DE102007035234A1

DE102007035234A1 - Motorsteuerung

Info

Publication number: DE102007035234A1
Application number: DE102007035234A
Authority: DE
Inventors: Masanari Wako Fukuchi; Hirofumi Wako Atarashi; Kenji Wako Tsukamoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2027-07-28
Also published as: JP2008043030A; DE102007035234B4; JP4712638B2; US20080030163A1; US7830106B2

Abstract

Eine Motorsteuerung bereitzustellen, die die Induktionsspannungskonstante eines Doppelrotormotors geeignet entsprechend des Betriebszustands des Motors einstellen kann und den steuerbaren Bereich des Motors erweitert. Eine Steuerung weist einen Ke-Befehlsrechner 90 auf, der einen Befehlswert Ke_c der Induktionsspannungskonstante eines Motors 1 basierend auf der Ausgangsspannung Vdc einer Gleichspannungsversorgung, der Umdrehungszahl Nm des Motors 1 und einem Drehmomentbefehl Tr_c derart berechnet, dass der Betrag einer Vektorsumme eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die eingespeist werden müssen, um das Drehmoment entsprechend des Drehmomentbefehls Tr_c zu erzeugen, minimiert wird, und eine Phasendifferenzsteuerung 80, die einen Befehlswert Thetad_c einer Rotorphasendifferenz gemäß dem Befehlswert Ke_c berechnet und den Befehlswert Thetad_c an einen Aktor 25 ausgibt, um die Rotorphasendifferenz zu ändern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung, die eine Feldsteuerung eines Dauermagnetfelddrehmotors durch Ändern der Phasendifferenz zwischen zwei konzentrisch angeordneten Rotoren ausführt.
Beschreibung des Stands der Technik
Es ist ein Motor bekannt, der einen Dauermagnetfelddrehmotor umfasst, der einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor aufweist, die konzentrisch um eine Drehachse angeordnet sind, und der eine Feldschwächungssteuerung durch Ändern der Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor gemäß der Drehgeschwindigkeit ausführt, um die Induktionsspannungskonstante des Motors zu ändern (siehe die japanische Offenlegung der ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2002-204541 ).
In einem solchen herkömmlichen Motor sind der erste Rotor und der zweite Rotor über ein Element verbunden, das sich in Radialrichtung durch die Einwirkung einer Zentrifugalkraft verlagert. Der Motor ist derart ausgelegt, dass, wenn der Motor angehalten ist, der Magnetpol des Dauermagneten an dem ersten Rotor und der Magnetpol des Dauermagneten an dem zweiten Rotor in dieselbe Richtung ausgerichtet sind und somit der magnetische Feldfluss maximiert ist (die Induktionsspannungskonstante des Motors maximiert ist). Außerdem ist der Motor derart ausgelegt, dass, während die Motordrehgeschwindigkeit zunimmt, die Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft zunimmt und somit den magnetischen Feldfluss verringert (die Induktionsspannungskonstante des Motors verringert).
22 stellt einen Bereich dar, für den eine Feldschwächung des Motors erforderlich ist. In dieser Zeichnung kennzeichnet die Ordinatenachse das Abtriebsdrehmoment Tr und die Abszissenachse kennzeichnet die Umdrehungszahl N. Das Bezugszeichen „u" in 22 bezeichnet eine orthogonale Linie des Motors (eine Linie, die die Punkte verbindet, bei denen die Phasenspannung des Motors gleich der Speisespannung ist, wenn der Motor ohne die Feldschwächungssteuerung betrieben wird und abhängig von der Kombination der Umdrehungszahl und des Abtriebsdrehmoments ermittelt wird). In dieser Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen X einen Bereich, für den die Feldschwächung nicht erforderlich ist, und das Bezugszeichen Y kennzeichnet einen Bereich, für den die Feldschwächung erforderlich ist.
Wie in 22 dargestellt ist, ist der Bereich Y, für den die Feldschwächung erforderlich ist, durch die Umdrehungszahl N und das Abtriebsdrehmoment Tr des Motors bestimmt. Daher weist die herkömmliche Feldschwächungssteuerung, die lediglich auf der Umdrehungszahl beruht einen Nachteil auf, dass die Induktionsspannungskonstante des Motors übermäßig oder unzureichend geändert wird in Bezug auf den erforderlichen Feldschwächungssteuerbetrag.
Außerdem gibt es, da die Induktionsspannungskonstante nicht unabhängig von der Umdrehungszahl des Motors verändert werden kann, einen Nachteil, dass eine geeignete Induktionsspannungskonstante nicht unter Berücksichtigung von Betriebsbedingungen außer der Umdrehungszahl eingestellt werden kann, wie zum Beispiel Beschränkungen des Motorabtriebsdrehmoments und des Stroms, der eingespeist werden kann, und somit ist der steuerbare Bereich des Motors eng.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Umstände gemacht und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motorsteuerung bereitzustellen, die die Induktionsspannungskonstante eines Doppelrotormotors gemäß dem Motorbetriebszustand geeignet einstellen und den steuerbaren Bereich des Motors erweitern kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Ziel zu erreichen und bezieht sich auf eine Verbesserung einer Motorsteuerung, die den Betrieb eines Dauermagnetfelddrehmotors steuert, der einen ersten und einen zweiten Rotor mit mehreren Feldern aufweist, die durch Dauermagnete gebildet werden und um eine Drehachse angeordnet sind, wobei die Steuerung umfasst: ein Rotorphasendifferenzänderungsmittel, das die Rotorphasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ändert; einen Wechselrichter, der eine von einer Gleichspannungsversorgung eingespeiste Gleichspannung in eine Mehrphasenwechselspannung umwandelt und die Mehrphasenwechselspannung an einen Anker des Motors anlegt; und ein Erregungssteuermittel, das einen Phasenstrom, der die Vektorsumme von durch die Anker der entsprechenden Phasen des Motors über den Wechselrichter fließende Ströme ist, entsprechend eines vorher festgelegten Drehmomentbefehls steuert.
