DE19636784A1

DE19636784A1 - Steuerungsvorrichtung für einen Permanentmagnet-Synchronmotor

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Publication number: DE19636784A1
Application number: DE19636784A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Nakazawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: US5854547A; KR100245743B1; KR970018968A; EG20796A; JP3226253B2; JPH0984399A; CN1148753A; CN1052834C; DE19636784B4

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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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:

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.

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.

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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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:

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:

ϑu = ϑ1 + π/2
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:

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:

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:

Wenn ÇωrÇ ωCHG1, Cmode = 0
Wenn ÇωrÇ < ωCHG1, Cmode = 1.

Wenn der vorliegende Steuerungsmodus Cmode = 1 ist, gilt:
Gleichungen 11:

Wenn ÇωrÇ ωCHG2, Cmode = 0
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:

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:

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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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.

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:

(Φf+Ld·IdRef)² + (Lq+IqRef)² = (|V|Ref/ωr)²
(Φf + (Ld-Lq)·IdRef)·IqRef = TorqRef.

Dabei ist:
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:

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:

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:

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.

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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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:

Dabei ist:
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:

Vq_H = Φf · ωr.

Dabei ist:
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:

Für Gst = 1
VdRef = VdPI
VqRef = VqPI+Vq_H.

Für Gst = 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:

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:

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:

U Phase:
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

W Phase:
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:

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:

Für VuPMW 0: Up = VuPWM, Um = 0
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:

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.