • Ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Unterschieds zwischen den Totzeitkompensationswerten der P-Seite-Schaltvorrichtung und der N-Seite-Schaltvorrichtung, die zusammen einen Inverter bilden, ist jedoch nicht in dem Beispiel des Standes der Technik offanbart, das in dem Patentdokument 1 bereitgestellt wird. Wenn es eine Totzeitdifferenz zwischen der P-Seite-Schaltvorrichtung und der N-Seite-Schaltvorrichtung gibt, kann deshalb eine ausreichende Korrektur nicht durchgeführt werden und, um eine Einstellung durchführen zu können, muss der Motor durch Zuführen von zwei oder mehr unterschiedlichen Schaltfrequenzen (Trägerfrequenzen) angetrieben werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Berücksichtigung dieser Probleme bereitgestellt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und genaues Messverfahren, durch das eine Totzeitdifferenz zwischen einer P-Seite und einer N-Seite gemessen werden kann, ohne dass eine Trägerfrequenzänderung erforderlich ist, und ein Steuerverfahren des Spannungsquelleninverters bereitzustellen, die das Auftreten einer Instabilität bzw. eines instabilen Phänomens aufgrund der Verzerrung der Inverterausgangsspannung und einer Drehmo mentwelligkeit vermeiden kann, die das Ergebnis der Streuung der Totzeit sind.
  • Einrichtungen zum Lösen der Probleme
  • Um die vorstehenden Probleme lösen zu können, ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung des nachfolgenden Steuerverfahrens
  • (Erste Erfindung) Die Erfindung stellt ein Steuerverfahren für einen Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems bereit, das eine Leistungshalbleitervorrichtung enthält, die einen Spannungswert, eine Frequenz und eine Phase steuert.
  • Das Steuerverfahren enthält die folgenden Schritte: vor dem Betrieb, Speichern von Spannungsfehlerinformationen für jede Polarität der jeweiligen Phasenströme des Inverters; und
    während des Betriebs, Lesen der Spannungsfehlerinformationen, um einen Spannungsbefehlswert bzw. einen Spannungssteuerwert oder eine Impulsweite bzw. Pulsweite eines PWM-Befehlssignales zu kompensieren, damit ein Spannungsfehler korrigiert werden kann.
  • (Zweite Erfindung) Das Steuerverfahren enthält weiterhin die Schritte:
    vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um den Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Stromwerte von zwei Phasen der Leistungshalbleitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, gleich sind und wo ein Stromwert der anderen einen Phase 0 ist;
    Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes derart, dass die Stromwerte der zwei Phasen gleich sind oder der Stromwert der einen Phase 0 ist; und
    Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis des modifizierten Spannungskorrekturwertes, um Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  • (Dritte Erfindung) Das Steuerverfahren enthält weiterhin folgende Schritte:
    vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um einen Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Stromwerte von zwei Phasen der Leistungshalbleitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, gleich sind und wo ein Stromwert der anderen einen Phase eine Summe der Stromwerte der zwei Phasen ist;
    Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes derart, dass die Stromwerte der zwei Phasen gleich sind oder dass das Zweifache eines Stromes in der anderen Phase in der einen Phase fließt; und
    Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis des modifizierten Spannungskorrekturwertes, um die Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  • (Vierte Erfindung) Das Steuerverfahren enthält weiterhin die Schritte:
    vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um den Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Ströme in jeweiligen Phasen der Leistungshalbleitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, unter eine vorgegebene Bedingung fallen;
    Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes derart, dass Stromwerte unter die vorgegebene Bedingung fallen; und
    Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis der modifizierten Spannungskorrekturwerte, um die Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  • (Fünfte Erfindung) In dem Steuerverfahren wird jede der Bedingungen und Verfahren gemäß der zweiten Erfindung bis zur vierten Erfindung mehrfach in unterschiedlichen Phasen durchgeführt und die Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, werden berechnet und gespeichert.
