DE112011104702T5

DE112011104702T5 - Motoransteuersystemsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112011104702T5
Application number: DE112011104702T
Authority: DE
Inventors: Naoyoshi Takamatsu; Masaki Okamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2013-10-10
Also published as: CN102771044A; US9178449B2; US20140001990A1; WO2012095946A1; JP5472475B2; JPWO2012095946A1; CN102771044B

Abstract

Eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Motoransteuersystems, das versehen ist mit: einer Gleichstromenergieversorgung; einem Dreiphasen-Wechselstrommotor; und einem ersten Energiewandler, der Schaltschaltungen entsprechend jeder von drei Phasen des Dreiphasen-Wechselstrommotors und einen Glättungskondensator, der elektrisch parallel zu den Schaltschaltungen geschaltet ist, enthält, ist versehen mit: einer Schätzvorrichtung zum Schätzen eines Peakerzeugungszeitpunkts, zu dem ein Peak in einer Anschlussspannung VH des Glättungskondensators erzeugt wird, auf der Grundlage einer Betriebsbedingung des Dreiphasen-Wechselstrommotors und/oder einer Schaltbedingung der Schaltschaltungen der drei Phasen; und einer Steuervorrichtung zum Steuern einer Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers derart, dass sich die Anschlussspannung VH (oder ein VH-Peak) zu dem Peakerzeugungszeitpunkt verringert, während einer vorbestimmten Periode von einem Startzeitpunkt an vor dem geschätzten Peakerzeugungszeitpunkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoransteuersystemsteuervorrichtung, die ein Motoransteuersystem zum Ansteuern eines Dreiphasen-Wechselstrommotors steuert.
Stand der Technik
Auf diesem technischen Gebiet gibt es eine Technologie einer Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) eines Inverters (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Gemäß der Vorrichtung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, wird durch Korrigieren eines PWM-Signals mit einem Korrektursignalgenerator, der ein Korrektursignal ausgibt, das eine zu einem Wechselstromausgang symmetrische Wellenform aufweist, eine Wellenform eines Dreiphasen-Wechselstromausgangs, der einer Last zugeführt wird, positiv und negativ symmetrisch korrigiert, und es kann eine Wellenformverzerrung aufgrund einer Harmonischen unterdrückt werden.
Außerdem ist eine Vorrichtung zum Verringern eines Gleichstromrippels (Gleichstromwelligkeit), das einer Gleichstromausgangsspannung überlagert ist, beschrieben (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-324842
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-289671

Beschreibung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Der Inverter ist normalerweise mit einem Glättungskondensator zum Glätten einer Spannung versehen. Mit einer Änderung eines Schaltzustands des Inverters in einem hohen Frequenzbereich wird der Glättungskondensator einer Spannungsänderung, die als Schaltrippel (Schaltwelligkeit) bezeichnet wird, unterzogen.
Da diese Art von Schaltrippel in der Größenordnung einer Trägerfrequenz (mehrere hundert Hz bis mehrere Dutzend kHz) des Inverters auftritt, ist es in der Praxis kaum möglich, eine Rückkopplungsmaßnahme zu ergreifen (im Folgenden nach Bedarf mit „F/B” abgekürzt).
In den Vorrichtungen, die in den oben beschriebenen Patentdokumenten beschrieben sind, wird keine Maßnahme in Bezug auf das Schaltrippel berücksichtigt. Somit besteht, um den Inverter vor dieser Art von Schaltrippel zu schützen, keine andere Möglichkeit, als ein Verfahren zum Erhöhen einer Stehspannung oder einer Kapazität des Glättungskondensators oder ähnliche Verfahren zu verwenden.
Wenn diese Art von Motoransteuersystem jedoch beispielsweise verwendet wird, um einen fahrzeuginternen Motor oder Ähnliches, der in den vergangenen Jahren stabil gewachsen ist, anzusteuern, ist es kaum möglich, die Kapazität des Glättungskondensators ausreichend hoch auszubilden, um einen Einfluss dieser Art von Schaltrippel zu verringern. Außerdem ist es aufgrund von Kosteneinschränkungen schwer möglich, die Stehspannung zu erhöhen, was mit einer Erhöhung der Kosten verbunden wäre.
Wie es oben beschrieben wurde, besteht bei der herkömmlichen Technologie das technische Problem, dass es kaum möglich ist, das Auftreten des Schaltrippels, das mit dem Schalten des Inverters verbunden ist, und die Erzeugung einer Peakspannung (Spitzenspannung) aufgrund des Schaltrippels zu unterdrücken oder zu verringern.
Im Hinblick auf das oben beschriebene Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motoransteuersystemsteuervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Erzeugung einer Peakspannung in einem Glättungskondensator in einem Motoransteuersystem zum Ansteuern eines Dreiphasen-Wechselstrommotors zu unterdrücken.
Beschreibung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann mit einer Motoransteuersystemsteuervorrichtung zum Steuern eines Motoransteuersystems gelöst werden, das versehen ist mit: einer Gleichstromenergieversorgung; einem Dreiphasen-Wechselstrommotor; und einem ersten Energiewandler, der zwischen der Gleichstromenergieversorgung und dem Dreiphasen-Wechselstrommotor angeordnet ist und Schaltschaltungen entsprechend jeder der drei Phasen des Dreiphasen-Wechselstrommotors und einen Glättungskondensator, der elektrisch parallel zu den Schaltschaltungen geschaltet ist, enthält, wobei die Motoransteuersystemsteuervorrichtung versehen ist mit: einer Schätzvorrichtung zum Schätzen eines Peakerzeugungszeitpunkts, zu dem ein Peak in einer Anschlussspannung VH des Glättungskondensators erzeugt wird, auf der Grundlage einer Betriebsbedingung des Dreiphasen-Wechselstrommotors und/oder einer Schaltbedingung der Schaltschaltungen der drei Phasen; und einer Steuervorrichtung zum Steuern einer Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers derart, dass sich die Anschlussspannung VH (oder ein VH-Peak) zu dem Peakerzeugungszeitpunkt verringert, während einer vorbestimmten Zeitdauer von einem Startzeitpunkt an vor dem geschätzten Peakerzeugungszeitpunkt (Anspruch 1).
Gemäß der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Erzeugungszeitpunkt des Peaks der Anschlussspannung VH des Glättungskondensators, der durch ein Schaltrippel erzeugt wird, das durch eine Änderung eines Schaltzustands der Schaltschaltungen der drei Phasen in dem ersten Energiewandler verursacht wird, durch die Schätzvorrichtung geschätzt.
Hier meint die „Betriebsbedingung des Dreiphasen-Wechselstrommotors”, auf die von der Schätzvorrichtung Bezug genommen wird, wenn der Peakerzeugungszeitpunkt geschätzt wird, einen elektrischen Strom, der jeder der drei Phasen entspricht (beispielsweise jeder der drei Phasenströme Iu, Iv und Iw, die jeweils einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase entsprechen), eine Motordrehphase θ oder Ähnliches. Außerdem enthält die „Schaltbedingung der Schaltschaltungen” eine Bedingung zum Definieren eines Schaltzeitpunkts der Schaltschaltungen entsprechend jeder drei Phasen und meint beispielsweise eine Größenbeziehung zwischen einer Trägersignalspannung und einer Befehlsspannung entsprechend jeder der drei Phasen oder Ähnliches.
Wenn andererseits der Peakerzeugungszeitpunkt von der Schätzvorrichtung geschätzt wird, wird eine VH-Peakverringerungsmaßnahme von der Steuervorrichtung getroffen, die direkt oder indirekt ein Steuern der Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers angibt, wobei der Zeitpunkt vor dem geschätzten Peakerzeugungszeitpunkt als Startzeitpunkt verwendet wird.
Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den VH-Peak im Vergleich zu einem Fall zu verringern, in dem diese Art von Maßnahme nicht durchgeführt wird, und es ist möglich, einen Einfluss des Schaltrippels in dem ersten Energiewandler unter Verwendung eines Steuerverfahrens, das nicht mit einer Erhöhung der Stehspannung oder der Kapazität des Glättungskondensators einhergeht, zu verringern.
Die „Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers” kann eine beliebige Bedingung sein, solange sie die Verringerung des VH-Peaks bewirken kann; vorzugsweise ist sie jedoch in weitem Sinne in eine Bedingung, die den Schaltzustand der Schaltschaltungen der drei Phasen beeinflusst, und eine Bedingung, die die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators beeinflusst, unterteilt. Erstere kann beispielsweise die Trägersignalspannung, die Befehlsspannung entsprechend jeder der drei Phasen und Ähnliches enthalten. Letztere kann einen Befehlswert der Anschlussspannung VH (einen VH-Befehlswert), einen Energieerzeugungszustand eines anderen Energiewandlers, der parallel zu dem ersten Energiewandler geschaltet ist, und Ähnliches enthalten.