Die Steuerung umfasst ferner: ein Umdrehungszahldetektionsmittel, das die Umdrehungszahl des Motors erfasst; und ein Rotorphasendifferenzsteuermittel, das das Rotorphasendifferenzänderungsmittel veranlasst, die Rotorphasendifferenz basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung, der Umdrehungszahl des Motors und dem Drehmomentbefehl derart zu ändern, dass der für die Erzeugung eines Drehmoments gemäß dem Drehmomentbefehl erforderliche Phasenstrom minimiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ändert das Rotorphasendifferenzsteuermittel die Rotorphasendifferenz entsprechend dem Betriebszustand des Motors derart, dass der Betrag des für die Erzeugung des Drehmoments gemäß dem Drehmomentbefehl erforderlichen Phasenstroms minimiert wird. Folglich kann der steuerbare Bereich des Motors so weit wie möglich innerhalb des Bereichs der Phasenstromerregungsfähigkeit des Erregungssteuermittels erweitert werden.
Weiterhin wendet das Rotorphasendifferenzsteuermittel ein Korrelationskennfeld zur Bestimmung einer Induktionsspannungskonstante, die den Phasenstrom des Motors für die dem Wechselrichter zugeführte Gleichspannung, die Umdrehungszahl des Motors und das Motordrehmoment, die vorgegeben sind, minimiert, auf die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung, die durch das Umdrehungszahldetektionsmittel erfasste Umdrehungszahl des Motors und den Drehmomentbefehl an, wodurch eine Induktionsspannungskonstante hierfür erhalten wird und ändert die Rotorphasendifferenz des Motors entsprechend der erhaltenen Induktionsspannungskonstante.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Rotorphasendifferenzsteuermittel die optimale Induktionsspannungskonstante, die für den Betriebszustand des Motors geeignet ist, unter Verwendung des Korrelationskennfelds erhalten. Somit kann das Rotorphasendifferenzsteuermittel die Rotorphasendifferenz, die den Phasenstrom entsprechend des Betriebszustands des Motors minimiert, durch Ändern der Rotorphasendifferenz des Motors gemäß der erhaltenen Induktionsspannungskonstante einstellen.
Ferner wird der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel den d-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms in dem Fall bestimmt, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der geschätzten, in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der geschätzten, in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich oder kleiner als eine begrenzte, gemäß der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegte Spannung ist, und ein erster dq-Bestimmungsstrom, der einen Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der ersten dq-Stromfestlegung aufweist, gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass es keine Einschränkungen durch die begrenzte Spannung und den begrenzten Strom gibt, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der ersten dq-Stromfestlegung fest, die den Betrag des dq-Stroms für den Drehmomentbefehl minimieren. Somit kann der steuerbare Bereich des Motors erweitert werden, in dem das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl erzeugt werden kann.
Ferner bestimmt in dem Fall, in dem die dq-Bestimmungsspannung gleich oder kleiner als die begrenzte Spannung ist und der erste dq-Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, das Strombefehlsfestlegungsmittel eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht, und maximiert das Motordrehmoment als eine zweite dq-Stromfestlegung und bestimmt den d-Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass es eine Beschränkung des begrenzten Stroms gibt, obwohl es keine Beschränkung der begrenzten Spannung gibt, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung fest, die das Motorabtriebsdrehmoments innerhalb eines Bereichs maximieren, in dem der Betrag des dq-Stroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms ist. Somit kann der steuerbare Bereich des Motors innerhalb des durch den begrenzten Strom festgelegten Bereichs erweitert werden.
Ferner wird der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel ermittelt, ob ein zweiter dq-Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß einer dritten dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist oder nicht, wenn die dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, in dem Fall berechnet werden kann, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und den d-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass die dritte dq-Stromfestlegung, die den Betrag des dq-Stroms gleich oder kleiner als den begrenzten Strom macht, wenn die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung ist, berechnet werden kann, obwohl es eine Beschränkung der begrenzten Spannung gibt, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der dritten dq- Stromfestlegung fest. Somit kann der steuerbare Bereich des Motors innerhalb des durch die begrenzte Spannung festgelegten Bereichs erweitert werden.
Ferner bestimmt in dem Fall, in dem als Ergebnis der Bestimmung, ob der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der zweite dq-Bestimmungsstrom größer ist als der begrenzte Strom, das Strombefehlsfestlegungsmittel, das den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und bestimmt den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass es eine Beschränkung der begrenzten Spannung gibt und der zweite Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der vierten dq-Stromfestlegung fest. Somit kann innerhalb des Bereichs des begrenzten Stroms und der begrenzten Spannung der steuerbare Bereich des Motors erweitert werden.
