DE19636784A1 - Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor - Google Patents
Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-SynchronmotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen
permanentmagnet-Synchronmotor.
Ein Beispiel für eine herkömmliche Steuerungsvorrichtung für
einen Permanentmagnet-Synchronmotor ist in Fig. 19 gezeigt.
Die Steuerungsvorrichtung besteht aus einer Stromsteuerungsein
heit 1, einer Spannungskoordinatenwandlereinheit 2, einer Säge
zahnspannungs-Generatoreinheit 3 und einer PWM-Spannungs-Erzeu
gungseinheit 4.
In die Stromsteuerungseinheit 1 werden der Magnetflußstrombefehl
IdRef, der Drehmomentstrombefehl IqRef und der d-Achsenstrom Id
und der q-Achsenstrom Iq eingegeben, die der Laststrom bezogen
auf die d-Achse und die q-Achse sind, welche senkrecht zuein
ander stehen. Der Magnetflußstrombefehl IdRef und der d-Achsen
strom Id werden verglichen und jegliche Abweichung wird ermit
telt. Der Drehmomentstrombefehl IgRef und der q-Achsenstrom Iq
werden ebenfalls verglichen und jegliche Abweichung wird ermit
telt. Dann wird der Magnetflußspannungsbefehl VdRef durch eine
Proportional-Plus-Integral-Steuerung auf Grundlage der Abwei
chung zwischen dem Magnetflußstrombefehl IdRef und dem d-Achsen
strom Id gefunden. Der Drehmomentspannungsbefehl VqRef wird auf
Grundlage der Abweichung zwischen dem Drehmomentstrombefehl
IqRef und dem q-Achsenstrom Iq gefunden.
In der Spannungskoordinatenwandlereinheit 2 werden der Magnet
flußspannungsbefehl VdRef und der Drehmomentspannungsbefehl
VqRef auf Grundlage des Motormagnetflußwinkels ϑr von zwei Pha
sen auf drei Phasen gewandelt. Dabei werden die drei Phasen des
Spannungssteuerungssignals VuRef, VvRef und VwRef ermittelt und
ausgegeben.
In der Sägezahnwellen-Generatoreinheit 3 werden zwei Sägezahn
wellen, eine positive und eine negative, TRIP und TRIM, mit
konstanten Frequenzen erzeugt. Hier wird ein NPC-Inverter (neu
tral point clamp) als Leistungswandler angenommen, der die
Steuerung ausführt.
In der PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 4 werden die drei Phasen
des Spannungssteuerungssignals VuRef, VvRef und VwRef mit den
Sägezahnwellen TRIP und TRIM verglichen, um die drei Phasen der
PWM-Spannungsbefehle auszugeben.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor wird durch Steuern der Aus
gabespannung des Inverters auf Grundlage dieser drei Phasen der
PWM-Spannungsbefehle gesteuert.
Mit diesem Typ von Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmag
net-Synchronmotor wird eine Steuerung des momentanen Stromwertes
durch Stromrückkopplungssteuerung ausgeführt. Wenn die Drehzahl
des Motors ansteigt und die Klemmenspannung des Motors die maxi
male Ausgabespannung des Inverters übersteigt, wird aus diesem
Grund die Stromsteuerungsvorrichtung instabil. Daher gibt es die
Forderung, einen Feldschwächungsstrom, der nicht zum Drehmoment
beiträgt, auszugeben, so daß die Klemmenspannung des Motors
nicht die maximale Ausgabespannung des Inverters übersteigt.
Es gibt jedoch Probleme mit der Ausgabe eines Feldschwächungs
stroms, so etwa das Problem der Erzeugung von Wärme im Motor und
der Anstieg der Inverterstromkapazität.
Ferner variiert der magnetische Fluß des Permanentmagneten ab
hängig von der Temperatur. Wenn die Motortemperatur variiert,
wird daher auch der magnetische Fluß des Permanentmagneten vari
ieren. Wenn die Steuerung mit der Annahme eines konstanten ma
gnetischen Flusses ausgeführt wird, folgt daher das Ausgabedreh
moment nicht dem Drehmomentbefehl, und es kann keine präzise
Drehmomentsteuerung ausgeführt werden.
Ferner war bei der herkömmlichen Steuerung, wenn der Motor leer
lief, der Inverter dauernd in Betrieb, obwohl kein Drehmoment
ausgegeben wurde. Dadurch wurde überflüssige Wärme in dem Inver
ter erzeugt und die Effizienz des Gesamtsystems vermindert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungsvor
richtung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor zu schaffen,
die die oben genannten Probleme vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Steuerungsvorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungs
formen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungen näher erläutert, in denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Magnetflußrich
tungsstrombefehl und der Kreisfrequenz des Motors für
die erste Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 eine Darstellung einer PWM-Spannungswelle für die erste
Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild der Gewichtungsfaktor-Erzeugungsein
heit der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ein Funktionsdiagramm der Gewichtungsfaktor-Erzeugungs
einheit für die zweite Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 9 ein Funktionsdiagramm der Spannungsvektorbetrag-Be
fehlswert-Erzeugungseinheit der vierten Ausführungsform
zeigt;
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Abschätzungseinheit für den
magnetischen Fluß des Permanentmagneten der sechsten
Ausführungsform zeigt;
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer siebten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 13 Wellenformdiagramme für die Sägezahnwellen in der sieb
ten Ausführungsform zeigt;
Fig. 14 eine zeitliche Schaltablaufdarstellung zeigt, wenn die
Dreieckswelle auf einer Seite nicht um 180° verschoben
ist;
Fig. 15 eine zeitliche Schaltablaufdarstellung zeigt, wenn die
Dreieckswelle auf einer Seite um 180° verschoben ist;
Fig. 16 ein Blockschaltbild einer achten Ausführungsform der
Steuerungsvorrichtung zeigt;
Fig. 17 ein Blockschaltbild einer Torsteuereinheit der neunten
Ausführungsform zeigt;
Fig. 18 ein Impulsdiagramm für eine EIN/AUS-Zeit-Verzögerungs
einheit der neunten Ausführungsform zeigt; und
Fig. 19 ein Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung nach
dem Stand der Technik zeigt.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung für
einen Permanentmagnet-Synchronmotor, die eine erste Ausführungs
form der Erfindung darstellt.
Die Steuerungsvorrichtung 10 für einen Permanentmagnet-Synchron
motor weist eine Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 11, eine
Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 12, eine Polarkoordinaten-
Wandlereinheit 13, eine Spannungsfixiereinheit 14, eine Modula
tionsfaktor-Erzeugungseinheit 15, eine Magnetflußrichtungsstrom
korrekturwert-Erzeugungseinheit 16, eine Drehmomentstromsteue
rungseinheit 17 und eine PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 auf.
Hier wird für das Wort Befehl auch der Begriff Referenz, abge
kürzt Ref, verwendet.
In die Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 11 werden als Eingaben
die Motorkreisfrequenz ωr, der Drehmomentbefehlswert TorqRef und
der Magnetflußkorrekturwert ΔIdRef, der die Ausgabe der Magnet
flußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungseinheit 16 wie unten
beschrieben ist, eingegeben. Der Magnetflußrichtungsstrombefehl
IdRef und der Drehmomentrichtungsstrombefehl IqRef werden unter
Ausführung der folgenden Gleichungen erhalten und ausgegeben.
Hier wird die Richtung des magnetischen Flusses des Permanentma
gneten als die d-Achse und eine Richtung im rechten Winkel dazu
als die q-Achse angenommen.
Gleichung 1:
Gleichung 1:
Dabei ist:
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
Diese Werte sind in der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit
11 vorgegeben.
Die Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 12 nimmt als Eingaben den
Magnetflußrichtungsstrombefehl IdRef und den Drehmomentrich
tungsstrombefehl IqRef auf, die von der Strombefehl-Erzeugungs
einheit 11 ausgegeben werden. Sie ermittelt den Magnetflußrich
tungsspannungsbefehl VdRef und den Drehmomentsrichtungsspan
nungsbefehl VqRef unter Verwendung der folgenden Gleichungen und
gibt diese Werte aus.
Gleichungen 2:
Gleichungen 2:
Dabei ist:
Rd: d-Achsen-Widerstand
Rq: q-Achsen-Widerstand
Lq, Ld, Rd, Rq sind in der Spannungsbefehlswert-Erzeugungs einheit 12 vorgegeben.
Rd: d-Achsen-Widerstand
Rq: q-Achsen-Widerstand
Lq, Ld, Rd, Rq sind in der Spannungsbefehlswert-Erzeugungs einheit 12 vorgegeben.
Die Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 nimmt als Eingaben den
Magnetflußrichtungsspannungsbefehl VdRef und den Drehmomentrich
tungsspannungsbefehl VqRef auf, die von der Spannungsbefehl-Er
zeugungseinheit 12 ausgegeben werden. Sie gibt den Vektorbetrag
oder -länge |V| und den Spannungsvektorwinkel δ zu der Magnet
flußrichtung und Verwendung der folgenden Gleichungen aus.