Hinsichtlich einer Periode, während derer die Steuervorrichtung diese Art von VH-Peakverringerungsmaßnahme ergreift, gibt es keine spezielle Begrenzung, zumindest solange der Startzeitpunkt wie oben angegeben definiert ist; sie ist jedoch offensichtlich ausreichend kürzer als eine Trägerperiode, die durch die Trägerfrequenz definiert wird. Außerdem ist sie offensichtlich eine Periode, die kurz genug ist, dass sie die Ansteuerung des Dreiphasen-Wechselstrommotors nicht beeinflusst.
Gemäß einem Aspekt der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung schätzt die Schätzvorrichtung den Peakerzeugungszeitpunkt auf der Grundlage einer Polarität eines elektrischen Stroms entsprechend jeder der drei Phasen und eines Schaltzeitpunkts der Schaltschaltungen der drei Phasen (Anspruch 2).
Die Anmelderin dieser Anmeldung hat herausgefunden, dass eine Beziehung zwischen der Polarität des elektrischen Stroms der drei Phasen und dem Schaltzeitpunkt der Schaltschaltungen der drei Phasen einen Bezug zu dem Erzeugungszeitpunkt des Peaks auf einer Hochspannungsseite (d. h. dem Peak einer Wellenform) aufweist, auf die im Hinblick auf das Schützen des Glättungskondensators großes Gewicht gelegt wird. Gemäß diesem Aspekt kann der Peakerzeugungszeitpunkt sehr genau geschätzt werden, bevor der Peakerzeugungszeitpunkt tatsächlich kommt, was in der Praxis extrem nützlich ist.
Gemäß diesem Aspekt kann der Schaltzeitpunkt ein Zeitpunkt sein, zu dem ein Trägerspannungswert mit einem Befehlsspannungswert übereinstimmt, und die Schätzvorrichtung kann (1) einen ersten Zeitpunkt, zu dem der elektrische Strom positiv ist und der Trägerspannungswert mit dem Befehlsspannungswert übereinstimmt, wenn der Befehlsspannungswert den Trägerspannungswert überschreitet, und (2) einen zweiten Zeitpunkt, zu dem der elektrische Strom negativ ist und der Trägerspannungswert mit dem Befehlsspannungswert übereinstimmt, wenn der Befehlsspannungswert auf unterhalb des Trägerspannungswerts abfällt, als den Peakerzeugungszeitpunkt für jede der drei Phasen schätzen (Anspruch 3).
Gemäß einem derartigen Schätzverfahren kann der Peakerzeugungszeitpunkt auf der Hochspannungsseite sehr genau geschätzt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung schätzt die Schätzvorrichtung den Peakerzeugungszeitpunkt auf der Grundlage einer Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors (Anspruch 4).
Gemäß der Anmelderin dieser Anmeldung wurde herausgefunden, dass es eine Korrelation zwischen der Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors und einer Größenbeziehung des VH-Peaks des Glättungskondensators gibt. Daher ist es möglich, experimentell oder theoretisch im Voraus die Motorphase, in der der VH-Peak größer als ein vorbestimmter Wert ist, zu kennen.
Durch Kenntnis einer derartigen Motorphase ist es möglich, eine VH-Peakverringerungsmaßnahme nur in dem Fall, in dem der VH-Peak größer als der vorbestimmte Wert ist, oder vorzugsweise in einem derartigen Fall, der zu einem effizienten Schutz des Glättungskondensators aufgrund eines Ausgleichens des VH-Peaks führt, zu ergreifen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist das Motoransteuersystem einen zweiten Energiewandler auf, und die Steuervorrichtung ändert eine Ansteuerbedingung des zweiten Energiewandlers als ein Aspekt der Steuerung der Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers (Anspruch 5).
Wenn der zweite Energiewandler wie oben beschrieben vorgesehen ist, kann die Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers indirekt durch Ändern der Ansteuerbedingung des zweiten Energiewandlers geändert werden, und somit kann der Glättungskondensator noch flexibler geschützt werden.
Gemäß diesem Aspekt kann der zweite Energiewandler auf einer Seite näher bei der Gleichstromenergieversorgung als der Glättungskondensator angeordnet sein und kann eine Verstärkungsschaltung enthalten, die in der Lage ist, eine Gleichstromspannung der Gleichstromenergieversorgung zu verstärken, und die in der Lage ist, die Anschlussspannung VH auf einem vorbestimmten VH-Befehlswert zu halten, und die Steuervorrichtung kann den VH-Befehlswert verringern (Anspruch 6).
Insbesondere kann bei einer Konfiguration, bei der der Motor in einem hohen Spannungsbereich, der größer oder gleich einer Versorgungsspannung der Gleichstromenergieversorgung ist, durch diese Art der Verstärkungsschaltung angesteuert werden kann, das Motoransteuersystem einfach entsprechend der Anwendung des Motors aufgebaut und beispielsweise einfach für ein fahrzeuginternes Motoransteuersystem verwendet werden. Außerdem kann bei einer Konfiguration, bei der die Anschlussspannung VH auf dem VH-Befehlswert gehalten wird, der VH-Peak relativ einfach durch zeitweiliges Verringern des VH-Befehlswerts verringert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die Schaltschaltungen der drei Phasen ausgelegt, einen Schaltzustand entsprechend einer Größenbeziehung zwischen einem Trägerspannungswert und einem Befehlsspannungswert zu ändern, und die Steuervorrichtung verringert den VH-Peak durch Ändern einer Frequenz des Trägersignals zu einer hohen Frequenzseite (Anspruch 7).
Wenn die Frequenz des Trägersignals (d. h. die Trägerfrequenz) in Bezug auf eine normale Betriebsbezugsfrequenz zu der hohen Frequenzseite hin geändert wird, wird, wenn die Befehlsspannung der drei Phasen konstant ist, offensichtlich eine Schaltpulsbreite der Schaltschaltungen der drei Phasen kürzer. Daher ändert sich ein Lade/Entlade-Zustand des Glättungskondensators häufig, und es wird eine Periode, während derer sich die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators erhöht, kurz gehalten. Somit kann der VH-Peak unterdrückt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Motoransteuersystemsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die Schaltschaltungen der drei Phasen ausgelegt, einen Schaltzustand entsprechend einer Größenbeziehung zwischen einem Trägerspannungswert und einem Befehlsspannungswert zu ändern, und die Steuervorrichtung überlagert dem Befehlsspannungswert eine vorbestimmte Harmonische (Anspruch 8).
Wenn die Harmonische dem Befehlsspannungswert entsprechend jeder der drei Phasen überlagert wird, wird die Wellenform der Befehlsspannung durch die Harmonische geändert, und somit kann der Schaltzeitpunkt der Schaltschaltungen entsprechend jeder der drei Phasen geändert werden. Daher kann in einer Situation, in der der Peakerzeugungszeitpunkt des Glättungskondensators vorhergesagt werden kann, der VH-Peak durch Überlagern der Harmonischen auf die Befehlsspannung in dem Peakerzeugungszeitpunkt geändert werden.
Hier verschiebt die Steuerung des Schaltzeitpunkts durch die Harmonische insbesondere den Peakerzeugungszeitpunkt im Gegensatz zu der oben beschriebenen Einstellung der höheren Trägerfrequenz, und aufgrund dessen ist es nicht notwendig, die Größe des VH-Peaks zu ändern.
Im Hinblick darauf ist es weiter vorteilhaft, eine Beziehung zwischen der Motorphase und einer Amplitude der Harmonischen experimentell oder theoretisch zu erhalten, um ein Schalten zu dem Schaltzeitpunkt, zu dem sich der VH-Peak relativ erhöht, im Voraus unter Verwendung der Tatsache, dass die Motorphase in Bezug zu der Größe des VH-Peaks gesetzt werden kann, wie es oben beschrieben wurde, zu vermeiden. In diesem Fall ist es beispielsweise durch Speichern der Beziehung in einer geeigneten Speichervorrichtung oder Ähnliches möglich, eine VH-Peakverringerung, die durch Überlagerung der Harmonischen erzeugt wird, noch wirksamer zu erzielen.
Außerdem erscheint in dem System zum Ansteuern des Dreiphasen-Motors, wenn die Frequenz der Harmonischen als gleich dem Dreifachen einer Grundfrequenz der Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vw und Vw ausgewählt wird, die Harmonische nicht in einer Spannung zwischen Motorleitungen und beeinflusst einen Motorstrom nicht nachteilig. Mit andern Worten kann eine dritte Harmonische der Grundfrequenz ein bevorzugtes Beispiel dieser Art von Harmonischen sein.
Der Betrieb und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen noch deutlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das ein Motoransteuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Verstärkungsschaltungssteuereinheit in einer Steuervorrichtung für das Motoransteuersystem der 1 zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Verstärkungsschaltungssteuereinheit in der Steuervorrichtung für das Motoransteuersystem der 1 zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Invertersteuereinheit in der Steuervorrichtung für das Motoransteuersystem der 1 zeigt.