Ferner wird der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel eine fünfte dq-Stromfestlegung berechnet, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment für die Induktionsspannungskonstante des Motors maximiert und die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung macht, wenn eine dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, nicht berechnet werden kann in dem Fall, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und das Strombefehlsfestlegungsmittel feststellt, ob ein dritter Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der fünften dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht und den d-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms bestimmt und den q-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der dritte Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass es eine Beschränkung der begrenzten Spannung gibt und die dritte dq-Stromfestlegung, die den Betrag des dq-Stroms gleich oder kleiner als den begrenzten Strom macht, wenn die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung ist, nicht berechnet werden kann, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der fünften dq-Stromfestlegung unter der Bedingung fest, dass der dritte Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist. Somit kann der steuerbare Bereich des Motors entsprechend der Induktionsspannungskonstante des Motors innerhalb der Grenzen der begrenzten Spannung erweitert werden.
Ferner stellt in dem Fall, in dem als Ergebnis der Ermittlung, ob der dritte dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der dritte dq-Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, das Strombefehlsfestlegungsmittel fest, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht und die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und bestimmt den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung legt das Strombefehlsfestlegungsmittel, unter der Betriebsbedingung des Motors, dass es eine Beschränkung der begrenzten Spannung gibt, die dritte dq-Stromfestlegung, die den Betrag des dq-Stroms gleich oder kleiner als den begrenzten Strom macht, wenn die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung ist, nicht berechnet werden kann und der dritte Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, einen Befehlswert des d-Achsenstroms und einen Befehlswert des q-Achsenstroms gemäß der vierten dq-Stromfestlegung fest. Somit kann der steuerbare Bereich des Motors entsprechend der Induktionsspannungskonstante des Motors innerhalb der Grenzen durch die begrenzte Spannung und den begrenzten Strom erweitert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm, das einen Aufbau des in 1 dargestellten Motors darstellt, der ein Doppelrotortyp ist;
3 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung der Auswirkung der Änderung der Phasendifferenz zwischen einem Außenrotor und einem Innenrotor;
4 ist eine Kurve zur Veranschaulichung der Auswirkung der Änderung der Phasendifferenz zwischen einem Außenrotor und einem Innenrotor;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen gesamten Arbeitsablauf der Motorsteuerung veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkung der Erweiterung eines steuerbaren Bereichs des Motors durch Ändern der Rotorphasendifferenz;
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkung der Erweiterung eines steuerbaren Bereichs des Motors durch Ändern der Rotorphasendifferenz;
8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkung der Erweiterung eines steuerbaren Bereichs des Motors durch Ändern der Rotorphasendifferenz;
9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorgangs zur Erstellung eines Kennfelds zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante;
10 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Vorgangs der Erstellung eines Kennfelds zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante;
11 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Vorgangs der Erstellung eines Kennfelds zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante;
12 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zur Berechnung der optimalen Induktionsspannungskonstante;
13 ist ein Diagramm, das ein Kennfeld zur Umwandlung einer Induktionsspannungskonstante in eine Rotorphasendifferenz veranschaulicht;
14 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts;
15 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts;
16 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts;
17 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts;
18 beinhaltet Diagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts;
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Festlegung eines optimalen Strombefehlswerts veranschaulicht;
20 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Festlegung eines optimalen Strombefehlswerts veranschaulicht;
21 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Festlegung eines optimalen Strombefehlswerts veranschaulicht; und
22 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Bedarfs einer Feldschwächungssteuerung bei Antrieb und Energieerzeugung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 21 beschrieben. 1 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist ein Diagramm, das einen Aufbau des in 1 dargestellten Motors darstellt, der ein Doppelrotortyp ist. 3 und 4 sind Diagramme zur Veranschaulichung der Auswirkung der Änderung der Phasendifferenz zwischen einem Außenrotor und einem Innenrotor. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Gesamtbetrieb der Motorsteuerung veranschaulicht. 6 bis 8 sind Diagramme zur Veranschaulichung der Auswirkung der Erweiterung eines steuerbaren Bereichs des Motors durch Ändern der Rotorphasendifferenz. 9 bis 11 sind Diagramme zur Veranschaulichung eines Vorgangs zur Erstellung eines Kennfelds zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante. 12 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zur Berechnung der optimalen Induktionsspannungskonstante. 13 ist ein Diagramm, das ein Kennfeld zur Umwandlung einer Induktionsspannungskonstante in eine Rotorphasendifferenz veranschaulicht. 14 bis 18 sind Diagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung eines optimalen Strombefehlswerts. 19 bis 21 sind Flussdiagramme, die ein Verfahren zur Festlegung eines optimalen Strombefehlswerts veranschaulichen.
In 1 ist eine Steuerung für einen Motor (hierin nachstehend als Motorsteuerung bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, den Betrieb eines Motors 1 zu steuern, der ein bürstenloser Gleichstrommotor mit zwei Rotoren ist. Zuerst wird mit Bezug auf die 2 bis 4 ein Aufbau des Motors 1 beschrieben.