  • Obwohl die Totzeit nicht gemessen wird, können jeweilige Phasen und eine Totzeitdifferenz zwischen der P-Seite und der N-Seite gemessen werden und korrigiert werden. Die Streuung einer Schaltverzögerung aufgrund der Ausschaltzeit der Schaltvorrichtungen, die den Inverter bilden, kann deshalb beseitigt werden und, da eine Änderung einer Trägerfrequenz nicht erforderlich ist, kann die Zeitdauer, die für die Einstellung erforderlich ist, reduziert werden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da der Streuwert für die Totzeit leicht und genau berechnet werden kann, ein instabiles Phänomen, das aufgrund der Wellenformverzerrung und der Drehmomentwelligkeit auftritt, welche durch die Streuung der Totzeit verursacht werden, verhindert werden und eine stabile Steuerung kann bereitgestellt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das den Schaltungsaufbau eines Spannungsquelleninverters gemäß einer ersten Ausführungs form der Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm, das eine Steuereinheit 8 zeigt, einen Bestandteil der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte des Betriebs zeigt, der in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das die Inhalte des Betriebs zeigt, der für eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird; und
  • 5 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Totzeitkompensatoren (9U, 9V, 9W) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 1
    Spannungsquelleninverter
    2
    Wechselstrommotor
    3U, 3V, 3W
    Stromdetektor
    4U, 4V, 4W
    Vergleicher
    5
    Oszillator
    6U, 6V, 6W
    Addierer
    7
    Gate-Schaltung
    8
    Invertersteuereinheit
    9U, 9V, 9W
    Totzeitkompensator
    10
    Gleichstromquelle
    11
    Geschwindigkeitsbefehlsschaltung
    12
    Erregungsstrombefehlsschaltung
    13A bis 13F
    Schaltkreis
    14
    Geschwindigkeitsdetektor
    15
    3-Phase/2-Phase-Wandler
    16
    2-Phase/3-Phase-Wandler
    17
    Primärwinkelfrequenzbetriebsschaltung
    18
    Geschwindigkeitssteuerschaltung
    19
    Drehmomentstromsteuerschaltung
    20
    Erregungsstromsteuerschaltung
    21
    Spannungsbefehlskompensationsschaltung
    22A, 22B
    Addierer
    23
    Multiplizierer
    24
    Streuungseinstellprozessor
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben, während auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
  • Ausführungsform 1
  • Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
  • 1 gezeigt. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Spannungsquelleninverter; 2 einen Wechselstrommotor; 3U, 3V, 3W Stromdetektoren; 4U, 4V, 4W Vergleicher; 5 einen Oszillator zum Erzeugen eines Trägersignals; 6U, 6V, 6W Addierer; 7 eine Gate-Antriebsschaltung; 8 eine Invertersteuereinheit bzw. einen Invertercontroller; 9U, 9V, 9W Totzeitkompensatoren; 10 eine Gleichstromquelle; 11 eine Geschwindigkeitsbefehlsschaltung; und 13A, 13B, 13C Schalter-Schaltungen. Der Spannungsquelleninverter 1 verwendet ein PWM-Steuerverfahren, um eine Gleichspannung, die von der Gleichstromquelle 10 aus empfangen wird, in eine Wechselspannung mit einer beliebigen Frequenz umzuwandeln. Der Spannungsquelleninverter 1 enthält: Schaltvorrichtungen TUP, TVP, TWP, TUN, TVN, TWN, die aus Transistoren und Leistungshalbleitervorrichtungen, zum Beispiel IGBT, ausgebildet sind; und Rückkoppeldioden DUP, DVP, DWP, DUN, DVN, DWN, die in einer antiparallelen Art und Weise mit den einzelnen Leistungshalbleitervorrichtungen verbunden sind. Der Wechselstrommotor 2 ist mit Wechselstromausgangsanschlüssen der jeweiligen Phasen U, V, W des Spannungsquelleninverters 1 verbunden. Die Phasenströme Iu, Iv, Iw der U-Phase, der V-Phase bzw. der W-Phase des Wechselstrommotors 2 werden durch die Stromdetektoren 3U, 3V, 3W detektiert. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Geschwindigkeitsdetektor 14 mit dem Wechselstrommotor 2 verbunden ist.