Gleichung 3:
Gleichung 3:
Die Spannungsfixiereinheit 14 nimmt als Eingaben den Vektorbe
trag |V|, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 aus
gegeben wird, den Spannungsvektorbetragsbefehlswert |V|Ref und
den Spannungsfixierbefehl Vfix auf. Sie erzeugt einen neuen
Vektorbetrag |V|fix nach Maßgabe des Spannungsfixierbefehls
Vfix.
Der Spannungsfixierbefehl Vfix ist:
"1", wenn der Spannungsvektorbetrag auf den Spannungsvektor befehlswert |V|Ref fixiert wird, und
"0", wenn der Spannungsvektorbetrag nicht auf den Spannungs vektorbefehlswert |V|Ref fixiert wird.
"1", wenn der Spannungsvektorbetrag auf den Spannungsvektor befehlswert |V|Ref fixiert wird, und
"0", wenn der Spannungsvektorbetrag nicht auf den Spannungs vektorbefehlswert |V|Ref fixiert wird.
Entsprechend gibt die Spannungsfixiereinheit 14 in Abhängigkeit
von dem Spannungsfixierbefehl Vfix folgende Ausgabewerte aus:
|V|fix = |V|Ref, wenn Spannungsfixierbefehl Vfix = 1
|V|fix = |V|, wenn Spannungsfixierbefehl Vfix = 0 ist.
|V|fix = |V|Ref, wenn Spannungsfixierbefehl Vfix = 1
|V|fix = |V|, wenn Spannungsfixierbefehl Vfix = 0 ist.
Die Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungseinheit 16
nimmt als Eingaben den Spannungsvektorbetrag |V|, der von der
Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 ausgegeben wird, und den
Spannungsvektorbetrag |V|fix auf, der von der Spannungsfixier
einheit 14 ausgegeben wird. Sie erzeugt den Magnetflußrichtungs
stromkorrekturwert Δ IdRef unter Anwendung einer Proportional-
Plus-Integral-Methode.
Gleichung 4:
Gleichung 4:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Kpd: Proportionalverstärkung
Kid: Integralverstärkung
Kpd, Kid sind in der Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert- Erzeugungseinheit 16 vorgegeben.
s: Differentialoperator
Kpd: Proportionalverstärkung
Kid: Integralverstärkung
Kpd, Kid sind in der Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert- Erzeugungseinheit 16 vorgegeben.
Die Drehmomentstromsteuerungseinheit 17 nimmt als Eingaben den
Drehmomentrichtungsstrombefehl IqRef, der von der Strombefehls
wert-Erzeugungseinheit 11 ausgegeben wird, und den tatsächlichen
Drehmomentstromwert Iq auf. Sie gibt einen Drehmomentwinkelkor
rekturwert Δϑ aus, wobei die in der folgenden Gleichung ausge
drückte Proportional-Plus-Integral-Methode angewendet wird.
Gleichungen 5:
Gleichungen 5:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Kp: Proportionalverstärkung
Ki: Integralverstärkung
Kp, Ki sind in der Drehmomentstromsteuerungseinheit 17 vor gegeben.
s: Differentialoperator
Kp: Proportionalverstärkung
Ki: Integralverstärkung
Kp, Ki sind in der Drehmomentstromsteuerungseinheit 17 vor gegeben.
Die Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15 nimmt als Eingaben
den Spannungsvektorbetrag |V|fix, der von der Spannungsfixier
einheit 14 ausgegeben wird und die DC-Verbindungsspannung Vdc
des PWM-Inverters auf. Sie erzeugt unter Anwendung der folgenden
Gleichung den Modulationsfaktor α.
Gleichung 6:
Gleichung 6:
Die Funktionsweise der PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 wird
unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
Die PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 nimmt als Eingaben die
Inverterphase ϑ1, welches die Summe aus Drehmomentwinkelkorrek
turwert Δϑ, welcher von der Drehmomentstromsteuerungseinheit 17
ausgegeben wird, dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagne
ten, d. h. der Rotorphase ϑr, und dem Spannungsvektorwinkel δ
ist, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 ausgegeben
wird, und den Modulationsfaktor α auf, der von der Modulations
faktor-Erzeugungseinheit 15 ausgegeben wird. Sie gibt drei Pha
sen von PWM-Spannungsbefehlen VuPWM, VvPWM und VwPWM durch die
folgenden Operationen aus. Die Rotorphase ϑr wird von einer Ge
schwindigkeits-Erzeugungseinheit (nicht gezeigt) differenziert,
wodurch die Motorkreisfrequenz ωr erhalten wird.
Hier wird als Beispiel der Fall beschrieben, indem ein Perma
nentmagnet-Synchronmotor unter Verwendung eines NPC-Inverters
betrieben wird.
Zunächst werden aus der eingegebenen Inverterphase ϑ1, die In
verterphasen ϑu, ϑV und ϑw der jeweiligen Phasen U, V und W
durch die folgenden Gleichungen erzeugt.
Gleichungen 7:
Gleichungen 7:
ϑu = ϑ1 + π/2
ϑv = ϑ1 + π/2 - 2π/3
ϑw = ϑ1 + π/2 - 4π/3.
ϑv = ϑ1 + π/2 - 2π/3
ϑw = ϑ1 + π/2 - 4π/3.
Dann wird unter Verwendung der U-Phase der Inverterphase ϑu der
U-Phasen-PWM-Spannungsbefehl VuPWM unter Verwendung der folgen
den Gleichungen erzeugt und ausgegeben.
Gleichung 8:
Gleichung 8:
Hier ist ϑa = cos-1(α).
In der gleichen Weise wird der V-Phasen-PWM-Spannungsbefehl
VvPWM und der W-Phasenspannungsbefehl VwPWM auf Grundlage der
folgenden Gleichungen erzeugt und ausgegeben.
Gleichungen 9:
Gleichungen 9:
Die Impulswellenformen sind in Fig. 3 gezeigt.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor wird durch Steuerung der NPC-Aus
gabespannung unter Verwendung der obigen PWM-Spannungsbefehle
gesteuert.
Bei einer so aufgebauten Steuerungsvorrichtung für einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor wird, wie in Fig. 2 dargestellt, der
Spannungsvektorbetrag auf einen spezifizierten Spannungsvektor
betrag gebracht, wenn die Motordrehzahl einen festgelegten Wert
überschreitet, und der Modulationsfaktor wird auf Grundlage
dieses Wertes ermittelt. Gleichzeitig wird der Magnetfluß
richtungsstromkorrekturwert auf Grundlage des Spannungsvektor
betrages aus der Polarkoordinaten-Wandlereinheit und des spezi
fizierten Spannungsvektorbetrages ermittelt. Durch Korrigieren
des Magnetflußrichtungsstrombefehls, unter Verwendung dieses
Wertes, kann die Stabilität der Stromsteuerungsvorrichtung si
chergestellt werden, auch wenn die Klemmenspannung des Motors
die maximale Ausgabespannung des Leistungswandlersystems über
steigt.
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform weist die Steuerungsvorrichtung
20 für den Permanentmagnet-Synchronmotor eine Strombefehlswert-
Erzeugungseinheit 11, eine Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit
12, eine Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13, eine Spannungsfi
xiereinheit 14, eine Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15,
eine Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungseinheit 16,
eine Drehmomentsteuerungseinheit 21, eine PWM-Spannungs-Erzeu
gungseinheit 18, eine Gewichtungsfaktoreinheit 22, eine d-Ach
sen-Stromsteuerungseinheit 23 und eine q-Achsen-Stromsteuerungs
einheit 24 auf.
Die Funktionsweisen der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 11,
der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 12, der Polarkoordinaten-
Wandlereinheit 13, der Spannungsfixiereinheit 14, der Modula
tionsfaktor-Erzeugungseinheit 15, der Magnetflußrichtungsstrom
korrekturwert-Erzeugungseinheit 16 und der PWM-Spannungs-Erzeu
gungseinheit 18 stimmen mit denen des ersten Ausführungsbei
spiels überein.
Die Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit 22 wird unter Bezugnahme
auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Die Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit 22 weist eine Steue
rungsmodus-Schaltunterscheidungseinheit 25 und eine Variations
faktorbegrenzungseinheit 26 auf.
Die Steuerungsmodus-Schaltunterscheidungseinheit 25 nimmt als
Eingabe den Absolutwert |ωr| der Kreisfrequenz ωr auf. Sie gibt
den Steuerungsmodus Cmode auf Grundlage der folgenden Unter
scheidungsbedingungen aus.
Der Steuerungsmodus wird als Cmode = 0 für die konstante Span
nungssteuerung und Cmode = 1 für die variable Spannungssteuerung
angenommen.
Wenn der vorliegende Steuerungsmodus Cmode = 0 ist, gilt
Gleichungen 10:
Gleichungen 10:
Wenn ÇωrÇ ωCHG1, Cmode = 0
Wenn ÇωrÇ < ωCHG1, Cmode = 1.
Wenn ÇωrÇ < ωCHG1, Cmode = 1.