5 ist ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung eines Betriebszustands des Motoransteuersystems der 1.
6 zeigt Betriebsdiagramme, die konzeptionell Betriebszustände eines Inverters in Zuständen A, B und C, die in 5 gezeigt sind, zeigt.
7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Umrisses einer VH-Peakverringerungssteuerung in dem Motoransteuersystem der 1.
8 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung, die von der Steuervorrichtung in dem Motoransteuersystem der 1 durchgeführt wird, zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Invertersteuereinheit in der Steuervorrichtung für das Motoransteuersystem der 1 zeigt.
10 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das ein Motoransteuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das eine VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Anschlussspannung VH und einer Motorphase gemäß einer dritten Ausführungsform.
13 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebszustands des Motoransteuersystems, um die Beziehung, die in 12 gezeigt ist, zu erläutern.
14 zeigt Ansichten, die konzeptionelle Betriebszustände der Inverter in Zuständen D, E, D' und E', die in 13 gezeigt sind, zeigen.
15 ist ein Flussdiagramm, das eine VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
16 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Inhalts der VH-Peakverringerungssteuerung der 15.
17 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das ein Motoransteuersystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Flussdiagramm, das eine VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
19 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Inhalts der VH-Peakverringerungssteuerung der 18.
20 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Inhalts der VH-Peakverringerungssteuerung der 18.
21 ist ein Flussdiagramm, das eine VH-Peakverringerungssteuerung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, das eine Invertersteuereinheit gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
23 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Harmonische in der VH-Peakverringerungssteuerung der 21 zeigt.
24 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Befehlsspannung nach Überlagerung, in der die Harmonische, die in 23 gezeigt ist, und eine Befehlsspannung überlagert sind, zeigt.
Modus zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
Konfiguration der Ausführungsform
Zunächst wird mit Bezug auf 1 die Konfiguration eines Motoransteuersystems 10 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das die Konfiguration des Motoransteuersystems 10 zeigt.
In 1 ist das Motoransteuersystem 10 mit einer Steuervorrichtung 100, einem Verstärkungswandler 200, einem Inverter 300, einem Glättungskondensator C, einer Gleichstromenergieversorgung (DC-Energieversorgung) B und einem Dreiphasen-Wechselstrommotor (Dreiphasen-AC-Motor) M1 versehen.
Die Steuervorrichtung 100 ist eine elektronische Steuereinheit als ein Beispiel der „Motoransteuersystemsteuervorrichtung” der vorliegenden Erfindung, die ausgelegt ist, Betriebe des Motoransteuersystems 10 zu steuern.
Die Steuervorrichtung 100 kann beispielsweise verschiedene Formen von Computersystemen oder Ähnlichem wie beispielsweise Mikrocomputervorrichtungen, verschiedene Steuerungen oder verschiedene Verarbeitungseinheiten wie eine einzelne oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECUs) verwenden, die nach Bedarf eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Mikroverarbeitungseinheiten (MPUs), verschiedene Prozessoren oder verschiedene Steuerungen oder außerdem verschiedene Speichervorrichtungen oder Ähnliches wie einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Pufferspeicher oder einen Flash-Speicher enthalten können.
Die Steuervorrichtung 100 ist mit einer Verstärkungswandlersteuereinheit 10 und einer Invertersteuereinheit 120, die in 1 nicht dargestellt sind, versehen, wobei jedoch die Konfiguration jeder Steuereinheit später beschrieben wird. Außerdem kann die Steuervorrichtung 100 eine später beschriebene VH-Peakverringerungssteuerung entsprechend einem Steuerprogramm, das im Voraus in einem ROM gespeichert wird, durchführen.
Der Verstärkungswandler 200 ist eine Verstärkungsschaltung als ein Beispiel des „zweiten Energiewandlers” der vorliegenden Erfindung, die mit einer Spule L1, Schaltelementen Q1 und Q2 und Dioden D1 und D2 versehen ist.
Ein Ende der Spule L1 ist mit einer positiven Leitung (deren Bezugszeichen weggelassen ist), die mit einer positiven Elektrode der DC-Energieversorgung B verbunden ist, verbunden, und das andere Ende ist mit einem Mittelpunkt zwischen dem Schaltelement Q1 und dem Schaltelement Q2, d. h. einem Verbindungspunkt zwischen einem Emitteranschluss des Schaltelements Q1 und einem Kollektoranschluss des Schaltelements Q2, verbunden.
Die Schaltelemente Q1 und Q2 sind in Serie zwischen der positiven Leitung und einer negativen Leitung, die mit einer negativen Elektrode der DC-Energieversorgung B verbunden ist, geschaltet. Außerdem ist ein Kollektoranschluss des Schaltelements Q1 mit der positiven Leitung verbunden, und ein Emitteranschluss des Schaltelements Q2 ist mit der negativen Leitung verbunden. Jede der Dioden D1 und D2 ist ein Gleichrichter zum Ermöglichen eines elektrischen Stromflusses nur von der Emitterseite zu der Kollektorseite in den jeweiligen Schaltelementen.
Die Schaltelemente Q1 und Q2 und jedes der Schaltelemente (Q3 bis Q8) des Inverters 3, der später beschrieben wird, sind als Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Metalloxidleistungshalbleitertransistoren (MOS) oder Ähnliches aufgebaut.
Der Inverter 300 ist ein Beispiel des „ersten Energiewandlers” der vorliegenden Erfindung, der versehen ist mit: einem U-Phasenarm (dessen Bezugszeichen weggelassen ist) einschließlich eines p-seitigen Schaltelements Q3 und eines n-seitigen Schaltelements Q4; einem V-Phasenarm (dessen Bezugszeichen weggelassen ist) einschließlich eines p-seitigen Schaltelements Q5 und eines n-seitigen Schaltelements Q6; und einem W-Phasenarm (dessen Bezugszeichen weggelassen ist) einschließlich eines p-seitigen Schaltelements Q7 und eines n-seitigen Schaltelements Q8. Die Arme des Inverters 300 sind parallel zwischen der positiven Leitung und der negativen Leitung geschaltet.
Mit den Schaltelementen Q3 bis Q8 sind jeweils Gleichrichtungsdioden D3 bis D8 wie in den Schaltelementen Q1 und Q2 zum Durchlassen eines elektrischen Stroms von der Emitterseite zu der Kollektorseite verbunden. Außerdem ist ein Mittelpunkt zwischen dem p-seitigen Schaltelement und dem n-seitigen Schaltelement in jedem der drei Phasenarme des Inverters 300 mit einer jeweiligen Dreiphasen-Spule des Dreiphasen-AC-Motors M1 verbunden.
Der Glättungskondensator C ist ein Kondensator zum Glätten einer Spannung, die zwischen der positiven Leitung und der negativen Leitung angelegt ist. Eine Anschlussspannung des Glättungskondensators C, d. h. eine Spannung zwischen der positiven Leitung und der negativen Leitung, wird im Folgenden nach Bedarf als eine „Anschlussspannung VH” bezeichnet.
Die DC-Energieversorgung B ist eine ladbare elektrische Speichervorrichtung und ist beispielsweise eine sekundäre Batterie wie eine Nickelmetallhydridbatterie oder eine Lithiumionenbatterie. Als DC-Energieversorgung B können zusätzlich oder anstelle dieser Art von sekundärer Batterie ein Kondensator mit elektrischer Doppelschicht, ein Kondensator mit großer Kapazität, ein Schwungrad und Ähnliches verwendet werden.
Der Dreiphasen-AC-Motor M1 ist ein Dreiphasen-AC-Motor-Generator, bei dem ein Permanentmagnet in einem Rotor angeordnet ist. Der Dreiphasen-AC-Motor M1 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt und ist ausgelegt, ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen. Der Dreiphasen-AC-Motor M1 kann außerdem eine elektrische Energieregeneration (Energieerzeugung) als Antwort auf eine Eingabe einer kinetischen Fahrzeugenergie beim Bremsen des Fahrzeugs durchführen. Wenn das Fahrzeug ein sogenanntes Hybridfahrzeug ist, ist der Dreiphasen-AC-Motor M1 mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor gekoppelt und kann sowohl die elektrische Energieregeneration unter Verwendung der Energie des Verbrennungsmotors als auch die Unterstützung der Energie des Verbrennungsmotors durchführen.
Das Motoransteuersystem 10 weist eine nicht dargestellte Sensorgruppe auf, die eine Spannung VB der DC-Energieversorgung B, einen elektrischen Strom IL, der in die Drossel L1 des Verstärkungswandlers 200 fließt, die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C, einen v-Phasenstrom Iv und einen w-Phasenstrom Iw des Inverters 300, eine Motordrehphase θ als einen Drehwinkel des Rotors des Dreiphasen-AC-Motors M1 und Ähnliches nach Bedarf erfasst.