  • Der Geschwindigkeitsbefehlswert ωr*, der von der Geschwindigkeitsbefehlsschaltung 11 erzeugt wird, die Phasenströme Iu, Iv, Iw der U-Phase, der V-Phase bzw. der W-Phase des Wechselstrommotors 2, durch die die Stromdetektoren 3U, 3V, 3W detektiert werden, und ein Geschwindigkeitsdetektionswert ωr, der von dem Geschwindigkeitsdetektor 14 erhalten wird, werden zu der Invertersteuereinheit 8 gesendet. Und, wie weiter unten erläutert wird, Spannungsbefehlsmustersignale (Vu*, Vv*, Vw*) für die jeweiligen Phasen U, V, W werden mit einer Phasendifferenz von 120° ausgegeben. Hier gibt das Subskript * einen Befehlswert bzw. Steuerwert an (dies wird nachfolgend angewandt). Die Schalter-Schaltungen 13A, 13B, 13C geben 0 aus, wenn eine Streuung der Totzeit vor dem Betrieb gemessen wird, und während des Betriebs geben sie Werte aus, die von den Totzeitkompensatoren 9U, 9V, 9W empfangen werden. 5 ist ein erläuterndes Diagramm für die Totzeitkompensatoren 9U, 9V, 9W. Wie in 5 gezeigt ist, kann als Ausgang für den Totzeitkompensator 9U ein einzelner Wert von ΔVdup oder ΔVdun in Übereinstimmung mit der Polarität von Iu gesetzt werden; als Ausgang des Totzeitkompensators 9V kann ein einzelner Wert von ΔVdvp oder ΔVdvn in Übereinstimmung mit der Polarität von Iv gesetzt werden; und als Ausgabe bzw. Ausgang des Totzeitkompensators 9W kann ein einzelner Wert von ΔVdwp oder ΔVdwn in Übereinstimmung mit der Polarität von Iw gesetzt werden.
  • Zudem werden Spannungsbefehlsmustersignale (Vu*, Vv*, Vw*) für die jeweiligen Phasen zu den Addierern 6U, 6V, 6W mit einer Phasendifferenz von 120° gesendet. Die Addierer 6U, 6V, 6W addieren die Spannungsbefehlsmustersignale Vu*, Vv*, Vw* zu den Ausgangswerten der Schalter-Schaltungen 13A, 13B, 13C hinzu und senden die Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv*, Vw* zu den Vergleichern 4U, 4V bzw. 4W. Ein Signal (nachfolgend wird die Frequenz dieses Signals als Trägerfrequenz bezeichnet), das von dem Oszillator 5 ausgegeben wird, der ein Trägersignal erzeugt, um eine PWM-Steuerung durchzuführen, wird zu den Vergleichern 4U, 4V, 4W gesendet. Die Vergleicher 4U, 4V, 4W vergleichen die Signale, die von den Addierern 6U, 6V, 6W ausgegeben werden, mit dem Trägersignal und erzeugen PWM-Pulse bzw. PWM-Impulse, um die Schaltvorrichtungen TUP, TVP, TWP, TUN, TVN, TWN ein- und auszuschalten, die den Spannungsquelleninverter 1 bilden. Die Gate-Schaltung 7 stellt ein Gate-Signal für die Schaltvorrichtungen TUP, TVP, TWP, TUN, TVN, TWN in Übereinstimmung mit den PWM-Pulsen, die von den Vergleichern 4U, 4V, 4W ausgegeben werden, bereit.