Wenn der vorliegende Steuerungsmodus Cmode = 1 ist, gilt:
Gleichungen 11:
Gleichungen 11:
Wenn ÇωrÇ ωCHG2, Cmode = 0
Wenn ÇωrÇ < ωCHG2, Cmode = 1.
Wenn ÇωrÇ < ωCHG2, Cmode = 1.
Hier ist angenommen, daß ωCHG1 ωCHG2.
Die Variationsfaktorbegrenzungseinheit 26 nimmt als Eingabe den
Steuerungsmodus Cmode auf, der von der Steuerungsmodus-Schalt
unterscheidungseinheit 25 ausgegeben wird. Sie gibt Werte aus,
die Grenzen an die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeiten von
Cmode anlegen, wobei der Gewichtungsfaktor als K1 genommen wird.
Der Gewichtungsfaktor K2 fällt und steigt an gemäß den Anstiegs-
und Abfallgeschwindigkeiten des Gewichtungsfaktors K1.
In dem Fall, daß der Steuerungsmodus Cmode sich bei t = 0 von 0
auf 1 geändert hat, wenn der Begrenzungswert für den Variations
faktor als a angenommen wird, variieren die Gewichtungsfaktoren
K1 und K2 wie folgt:
Gleichungen 12:
Gleichungen 12:
Für den Fall, daß sich der Steuerungsmodus Cmode von 1 auf 0 zum
Zeitpunkt t = 0 geändert hat, gelten in der gleichen Weise:
Gleichungen 13:
Gleichungen 13:
Die d-Achsen-Stromsteuerungseinheit 23 nimmt als Eingabe einen
Wert auf, der gleich dem tatsächlichen Magnetflußstromwert Id,
abgezogen von dem Magnetflußrichtungsstrombefehl IdRef, welcher
von der Strombefehl-Erzeugungseinheit 11 ausgegeben ist, multi
pliziert mit dem Gewichtungsfaktor K1 ist, der von der Gewich
tungsfaktor-Erzeugungseinheit 22 ausgegeben ist. Sie gibt einen
Magnetflußrichtungsspannungskorrekturwert ΔVd über eine Propor
tional-Plus-Integral-Steuerung, wie sie in der folgenden Glei
chung ausgedrückt ist, aus.
Gleichung 14:
Gleichung 14:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Gp: vorgegebene Proportionalverstärkung
Gi: vorgegebene Integralverstärkung.
s: Differentialoperator
Gp: vorgegebene Proportionalverstärkung
Gi: vorgegebene Integralverstärkung.
Diese Ausgabe ΔVd der d-Achsen-Stromsteuerungseinheit 23 wird zu
dem Magnetflußrichtungsspannungsbefehl VdRef addiert, der von
der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 12 ausgegeben ist. Das
Resultat wird in die Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 als der
neue Magnetflußrichtungsspannungsbefehl VdRef eingegeben.
Die q-Achsen-Stromsteuerungseinheit 24 nimmt als Eingabe einen
Wert auf, der gleich dem tatsächlichen Drehmomentstromwert Iq
abgezogen von dem Drehmomentrichtungsstrombefehl IqRef, welcher
von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 11 ausgegeben wird,
multipliziert mit dem Gewichtungsfaktor K1 ist, der von der
Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit 22 ausgegeben ist. Sie gibt
einen Drehmomentrichtungsspannungskorrekturwert ΔVq aus, der
durch die in der folgenden Gleichung ausgedrückte Proportional-
Plus-Integral-Methode erhalten wird.
Gleichung 15:
Gleichung 15:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Gp: vorgegebene Proportionalverstärkung
Gi: vorgegebene Integralverstärkung
Gp, Gi sind in der q-Achsen-Stromsteuerungseinheit 24 vor gegeben.
s: Differentialoperator
Gp: vorgegebene Proportionalverstärkung
Gi: vorgegebene Integralverstärkung
Gp, Gi sind in der q-Achsen-Stromsteuerungseinheit 24 vor gegeben.
Diese Ausgabe ΔVq der q-Achsen-Stromsteuerungseinheit 24 wird
zu dem Drehmomentrichtungsspannungsbefehl VqRef addiert, der von
der Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 12 ausgegeben ist. Das
Ergebnis wird in die Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 als
neuer Drehmomentrichtungsspannungsbefehl VqRef eingegeben.
Die Drehmomentstromsteuerungseinheit 21 nimmt als Eingabe einen
Wert auf, der gleich dem Wert des tatsächlichen Drehmomentstrom
wertes Iq abgezogen von dem Drehmomentrichtungsstrombefehl IqRef,
welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 11 ausgegeben
wird, multipliziert mit dem Gewichtungsfaktor K2 ist, der von
der Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit 22 ausgegeben wird. Sie
gibt einen Drehmomentwinkelkorrekturwert Δϑ erhalten durch die
in der folgenden Gleichung ausgedrückte Proportional-Plus-Inte
gral-Steuerung aus.
Gleichung 16:
Gleichung 16:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Kp: Proportionalverstärkung
Ki: Integralverstärkung
Kp, Ki sind in der Drehmomentstromsteuerungseinheit 21 vor gegeben.
s: Differentialoperator
Kp: Proportionalverstärkung
Ki: Integralverstärkung
Kp, Ki sind in der Drehmomentstromsteuerungseinheit 21 vor gegeben.
Bei einer so aufgebauten Steuerungsvorrichtung für einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor wird der Spannungsvektorbetrag auf
einen spezifizierten Spannungsvektorbetrag gebracht, wenn die
Motordrehzahl einen festgelegten Wert überschreitet, und der
Modulationsfaktor wird auf Grundlage dieses Wertes ermittelt.
Gleichzeitig wird der Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert auf
Grundlage des Spannungsvektorbetrages aus der Polarkoordinaten-
Wandlereinheit und des spezifizierten Spannungsvektorbetrages
ermittelt. Durch Korrigieren des Magnetflußrichtungsstrombe
fehls, unter Verwendung dieses Wertes, kann die Stabilität der
Stromsteuerungsvorrichtung sichergestellt werden, auch wenn die
Klemmenspannung des Motors die maximale Ausgabespannung des
Leistungswandlersystems übersteigt. Außerdem kann während des
Übergangs zwischen variabler Spannungssteuerung und fixierter
Spannungssteuerung durch stetiges Variieren der Gewichtung der
Übergang zwischen variabler Spannungssteuerung und fixierter
Spannungssteuerung ohne abrupte Änderungen ausgeführt werden.
Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Bezug
nahme auf Fig. 7 beschrieben.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel weist die Steuerungsvor
richtung 30 für einen Permanentmagnet-Synchronmotor eine
Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 31, eine Spannungsbefehls-Er
zeugungseinheit 12, eine Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13,
eine Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15, eine Drehmoment
stromsteuerungseinheit 17 und eine PWM-Spannungs-Erzeugungsein
heit 18 auf.
In diesem Aufbau sind die Betriebsweisen der Spannungsbefehl-Er
zeugungseinheit 12, der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13, der
Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15, der Drehmomentstrom
steuerungseinheit 17 und der PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18
die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, und ihre Be
schreibung wird daher nicht wiederholt. Der Spannungsvektorbe
trag |V|, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13 aus
gegeben ist, wird in die Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15
eingegeben.
Die Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 31 nimmt als ihre Ein
gangswerte den Spannungsvektorbetragsbefehl |V|Ref, den Drehmo
mentsbefehl TorqRef, die Motorkreisfrequenz ωr und den Span
nungsfixierbefehl Vfix auf. Sie gibt den Magnetflußrichtungs
strombefehl IdRef und den Drehmomentsrichtungsstrombefehl IqRef
aus, wobei, abhängig von dem Wert des Spannungsfixierbefehls
Vfix, nach den beiden folgenden Arbeitsweisen verfahren wird.
Für den Spannungsfixierbefehl Vfix gilt:
Wenn der Spannungsvektorbetrag fixiert ist: Vfix = 1,
wenn der Spannungsvektorbetrag nicht fixiert ist: Vfix = 0.
Wenn der Spannungsvektorbetrag fixiert ist: Vfix = 1,
wenn der Spannungsvektorbetrag nicht fixiert ist: Vfix = 0.
Für den Fall, daß der Spannungsfixierbefehl Vfix = 1 ist, werden
der Drehmomentbefehl TorqRef, der Spannungsvektorbetragsbefehl
|V|Ref und die Motorkreisfrequenz ωr als Parameter genommen, und
der Magnetflußrichtungsstrombefehl IdRef und der Drehmomentrich
tungsstrombefehl IqRef, die zuvor gespeichert wurden, werden
ausgegeben.
Die Bedingungen, die IdRef und IqRef dann erfüllen sollten, sind
Gleichungen 17:
Gleichungen 17:
(Φf+Ld·IdRef)² + (Lq+IqRef)² = (|V|Ref/ωr)²
(Φf + (Ld-Lq)·IdRef)·IqRef = TorqRef.
(Φf + (Ld-Lq)·IdRef)·IqRef = TorqRef.
Dabei ist:
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
Diese Werte sind in der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit
31 vorgegeben.