Jeder der Sensoren, die die Sensorgruppe bilden, ist mit der Steuervorrichtung 100 elektrisch verbunden, und ein von der Steuervorrichtung 100 erfasster Wert ist als in Echtzeit erfasst zu verstehen.
Außerdem sind der Verstärkungswandler 200 und der Inverter 300 in dem Motoransteuersystem 10 mit der Steuervorrichtung 100 elektrisch verbunden, und deren Ansteuerzustände werden von der Steuervorrichtung 100 gesteuert.
Hier kann insbesondere der Verstärkungswandler 200 die Spannung zwischen der positiven Leitung und der negativen Leitung, d. h. die Anschlussspannung VH auf der Grundlage eines Signals PWC, das von der Steuervorrichtung 100 zugeführt wird, auf eine Ausgangsspannung der DC-Energieversorgung B oder größer verstärken. Wenn die Anschlussspannung VH zu diesem Zeitpunkt kleiner als eine Sollspannung ist, wird ein Einschaltanteil des Schaltelements Q2 auf relativ groß eingestellt, was es möglich macht, den elektrischen Strom, der in der positiven Leitung von der Seite der DC-Energieversorgung B zu der Seite des Inverters 300 fließt, und die Anschlussspannung VH zu erhöhen. Wenn andererseits die Anschlussspannung VH größer als die Sollspannung ist, wird ein Einschaltanteil des Schaltelements Q1 auf relativ groß eingestellt, was es möglich macht, den elektrischen Strom, der in der positiven Leitung von der Seite des Inverters 300 zu der Seite der DC-Energieversorgung B fließt, zu erhöhen und die Anschlussspannung VH zu verringern.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 die Konfiguration der Verstärkungswandlersteuereinheit 110 zum Steuern des Verstärkungswandlers 200 in der Steuervorrichtung 100 beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Verstärkungswandlersteuereinheit 110 zeigt. In 2 sind dieselben Elemente wie in der 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 2 ist die Verstärkungswandlersteuereinheit 110 mit einer Invertereingangsbetriebseinheit 111, einem Addierer/Subtrahierer 112, einer Spannungssteuerbetriebseinheit 113, einem Trägergenerator 114 und einem Komparator 115 versehen.
Die Invertereingangsbetriebseinheit 111 ist eine Schaltung zum Erzeugen eines VH-Befehlswerts VHtg, der einen Sollwert der Anschlussspannung VH angibt, die eine Ausgangsspannung des Verstärkungswandlers 200 ist. Die Invertereingangsbetriebseinheit 111 erzeugt beispielsweise den VH-Befehlswert VHtg auf der Grundlage eines Ausgangswerts des Dreiphasen-AC-Motors M1, der anhand einer Motordrehzahl MRN und eines Drehmomentbefehlswerts TR des Dreiphasen-AC-Motors M1 berechnet wird.
Der Addierer/Subtrahierer 112 subtrahiert einen erfassten Wert der Anschlussspannung VH von dem VH-Befehlswert VHtg und gibt ein Subtraktionsergebnis an die Spannungssteuerbetriebseinheit 113 aus. Wenn der Spannungssteuerbetriebsteil 113 das Subtraktionsergebnis empfängt, das durch Subtrahieren des erfassten Werts der Anschlussspannung VH von dem VH-Befehlswert VHtg erhalten wird, berechnet er eine gesteuerte Variable zum Inübereinstimmungbringen der Anschlussspannung VH mit dem VH-Befehlswert VHtg. Zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise eine PI-Steueroperation (Regelungsoperation), die einen Proportionalausdruck (P-Ausdruck) und einen Integralausdruck (I-Ausdruck) oder Ähnliches enthält, verwendet. Die Spannungssteuerbetriebseinheit 113 gibt die berechnete gesteuerte Variable an den Komparator 115 als einen Spannungsbefehlswert aus.
Die Trägererzeugungseinheit 114 erzeugt ein Trägersignal, das eine Dreieckwelle ist, und überträgt dieses an den Komparator 115. Der Komparator 115 vergleicht den Spannungsbefehlswert, der von der Spannungssteuerbetriebseinheit 113 zugeführt wird, mit dem Trägersignal und erzeugt das oben beschriebene Signal PWC, dessen logischer Zustand sich in Abhängigkeit von einer Größenbeziehung der Spannungswerte ändert. Das erzeugte Signal PWC wird an die Schaltelemente Q1 und Q2 des Verstärkungswandlers 200 ausgegeben.
Die in 2 gezeigte Konfiguration ist eine Schaltungskonfiguration, die eine Spannungssteuerung realisiert; die Steuerungsform des Verstärkungswandlers 200 ist jedoch nicht auf eine derartige Spannungssteuerung beschränkt. Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 die Konfiguration einer Verstärkungswandlersteuereinheit 110' in der Steuervorrichtung 100 beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Verstärkungsschaltungssteuereinheit 110' zeigt. In 3 sind dieselben Elemente wie in 2 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 3 ist die Verstärkungswandlersteuereinheit 110' mit einem Addierer/Subtrahierer 117 und einer Stromsteuerbetriebseinheit 118 zwischen der Spannungssteuerbetriebseinheit 113 und dem Komparator 115 versehen.
Die Trägererzeugungseinheit 114 überträgt das Trägersignal nicht nur an den Komparator 115, sondern ebenfalls an eine Abtast/Halte-Schaltung (S/H-Schaltung) 116. Die S/H-Schaltung 116 tastet den elektrischen Strom IL zu Zeitpunkten eines Peaks und eines Tals des Trägersignals, das von der Trägererzeugungseinheit 114 empfangen wird, ab.
Hier erzeugt die Spannungssteuerbetriebseinheit 114 in der Verstärkungswandlersteuereinheit 110' einen Strombefehlswert IR zum Inübereinstimmungbringen der Anschlussspannung VH mit dem VH-Befehlswert VHtg, und der Addierer/Subtrahierer 117 subtrahiert einen erfassten Wert des elektrischen Stroms IL, der von der S/H-Schaltung 116 abgetastet und gehalten wird. Das Subtraktionsergebnis wird an die Stromsteuerbetriebseinheit 118 übertragen.
In der Stromsteuerbetriebseinheit 118 wird eine gesteuerte Variable zum Inübereinstimmungbringen des elektrischen Stroms IL mit dem Strombefehlswert IR berechnet. Zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise ein bekannter PI-Steuerbetrieb (Regelungsbetrieb) einschließlich eines Proportionalausdrucks (P-Ausdruck) und eines Integralausdrucks (I-Ausdruck) oder Ähnliches verwendet. Die Stromsteuerbetriebseinheit 118 gibt die berechnete gesteuerte Variable an den Komparator 115 als einen Betriebsbefehlswert d aus.
In dem Komparator 115 wird eine Größe zwischen dem Betriebsbefehlswert d und dem Trägersignal verglichen, und es wird das Signal PWC wird erzeugt und jedem Schaltelement zugeführt. Mit anderen Worten, die Verstärkungswandlersteuereinheit 110' weist eine Schaltungskonfiguration auf, die eine Stromsteuerung realisiert. Sogar eine derartige Konfiguration macht es möglich, den Verstärkungswandler 200 in vorteilhafter Weise zu steuern.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 die Konfiguration der Invertersteuereinheit 120 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Invertersteuereinheit 120 zeigt. In 4 sind dieselben Elemente wie in den obigen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 4 ist die Invertersteuereinheit 120 mit einer Strombefehlswandlungseinheit 121, einer Stromsteuereinheit 122, einer Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 123, einer Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 124, einer Trägererzeugungseinheit 114 (mit der Verstärkungswandlersteuereinheit 110 geteilt) und einer PWM-Wandlungseinheit 125 versehen.
Die Strombefehlswandlungseinheit 121 erzeugt Zweiphasen-Strombefehlswerte (Idtg, Iqtg) auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswerts TR des Dreiphasen-AC-Motors M1.
Andererseits werden der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 124 von dem Inverter 300 der v-Phasenstrom Iv und der w-Phasenstrom Iw als Rückkopplungsinformationen zugeführt. In der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 124 werden aus dem v-Phasenstrom Iv und dem w-Phasenstrom Iw Dreiphasen-Stromwerte in Zweiphasen-Stromwerte gewandelt, die aus einem d-Achsen-Strom Id und einem q-Achsen-Strom Iq bestehen. Die Zweiphasen-Stromwerte werden nach der Wandlung an die Stromsteuereinheit 122 übertragen.
In der Stromsteuereinheit 122 werden Zweiphasen-Spannungsbefehlswerte, die aus einer d-Achsen-Spannung Vd und einer q-Achsen-Spannung bestehen, auf der Grundlage einer Differenz zwischen den Zweiphasen-Strombefehlswerten, die in der Strombefehlswandlungseinheit 121 erzeugt werden, und den Zweiphasen-Stromwerten Id und Iq, die von der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 124 empfangen werden, erzeugt. Die erzeugten Zweiphasen-Spannungsbefehlswerte Vd und Vqh werden an die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 123 übertragen.