  • 2 ist eine detaillierte Schaltung, die die InvertersSteuereinheit 8 zeigt, die zuvor beschrieben wurde. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Erregungsstrombefehlsschaltung; 13D, 13E, 13F Schalter-Schaltungen; 15 einen 3-Phase/2-Phase-Wandler; 16 einen 2-Phase/3-Phase-Wandler; 17 eine Primärwinkelfrequenzbetriebsschaltung; 18 eine Geschwindigkeitssteuerschaltung; 19 eine Drehmomentstromsteuerschaltung; 20 eine Erregungsstromsteuerschaltung; 21 eine Spannungsbefehlskompensationsschaltung; 22A, 22B Addierer; 23 einen Multiplizierer; und 24 einen Streuungseinstellprozessor bzw. -abstimmprozessor. Die Invertersteuereinheit 8 enthält den 3-Phase/2-Phase-Wandler 15 zum Ausgeben eines Drehmomentrückkoppelwertes Iqfb und eines Erregungsstromrückkoppelwertes Idfb, die durch eine Koordinatenwandlung der Phasenströme (des U-Phasenstroms Iu, des V-Phasenstroms Iv, des W-Phasenstromes Iw) des Wechselstrommotors 2 erhalten werden. Die Drehmomentstromsteuerschaltung (ACRq) 19 ist zudem auch vorgesehen, die als einen Drehmomentstrombefehlswert Iqref den Ausgangswert der Geschwindigkeitssteuerschaltung (ASR) 18 definiert, der bereitgestellt wird, um den Geschwindigkeitsbefehlswert ωr*, der von der Geschwindigkeitsbefehlsschaltung 11 empfangen wird, mit dem Geschwindigkeitsdetektionswert ωr, der von dem Detektor 14 erhalten wird, in Übereinstimmung zu bringen, und die den Iqref und den Drehmomentstromrückkoppelwert Iqfb, der von dem 3-Phase/2-Phase-Wandler 15 ausgegeben wird, steuert, damit sie übereinstimmen bzw. zusammenfallen; und die Erregungsstromsteuerschaltung (ACRd) 20 steuert eine Spannung in der Erregungsstromrichtung derart, dass der Erregungsstrombefehlswert Idref der Erregungsstrombefehlsschaltung 12 mit dem Erregungsstromrückkoppelwert Idfb des 3-Phase/2-Phase-Wandlers 15 übereinstimmt.
  • Zudem enthält die Invertersteuereinheit 8: die Spannungsbefehlskompensationsschaltung 21, die eine induzierte Spannung, die von dem Wechselstrommotor 2 erzeugt wird, und eine entgegengesetzt gerichtete elektromotorische Kraftspannung ausgibt, die von einem primären Widerstand r1 und einer Streuinduktivität erzeugt wird. Von den Ausgangsgrößen der Spannungsbefehlskompensationsschaltung 21 wird die Spannung der Drehmomentstromrichtungskomponente dem Ausgang der Drehmomentstromsteuerschaltung 19 durch den Addierer 22A hinzuaddiert und ein Drehmomentstromrichtung-Spannungsbefehlswert Vqref wird erzeugt. Die Spannung einer Erregungsstromrichtungskomponente wird dem Ausgang der Erregungsstromsteuerschaltung 20 durch den Addierer 22B hinzuaddiert und ein Erregungsstromrichtung-Spannungsbefehlswert Vdref wird erzeugt. Der 2-Phase/3-Phase-Wandler 16 wird auch bereitgestellt, der den Drehmomentstromrichtung-Spannungsbefehlswert Vqref und den Erregungsstromrichtung-Spannungsbefehlswert Vdref verwendet, um Spannungsbe fehlsmustersignale (Vu*, Vv*, Vw*) für die jeweiligen Phasen U, V, W, die eine Phasendifferenz von 120° haben, zu erzeugen und um diese Mustersignale auszugeben.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der 3-Phase/2-Phase-Wandler 15 und der 2-Phase/3-Phase-Wandler 16 durch den Ausdruck 1 beziehungsweise den Ausdruck 2 betrieben werden: [Ausdruck 1]