Ferner werden im Fall, daß der Spannungsfixierbefehl Vfix = 0
ist, der Drehmomentbefehlswert TorqRef und die Motorkreisfre
quenz ωr als Eingaben verwendet, und der Magnetrichtungsstrombe
fehl IdRef und der Drehmomentrichtungsstrombefehl IqRef werden
unter Verwendung der folgenden Gleichungen ermittelt und ausge
geben.
Gleichungen 18:
Gleichungen 18:
Dabei ist:
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Φf: magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Ld: d-Achsen-Induktivität
Lq: q-Achsen-Induktivität.
Diese Werte sind in der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit
11 vorgegeben.
Bei einer in dieser Weise aufgebauten Steuerungsvorrichtung für
einen Permanentmagnet-Synchronmotor werden in der Strombe
fehlswerterzeugungseinheit der Magnetflußrichtungsstrombefehl und
der Drehmomentrichtungsstrombefehl durch zwei Operationsverfah
ren erzeugt, durch das eine, wenn die Motordrehzahl einen spezi
fizierten Wert überschreitet, und durch das andere, wenn sie
diesen Wert nicht überschreitet. In dem Fall, daß die Motordreh
zahl den spezifizierten Wert übersteigt, kann die Stabilität des
Stromsteuerungssystems sichergestellt werden, indem der Magnet
flußrichtungsstrombefehl korrigiert wird, sogar wenn die Klem
menspannung des Motors die maximale Ausgabespannung des Leis
tungswandlersystems übersteigt.
Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben.
Die Steuerungsvorrichtung 40 für einen Permanentmagnet-Synchron
motor gemäß des vierten Ausführungsbeispiels weist eine Strom
befehlswert-Erzeugungseinheit 11, eine Spannungsbefehls-Erzeu
gungseinheit 12, eine Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13, eine
Spannungsfixiereinheit 14, eine Modulationsfaktor-Erzeugungsein
heit 15, eine Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs
einheit 16, eine Drehmomentstromsteuerungseinheit 17, eine
PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 und eine Spannungsvektorbetrags
befehlswert-Erzeugungseinheit 41 auf.
In diesem Aufbau sind die Funktionsweisen der Strombefehlswert-
Erzeugungseinheit 11, der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit 12,
der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13, der Spannungsfixierein
heit 14, der Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit 15, der Magnet
flußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungseinheit 16, der Dreh
momentstromsteuerungseinheit 17 und der PWM-Spannungs-Erzeugungs
einheit 18 die gleichen wie die im ersten Ausführungsbeispiel.
Die Spannungsvektorbetragsbefehlswert-Erzeugungseinheit 41 nimmt
als ihre Eingaben die DC-Verbindungsspannung des Inverters Vdc,
den Magnetflußrichtungsstrombefehl IdRef, der von der Strombe
fehlswert-Erzeugungseinheit 11 ausgegeben ist, und die Motor
kreisfrequenz ωr auf. Sie setzt den Spannungsvektorbetragsbefehl
|V|Ref auf Grundlage der folgenden Gleichungen fest und gibt ihn
aus.
Gleichungen 19:
Gleichungen 19:
Ld ist in der Spannungsvektorbetragsbefehlswert-Er
zeugungseinheit 41 vorgegeben.
Dieser Spannungsvektorbetragsbefehl |V|Ref hat eine in Fig. 9
gezeigte Art von Abhängigkeit.
Dieser Spannungsvektorbetragsbefehl |V|Ref wird in die Span
nungsfixiereinheit 14 eingegeben.
Wenn bei einem so aufgebauten System der Magnetflußrichtungs
strombefehl IdRef einen positiven Wert annimmt, wird entschie
den, daß die Inverter-DC-Verbindungsspannung aufgrund von Fluk
tuationen in der Gleichstromquelle größer geworden ist. Indem
dann der Spannungsvektorbetragsbefehlswert |V|Ref reduziert
wird, so daß der Magnetflußrichtungsstrom ungefähr 0 wird, wird
kein Magnetflußrichtungsstrom verschwendet.
Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.
Die Steuerungsvorrichtung 45 für einen Permanentmagnet-Synchron
motor gemäß des fünften Ausführungsbeispiels weist eine Strom
befehlswert-Erzeugungseinheit 46, eine Spannungsbefehls-Erzeu
gungseinheit 12, eine Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13, eine
Spannungsfixiereinheit 14, eine Modulationsfaktor-Erzeugungsein
heit 15, eine Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs
einheit 16, eine Drehmomentstromsteuerungseinheit 17, eine
PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 und eine Abschätzungseinheit 47
für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten auf.
In diesem Aufbau sind die Funktionsweisen der Spannungsbefehls-
Erzeugungseinheit 12, der Polarkoordinaten-Wandlereinheit 13,
der Spannungsfixiereinheit 14, der Modulationsfaktor-Erzeugungs
einheit 15, der Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeu
gungseinheit 16, der Drehmomentstromsteuerungseinheit 17 und der
PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 18 die gleichen wie in dem er
sten Ausführungsbeispiel.
Die Abschätzungseinheit 47 für den magnetischen Fluß des Perma
nentmagneten nimmt als Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombe
fehl IdRef, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit
46 ausgegeben ist, den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl VqRef,
welcher von der Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 12 ausgegeben
ist, und die Motorkreisfrequenz ωr auf. Sie gibt einen Schätz
wert Φf_H für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten auf
Grundlage der folgenden Gleichungen aus.
Gleichung 20:
Gleichung 20:
Dabei ist:
G(s) = 1/(1 + Tf · s)
s: Differentialoperator
Ld: d-Achsen-Induktivität
Tf: Filterzeitkonstante (ein kleinerer Wert als die Tempe raturvariationszeitkonstante des Permanentmagneten.
G(s) = 1/(1 + Tf · s)
s: Differentialoperator
Ld: d-Achsen-Induktivität
Tf: Filterzeitkonstante (ein kleinerer Wert als die Tempe raturvariationszeitkonstante des Permanentmagneten.
Ld, Tf sind in der Abschätzungseinheit 47 für den magneti
schen Fluß des Permanentmagneten vorgegeben.
Die Strombefehlswert-Erzeugungseinheit 46 nimmt als Eingaben die
Motorkreisfrequenz ωr, den Drehmomentsbefehl TorqRef, den Ma
gnetflußrichtungsstromkorrekturwert IdRef, welcher von der Ma
gnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungseinheit 16 ausge
geben ist, und den Schätzwert Φf_H für den magnetischen Fluß des
Permanentmagneten auf, der von der Abschätzungseinheit 47 für
den magnetischen Fluß des Permanentmagneten ausgegeben ist. Sie
gibt den Magnetflußrichtungsstrombefehl IdRef und den Drehmo
mentrichtungsstrombefehl IqRef auf Grundlage der folgenden Ope
rationen aus.
Gleichungen 21:
Gleichungen 21:
Dabei ist:
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Ld: d-Achsen-Induktivität.
ωr0: konstante Kreisfrequenz
Ld: d-Achsen-Induktivität.
Diese Werte sind in der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit
46 vorgegeben.
Der magnetische Fluß der Permanentmagneten wird auf diese Weise
gefunden. Beim Ausführen der Steuerung unter Verwendung dieses
Wertes kann erreicht werden, daß das Ausgabedrehmoment dem Dreh
momentbefehl folgt, auch wenn der magnetische Fluß des Perma
nentmagneten aufgrund von Temperaturänderungen variiert.
Es folgt eine Beschreibung eines sechsten Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11.
Das sechste Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Ausführungsbei
spiel für die Abschätzungseinheit für den magnetischen Fluß des
Permanentmagneten aus dem fünften Ausführungsbeispiel.
Die Abschätzungseinheit 48 für den magnetischen Fluß des Perma
nentmagneten nimmt als Eingaben die Inverter-DC-Verbindungsspan
nung Vdc, den Inverter-DC-Eingangsstrom Idc, den Drehmomentbe
fehl TorqRef und die Motorkreisfrequenz ωr auf. Sie gibt einen
Schätzwert Φf_H für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten
aus, wobei der magnetische Fluß des Permanentmagneten auf Grund
lage folgender Gleichungen geschätzt wird.
Gleichung 22:
Gleichung 22:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
G(s): Steuerungsverstärkung
G(s) ist in der Abschätzungseinheit 48 für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten vorgegeben.
s: Differentialoperator
G(s): Steuerungsverstärkung
G(s) ist in der Abschätzungseinheit 48 für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten vorgegeben.
Der magnetische Fluß des Permanentmagneten wird durch Operation
in dieser Weise gefunden. Indem die Steuerung mit diesem Wert
ausgeführt wird, kann erreicht werden, daß das Ausgabedrehmoment
dem Drehmomentbefehl folgt, auch wenn der magnetische Fluß des
Permanentmagneten aufgrund von Temperaturänderungen variiert.
Es folgt eine Beschreibung eines siebten Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 15.