In der Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 123 werden die Zweiphasen-Spannungsbefehlswerte Vd und Vq in Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw umgewandelt. Die umgewandelten Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw werden an die PWM-Wandlungseinheit 125 übertragen.
Hier empfängt die PWM-Wandlungseinheit 125 einen Träger Car, der eine vorbestimmte Trägerfrequenz fcar1 aufweist, von der Trägererzeugungseinheit 114, vergleicht die Größen des Trägers Car mit den umgewandelten Dreiphasen-Spannungsbefehlswerten Vu, Vv und Vw, erzeugt u-Schicht-Schaltsignale Gup und Gun, v-Phasenschaltsignale Gvp und Gvn und w-Phasenschaltsignale Gwp und Gwn, deren logische Zustände sich in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ändern, und führt diese dem Inverter 300 zu.
Genauer gesagt meinen bei den Schaltsignalen, die einer jeweiligen Phase aus den drei Phasen entsprechen, Signale mit einem hinzugefügten „p” Ansteuersignale zum Ansteuern der p-seitigen Schaltelemente (Q3, Q5 und Q7) der Schaltelemente der jeweiligen Phase, und Signale mit einem hinzugefügten „n” meinen Ansteuersignale zum Ansteuern der n-seitigen Schaltelemente (Q4, Q6 und Q8) der Schaltelemente der jeweiligen Phase.
Hier wird insbesondere bei dem Vergleich zwischen dem Träger Car und jedem Phasenspannungsbefehlswert, wenn jeder Phasenspannungsbefehlswert von einem Wert aus, der kleiner als der Träger Car ist, mit dem Träger Car übereinstimmt (diesen erreicht), ein Schaltsignal zum Einschalten des p-seitigen Schaltelements erzeugt. Weiterhin wird, wenn jeder Phasenspannungsbefehlswert von einem Wert aus, der größer als der Träger Car ist, mit dem Träger Car übereinstimmt (diesen erreicht), ein Schaltsignal zum Einschalten des n-seitigen Schaltelements erzeugt. Mit anderen Worten, das Schaltsignal ist derart beschaffen, dass dessen EIN und AUS wie zwei Seiten eines Objekts untrennbar sind, und die Schaltelemente in jeder Phase sind derart aufgebaut, dass sich entweder die p-Seite oder die n-Seite stets in einem EIN-Zustand und die andere in einem AUS-Zustand befindet.
Wenn der Inverter 300 in den Ansteuerzustand jedes der Schaltelemente, der durch die Schaltsignale in jeder Phase definiert wird, gelangt oder in diesem gehalten wird, wird der Dreiphasen-AC-Motor M1 entsprechend einem Schaltungszustand entsprechend dem geänderten oder gehaltenen Ansteuerzustand angesteuert. Ein derartiger Aspekt des Steuerns des Inverters 300 ist ein Aspekt einer sogenannten PWM-Steuerung.
Betriebe der Ausführungsform
Im Folgenden wird eine VH-Peakverringerungssteuerung, die von der Steuervorrichtung 100 durchgeführt wird, als Betrieb der Ausführungsform erläutert.
Umriss der VH-Peakverringerungssteuerung
Zunächst wird mit Bezug auf 5 ein Umriss der VH-Peakverringerungssteuerung beschrieben. 5 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebszustands des Motoransteuersystems 10. In 5 sind dieselben Elemente wie in den obigen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
5 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf des Trägers Car und jedes Phasenspannungsbefehlswerts, jedes Phasenschaltsignals, jedes Phasenstroms und der Anschlussspannung VH.
In 5 ist in Bezug auf den zeitlichen Verlauf der Anschlussspannung VH zu sehen, dass ein VH-Peak (der hier aus Vereinfachungsgründen einheitlich als VHpk bezeichnet wird), der im Vergleich zu einem Mittelwert VHavg hervorsteht, periodisch auftaucht. Die VH-Peakverringerungssteuerung ist eine Steuerung zum Verringern des VH-Peaks (d. h. der Anschlussspannung VH zu dem Peakerzeugungszeitpunkt).
Im Folgenden wird der Grund dafür, dass der VH-Peak auftritt, anhand des v-Phasenarms als Beispiel beschrieben. Hier werden ein Zustand A, ein Zustand B und ein Zustand C wie in der Zeichnung gezeigt definiert. Der Zustand A ist ein Zustand, in dem sich das n-seitige Schaltelement Q6 des v-Phasenarms in dem AUS-Zustand befindet, der Zustand B ist ein Zustand, in dem das Schaltelement Q6 von dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand übergeht, und der Zustand C ist ein Zustand, in dem das Schaltelement Q6 von dem EIN-Zustand erneut in den AUS-Zustand übergeht.
Mit Bezug auf 6 werden die Betriebszustände des Inverters 300 in den jeweiligen Zuständen erläutert. 6 zeigt Betriebsdiagramme, die konzeptionell die Betriebszustände des Inverters 300 zeigen. In 6 sind dieselben Elemente wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt. In 6 sind aus Vereinfachungsgründen nur Bezugszeichen für die Schaltelemente in dem EIN-Zustand hinzugefügt.
In 6 zeigt (a) den Betriebszustand des Inverters 300 in dem Zustand A und dem Zustand C. Das heißt, das n-seitige Schaltelement Q6 des v-Phasenarms befindet sich in dem AUS-Zustand. In diesem Fall befördert der v-Phasenarm elektrische Energie von dem Glättungskondensator C und führt diese dem Dreiphasen-AC-Motor M1 über das p-seitige Schaltelement Q5 zu (siehe durchgezogene Linie). Daher verringert sich die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C während einer Periode dieser Zustände.
Andererseits zeigt (b) in 6 den Betriebszustand des Inverters 300 in dem Zustand B. In dem Zustand B befindet sich das n-seitige Schaltelement Q6 des v-Phasenarms in dem EIN-Zustand. In diesem Fall wird keine elektrische Energie von dem Glättungskondensator C befördert, und während einer derartigen Periode erhöht sich die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C durch die oben beschriebene Tätigkeit des Verstärkungswandlers 200.
Wenn daher ein Übergang von dem Zustand A über den Zustand B zu dem Zustand C auftritt, wird der Peak in der Anschlussspannung VH in dem Zustandsübergang von dem Zustand B, in dem sich VH erhöht, zu dem Zustand C, in dem sich VH verringert, erzeugt. Genauer gesagt weist die Anschlussspannung VH in jedem Phasenarm Peaks auf der Hochspannungsseite (1) zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem ein positiver Strom fließt und das p-seitige Schaltelement eingeschaltet wird, und (2) zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem ein negativer Strom fließt und das n-seitige Schaltelement eingeschaltet wird, auf. Die VH-Peakverringerungssteuerung verwendet diese Tatsache, um eine Verringerung des VH-Peaks zu realisieren.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 7 der tatsächliche Betrieb der VH-Peakverringerungssteuerung beschrieben. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebszustands des Motoransteuersystems 10 in einem Prozess der VH-Peakverringerungssteuerung. In 7 sind dieselben Elemente wie in 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 7 ist ein schräg gestrichelter Abschnitt in jedem Phasenschaltsignal ein Abschnitt, der den Punkten (1) und (2), die oben beschrieben wurden, entspricht. In 7 weisen die u-Phase, die v-Phase und die w-Phase jeweils einen, zwei sowie drei Peakzeitpunkte auf.
In der VH-Peakverringerungssteuerung wird der VH-Befehlswert VHtg unter Verwendung der Tatsache, dass der Peakzeitpunkt im Voraus bekannt ist, zeitweilig verringernd korrigiert, bevor der Peakzeitpunkt kommt. Als Ergebnis wird der VH-Peak verringert.
Im Folgenden wird ein tatsächlicher Steuerfluss der VH-Peakverringerungssteuerung mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung zeigt. 8 zeigt einen Steuerfluss hinsichtlich des u-Phasenarms. Derselbe Prozess wird für die anderen Phasen durchgeführt.
In 8 erhält die Steuervorrichtung 100 einen u-Phasenmotorstrom Iu (Schritt 101). Dann erhält die Steuervorrichtung 100 den Träger Car und den u-Phasenspannungsbefehlswert Vu (Schritt S102).
Wenn sie die jeweiligen Werte erhalten hat, bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob der u-Phasenmotorstrom Iu ein positiver Strom ist und eine Differenz zwischen dem Träger Car und dem u-Phasenspannungsbefehlswert Vu größer als null und kleiner als ein vorbestimmter Wert α ist (das hießt, ob der Punkt (1) erfüllt ist) sowie ob der u-Phasenmotorstrom Iu ein negativer Strom ist und die Differenz zwischen dem Träger Car und dem u-Phasenspannungsbefehlswert Vu kleiner als null und größer als der vorbestimmte Wert α ist (das heißt, ob der Punkt (2) erfüllt ist) (Schritt S103).
Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind (Schritt S103: NEIN), stellt die Steuervorrichtung 100 den VH-Befehlswert VHtg auf einen normalen Wert VHnml ein (Schritt S105) und kehrt zum Schritt S101 zurück. Mit anderen Worten, in diesem Fall wird bestimmt, dass der Peakzeitpunkt der Anschlussspannung VH nicht vorliegt, und die Anschlussspannung VH wird gehalten.
Wenn die Bedingungen erfüllt sind (Schritt S103: JA), stellt die Steuervorrichtung 100 den VH-Befehlswert VHtg auf einen Wert ein, der durch Subtrahieren eines vorbestimmten Werts von dem normalen Wert VHnml erhalten wird, und verringert den VH-Befehlswert (Schritt S104). Nach der Verringerung des VH-Befehlswerts kehrt der Prozess zum Schritt S101 zurück. Die VH-Peakverringerungssteuerung wird auf die obige Weise durchgeführt.
Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß der VH-Peakverringerungssteuerung der ersten Ausführungsform durch Vorhersagen des Peakzeitpunkts, zu dem der Peak in der Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C erzeugt werden wird, und durch Verringern des VH-Befehlswerts VHtg, bevor der Peakzeitpunkt kommt, möglich, die Erhöhung des VH-Peaks zu unterdrücken. Daher kann der Glättungskondensator C ohne Verwendung eines Verfahrens geschützt werden, das im Hinblick auf die Kosten und eine einfache Installation wie beispielsweise die Erhöhung einer Stehspannung und einer Kapazität des Glättungskondensators, unerwünscht ist.
Beim Durchführen der VH-Peakverringerungssteuerung wird die Verstärkungswandlersteuereinheit 110 nach Bedarf von einer VH-Peakverringerungseinheit 130, die ebenfalls eine funktionelle Einheit der Steuervorrichtung 100 ist, gesteuert. Im Folgenden wird mit Bezug auf 9 die Konfiguration der VH-Peakverringerungseinheit 130 erläutert. 9 ist ein Blockdiagramm, das die VH-Peakverringerungseinheit 130 und deren zugeordnete Teile zeigt. In 9 sind dieselben Elemente wie in 2 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 9 ist die VH-Peakverringerungseinheit 130 mit einer VH-Peakvorhersageeinheit 131, einem Auswahlschalter 132 und Speichern 133 und 134 versehen.
Die VH-Peakvorhersageeinheit 131 ist, wie es oben beschrieben wurde, eine Vorrichtung zum Vorhersagen des Peakerzeugungszeitpunkts der Anschlussspannung VH durch Vergleichen jedes Phasenmotorstroms mit dem Trägersignal. Der Auswahlschalter 132 ist derart aufgebaut, dass der Schaltzustand durch die VH-Peakvorhersageeinheit 131 wahlweise zu der Seite des Speichers 133 oder der Seite des Speichers 134 geändert wird. In dem Speicher 133 wird „0” als ein fester Wert gespeichert, und in dem Speicher 134 wird ein „vorbestimmter Wert” als ein fester Wert gespeichert.
Die VH-Peakverringerungseinheit 130 ist ausgelegt, einen der Steuerwerte, der von dem Auswahlschalter 132 ausgewählt wird, als einen Ausgangswert an den Addierer/Subtrahierer 112 in der Verstärkungswandlersteuereinheit 110 zu übertragen. Wenn ein Steuerwert von „0” von dem Speicher 133 ausgewählt wird, gibt es keine Änderung des VH-Befehlswerts VHtg. Wenn andererseits der Speicher 134 ausgewählt wird und ein Steuerwert des „vorbestimmten Werts” ausgewählt wird, wird praktisch der vorbestimmte Wert von VHtg subtrahiert und für einen arithmetischen Prozess in der Spannungssteuerbetriebseinheit 113 verwendet. Als Ergebnis wird die Spannungserhöhung in dem oben beschriebenen Zustand B unterdrückt und die Menge der erzeugten Peaks wird bei einem Übergang in den Zustand C unterdrückt (d. h. zu einem Zeitpunkt des Einschaltens des p-seitigen Schaltelements).
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform wird der Verstärkungswandler 200 als der „zweite Energiewandler” der vorliegenden Erfindung verwendet; das Konfigurationsbeispiel des zweiten Energiewandlers ist jedoch nicht auf den Verstärkungswandler 200 beschränkt. Hier wird im Folgenden eine zweite Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird mit Bezug auf 10 ein Motoransteuersystem 20 der zweiten Ausführungsform erläutert. 10 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das das Motoransteuersystem 20 zeigt. In 10 sind dieselben Elemente wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 10 ist das Motoransteuersystem 20 mit einem Inverter 300, der dieselbe Konfiguration wie der Inverter 300 aufweist, und einem Dreiphasen-AC-Motor M2, der von dem Inverter 300 angesteuert wird, versehen. Der Inverter 300 ist elektrisch parallel zu dem Inverter 300 geschaltet.
Der Inverter 300 ist mit p-seitigen Schaltelementen Q13, Q15 und Q17 und n-seitigen Schaltelementen Q14, Q16 und Q18 in der jeweiligen u-Phase, v-Phase und w-Phase als Schaltelemente versehen. Dasselbe gilt für die Gleichrichtungsdioden.
Im Folgenden wird die VH-Peakverringerungssteuerung dieser Konfiguration mit Bezug auf 11 beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung der zweiten Ausführungsform zeigt. In 11 sind dieselben Elemente wie in 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
Wenn in 11 der Bestimmungsprozess, der dem Peakerzeugungszeitpunkt zugeordnet ist, zu dem der Peak in der Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C erzeugt wird (der Schritt S103), zu der Seite „JA” verzweigt, das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Peakerzeugungszeitpunkt in naher Zukunft kommen wird, stellt die Steuervorrichtung 100 Pg2tg als einen Sollwert für die Energieerzeugungsmenge Pg2 des zweiten Energiewandlers (Inverter 300) auf einen Wert ein, der durch Subtrahieren eines vorbestimmten Werts von einem normalen Wert Pg2nml erhalten wird (Schritt S201). Wenn andererseits der Schritt S103 zu der Seite „NEIN” verzweigt, hält die Steuervorrichtung 100 die Energieerzeugungsmenge des zweiten Energiewandlers auf dem Bezugswert Pg2nml (Schritt S202). Die VH-Peakverringerungssteuerung der zweiten Ausführungsform wird auf die obige Weise durchgeführt.
Gemäß der VH-Peakverringerungssteuerung der zweiten Ausführungsform wird die Energieerzeugungsmenge des Inverters 300 als dem zweiten Energiewandler geändert, anstatt den VH-Befehlswert VHtg unter Verwendung des Verstärkungswandlers 200 zu verringern. Sogar auf diese Weise ist es möglich, die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C und den VH-Peak zu verringern.
Dritte Ausführungsform
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird einheitlich eine Maßnahme ergriffen, die der VH-Peakverringerung zu dem Peakerzeugungszeitpunkt zugeordnet ist, zu dem der Peak in der Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C erzeugt wird. Die Steuerung der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen Steuerung. Die Konfiguration des Motoransteuersystems dieser Ausführungsform ist dieselbe wie diejenige des Motoransteuersystems 10 der ersten Ausführungsform.
Zunächst wird mit Bezug auf 12 eine Beziehung zwischen dem VH-Peak und einer Motorphase θ erläutert. 12 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Anschlussspannung VH und der Motorphase θ.
Wie es in 12 gezeigt ist, ist die Größe des VH-Peaks, der tatsächlich in dem Motoransteuersystem 10 erzeugt wird, nicht einheitlich. Konzeptionell ist der VH-Peak, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, bei einer speziellen Motorphase maximal (siehe θ1 bis θ6 in der Zeichnung), und eine Einhüllende, die die VH-Peaks verbindet, weist eine Sinusform auf.