Wie in 2 dargestellt ist, ist der Motor 1 ein bürstenloser Gleichstrommotor, der einen Innenrotor 11 mit Feldern aufweist, die durch in regelmäßigen Abständen entlang des Umfangs davon angeordnete Dauermagnete 11a und 11b gebildet werden, einen Außenrotor 12 mit Feldern, die durch in regelmäßigen Abständen entlang des Umfangs davon angeordnete Dauermagnete 12a und 12b gebildet werden, und einen Stator 10 mit einem Anker 10a zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds hinsichtlich des Innenrotors 11 und des Außenrotors 12. Entweder der Innenrotor 11 oder der Außenrotor 12 entspricht einem ersten Rotor gemäß der vorliegenden Erfindung und der andere entspricht einem zweiten Rotor gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Innenrotor 11 und der Außenrotor 12 sind konzentrisch derart angeordnet, dass sich die Rotoren um eine Drehachse 2 des Motors 1 drehen. An dem Innenrotor 11 sind die Dauermagnete 11a mit ihren entsprechenden, in Richtung der Drehachse 2 ausgerichteten S-Polen und die Dauermagnete 11b mit ihren entsprechenden, in Richtung der Drehachse 2 ausgerichteten N-Polen abwechselnd angeordnet. Ähnlich sind an dem Außenrotor 12 die Dauermagnete 12a mit ihren entsprechenden, in Richtung der Drehachse 2 ausgerichteten S-Polen und die Dauermagnete 12b mit ihren entsprechenden, in Richtung der Drehachse 2 ausgerichteten N-Polen abwechselnd angeordnet.
Der Motor 1 umfasst ferner einen relativen Drehmechanismus (nicht dargestellt), wie zum Beispiel ein Planetengetriebe, um die Rotorphasendifferenz zu ändern, die die Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 ist. Die Rotorphasendifferenz kann durch Bedienung des relativen Drehmechanismus mittels eines Aktors 25 (siehe 1) geändert werden. Der Aktor 25 kann zum Beispiel ein Motor oder eine hydraulische Vorrichtung sein. Der relative Drehmechanismus und der Aktor 25 bilden das Rotorphasendifferenzänderungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 kann wenigstens um 180 Grad in Voreil- oder Nacheilrichtung im Sinne des elektrischen Winkels geändert werden. Der Zustand des Motors 1 kann geeignet zwischen einem Feldschwächungszustand, in dem die Dauermagnete 12a und 12b an dem Außenrotor 12 und die Dauermagnete 11a und 11b an dem Innenrotor 11 mit gleichen Polen einander gegenüberliegend angeordnet sind, und einem Feldstärkungszustand, in dem die Dauermagnete 12a und 12b an dem Außenrotor 12 und die Dauermagnete 11a und 11b an dem Innenrotor 11 mit entgegengesetzten Polen einander gegenüberliegend angeordnet sind, eingestellt werden.
3(a) stellt den Feldstärkungszustand dar, in dem die Richtungen der magnetischen Flüsse Q2 der Dauermagnete 12a und 12b an dem Außenrotor 12 dieselben sind wie die entsprechenden Richtungen der magnetischen Flüsse Q1 der Dauermagnete 11a und 11b an dem Innenrotor 11, und sich daher verstärkte zusammengesetzte magnetische Flüsse Q3 ergeben. Auf der anderen Seite stellt 3(b) den Feldschwächungszustand dar, in dem die Richtungen der magnetischen Flüsse Q2 der Dauermagnete 12a und 12b an dem Außenrotor 12 den entsprechenden Richtungen der magnetischen Flüsse Q1 der Dauermagnete 11a und 11b an dem Innenrotor 11 entgegengesetzt sind, und sich daher verminderte zusammengesetzte magnetische Flüsse Q3 ergeben.
4 stellt zum Vergleich Kurven einer Induktionsspannung dar, die in dem Anker des Stators 10 erzeugt werden, wenn der Motor 1 bei einer vorgegebenen Umdrehungszahl in den in 3(a) und 3(b) dargestellten Zuständen betrieben wird. In der Zeichnung kennzeichnet die Ordinatenachse die Induktionsspannung (V) und die Abszissenachse kennzeichnet den elektrischen Winkel (Grad). In dieser Zeichnung gibt das Bezugszeichen „a" den in 3(a) dargestellten Zustand an (Feldstärkungszustand) und das Bezugszeichen „b" den in 3(b) dargestellten Zustand (Feldschwächungszustand). Wie aus 4 gesehen werden kann, ändert sich die Höhe der erzeugten Induktionsspannung erheblich, wenn sich die Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 ändert.
Eine Induktionsspannungskonstante Ke des Motors 1 kann durch Vergrößern oder Verkleinern der magnetischen Flüsse der Felder durch Ändern der Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 geändert werden. Verglichen mit einem Fall, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke konstant ist, kann der Motor 1 folglich mit einem weiten Bereich an Ausgangsleistung und Umdrehungszahl betrieben werden. Überdies wird, verglichen mit einem Fall, in dem die Feldschwächungssteuerung durch Erregung eines Ankers auf der d-Achse (Feldachse) durch dq-Koordinatenumwandlung durchgeführt wird, der Verlust des Motors 1 verringert und folglich die Betriebseffizienz des Motors 1 gesteigert.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 1 ein Aufbau der Motorsteuerung beschrieben. Die Motorsteuerung formt den Motor 1 in eine Äquivalenzschaltung basierend auf einem rotierenden Zweiphasengleichstromkoordinatensystem um, in dem die Feldrichtung durch eine d-Achse und die zu der d-Achse orthogonale Richtung durch eine q-Achse angegeben ist, und steuert die Erregungshöhe des Motors 1 derart, dass der Motor 1 ein Drehmoment entsprechend eines von außen zugeführten Drehmomentbefehls Tr_c abgibt.