Die Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchron
motor des siebten Ausführungsbeispiels weist eine Stromsteue
rungseinheit 50, eine Abschätzungseinheit 51 für die elektromo
torische Gegenkraft 51, einen Spannungsfrequenzgenerator 52,
eine Spannungskoordinaten-Wandlereinheit 53, eine Sägezahnwel
len-Generatoreinheit 54, eine Sägezahnwellen-Phasenschiebeein
heit 55 und eine PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 56 auf.
Die Stromsteuerungseinheit 50 nimmt als Eingaben den Magnetfluß
richtungsstrombefehl IdRef, den tatsächlichen Magnetflußrich
tungsstromwert Id, den Drehmomentrichtungsstrombefehlswert IqRef
und den tatsächlichen Drehmomentstromwert Iq auf. Sie gibt aus
den Steuerspannungsbefehl VdPI der Magnetflußrichtung PI und den
Drehmomentspannungsbefehl VqPI der Drehmomentrichtung PI, welche
durch die unten aufgeführte Proportional-Plus-Integral-Steuerung
erhalten werden.
Gleichungen 23:
Gleichungen 23:
Dabei ist:
s: Differentialoperator
Gp: Proportionalverstärkung
Gi: Integralverstärkung
Gp, Gi sind in der Stromsteuerungseinheit 50 vorgegeben.
s: Differentialoperator
Gp: Proportionalverstärkung
Gi: Integralverstärkung
Gp, Gi sind in der Stromsteuerungseinheit 50 vorgegeben.
Die Abschätzungseinheit 51 für die elektromotorische Gegenkraft
nimmt als Eingabe die Motorkreisfrequenz ωr auf. Sie gibt den
Schätzwert Vq_H für die elektromotorische Gegenkraft, abgeschätzt
durch folgende Gleichung, aus.
Gleichung 24:
Gleichung 24:
Vq_H = Φf · ωr.
Dabei ist:
Φf: Magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Φf ist Abschätzungseinheit 51 für die elektromotorische Gegenkraft vorgegeben.
Φf: Magnetischer Fluß des Permanentmagneten
Φf ist Abschätzungseinheit 51 für die elektromotorische Gegenkraft vorgegeben.
Die Spannungsfrequenzgeneratoreinheit 52 nimmt als Eingaben den
Steuerungsspannungsbefehl VdPI der magnetischen Flußrichtung PI
und den Steuerungsspannungsbefehl VqPI der Drehmomentrichtung
PI, welche von der Stromsteuerungseinheit 50 ausgegeben sind,
den Schätzwert Vq_H für die elektromotorische Gegenkraft, welcher
von der Abschätzungseinheit 51 für die elektromotorische Gegen
kraft ausgegeben ist, und ein Tor-Startsignal Gst auf. Sie gibt
den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl VdRef und den Drehmoment
richtungsspannungsbefehl VqRef aus, die auf Grundlage folgender
Gleichungen erhalten werden.
Für das Tor-Startsignal wird folgendes angenommen:
Während Leistungsbetrieb (bei Tor-Befehl EIN): Gst = 1
während Aus- oder Freilauf (bei Tor-Befehl AUS): Gst = 0.
Gleichungen 25:
Während Leistungsbetrieb (bei Tor-Befehl EIN): Gst = 1
während Aus- oder Freilauf (bei Tor-Befehl AUS): Gst = 0.
Gleichungen 25:
Für Gst = 1
VdRef = VdPI
VqRef = VqPI+Vq_H.
VdRef = VdPI
VqRef = VqPI+Vq_H.
Für Gst = 0
VdRef = 0
VqRef = 0.
VdRef = 0
VqRef = 0.
Die Spannungskoordinaten-Wandlereinheit 53 nimmt als ihre Ein
gaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl VdRef und den Dreh
momentrichtungsspannungsbefehl VqRef, welche von der Spannungs
frequenzgeneratoreinheit 52 ausgegeben sind, und den Motorma
gnetflußwinkel ϑr auf. Sie gibt Spannungsbefehle in drei Phasen
VuRef, VvRef und VwRef, erzeugt aufgrund folgender Gleichungen,
aus.
Gleichungen 26:
Gleichungen 26:
Die Sägezahnwellen-Generatoreinheit 54 gibt die positiven und
negativen Sägezahnwellen konstanter Frequenz TRIp und TRIm für
einen NPC-Inverter aus, wie in den folgenden Gleichungen darge
stellt.
Gleichung 27:
Gleichung 27:
ωsw ist in der Sägezahnwellen-Generatoreinheit 54 vorgege
ben.
Die Sägezahnwellenphasenschiebeeinheit 55 nimmt als Eingaben die
positive Dreieckswelle TRIp und die negative Dreieckswelle TRIm,
welche von der Sägezahnwellen-Generatoreinheit 54 ausgegeben
sind, und das Tor-Startsignal Gst auf. Abhängig vom Zustand der
Dreieckswelle zu dem Zeitpunkt, zu dem das Tor-Startsignal ein
gegeben wird, wenn das Tor-Startsignal im Spitzenbereich der
positiven Dreieckswelle startet, gibt sie die negative Dreiecks
welle TRIm um 180° phasenverschoben während des Halbzyklus der
Dreieckswelle, wie in Fig. 13(a) gezeigt, und gibt die positive
Dreieckswelle TRIp wie sie ist aus. Wenn das Tor-Startsignal Gst
im Talbereich der positiven Dreieckswelle ansteigt, gibt sie die
Phase der positiven Dreieckswelle TRIp um 180° phasenverschoben
während des Halbzyklus der Dreieckswelle wie in Fig. 13(b)
gezeigt aus und gibt die negative Dreieckswelle TRIm wie sie ist
aus.
Die PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 56 nimmt als Eingaben die
drei Phasen der Spannungsbefehle VuRef, VvRef und VwRef, welche
von der Spannungskoordinaten-Wandlereinheit 53 ausgegeben wer
den, und die positive Dreieckswelle TRIp und die negative Drei
eckswelle TRIm auf, welche von der Sägezahnwellenphasenverschie
bungseinheit 55 ausgegeben werden. Sie gibt drei Phasen
PWM-Spannungsbefehle aus.
Gleichungen 28:
Gleichungen 28:
U Phase:
Wenn VuRef < TRIp: VuPWM = Vdc/2
Wenn VuRef < TRIm: VuPWM = -Vdc/2
Wenn VuRef < TRIp: VuPWM = Vdc/2
Wenn VuRef < TRIm: VuPWM = -Vdc/2
V Phase:
Wenn VvRef < TRIp: VvPWM = Vdc/2
Wenn VvRef < TRIm: VvPWM = -Vdc/2
Wenn VvRef < TRIp: VvPWM = Vdc/2
Wenn VvRef < TRIm: VvPWM = -Vdc/2
W Phase:
Wenn VwRef < TRIp: VwPWM = Vdc/2
Wenn VwRef < TRIm: VwPWM = -Vdc/2.
Wenn VwRef < TRIp: VwPWM = Vdc/2
Wenn VwRef < TRIm: VwPWM = -Vdc/2.
Der Permanentmagnet-Synchronmotor wird dann durch Steuern der
Ausgabespannung des NPC-Inverters unter Verwendung der obigen
PWM-Spannungsbefehle gesteuert.
Fig. 14 ist eine Darstellung, die das Schalten zeigt, wenn eine
Seite der Sägezahnwellen nicht um 180° phasenverschoben ist, und
das Element SU1 vor SX2 auf EIN geht. Fig. 15 ist eine Darstel
lung, die das Schalten zeigt, wenn eine Seite der Sägezahnwellen
um 180° phasenverschoben ist.
Mit einer Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Syn
chronmotor, die in dieser Weise aufgebaut ist, wird die Erzeu
gung von Stoßströmen beim Übergang vom Frei- oder Leerlauf auf
Leistungslauf verhindert, indem die elektromotorische Gegenkraft
abgeschätzt wird. Gleichzeitig wird das Tor-Startsignal auf EIN
geschaltet, während des Übergangs von Freilauf auf Leistungs
lauf. Zu dem gleichen Zeitpunkt, zu dem das Tor-Startsignal auf
EIN geschaltet wird während des Spitzenteils der positiven Drei
eckswelle, wird die negative Dreieckswelle um 180° phasenver
schoben, also um einen Halbzyklus, ausgegeben. Dadurch wird Be
schädigung von Schaltelementen durch die zeitliche Steuerung der
EIN-Schaltung verhindert.
Im folgenden wird ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben.
Die Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor im achten Ausführungsbeispiel weist eine Stromsteuerungsein
heit 50, eine Abschätzungseinheit 51 für die elektromotorische
Gegenkraft, eine Spannungsfrequenzgeneratoreinheit 52, eine
Spannungskoordinaten-Wandlereinheit 53, eine Sägezahnwellen-Er
zeugungseinheit 54, eine Sägezahnwellenphasenverschiebungsein
heit 55, eine PWM-Spannungs-Erzeugungseinheit 56 und eine Detek
toreinheit 57 für übermäßige elektromotorische Gegenkraft auf.