Im Folgenden wird dieses Phänomen unter Verwendung der 13 beschrieben. 13 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines anderen Betriebszustands des Motoransteuersystems 10. In 13 sind dieselben Elemente wie in 7 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 13 sind drei Arten von Zuständen, d. h. CASE 1, CASE 2 und CASE 3, gezeigt, in denen der v-Phasenmotorstrom Iv ein positiver Strom ist und sich das Schaltsignal Gvn in dem EIN-Zustand befindet. Weiterhin sind als Betriebszustände des Inverters 300 entsprechend den drei Arten von Peakzuständen ein Zustand D, ein Zustand E sowie ein Zustand D' und ein Zustand E' definiert. Gleichzeitig sind die visuellen Betriebszustände des Inverters 300 wie in 14 gezeigt. 14 zeigt Ansichten, die konzeptionell die Betriebszustände des Inverters in den Zuständen D, E, D' und E' zeigen. In 13 sind dieselben Elemente wie in 6 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 14 entsprechen (a), (b), (c) und (d) jeweils dem Zustand D, dem Zustand E, dem Zustand D' und dem Zustand E', und diese zeigen sämtlich die Betriebszustände des Inverters 300 in dem Fall, in dem der v-Phasenmotorstrom Iv positiv ist und sich das Schaltsignal Gvn in dem EIN-Zustand befindet. In jeder der Zeichnungen ist ein Fluss des elektrischen Stroms, der von dem Dreiphasen-AC-Motor M1 ausgegeben wird, durch eine dicke gestrichelte Linie gezeigt, und ein Fluss des elektrischen Stroms, der zu dem Dreiphasen-AC-Motor M1 gerichtet ist, ist durch eine dicke durchgezogene Linie gezeigt. In jedem Zustand, der in der jeweiligen Zeichnung gezeigt ist, wird der VH-Peak durch einen Schaltzeitpunkt und einen Motorstrom zu diesem Zeitpunkt bestimmt.
Es folgt eine Erläuterung anhand von 13. Wenn CASE 1 und CASE 2 verglichen werden, weist CASE 2 eine längere Dauer auf, während derer sich das Schaltsignal Gvn in dem EIN-Zustand befindet, und somit ist die Anstiegszeit der Anschlussspannung VH länger. Da CASE 2 den Zustand E verwendet, in dem der Grad der Erhöhung der Anschlussspannung VH groß ist, erhöht sich außerdem der VH-Peak.
Wenn andererseits CASE 2 und CASE 3 verglichen werden, weist CASE 3 eine längere Dauer auf, während derer sich das Schaltsignal Gvn in dem EIN-Zustand befindet. Der v-Phasenmotorstrom Iv weist jedoch eine zu CASE 3 entgegengesetzte Richtung auf, und CASE 3 verwendet nicht den Zustand E, sondern den Zustand E'. Somit ist die Anstiegszeit der Anschlussspannung VH länger, aber deren Neigung wird kleiner, und der VH-Peak wird in CASE 2 größer.
In der Ansteuersteuerung des Dreiphasen-AC-Motors M1 gemäß der Ausführungsform erscheint der Peak der Anschlussspannung VH in der Nähe, wo der Motorstrom gleich null ist, und dessen Anzahl beträgt in einem elektrischen Zyklus sechs. Eine derartige Motorphase θ, bei der der VH-Peak insbesondere groß ist (im Folgenden als „Verringerungssollphase” bezeichnet), kann experimentell oder theoretisch im Voraus für jede der drei Phasen erhalten werden. In der VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform werden Informationen hinsichtlich der Verringerungssollphase verwendet, und es kann eine effiziente Verringerung des VH-Peaks durchgeführt werden.
Im Folgenden werden mit Bezug auf 15 die Details der VH-Peakverringerungssteuerung der dritten Ausführungsform erläutert. 15 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung zeigt. In 15 sind dieselben Elemente wie in 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 15 erhält die Steuervorrichtung 100 die Motorphase θ (Schritt S301) und bestimmt, ob die erhaltene Motorphase θ einen Wert in einem vorbestimmten Bereich aufweist, der die zuvor genannte Verringerungssollphase enthält (Schritt S302).
Wenn die erhaltene Motorphase θ einen Wert in dem vorbestimmten Bereich aufweist (Schritt S302: JA), verringert die Steuervorrichtung 100 den VH-Befehlswert VHtg (Schritt S104). Wenn die erhaltene Motorphase θ keinen Wert in dem vorbestimmten Bereich aufweist (Schritt S302: NEIN), hält die Steuervorrichtung 100 den VH-Befehlswert VHtg aufrecht, ohne diesen zu verringern (Schritt S105).
Die VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, wird anhand der 16 visuell erläutert. 16 ist eine Ansicht zur visuellen Erläuterung des Inhalts der VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der dritten Ausführungsform. In 16 sind dieselben Elemente wie in 12 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 16 weist die Beziehung zwischen dem VH-Peak und der Motorphase θ eine Sinusform auf. Hier sind die Motorphasen θ1, θ2, θ3, θ4, θ5 und θ6 Motorphasen, bei denen der relativ große VH-Peak, der dem Peak der Sinuswelle und der zuvor genannten Verringerungssollphase entspricht, erzeugt wird. Somit wird gemäß der Ausführungsform in einem Motorphasenbereich, der den dargestellten schräg gestrichelten Bereichen, die diese enthalten, entspricht, der VH-Befehlswert VHtg durch die Steuerung des Verstärkungswandlers 200 verringert.
Als Ergebnis wird der VH-Peak ausgeglichen bzw. angeglichen, und es ist möglich, wirksam den VH-Peak zu unterdrücken, während eine Häufigkeit der Verringerung des VH-Befehlswerts im Vergleich zu dem Fall, in dem der VH-Befehlswert zu dem Peakerzeugungszeitpunkt unabhängig von der Größe des VH-Peaks wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform verringert wird, verringert wird.
Wenn das Motoransteuersystem die in 10 dargestellte Konfiguration gemäß der zweiten Ausführungsform aufweist, kann eine Maßnahme zum Verringern der Energieerzeugungsmenge in Schritt S201 der 11 anstelle des Verringerungsprozesses des VH-Befehlswerts in Schritt S104 durchgeführt werden.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wird mit Bezug auf 17 die Konfiguration eines Motoransteuersystems 30 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. 17 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, das das Motoransteuersystem 30 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In 17 sind dieselben Elemente wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 17 unterscheidet sich das Motoransteuersystem 30 von dem Motoransteuersystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass der Verstärkungswandler 200 nicht vorgesehen ist.
Im Folgenden werden mit Bezug auf 18 die Details der VH-Peakverringerungssteuerung mit dieser Konfiguration erläutert. 18 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In 18 sind dieselben Elemente wie in 15 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
Wenn gemäß 18 die erhaltene Motorphase θ einen Wert in dem vorbestimmten Bereich, der die Verringerungssollphase enthält, aufweist (Schritt S302: JA), stellt die Steuervorrichtung 100 eine Trägerfrequenz fcar, die die Frequenz des Trägers Car, der von der Trägererzeugungseinheit 114 erzeugt wird, ist, auf fcar2 ein (fcar2 > fcar1). Mit anderen Worten korrigiert die Steuervorrichtung 100 die Trägerfrequenz auf die Seite einer hohen Frequenz. Wenn andererseits die erhaltene Motorphase θ keinen Wert in dem vorbestimmten Bereich aufweist (Schritt S302: NEIN), hält die Steuervorrichtung 100 die Trägerfrequenz fcar auf fcar1 aufrecht, was ein normaler Wert ist (Schritt S402). Die VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der vierten Ausführungsform wird auf die obige Weise durchgeführt.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 19 der Inhalt der VH-Peakverringerungssteuerung, die oben beschrieben wurde, visuell erläutert. 19 ist eine Ansicht zur visuellen Erläuterung des Inhalts der VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der vierten Ausführungsform. In 19 sind dieselben Elemente wie in 16 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 19 zeigen die vertikale Achse und die horizontale Achse jeweils die Trägerfrequenz fcar und die Motorphase θ. Außerdem sind wie in 16 die Verringerungssollphasen θ1 bis θ6 gezeigt. Der vorbestimmte Bereich, der die Verringerungssollphase enthält, ist wie in 16 als schräg gestrichelter Bereich gezeigt.
In der VH-Peakverringerungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform wird die Trägerfrequenz fcar in den dargestellten schräg gestrichelten Bereichen auf fcar2 eingestellt, und die Trägerfrequenz fcar wird in den anderen Phasenbereichen auf fcar1 gehalten.
Im Folgenden wird die Wirkung der Ausführungsform mit Bezug auf 20 erläutert. 20 ist eine andere Ansicht, die visuell den Inhalt der VH-Peakverringerungssteuerung erläutert. In 20 sind dieselben Elemente wie in 12 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
In 20 gibt ein dargestellter gestrichelter Rahmen einen Bereich an, in dem die Trägerfrequenz fcar größer eingestellt ist.
Hier wird, wie es bereits erläutert wurde, der Schaltzustand jedes Schaltelements des Inverters 300 durch eine Größenbeziehung zwischen jedem Phasenspannungsbefehlswert und dem Träger Car bestimmt. Wenn daher der Vergleich unter Verwendung desselben Werts für jeden Phasenspannungsbefehlswert durchgeführt wird, wird eine Schaltpulsbreite durch eine Erhöhung der Trägerfrequenz fcar verkürzt. Die kürzere Schaltpulsbreite bewirkt eine Verringerung der Zeit, während derer sich die Anschlussspannung VH des Glättungskondensators C erhöht, was zu einem niedrigeren VH-Peak führt.