Die Steuerung ist eine elektrische Einheit, die aus einer CPU, einem Speicher und dergleichen zusammengesetzt ist. Die Motorsteuerung umfasst einen Strombefehlsrechner 50 (der dem Strombefehlsfestlegungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht), der einen Befehlswert Id_c eines Stroms (hierin nachstehend als d-Achsenstrom bezeichnet) berechnet, der durch einen Anker auf der d-Achse fließt (hierin nachstehend als d-Achsenanker bezeichnet) und einen Befehlswert Iq_c eines Stroms (hierin nachstehend als q-Achsenstrom bezeichnet), der durch einen Anker auf der q-Achse fließt (hierin nachstehend als q-Achsenanker bezeichnet) basierend auf dem Drehmomentbefehl Tr_c, der Umdrehungszahl Nm des Motors 1 und einem berechneten Wert Ke_s der Induktionsspannungskonstante des Motors 1, und einen Dreiphasen/dq-Umwandler 56, der einen Detektionswert Id_s des d_Achsenstroms und einen Detektionswert Iq_s des q-Achsenstroms durch Dreiphasen/dq-Umwandlung basierend auf einem Stromdetektionssignal, das durch Strommessgeber 60 und 61 erhalten wird, aus dem ein unerwünschter Bestandteil durch einen Bandpassfilter (BP) 57 entfernt wurde, und einem durch einen Messwandler 70 erfassten Rotorwinkel θm des Außenrotors 12 berechnet.
Ferner umfasst die Motorsteuerung einen Subtrahierer 51, der die Differenz ΔId zwischen dem Befehlswert Id_c und dem Detektionswert Id_s des d-Achsenstroms berechnet, einen Subtrahierer 52, der die Differenz ΔIq zwischen dem Befehlswert Iq_c und dem Detektionswert Iq_s des q-Achsenstroms berechnet, eine Strom-Feedback(FB)-Steuerung 53, die einen Befehlswert Vd_c einer an den d-Achsenanker angelegten Spannung (hierin nachstehend als d-Achsenspannung bezeichnet) ermittelt und einen Befehlswert Vq_c einer an den q-Achsenanker angelegten Spannung (hierin nachstehend als q-Achsenspannung bezeichnet) basierend auf den Differenzen ΔId und ΔIq, einen rθ-Umwandler 54, der die Spannungen Vd_c und Vq_c in einen Winkel θ und einen Betrag r umwandelt, und einen PWM-Rechner 55 (beinhaltend die Funktion eines Wechselrichters gemäß der vorliegenden Erfindung), der eine Dreiphasenwechselspannung abhängig von dem Winkel 6 und dem Betrag r aus einer Gleichspannung Vdc erzeugt und die Dreiphasenwechselspannung an den Motor 1 ausgibt.
Der Subtrahierer 51, der Subtrahierer 52, die Strom-FB-Steuerung 53, der rθ-Umwandler 54, der BP-Filter 57 und der Dreiphasen/dq-Umwandler 56 bilden Erregungssteuermittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ferner umfasst die Motorsteuerung einen Differenzierer 71 (der dem Umdrehungszahldetektionsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht), der den durch den Messwandler 70 erfassten Rotorwinkel θm des Motors 1 differenziert und die Umdrehungszahl Nm des Motors 1 ausgibt, einen Ke-Befehlswertrechner 90, der einen Befehlswert Ke_c einer optimalen Induktionsspannungskonstante basierend auf dem Drehmomentbefehl Tr_c, der Ausgangsspannung Vdc einer Gleichspannungsversorgung (nicht dargestellt) und der Umdrehungszahl Nm des Motors berechnet, einen Ke-Rechner 92, der eine Induktionsspannungskonstante Ke_s gemäß einem Detektionswert θd_s der durch einen Phasendifferenzdetektor 26 erhaltenen Rotorphasendifferenz berechnet, einen Subtrahierer 91, der die Differenz ΔKe zwischen den Werten Ke_c und Ke_s berechnet, und eine Phasendifferenzsteuerung 80, die einen Befehlswert θd_c der Rotorphasendifferenz aus den Werten Ke_s und ΔKe berechnet und den Befehlswert θd_c an den Aktor 25 ausgibt. Der Ke-Befehlswertrechner 90, der Subtrahierer 91, der Ke-Rechner 92, die Phasendifferenzsteuerung 80 und der Phasendifferenzdetektor 26 bilden Rotorphasendifferenzsteuermittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nun wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 5 ein Vorgang zur Berechnung des Befehlswerts Ke_c der optimalen Induktionsspannungskonstante durch den Ke-Befehlsrechner 90 und ein Vorgang zur Berechnung des d-Achsenbefehlswerts Id_c und des q-Achsenbefehlswerts Iq_c durch den Strombefehlsrechner 50 beschrieben.
Die SCHRITTE 1 bis 3 in 5 sind Verarbeitungen, die durch den Ke-Befehlsrechner 90 ausgeführt werden. In SCHRITT 1 erhält der Ke-Befehlsrechner 90 die Ausgangsspannung Vdc der Gleichspannungsversorgung, den Drehmomentbefehl Tr_c und die Umdrehungszahl Nm des Motors 1. Dann wird in dem folgenden SCHRITT 2 ein Korrelationskennfeld zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante für die Werte Vdc, Tr_c und Nm, das vorher in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert ist, auf den in SCHRITT 1 erhaltenen Wertesatz (Vdc, Tr_c, Nm) angewendet, wodurch ein Wert Ke als der Befehlswert Ke_c der Induktionsspannungskonstante ermittelt wird.