In diesem Aufbau haben die Stromsteuerungseinheit 50, die Ab
schätzungseinheit 51 für die elektromotorische Gegenkraft, die
Spannungsfrequenzgeneratoreinheit 52, die Spannungskoordinaten-
Wandlereinheit 53, die Sägezahnwellen-Erzeugungseinheit 54, die
Sägezahnwellenphasenverschiebungseinheit 55 und die PWM-Span
nungs-Erzeugungseinheit 56 die gleichen Funktionsweisen wie in
dem siebten Ausführungsbeispiel.
Die Detektoreinheit 57 für übermäßige elektromotorische Gegen
kraft nimmt als Eingaben die Inverter-DC-Verbindungsspannung Vdc
und den geschätzten Wert Vq_H für die elektromotorische Gegen
kraft auf, der von der Abschätzungseinheit 51 für die elektromo
torische Gegenkraft ausgegeben ist. Sie gibt einen Tor-Start-
Aussetzungsbefehl Gstop aus, wenn der Schätzwert Vq_H für die
elektromotorische Gegenkraft die maximal zulässige Inverteraus
gangsspannung überschreitet.
Gleichungen 29:
Gleichungen 29:
Mit einer in dieser Weise aufgebauten Steuervorrichtung für
einen Permanentmagnet-Synchronmotor wird die Erzeugung von Stoß
strömen während des Übergangs von Leerlauf auf Leistungslauf
verhindert, indem die elektromotorische Gegenkraft geschätzt
wird. Gleichzeitig wird das Tor-Startsignal während des Über
gangs von Freilauf auf Leistungslauf EIN geschaltet. Zu der
gleichen Zeit, zu der das Tor-Startsignal EIN geschaltet wird
während des Spitzenteils der positiven Dreieckswelle, wird die
negative Dreieckswelle um 180° phasenverschoben, was ein Halbzyk
lus ist, ausgegeben. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Tor-Startsig
nal auf EIN geschaltet wird während des Talbereichs der positi
ven Dreieckswelle, wird die positive Dreieckswelle um 180°, was
ein Halbzyklus ist, phasenverschoben. Auf diese Weise werden
Beschädigungen durch die Einschaltzeitgebung an den Schaltele
menten verhindert. Außerdem ist ein Übergang auf Leistungslauf
nicht möglich, wenn die elektromotorische Gegenkraft die maximal
zulässige Inverterausgabespannung überschreitet.
Im folgenden wird ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 beschrieben.
Das neunte Ausführungsbeispiel betrifft die Gestaltung von Tor-
Steuereinheiten. Die U-Phasen-Torsteuereinheit wird beispielhaft
beschrieben.
Die U-Phase der positiven Seite des PWM-Spannungsbefehls Up und
die U-Phase der negativen Seite des PWM-Spannungsbefehls Um
werden auf Grundlage der U-Phase des PWM-Spannungsbefehls VuPWM
auf Grundlage der folgenden Gleichungen erhalten.
Gleichungen 30:
Gleichungen 30:
Für VuPMW 0: Up = VuPWM, Um = 0
Für VuPWM < 0: Up = 0, Um = VuPWM.
Für VuPWM < 0: Up = 0, Um = VuPWM.
Die Befehle U1, X1, X2 und U2 für das EIN/AUS-Schaltelement der
U-Phase werden durch die U-Phase des positiven PWM-Spannungs
befehls Up und die U-Phase des negativen PWM-Spannungsbefehls Um
in folgender Weise erhalten.
Gleichungen 31:
Gleichungen 31:
Für Up = Vdc/2: U1 = 1, X1 = 0
Für Up = 0: U1 = 0, X1 = 1
Für Um = -Vdc/2: U2 = 1, X2 = 0
Für Um = 0: U2 = 0, X2 = 1.
Für Up = 0: U1 = 0, X1 = 1
Für Um = -Vdc/2: U2 = 1, X2 = 0
Für Um = 0: U2 = 0, X2 = 1.
Das EIN/AUS-Signal U1out für das Schaltelement U1 wird durch
logische Multiplikation des EIN/AUS-Befehls U1 und des Signals
X2DL erhalten, welches durch Leiten des EIN/AUS-Befehls X2 durch
eine EIN-Zeit-Verzögerungseinheit erhalten wird.
Mit einer EIN-Zeit-Verzögerungseinheit wird, wie in Fig. 18
gezeigt, wenn das Eingabesignal von 0 auf 1 wechselt, ein an
steigendes Signal ausgegeben, indem das eingegebene Signal um
eine konstante Zeitperiode Tdon verzögert wird.
Ebenso wird das EIN/AUS-Signal X2out für das Schaltelement X2
durch logische Multiplikation des EIN/AUS-Befehls X2 und des
Signals U1DL erhalten, welches Verzögern des EIN/AUS-Befehls U1
durch eine AUS-Zeit-Verzögerungseinheit erhalten wird.
Mit einer AUS-Zeit-Verzögerungseinheit wird, wie in Fig. 18
dargestellt, wenn das Eingabesignal sich von 1 auf 0 ändert, ein
abfallendes Signal ausgegeben, indem das Eingabesignal um eine
konstante Zeitperiode Tdoff verzögert wird.
In der gleichen Weise wird das EIN/AUS-Signal X1out für das
Schaltelement X1 durch logische Multiplikation des EIN/AUS-Be
fehls X1 und des Signals U2DL erhalten, indem der EIN/AUS-Befehl
U2 durch eine AUS-Zeit-Verzögerungseinheit geleitet wird.
In ähnlicher Weise wird ein EIN/AUS-Signal U2out für das Schalt
element U2 durch logische Multiplikation des EIN/AUS-Befehls U2
und des Signals X1DL erhalten, welches durch Verzögern des
EIN/AUS-Befehls X1 durch eine EIN-Zeit-Verzögerungseinheit erhalten
wird.
Durch Steuern des NPC-Inverters unter Verwendung der
EIN/AUS-Signale U1out, X1out, X2out und U2out, die auf diese Weise er
halten wurden, können Beschädigungen der Schaltelemente durch
zufällige Verzögerungen der Tor-EIN-Zeitpunkte zwischen direkt
mit dem NPC-Inverter verbundenen Schaltelementen verhindert
werden.
Wenn bei einer Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-
Synchronmotor gemäß dieser Erfindung die Motordrehzahl einen
spezifizierten Wert überschreitet, wird der Spannungsvektorbe
trag auf einen vorbestimmten Spannungsvektorbetrag festgelegt,
und der Modulationsfaktor wird auf Grundlage dieses Wertes er
mittelt. Gleichzeitig wird ein Magnetflußrichtungsstromkorrek
turwert auf Grundlage des Spannungsvektorbetrages von der Polar
koordinaten-Wandlereinheit und des oben spezifizierten Span
nungsvektorbetrag ermittelt. Die Stabilität des Stromsteuerungs
systems kann sichergestellt werden, indem der Magnetflußrich
tungsstrombefehl mit diesem Wert korrigiert wird, auch wenn die
Klemmenspannung des Motors die maximale Ausgabespannung des
Leistungswandlersystems übersteigt.
Darüber hinaus kann bei Verwendung der Steuerungsvorrichtung für
einen Permanentmagnet-Synchronmotor gemäß dieser Erfindung ein
Übergang zwischen variabler Spannungskontrolle und fixierter
Spannungskontrolle ohne abrupte Änderung ausgeführt werden,
indem die Gewichtungen während des Übergangs zwischen der varia
blen Spannungssteuerung und der fixierten Spannungssteuerung
stetig geändert werden.
Mit der Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Syn
chronmotor gemäß dieser Erfindung werden in der Strombefehls
wert-Erzeugungseinheit der Magnetflußrichtungsstrombefehl und
der Drehmomentrichtungsstrombefehl durch zwei Operationsweisen
erzeugt, abhängig davon, ob die Motordrehzahl den spezifizierten
Wert überschreitet oder nicht. Für den Fall, daß die Motordreh
zahl den spezifizierten Wert überschreitet, kann die Stabilität
des Stromsteuerungssystems sichergestellt werden, indem der
Magnetflußrichtungsstrombefehl korrigiert wird, auch wenn die
Motorklemmenspannung die maximale Ausgabespannung des Leistungs
wandlersystems übersteigt.
Ferner wird mit einer Steuerungsvorrichtung für einen Permanent
magnet-Synchronmotor gemäß dieser Erfindung die Tatsache, daß
die DC-Verbindungsspannung größer als der Zustand der DC-Lei
stungsquelle geworden ist, durch das Vorzeichen des Magnetfluß
richtungsstrombefehls festgestellt. Verschwenderischer Stromfluß
in die Magnetflußrichtung kann durch Reduzieren des Spannungs
vektorbetragsbefehlswertes, so daß der Magnetflußrichtungsstrom
beinahe 0 wird, verhindert werden.
Mit der oben beschriebenen Steuervorrichtung für einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor wird, wenn der magnetische Fluß des
Permanentmagneten variiert, der magnetische Fluß des Permanent
magneten durch Verwendung der Tatsache geschätzt, daß die elek
tromagnetische Gegenkraft proportional zum Fluß variiert. Daher
kann erreicht werden, daß das Ausgabedrehmoment dem Drehmoment
befehl folgt, indem der Drehmomentrichtungsstrombefehl korri
giert wird, auch wenn der mangetische Fluß des Permanentmagneten
aufgrund von Temperaturänderungen variiert.