Weiterhin kann die Systemkonfiguration gemäß dieser Ausführungsform vereinfacht werden, da der VH-Peak trotz der fehlenden Tätigkeit des zweiten Energiewandlers (des Verstärkungswandlers 200 und des Inverters 400) unterdrückt wird, was effizient ist.
Fünfte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Zunächst wird mit Bezug auf 21 die VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der fünften Ausführungsform erläutert. 21 ist ein Flussdiagramm, das die VH-Peakverringerungssteuerung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. In 21 sind dieselben Elemente wie in 15 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
Wenn gemäß 21 die Motorphase θ erhalten wird (Schritt S301), überlagert die Steuervorrichtung 100 jedem der Befehlswerte in den drei Phasen Vu, Vv und Vw eine Harmonische Har (Schritt S501). Die VH-Peakverringerungssteuerung der fünften Ausführungsform wird auf die obige Weise durchgeführt.
Die Überlagerung der Harmonischen Har in dem Schritt S501 wird in einer Invertersteuereinheit 140 der Steuervorrichtung 100 durchgeführt. Die Invertersteuereinheit 140 besteht zusätzlich zu der Invertersteuereinheit 120 aus einer Harmonische-Erzeugungseinheit 141 und einem Addierer/Subtrahierer 142.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 22 die Invertersteuereinheit 140 erläutert. 22 ist ein Blockdiagramm, das die Invertersteuereinheit 140 zeigt. In 22 sind dieselben Elemente wie in 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Erläuterung wird ggf. nicht wiederholt.
Gemäß 22 erzeugt die Harmonische-Erzeugungseinheit 140 die Harmonische Har (d. h. die dritte Harmonische) aus der Wellenform jedes Phasenspannungsbefehlswerts und führt diese jedem der Addierer/Subtrahierer 142 zu. Im Folgenden wird mit Bezug auf 23 die Harmonische Har, die in der Harmonische-Erzeugungseinheit 140 erzeugt wird, erläutert. 23 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Harmonischen und der Motorphase θ zeigt.
In 23 ist die Harmonische Har die dritte Harmonische jedes Phasenspannungsbefehlswerts. Die oben beschriebene Harmonische Har wird der Wellenform jedes Phasenspannungsbefehls als Grundwelle überlagert.
Gemäß 22 ist jeder der Addierer/Subtrahierer 142 zwischen der Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 123 und der PWM-Wandlungseinheit 125 für die jeweiligen drei Phasen vorgesehen und überlagert die Harmonische, die für jeden der Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw erzeugt wird, entsprechend den drei Phasen, die von der Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 123 ausgegeben werden.
24 zeigt jeden Phasenspannungsbefehlswert nach der Überlagerung der Harmonischen. 24 ist ein konzeptionelles Diagramm, das den Spannungsbefehlswert nach der Überlagerung der Harmonischen zeigt.
In 24 ist im Gegensatz zu der Grundwelle, die durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist (der Spannungsbefehlswert vor der Überlagerung), der Spannungsbefehlswert nach der Überlagerung der Harmonischen durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Wie es in der Zeichnung gezeigt ist, wird die Wellenform verzerrt, wenn die Harmonische der Grundwelle überlagert wird. Als Ergebnis ändert sich die Größenbeziehung zu dem Träger Car, und der Schaltzeitpunkt der Schaltelemente in jeder Phase ändert sich ebenfalls.
Hier ist die Harmonische-Erzeugungseinheit 141 insbesondere ausgelegt, die Harmonische, die jedem Phasenspannungsbefehlswert zu überlagern ist, derart zu erzeugen, dass die Schaltpulsbreite in einem Abschnitt, in dem sich der VH-Peak erhöht, schmaler wird. Die Unterdrückung der Erhöhung der Anschlussspannung VH aufgrund der verschmälerten Schaltpulsbreite führt zu einer Unterdrückung bzw. Verringerung des VH-Peaks.
Um eine effektive Unterdrückung des VH-Peaks aufgrund der Harmonischen zu realisieren, ist eine Korrelation zwischen der Motorphase θ und der Amplitude der Harmonischen Har wichtig. Die Korrelation wird experimentell oder theoretisch im Voraus erhalten, um das Schalten des Schaltelements zu einem Zeitpunkt zu vermeiden, zu dem sich der VH-Peak erhöht, und die Korrelation wird in dem ROM gespeichert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen, wenn gewünscht, möglich, ohne von dem Wesen oder dem Geist der Erfindung, das bzw. der aus den Ansprüchen und der gesamten Beschreibung ersichtlich ist, abzuweichen. Ein Motoransteuersystem, das derartige Änderungen beinhaltet, liegt ebenfalls innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Erfindung.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für eine Ansteuersteuerung eines Wechselstrommotors verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Motoransteuersystem
100: Steuervorrichtung
110: Verstärkungswandlersteuereinheit
120: Invertersteuereinheit
200: Verstärkungswandler
300: Inverter
C: Glättungskondensator
D: Gleichstromenergieversorgung
M: Dreiphasen-Wechselstrommotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-324842 [0004]
JP 2003-289671 [0004]

Claims

Motoransteuersystemsteuervorrichtung zum Steuern eines Motoransteuersystems, das aufweist: eine Gleichstromenergieversorgung; einen Dreiphasen-Wechselstrommotor; und einen ersten Energiewandler, der zwischen der Gleichstromenergieversorgung und dem Dreiphasen-Wechselstrommotor angeordnet ist und Schaltelemente entsprechend jeder von drei Phasen des Dreiphasen-Wechselstrommotors und einen Glättungskondensator, der parallel zu den Schaltschaltungen geschaltet ist, enthält, wobei die Motoransteuersystemsteuervorrichtung aufweist: eine Schätzvorrichtung zum Schätzen eines Peakerzeugungszeitpunkts, zu dem ein Peak in einer Anschlussspannung VH des Glättungskondensators erzeugt wird, auf der Grundlage einer Betriebsbedingung des Dreiphasen-Wechselstrommotors und/oder einer Schaltbedingung der Schaltschaltungen der drei Phasen; und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers derart, dass sich die Anschlussspannung VH (oder ein VH-Peak) zu dem Peakerzeugungszeitpunkt verringert, während einer Periode von einem Startzeitpunkt an vor dem geschätzten Peakerzeugungszeitpunkt.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schätzvorrichtung den Peakerzeugungszeitpunkt auf der Grundlage einer Polarität eines elektrischen Stroms entsprechend jeder der drei Phasen und eines Schaltzeitpunkts der Schaltschaltungen der drei Phasen schätzt.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schaltzeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem ein Trägerspannungswert mit einem Befehlsspannungswert übereinstimmt, und die Schätzvorrichtung (1) einen ersten Zeitpunkt, zu dem der elektrische Strom positiv ist und der Trägerspannungswert mit dem Befehlsspannungswert übereinstimmt, wenn der Befehlsspannungswert den Trägerspannungswert überschreitet, und (2) einen zweiten Zeitpunkt, zu dem der elektrische Strom negativ ist und der Trägerspannungswert mit dem Befehlsspannungswert übereinstimmt, wenn der Befehlsspannungswert den Trägerspannungswert unterschreitet, als den Peakerzeugungszeitpunkt für jede der drei Phasen schätzt.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schatzvorrichtung den Peakerzeugungszeitpunkt auf der Grundlage einer Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors schätzt.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Motoransteuersystem einen zweiten Energiewandler aufweist, und die Steuervorrichtung eine Ansteuerbedingung des zweiten Energiewandlers als ein Aspekt eines Steuerns der Ansteuerbedingung des ersten Energiewandlers ändert.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite Energiewandler auf einer Seite näher bei der Gleichstromenergieversorgung als der Glättungskondensator angeordnet ist und eine Verstärkungsschaltung enthält, die in der Lage ist, eine Gleichstromspannung der Gleichstromenergieversorgung zu verstärken und die Anschlussspannung VH auf einem vorbestimmten VH-Befehlswert zu halten, und die Steuervorrichtung den VH-Befehlswert verringert.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltschaltungen der drei Phasen ausgelegt sind, einen Schaltzustand entsprechend einer Größenbeziehung zwischen einem Trägerspannungswert und einem Befehlsspannungswert zu ändern, und die Steuervorrichtung den VH-Peak durch Ändern einer Frequenz des Trägersignals auf eine hohe Frequenzseite hin verringert.
Motoransteuersystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltschaltungen entsprechend jeder der drei Phasen ausgelegt sind, einen Schaltzustand entsprechend einer Größenbeziehung zwischen einem Trägerspannungswert und einem Befehlsspannungswert zu ändern, und die Steuervorrichtung eine vorbestimmte Harmonische auf dem Befehlsspannungswert überlagert.