    Figure 00110001
  • Die Invertersteuereinheit 8 enthält auch die Primärwinkelfrequenzbetriebsschaltung 17, die einen Gleitfrequenzbefehlswert ωs* berechnet, der auf Idref und Iqref und einem zweiten Widerstand r2 basiert, der bestimmt ist, und die diesen Befehlswert und den Geschwindigkeitsdetektionswert ωr, der von dem Geschwindigkeitsdetektor 14 erhalten wird, verwendet, um die primäre Winkelfrequenz ω1* zu berechnen, und die primäre Winkelfrequenz ω1* ausgibt. Die primäre Winkelfrequenz ω1*, die von der Primärwinkelfrequenzbetriebsschaltung 17 ausgegeben wird, wird mit dem Multiplizierer 23 multipliziert und das Ergebnis wird als eine Phase θ an den 3-Phase/2-Phase-Wandler 15 und den 2-Phase/3-Phase-Wandler 16 ausgegeben.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Invertersteuereinheit 8 den Streuungseinstellprozessor 24 enthält, der den Totzeitstreuungsmessbetrieb steuert, bevor der Betrieb gestartet wird. Der Streuungseinstellprozessor 24 gibt ein Schaltsignal Csw zum Schalten der Schalter-Schaltungen 13A bis 13F aus und bestimmt (Setzen) den Erregungsstrombefehlswert Idref und die Phase 8 für die Messung der Totzeitstreuung, bevor der Betrieb startet.
  • Zum Zeitpunkt bzw. zur Zeit der Messung der Totzeitstreuung, bevor der Betrieb anfängt, ändert die Invertersteuereinheit 8 durch die Schalter-Schaltung 13D den Drehmomentstrombefehlswert auf 0 und ändert durch die Schalter-Schaltungen 13E, 13F den Erregungsstrombefehlswert Idref und die Phase θ auf Befehlswerte, wie sie sie von dem Streuungseinstellprozessor 24 empfangen hat.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, ist während des Betriebs der Ausgang des Totzeitkompensators 9U gleich ΔVdup oder ΔVdun in Übereinstimmung mit der Polarität von Iu, der Ausgang des Totzeitkompensators 9V gleich ΔVdup oder ΔVdun in Übereinstimmung mit der Polarität von Iv und der Ausgang des Totzeitkompensators 9W gleich ΔVdup oder ΔVdun in Übereinstimmung mit der Polarität von Iw. Ein Spannungsfehler kann deshalb für jede Polarität eines Phasenstromes korrigiert werden.
  • Während auf das Flussdiagramm in 3 Bezug genommen wird, wird das Streuungsmessverfahren, das vor einem Betrieb durchgeführt wird, nachfolgend im Detail beschrieben, indem hauptsächlich der Betrieb des Streuungseinstellprozessors 24 verwendet wird.
  • Ein Betrieb wird durchgeführt, während ein Spannungskorrekturwert in solchen Phasen variiert wird, dass der Stromdetektionswert der U-Phase, der V-Phase oder der W-Phase 0 ist, und, wenn die Stromdetektionswerte der anderen zwei Phasen übereinstimmen oder wenn der Strom von der einen Phase 0 wird, eine Differenz des Spannungskorrekturwertes wird als ein Streuwert (ein relativer Wert) zwischen den zwei Phasen gespeichert. Unter dieser Bedingung wird eine Messung des Streuwertes zwischen der P-Seite und der N-Seite durchgeführt.