6 stellt Änderungen des Wirkungsgrads, des Gesamtverlusts, des Eisenverlusts, des Kupferverlusts und des dq-Stroms, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, in einem Fall dar, in dem das Abtriebsdrehmoment des Motors 1 in einem Umdrehungszahlbereich konstant ist, der gleich oder kleiner als eine Grundumdrehungszahl ist, bei der eine dq-Induktionsspannung V₀, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung des Motors 1 ist, gleich einer begrenzten Spannung V_0m ist (die nahe einer Obergrenze einer dq-Spannung (Vektorsumme der d-Achsenspannung und der q-Achsenspannung) festgelegt ist, die von dem PWM-Rechner 55 ausgegeben werden kann). In dieser Zeichnung kennzeichnet die linke Ordinatenachse die Verluste, die rechte Ordinatenachse kennzeichnet den Wirkungsgrad und die Abszissenachse kennzeichnet die Phase β zwischen dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom.
In dieser Zeichnung kennzeichnet das Bezugszeichen „a" eine Betragsänderung des Wirkungsgrads, das Bezugszeichen „b" kennzeichnet eine Betragsänderung des Gesamtverlusts, das Bezugszeichen „c" kennzeichnet eine Betragsänderung des Eisenverlusts, das Bezugszeichen „d" kennzeichnet eine Betragsänderung des Kupferverlusts und das Bezugszeichen „e" kennzeichnet eine Betragsänderung des dq-Achsenstroms. In 6 ist ein Punkt P₁₀ ein Punkt, bei dem der Betrag des dq-Achsenstroms, der erforderlich ist, um das konstante Drehmoment zu erzielen, minimiert ist (der Betrag Drehmoment/dq-Achsenstrom maximiert ist), ein Punkt P₁₁ ist ein Punkt, bei dem der Verlust, der auftritt, wenn das konstante Drehmoment erzielt wird, minimiert ist (der Wirkungsgrad maximiert ist).
Wie in 6 dargestellt ist, differiert die Phase in dem Bereich, in dem die Umdrehungszahl gleich oder kleiner als die Grundumdrehungszahl ist, zwischen dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom (Stromphase) β zwischen einer „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" zur Minimierung des Betrags des dq-Achsenstroms, wenn das konstante Drehmoment erzielt wird, und einer „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung" zur Maximierung des Wirkungsgrads bei der Erzielung des konstanten Drehmoments. Allgemein ist bei der „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung" der Betrag des dq-Achsenstroms, der für das Erzielen des konstanten Drehmoments erforderlich ist, größer als bei der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung", da der Strom voreilt und der Strom zur Senkung des Eisenverlusts verbraucht wird. Daher kann in dem Fall, in dem der dq-Achsenstrom, der bereitgestellt werden kann, begrenzt ist, ein größeres Drehmoment eher durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" erzeugt werden als durch die „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung".
Der Bereich, in dem die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" durchgeführt werden kann, kann durch den Ke-Befehlsrechner 90 durch geeignete Änderung der Induktionsspannungskonstante Ke des Motors 1 entsprechend des Drehmomentbefehls Tr_c, der Umdrehungszahl Nm des Motors 1 und der Ausgangsspannung Vdc der Gleichspannungsversorgung erweitert werden.
7(a) stellt eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Umdrehungszahl des Motors 1 in einem Fall dar, in dem eine moderate Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist. In dieser Zeichnung kennzeichnet die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) und die Abszissenachse kennzeichnet die Umdrehungszahl (Nm). 7(b) stellt eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Umdrehungszahl des Motors 1 in einem Fall dar, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke zwischen einem maximalen Wert, einem moderaten Wert und einem minimalen Wert umgeschaltet wird. In dieser Zeichnung, wie in 7(a), kennzeichnet die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) und die Abszissenachse kennzeichnet die Umdrehungszahl (Nm).
In 7(a) stellt der Bereich A₁₀ + B₁₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₁₀ die Begrenzung y₁₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) einen steuerbaren Bereich des Motors 1 dar, in dem der Motor 1 durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" gesteuert werden kann. Der Bereich A₁₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₁₀, die Begrenzung x₁₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Strombegrenzung beschränkt ist.
Der Bereich B₁₀ (ein durch die Begrenzung x₁₀, die Begrenzung y₁₀ und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Spannungsbegrenzung beschränkt ist. Der Bereich A₁₀ + B₁₀ + C₁₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₁₀, die Begrenzung z₁₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich dar, in dem eine „Ausgangsleistungs- Maximierungssteuerung" (eine Steuerung zur Erweiterung des Betriebsbereichs des Motors durch Anwenden eines Feldschwächungsstroms) möglich ist.
In 7(b) stellt der Bereich A₂₀ + B₂₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₂, die Begrenzung y₂₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) einen steuerbaren Bereich des Motors 1 dar, in dem der Motor 1 durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" in dem Fall gesteuert werden kann, in dem die maximale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist. Der Bereich A₂₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₂, die Begrenzung x₂₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Strombegrenzung beschränkt ist. Der Bereich B₂₀ (ein durch die Begrenzung x₂₀, die Begrenzung y₂₀ und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Spannungsbegrenzung beschränkt ist. Der Bereich A₂₀ + B₂₀ + C₂₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₂, die Begrenzung z₂₀, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich dar, in dem eine „Ausgangsleistungs-Maximierungssteuerung" in dem Fall möglich ist, in dem die maximale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist.