Weiterhin wird mit der Steuerungsvorrichtung für einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor gemäß dieser Erfindung die Erzeugung
von Strömen während des Übergangs von Leerlauf auf Leistungslauf
verhindert, indem die elektromotorische Gegenkraft abgeschätzt
wird. Gleichzeitig wird das Tor-Startsignal auf EIN geschaltet
während des Übergangs von Leerlauf auf Leistungslauf. Zu dem
gleichen Zeitpunkt, zu dem das Tor-Startsignal EIN geschaltet
wird während des Spitzenteils der positiven Dreieckswelle, wird
die negative Dreieckswelle um 180°, was ein Halbzyklus ist,
phasenverschoben ausgegeben. Auch wird zu dem Zeitpunkt, zu dem
das Tor-Startsignal EIN geschaltet ist während des Talbereichs
der positiven Dreieckswelle die positive Seite um 180° phasen
verschoben, was ein Halbzyklus ist, ausgegeben. Dadurch werden
Beschädigungen der Schaltelemente durch Zeitsteuerung des
EIN-Schaltens vermieden.
Claims (8)
1. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor, die mittels eines Leistungswandlersystems einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor steuert, mit:
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandler einheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und den Spannungsfixierbefehl empfängt, und die abhängig von dem Spannungsfixierbefehl entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoordinaten- Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor-Erzeu gungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwinkel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswandlersystem erzeugt.
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandler einheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und den Spannungsfixierbefehl empfängt, und die abhängig von dem Spannungsfixierbefehl entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoordinaten- Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor-Erzeu gungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwinkel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswandlersystem erzeugt.
2. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagneten-Synchron
motor, das mittels eines Leistungswandlersystems einen Per
manentmagnet-Synchronmotor steuert, mit:
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit, die als Ein gabe die Motorkreisfrequenz empfängt und einen ersten Ge wichtungsfaktor und einen zweiten Gewichtungsfaktor erzeugt;
einer d-Achsen-Stromsteuerungseinheit, die als Eingabe den ersten Gewichtungsfaktor, der von der Gewichtungsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, multipliziert mit der Differenz zwischen Magnetflußrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und dem tatsächlichen Magnetflußstromwert empfängt und einen Magnetflußrichtungsspannungskorrekturwert erzeugt;
einer q-Achsen-Stromsteuerungseinheit, die als Eingabe den Wert des ersten Gewichtungsfaktors, der von der Gewich tungsfaktor-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, multipliziert mit der Differenz zwischen dem Drehmomentrichtungsstrombe fehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und dem tatsächlichen Drehmomentrichtungs strom empfängt und einen Drehmomentrichtungsspannungskorrek turwert erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben die Summe aus dem Magnetflußrichtungsbefehl, wel cher Ausgabe der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ist, und dem Magnetflußrichtungsspannungskorrekturwert, welcher Aus gabe der d-Achsen-Stromsteuerungseinheit ist, und die Summe aus dem Drehmomentrichtungsspannungsbefehl, welcher Ausgabe der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ist, und dem Drehmo mentrichtungsspannungskorrekturwert empfängt, welcher Aus gabe der q-Achsen-Stromsteuerungseinheit ist, und den Span nungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, welcher Ausgabe der Polarkoordinaten- Wandlereinheit ist, einen spezifizierten fixierten Span nungsvektorbetrag und einen Spannungsfixierbefehl empfängt und die nach Maßgabe des Spannungsfixierbefehls entweder den von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit aus gegebenen Span nungsvektorbetrag oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt ist, und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingabe einen Wert empfängt, der gleich dem zweiten Gewich tungsfaktor, welcher von der Gewichtungsfaktor-Erzeugungsein heit ausgegeben ist, multipliziert mit der Differenz zwi schen dem Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben ist, und dem tatsächlichen Drehmomentstromwert ist, und die einen Dreh momentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfak tor-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektor winkel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgege ben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrektur wert, welcher von der Drehmomentstromsteuerungseinheit aus gegeben wird, und dem Winkel des magnetischen Flusses des Permanentmagneten empfängt und für das Leistungswandlersy stem die PWM-Spannungsbefehle erzeugt.
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Gewichtungsfaktor-Erzeugungseinheit, die als Ein gabe die Motorkreisfrequenz empfängt und einen ersten Ge wichtungsfaktor und einen zweiten Gewichtungsfaktor erzeugt;
einer d-Achsen-Stromsteuerungseinheit, die als Eingabe den ersten Gewichtungsfaktor, der von der Gewichtungsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, multipliziert mit der Differenz zwischen Magnetflußrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und dem tatsächlichen Magnetflußstromwert empfängt und einen Magnetflußrichtungsspannungskorrekturwert erzeugt;
einer q-Achsen-Stromsteuerungseinheit, die als Eingabe den Wert des ersten Gewichtungsfaktors, der von der Gewich tungsfaktor-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, multipliziert mit der Differenz zwischen dem Drehmomentrichtungsstrombe fehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und dem tatsächlichen Drehmomentrichtungs strom empfängt und einen Drehmomentrichtungsspannungskorrek turwert erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben die Summe aus dem Magnetflußrichtungsbefehl, wel cher Ausgabe der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ist, und dem Magnetflußrichtungsspannungskorrekturwert, welcher Aus gabe der d-Achsen-Stromsteuerungseinheit ist, und die Summe aus dem Drehmomentrichtungsspannungsbefehl, welcher Ausgabe der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ist, und dem Drehmo mentrichtungsspannungskorrekturwert empfängt, welcher Aus gabe der q-Achsen-Stromsteuerungseinheit ist, und den Span nungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, welcher Ausgabe der Polarkoordinaten- Wandlereinheit ist, einen spezifizierten fixierten Span nungsvektorbetrag und einen Spannungsfixierbefehl empfängt und die nach Maßgabe des Spannungsfixierbefehls entweder den von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit aus gegebenen Span nungsvektorbetrag oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt ist, und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingabe einen Wert empfängt, der gleich dem zweiten Gewich tungsfaktor, welcher von der Gewichtungsfaktor-Erzeugungsein heit ausgegeben ist, multipliziert mit der Differenz zwi schen dem Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben ist, und dem tatsächlichen Drehmomentstromwert ist, und die einen Dreh momentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfak tor-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektor winkel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgege ben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrektur wert, welcher von der Drehmomentstromsteuerungseinheit aus gegeben wird, und dem Winkel des magnetischen Flusses des Permanentmagneten empfängt und für das Leistungswandlersy stem die PWM-Spannungsbefehle erzeugt.
3. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor, die mittels eines Leistungswandlersystems einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor steuert, mit:
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoor dinaten-Wandlereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbin dungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modulationsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswand lersystem erzeugt.
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoor dinaten-Wandlereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbin dungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modulationsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswand lersystem erzeugt.
4. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor, die mittels eines Leistungswandlersystems einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor steuert, mit:
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsvektorbetragsbefehlswert-Erzeugungsein heit, die als ihre Eingaben die Motorkreisfrequenz, den Magnetflußrichtungsstrombefehl, der von der Strombefehls wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die DC-Verbin dungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt, und einen fixierten Spannungsvektorbetrag erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Ein gaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordina ten-Wandlereinheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und den Spannungsfixierbe fehl empfängt, und die nach Maßgabe des Spannungsfixierbe fehls entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoor dinaten-Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbe trag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt, und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird und den Drehmomentwinkelkorrekturwert empfängt, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und die für das Leistungswandlersystem die PWM-Spannungsbefehle erzeugt.
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsvektorbetragsbefehlswert-Erzeugungsein heit, die als ihre Eingaben die Motorkreisfrequenz, den Magnetflußrichtungsstrombefehl, der von der Strombefehls wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die DC-Verbin dungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt, und einen fixierten Spannungsvektorbetrag erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Ein gaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordina ten-Wandlereinheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und den Spannungsfixierbe fehl empfängt, und die nach Maßgabe des Spannungsfixierbe fehls entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoor dinaten-Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbe trag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, welcher von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt, und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird und den Drehmomentwinkelkorrekturwert empfängt, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und die für das Leistungswandlersystem die PWM-Spannungsbefehle erzeugt.
5. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor, die mittels eines Leistungswandlersystems einen Perma
nentmagnet-Synchronmotor steuert, mit:
einer Schätzwert-Erzeugungseinheit für den magnetischen Fluß, die als ihre Eingaben die Motorkreisfrequenz, den Magnetflußrichtungsstrombefehl, welcher von der unten ge nannten Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, der von der unten genannten Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit ausge geben wird, und einen Schätzwert für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten erzeugt;
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandler einheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und einen Spannungsfixierbefehl empfängt, und die abhängig von dem Spannungsfixierbefehl entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoordinaten- Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, der von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswand lersystem erzeugt.
einer Schätzwert-Erzeugungseinheit für den magnetischen Fluß, die als ihre Eingaben die Motorkreisfrequenz, den Magnetflußrichtungsstrombefehl, welcher von der unten ge nannten Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, der von der unten genannten Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit ausge geben wird, und einen Schätzwert für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten erzeugt;
einer Strombefehlswert-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben einen Drehmomentbefehl, die Motorkreisfrequenz und den Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert empfängt, der von der nachfolgend genannten Magnetflußrichtungsstromkorrektur wert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und die einen Ma gnetflußrichtungsstrombefehl und einen Drehmomentrichtungs strombefehl erzeugt;
einer Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl und den Drehmo mentrichtungsstrombefehl empfängt, welche von der Strombe fehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmomentrich tungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Polarkoordinaten-Wandlereinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl empfängt, welche von der Spannungsbefehls-Erzeugungseinheit ausgegeben werden, und die den Spannungsvektorbetrag und den Spannungsvektorwinkel für die Magnetflußachsenrichtung erzeugt;
einer Spannungsfixiereinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandler einheit ausgegeben wird, einen spezifizierten fixierten Spannungsvektorbetrag und einen Spannungsfixierbefehl empfängt, und die abhängig von dem Spannungsfixierbefehl entweder den Spannungsvektorbetrag von der Polarkoordinaten- Wandlereinheit oder den fixierten Spannungsvektorbetrag auswählt;
einer Magnetflußrichtungsstromkorrekturwert-Erzeugungs einheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und den Spannungsvektorbetrag empfängt, der von der Span nungsfixiereinheit ausgewählt wird, und die den Magnetfluß richtungsstromkorrekturwert erzeugt;
einer Modulationsfaktor-Erzeugungseinheit, die als ihre Eingaben den Spannungsvektorbetrag, der von der Spannungs fixiereinheit ausgewählt wird und die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems empfängt und die den Modula tionsfaktor des Leistungswandlersystems erzeugt;
einer Drehmomentstromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Drehmomentrichtungsstrombefehl, der von der Strombefehlswert-Erzeugungseinheit ausgegeben wird, und den tatsächlichen Drehmomentstromwert empfängt und die einen Drehmomentwinkelkorrekturwert erzeugt; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als ihre Ein gaben den Modulationsfaktor, der von der Modulationsfaktor- Erzeugungseinheit ausgegeben wird, den Spannungsvektorwin kel, der von der Polarkoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben wird, und die Summe aus dem Drehmomentwinkelkorrekturwert, der von der Drehmomentstromsteuerungseinheit ausgegeben wird, und dem magnetischen Flußwinkel des Permanentmagneten empfängt und die PWM-Spannungsbefehle für das Leistungswand lersystem erzeugt.
6. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor nach Anspruch 5, wobei die Schätzwert-Erzeugungseinheit
für den magnetischen Fluß die Eigenschaft hat, als Eingaben
die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems, den
DC-Eingangsstrom des Leistungswandlersystems, die Motor
kreisfrequenz und einen Drehmomentbefehl aufzunehmen und den
Schätzwert für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten
zu erzeugen.
7. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagneten-Synchron
motor, die einen Permanentmagnet-Synchronmotor über ein
Leistungswandlersystem vom Erdschlußschaltungstyp steuert,
mit:
einer Stromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl, den tatsächlichen Magnet flußrichtungsstromwert, den Drehmomentrichtungsstrombefehl und den tatsächlichen Drehmomentrichtungswert empfängt und einen Steuerspannungsbefehl für die Magnetflußrichtung PI und einen Steuerspannungsbefehl für die Drehmomentrichtung PI durch Proportional-Plus-Integral-Steuerung erzeugt;
einer Schätzwert-Erzeugungseinheit für die elektromoto rische Gegenkraft, die als Eingabe die Motorkreisfrequenz aufnimmt und einen Schätzwert für die elektromotorische Gegenkraft erzeugt;
einer Spannungsfrequenzgeneratoreinheit, die als ihre Eingaben den Steuerspannungsbefehl für die Magnetflußrich tung PI und den Steuerspannungsbefehl für die Drehmoment richtung PI, welche von der Stromsteuerungseinheit ausgege ben werden, den Schätzwert für die elektromotorische Gegen kraft, der von der Schätzwert-Erzeugungseinheit für die elektromotorische Gegenkraft ausgegeben wird und ein Tor- Startsignal empfängt, das anzeigt, ob der Permanentmagneten- Synchronmotor im Leistungslauf oder im Freilauf ist, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmo mentrichtungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Spannungskoordinaten-Wandlereinheit, die als Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl, welche von der Span nungsfrequenzgeneratoreinheit ausgegeben werden, und den Motormagnetflußwinkel empfängt und Spannungsbefehle mit drei Phasen erzeugt;
einer Sägezahnwellen-Generatoreinheit, die eine positi ve und eine negative Dreieckswelle ausgibt;
einer Sägezahnwellen-Phasenverschiebungseinheit, die als Eingaben die positive und die negative Dreieckswelle, die von der Sägezahnwellen-Erzeugungseinheit ausgegeben wer den, und das Tor-Startsignal empfängt und eine Phase der positiven oder der negativen Seite der Dreieckswelle mit Phasenverschiebung um einen Halbzyklus, d. h. 180°, ausgibt, angepaßt an den Zeitpunkt des Anstiegs des Tor-Startsignals; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als Eingaben die drei Phasen der Spannungsbefehle, welche von der Span nungskoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben werden, und die positive und die negative Dreieckswelle empfängt, die von der Sägezahnwellenphasenverschiebungseinheit ausgegeben werden, und drei Phasen von PWM-Spannungsbefehlen zur PWM-Steuerung ausgibt.
einer Stromsteuerungseinheit, die als ihre Eingaben den Magnetflußrichtungsstrombefehl, den tatsächlichen Magnet flußrichtungsstromwert, den Drehmomentrichtungsstrombefehl und den tatsächlichen Drehmomentrichtungswert empfängt und einen Steuerspannungsbefehl für die Magnetflußrichtung PI und einen Steuerspannungsbefehl für die Drehmomentrichtung PI durch Proportional-Plus-Integral-Steuerung erzeugt;
einer Schätzwert-Erzeugungseinheit für die elektromoto rische Gegenkraft, die als Eingabe die Motorkreisfrequenz aufnimmt und einen Schätzwert für die elektromotorische Gegenkraft erzeugt;
einer Spannungsfrequenzgeneratoreinheit, die als ihre Eingaben den Steuerspannungsbefehl für die Magnetflußrich tung PI und den Steuerspannungsbefehl für die Drehmoment richtung PI, welche von der Stromsteuerungseinheit ausgege ben werden, den Schätzwert für die elektromotorische Gegen kraft, der von der Schätzwert-Erzeugungseinheit für die elektromotorische Gegenkraft ausgegeben wird und ein Tor- Startsignal empfängt, das anzeigt, ob der Permanentmagneten- Synchronmotor im Leistungslauf oder im Freilauf ist, und die einen Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und einen Drehmo mentrichtungsspannungsbefehl erzeugt;
einer Spannungskoordinaten-Wandlereinheit, die als Eingaben den Magnetflußrichtungsspannungsbefehl und den Drehmomentrichtungsspannungsbefehl, welche von der Span nungsfrequenzgeneratoreinheit ausgegeben werden, und den Motormagnetflußwinkel empfängt und Spannungsbefehle mit drei Phasen erzeugt;
einer Sägezahnwellen-Generatoreinheit, die eine positi ve und eine negative Dreieckswelle ausgibt;
einer Sägezahnwellen-Phasenverschiebungseinheit, die als Eingaben die positive und die negative Dreieckswelle, die von der Sägezahnwellen-Erzeugungseinheit ausgegeben wer den, und das Tor-Startsignal empfängt und eine Phase der positiven oder der negativen Seite der Dreieckswelle mit Phasenverschiebung um einen Halbzyklus, d. h. 180°, ausgibt, angepaßt an den Zeitpunkt des Anstiegs des Tor-Startsignals; und
einer PWM-Spannungserzeugungseinheit, die als Eingaben die drei Phasen der Spannungsbefehle, welche von der Span nungskoordinaten-Wandlereinheit ausgegeben werden, und die positive und die negative Dreieckswelle empfängt, die von der Sägezahnwellenphasenverschiebungseinheit ausgegeben werden, und drei Phasen von PWM-Spannungsbefehlen zur PWM-Steuerung ausgibt.
8. Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmo
tor nach Anspruch 7, mit einer Detektoreinheit für eine
übermäßige elektromotorische Gegenkraft, die als Eingaben
die DC-Verbindungsspannung des Leistungswandlersystems und
den Schätzwert für die elektromotorische Gegenkraft, der von
der Schätzwert-Erzeugungseinheit für die elektromotorische
Gegenkraft ausgegeben wird, empfängt und die Ausgabe des
Tor-Startsignals aussetzt, wenn der Schätzwert für die elek
tromotorische Gegenkraft die DC-Verbindungsspannung über
steigt.
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