  • Unter Bezugnahme auf das Schaltungsaufbaudiagramm in 1 für den Spannungsquelleninverter werden die Stromdetektoren 3U, 3V, 3W für die jeweiligen Phasen bereitgestellt. Tatsächlich wird jedoch, da die Stromdetektoren nur für zwei Phasen bereitgestellt werden müssen (der W-Phase und der U-Phase in diesem Fall), um die Kosten zu reduzieren, eine Erläuterung für diesen Fall gegeben.
  • In der Streumessungsverarbeitung, die durchgeführt wird, bevor der Betrieb startet, verwendet der Streuungseinstellprozessor 24 die Nennstromwerte des Spannungsquelleninverters 1 und des Wechselstrommotors 2, um zu bestimmen, ob der Wert des Gleichstromes, der während der Streuungsmessung zugeführt wird, gleich Id ist (Block 3a). Die Schalter-Schaltungen 13A bis 13C werden auf der a-Seite vorgesehen, während die Schalter-Schaltung 13F auf der b-Seite vorgesehen ist, und die Ausgänge der Totzeitkompensatoren 9U, 9V, 9W werden den Spannungsbefehlswerten der jeweiligen Phasen hinzuaddiert. Es wird darauf hingewiesen, dass Kompensationswerte, die für die Messung verwendet werden, Δdup, Δdun, Δdvp, Δdvn, Δdwp, Δdwn sind und dass die Anfangswerte gleich sind. Zudem wird eine Trägerfrequenz so hoch wie möglich innerhalb des erlaubten Bereichs des Inverters gesetzt, sodass der Einfluss der Totzeit erhöht wird (Block 3b).
  • Folgerichtig sind, wenn die Phase 8 auf 330° gesetzt wird und der Betrieb durchgeführt wird, die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen Vw* = –Vu*, Vv* = 0 (Block 3c). Δdun wird so eingestellt, dass es den Stromdetektionswerten Iw, -Iu der W- bzw. U-Phase gleichkommt. In diesem Korrekturbetrieb wird, wenn abs(Iw) > abs(Iu) ist, Δdun erhöht oder, wenn abs(Iw) < abs(Iu) ist, wird Δdun abgesenkt und ein Differenzwert für die Totzeit zwischen der W-Phase-P-Seite und der U-Phase-N-Seite wird in Δdun (Block 3d) gespeichert. Es wird darauf hingewiesen, dass abs(X) den Absolutwert von X angibt.
  • In der vorstehenden Beschreibung wird Δdun in Übereinstimmung mit den Werten von abs(Iw), abs(Iu) variiert. Δdun kann jedoch derart geändert werden, dass Iv = 0 ist, d.h., dass Iu + Iw = 0 ist.
  • Ausführungsform 2
  • Eine zweite Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Betrieb derart durchgeführt, während ein Spannungskorrekturwert in diesen Phasen variiert wird, dass die Stromdetektionswerte von zweien von der U-Phase, der W-Phase und der W-Phase gleich sind, und dass, wenn die Stromdetektionswerte der zwei Phasen übereinstimmen oder wenn das Zweifache des Stromes der anderen Phase der einen Phase zugeführt wird, ein Differenzwert für den Spannungskorrekturwert als ein Streuungswert (relativer Wert) zwischen den zwei Phasen gespeichert wird. Unter dieser Bedingung wird die Messung des Streuwertes zwischen den Phasen auf der gleichen Seite, P oder N, durchgeführt.
  • Da der Unterschied der zweiten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform nur die Verwendung der Phase θ und ein Einstellverfahren ist, werden diese Abschnitte nachfolgend erläutert, während auf das Flussdiagramm in 4 Bezug genommen wird.
  • In der Streuungsmessverarbeitung, die durchgeführt wird, bevor der Betrieb startet, führt der Streuungseinstellprozessor 24 den (Block 3a) und den (Block 3b) durch.