Der Bereich A₂₁ + B₂₁ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₁, die Begrenzung y₂₁, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich des Motors 1 dar, in dem der Motor 1 durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" in dem Fall gesteuert werden kann, in dem die moderate Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist. Der Bereich A₂₁ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₁, die Begrenzung x₂₁, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Strombegrenzung beschränkt ist. Der Bereich B₂₁ (ein durch die Begrenzung x₂₁, die Begrenzung y₂₁ und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Spannungsbegrenzung beschränkt ist. Der Bereich A₂₁ + B₂₁ + C₂₁ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₁, die Begrenzung z₂₁, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich dar, in dem eine „Ausgangsleistungs-Maximierungssteuerung" in dem Fall möglich ist, in dem die maximale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist.
Der Bereich A₂₂ + B₂₂ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₀, die Begrenzung y₂₂, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich des Motors 1 dar, in dem der Motor 1 durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" in dem Fall gesteuert werden kann, in dem die minimale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist. Der Bereich A₂₂ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₀, die Begrenzung x₂₂, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Strombegrenzung beschränkt ist. Der Bereich B₂₂ (ein durch die Begrenzung x₂₂, die Begrenzung y₂₂ und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen Bereich dar, in dem das Drehmoment durch Spannungsbegrenzung beschränkt ist. Der Bereich A₂₂ + B₂₂ + C₂₂ (ein durch die Linie Tr = Tr₂₀, die Begrenzung z₂₂, die Tr-Achse und die Nm-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich dar, in dem eine „Ausgangsleistungs-Maximierungssteuerung" in dem Fall möglich ist, in dem die minimale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist.
Verglichen mit dem Fall, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke wie in 7(a) konstant ist, kann in 7(b) der steuerbare Bereich des Motors 1 in Richtung der Erhöhung des Abtriebsdrehmoments Tr, wie in der Zeichnung durch den Pfeils Ar2 dargestellt ist, durch Erhöhen der Induktionsspannungskonstante Ke erweitert werden. Zusätzlich kann der steuerbare Bereich des Motors 1 in Richtung der Erhöhung der Umdrehungszahl Nm, wie in der Zeichnung durch den Pfeil Ar1 dargestellt ist, durch Vermindern der Induktionsspannungskonstante Ke erweitert werden.
8(a) stellt Änderungen der Phase zwischen dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom (hierin nachstehend als Stromphase bezeichnet) dar, wenn das konstante Drehmoment an einem Punkt P₂₀ (ein Punkt, der stets innerhalb des steuerbaren Bereichs der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" in allen Fällen liegt, in denen die maximale, die moderate und die minimale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist) in 7(b) erzielt wird. Die linke Ordinatenachse kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms und den Verlust des Motors 1, die rechte Ordinatenachse kennzeichnet den Wirkungsgrad des Motors 1 und die Abszissenachse kennzeichnet die Stromphase.
In 8(a) kennzeichnet das Bezugszeichen a₁₁ den Wirkungsgrad in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen a₁₂ kennzeichnet den Wirkungsgrad in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen a₁₃ kennzeichnet den Wirkungsgrad in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Ein Punkt P₃₁ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₁₁ maximal ist, ein Punkt P₃₂ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₁₂ maximal ist und ein Punkt P₃₃ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₁₃ maximal ist.
Das Bezugszeichen b₁₁ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen b₁₂ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen b₁₃ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Ein Punkt P₃₄ ist ein Punkt, an dem der Verlust b₁₁ minimal ist, ein Punkt P₃₅ ist ein Punkt, an dem der Verlust b₁₂ minimal ist und ein Punkt P₃₆ ist ein Punkt, an dem der Verlust b₁₃ minimal ist.
Das Bezugszeichen c₁₁ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen c₁₂ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen c₁₃ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Ein Punkt P₃₇ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₁₁ minimal ist, ein Punkt P₃₈ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₁₂ minimal ist und ein Punkt P₃₉ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₁₃ minimal ist.
Wie aus den Wirkungsgraden a₁₁ bis a₁₃ und den Beträgen des dq-Achsenstroms c₁₁ bis c₁₃ in 8(a) gesehen werden kann, differiert die Stromphase zwischen der Festlegung des dq-Achsenstroms (P₃₁, P₃₂, P₃₃) gemäß der „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung" und der Festlegung des dq-Achsenstroms (P₃₇, P₃₈, P₃₉) gemäß der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung", und der Betrag des dq-Achsenstroms ist kleiner bei der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" als bei der „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung". Zusätzlich kann aus (P₃₇, P₃₈, P₃₉) gesehen werden, dass der Betrag des dq-Achsenstroms, der erforderlich ist, um das konstante Drehmoment zu erzielen, durch Ändern der Induktionsspannungskonstante Ke verringert werden kann.
8(b) stellt Änderungen der Stromphase dar, wenn das konstante Drehmoment an einem Punkt P₂₁ (ein Punkt, der stets außerhalb des steuerbaren Bereichs der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" in allen Fällen liegt, in denen die maximale, die moderate und die minimale Induktionsspannungskonstante Ke eingestellt ist) in 7(b) erzielt wird. Wie in 8(a) kennzeichnet die linke Ordinatenachse den Betrag des dq-Achsenstroms und den Verlust des Motors 1, die rechte Ordinatenachse kennzeichnet den Wirkungsgrad des Motors 1 und die Abszissenachse kennzeichnet die Stromphase.