  • Wenn die Phase θ auf 60° gesetzt wird und der Betrieb durchgeführt wird, sind die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen folgerichtig Vw* = Vu* = Vv*/2 (Block 4c). Δdup wird derart eingestellt, dass es den Stromdetektionswerten Iw, Iu der W- und der U-Phase gleicht. In diesem Korrekturbetrieb wird, wenn abs(Iw) > abs(Iu) ist, Δdup erhöht oder, wenn abs(Iw) < abs(Iu) ist, Δdup abgesenkt und ein Differenzwert für die Totzeit zwischen der W-Phase-P-Seite und der U-Phase-N-Seite wird in Δdup (Block 4d) gespeichert.
  • Zudem können für eine andere beliebige Phase 8, die sich von der vorstehenden Phase unterscheidet, Stromwerte für die jeweiligen Phasen, die während der Phase 8 fließen, identifiziert werden. Der Differenzwert für die Totzeit muss deshalb nur eingestellt werden, um die Stromwerte zu erhalten, sodass die Totzonenkompensation auch durchgeführt werden kann.
  • Zudem können, bevor der Betrieb startet, wenn eine der Bedingungen oder Verfahren, die vorstehend beschrieben wurden, vielmalig bzw. für mehre Typen in unterschiedlichen Phasen wiederholt werden, Streuungswerte für die U-Phase, die V-Phase, die W-Phase und Dispersionswerte für die Totzeit für die P-Seite und die N-Seite für die jeweiligen Phasen gemessen werden.
  • Die Spannungskorrekturwerte (Streuungswerte) Δdup, Δdun, Δdvp, Δdvn, Δdwp, Δdwn für die Totzeit für jeweilige Phasen und die P-Seite und N-Seite, die durch die vorstehend beschriebene Messung erhalten werden, werden unter Verwendung von gleichzeitigen Gleichungen (Berechnungen) in Einstellwerte ΔVdup, ΔVdun, ΔVdvp, ΔVdvn, ΔVdwp, ΔVdwn (Spannungsfehlerinformationen) gewandelt, die für die Totzeitkompensatoren 9U, 9V, 9W vorgesehen sind, die für den Betrieb eingesetzt werden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform werden die Spannungsfehlerinformationen, die durch diese gemessene Totzeit bereitgestellt werden, an Orten entsprechend den Totzeitkompensatoren 9U, 9V, 9W gesetzt und die Schalter-Schaltungen 13A bis 13F werden auf die a-Seite während des Betriebs geändert. Im Ergebnis kann eine Totzeitkompensation durch Verwendung der Spannungsfehlerinformationen, die durch die einzelnen Totzeiten bereitgestellt werden, durchgeführt werden.
  • In der vorstehenden Beschreibung werden die Spannungskorrekturwerte (Streuungswerte) als Spannungsfehlerinformationen gespeichert, die den Spannungsbefehlswerten hinzuaddiert werden. In dem Fall eines Inverters, worin die Pulsweite bzw. Impulsweite eines PWM-Signals als Kompensation für die Totzeit verwendet wird, muss jedoch ein Spannungskompensationswert (ein Streuungswert) nur in Spannungsfehlerinformationen gewandelt werden, die die Impulsweite eines PWM-Signals verwenden und diese Impulsweite bzw. Pulsweite wird gespeichert.
  • Zudem wurden in der vorstehenden Erläuterung die Stromdetektoren nur für die W-Phase und die U-Phase bereitgestellt. Die Verarbeitung kann jedoch in der gleichen Art und Weise durchgeführt werden, wenn der Stromdetektor für eine andere Phase oder für drei Phasen bereitgestellt wird.
  • Zudem wurde die Phase θ geändert, um einen Spannungswert zu variieren, der für die jeweiligen Phasen bereitgestellt wird.
  • Die Phase θ kann jedoch festgelegt werden und die Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv*, Vw*, die in der Streuungsmessungsverarbeitung verwendet werden, können geändert werden oder die Strombefehlswerte Idref, Iqref können modifiziert werden. Die Verarbeitung kann in der gleichen Art und Weise durchgeführt werden.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden unter Verwendung eines Induktionsmotors mit einem Geschwindigkeitsdetektor erläutert. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Induktionsmotor ohne einen Geschwindigkeitsdetektor oder eine Synchronmaschine angewendet werden. Es ist offensichtlich, dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung auch erhalten werden können.
  • Zudem ist es selbstverständlich, dass das Spannungsfehlermessverfahren, das die Totzeit verwendet und das für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wird, ohne Schwierigkeit eingesetzt werden kann, auch wenn ein unterschiedliches Totzeitkompensationsverfahren während des Betriebs verwendet wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, ist es möglich, eine Drehmomentreduktion, eine Drehmomentwelligkeit und das Auftreten eines instabilen Zustands für einen Motor zu vermeiden, der von einem Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems angetrieben wird.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Ein einfaches und genaues Totzeitstreuungsmessverfahren und ein Spannungsquelleninvertersteuerverfahren werden bereitgestellt, die das Auftreten eines instabilen Phänomens vermeiden.
  • Das Steuerverfahren steuert einen Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems, der eine Leistungshalbleitervorrichtung enthält, die einen Wert einer Spannung, einer Frequenz und einer Phase steuert. Gemäß dem Steuerverfahren werden vor dem Betrieb Spannungsfehlerinformationen für jede Polarität von jeweiligen Phasenströmen des Inverters gespeichert. Während des Betriebs werden die Spannungsfehlerinformationen gelesen, um einen Spannungsbefehlswert oder eine Impulsweite eines PWM-Befehlssignals derart zu ändern, dass ein Spannungsfehler korrigiert werden kann.

Claims (5)

  1. Steuerverfahren für einen Spannungsquelleninverter eines PWM-Systems, der eine Leistungshalbleitervorrichtung enthält, die einen Wert einer Spannung, eine Frequenz und eine Phase steuert, wobei das Steuerverfahren die Schritte aufweist: vor dem Betrieb, Speichern von Spannungsfehlerinformationen für jede Polarität von jeweiligen Phasenströmen des Inverters; und während des Betriebs, Lesen der Spannungsfehlerinformationen, um einen Spannungsbefehlswert oder eine Impulsweite eines PWM-Befehlssignales zu kompensieren, um einen Spannungsfehler zu korrigieren.
  2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um den Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Stromwerte von zwei Phasen der Leistungshalbleitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, gleich sind und wo ein Stromwert der anderen einen Phase 0 ist; Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes, sodass die Stromwerte der zwei Phasen gleich sind oder dass der Stromwert der einen Phase 0 ist; und Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis des modifizierten Spannungskorrekturwertes, um die Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um den Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Stromwerte von zwei Phasen der Leistungshalb leitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, gleich sind und wo ein Stromwert der anderen einen Phase eine Summe der Stromwerte der zwei Phasen ist; Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes derart, dass die Stromwerte der zwei Phasen gleich sind oder dass das Zweifache eines Stromes in der anderen Phase in einer Phase fließt; und Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis des modifizierten Spannungskorrekturwertes, um die Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: vor dem Betrieb, Versorgen eines Wechselstrommotors mit einem Stromspannungsbefehl, um den Wechselstrommotor in einer Phase anzutreiben, wo Ströme in jeweiligen Phasen der Leistungshalbleitervorrichtung, die den Spannungsquelleninverter bildet, unter eine vorgegebene Bedingung fallen; Modifizieren eines Spannungskorrekturwertes derart, dass Stromwerte unter den vorgegebenen Zustand fallen; und Berechnen der Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, auf der Basis des modifizierten Spannungskorrekturwertes, um die Spannungsfehlerinformationen zu speichern.
  5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, worin jede der Bedingungen und jedes der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 mehrfach in unterschiedlichen Phasen durchgeführt wird und worin die Spannungsfehlerinformationen, die während des Betriebs verwendet werden, berechnet und gespeichert werden.
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