In 8(b) kennzeichnet das Bezugszeichen a₂₁ den Wirkungsgrad in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen a₂₂ kennzeichnet den Wirkungsgrad in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen a₂₃ kennzeichnet den Wirkungsgrad in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Ein Punkt P₄₁ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₂₁ maximal ist, ein Punkt P₄₂ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₂₂ maximal ist und ein Punkt P₄₃ ist ein Punkt, an dem der Wirkungsgrad a₂₃ maximal ist.
Das Bezugszeichen b₂₁ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen b₂₂ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen b₂₃ kennzeichnet den Verlust in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Das Bezugszeichen c₂₁ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der maximalen Induktionsspannungskonstante Ke, das Bezugszeichen c₂₂ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der moderaten Induktionsspannungskonstante Ke und das Bezugszeichen c₂₃ kennzeichnet den Betrag des dq-Achsenstroms in dem Fall der minimalen Induktionsspannungskonstante Ke. Ein Punkt P₄₇ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₂₁ minimal ist, ein Punkt P₄₈ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₂₂ minimal ist und ein Punkt P₄₉ ist ein Punkt, an dem der Betrag des dq-Achsenstroms c₂₃ minimal ist.
Ebenso differiert in 8(b), wie aus den Wirkungsgraden a₁₁ bis a₁₃ und den Beträgen des dq-Achsenstroms c₁₁ bis c₁₃ gesehen werden kann, die Stromphase zwischen der Festlegung des dq-Achsenstroms (P₄₁, P₄₂, P₄₃) gemäß der „Wirkungsgrad-Maximierungssteuerung" und der Festlegung des dq-Achsenstroms (P₄₇, P₄₈, P₄₉) gemäß der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung". Weiterhin kann gesehen werden, obwohl nicht so erheblich wie in 8(a) dargestellt, dass der Betrag des dq-Achsenstroms bei der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" kleiner ist als bei der „Wirkungsgrad- Maximierungssteuerung". Ferner kann aus der Festlegung (P₄₇, P₄₈, P₄₉) gesehen werden, dass der Betrag des dq-Achsenstroms, der erforderlich ist, um das konstante Drehmoment zu erzielen, durch Ändern der Induktionsspannungskonstante Ke verringert werden kann.
Nun wird mit Bezug auf die 9 bis 11 ein Vorgang zur Erstellung des in SCHRITT 2 in 5 verwendeten Korrelationskennfelds beschrieben. 9 stellt einen Vorgang zur Erstellung eines optimalen Ke-Kennfelds zur Bestimmung einer optimalen Induktionsspannungskonstante Ke für jede Ausgangsspannung Vdc der Gleichspannungsversorgung in dem Fall dar, in dem die Ausgangsspannung Vdc in drei Schritten (Vdc = V1, V2, V3) geschaltet wird.
In 9 sind die Schritte S1 und S2 Verarbeitungen zur Erstellung eines optimalen Ke-Kennfelds für die Ausgangsspannung Vdc = V1. In Schritt S1 wird für jede Induktionsspannungskonstante Ke (Ke = Ke1, Ke2, Ke3 und Ke4, wobei Ke4 < Ke3 < Ke2 < Ke1) ein dq-Stromkennfeld erzeugt, in dem der dq-Achsenstrom aufgetragen wird, während das Drehmoment Tr und die Umdrehungszahl Nm des Motors 1 verändert wird.
Insbesondere, wie in 10(a) dargestellt ist, wird ein dq-Stromkennfeld M₁₁ durch Auftragen des dq-Achsenstroms erzeugt, während die Umdrehungszahl Nm und das Abtriebsdrehmoment Tr unter den Bedingungen, dass Vdc = V1 und Ke = Ke1, verändert wird. Das Auftragen wird durch Experiment oder Computersimulation durchgeführt.
In ähnlicher Weise wird ein dq-Stromkennfeld M₁₂ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V1 und Ke = Ke2, ein dq-Stromkennfeld M₁₃ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V1 und Ke = Ke3 und ein dq-Stromkennfeld M₁₄ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V1 und Ke = Ke4. Dann werden die vier auf diese Weise erzeugten dq-Stromkennfelder M₁₁, M₁₂, M₁₃, M₁₄ in S2 verglichen und ein optimales Ke-Kennfeld KM1 durch Auswählen der Induktionsspannungskonstante Ke erzeugt, für die der Betrag des dq-Achsenstroms für jeden aufgetragenen Punkt (Drehmoment Tr, Umdrehungszahl Nm) minimal ist.
Wie in 10(b) dargestellt ist, bestimmt das optimale Ke-Kennfeld KM1 die Induktionsspannungskonstante Ke, für die der dq-Achsenstrom minimal ist, bezüglich des Drehmoments Tr und der Umdrehungszahl Nm. Für einen Punkt (Tr, Nm) = (Tr₁₀, Nm₁₀) in der Zeichnung wird zum Beispiel die Induktionsspannungskonstante Ke = Ke1 ermittelt.
Die Schritte S3 und S4 sind Verarbeitungen zur Erstellung eines optimalen Ke-Kennfelds für die Ausgangsspannung Vdc = V2. Wie in den oben beschriebenen Schritten S1 und S2 wird in Schritt S3 ein dq-Stromkennfeld M₂₁ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V2 und Ke = Ke1, ein dq-Stromkennfeld M₂₂ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V2 und Ke = Ke2, ein dq-Stromkennfeld M₂₃ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V2 und Ke = Ke3 und ein dq-Stromkennfeld M₂₄ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V2 und Ke = Ke4, und in Schritt S4 wird ein optimales Ke-Kennfeld KM2 unter der Bedingung erzeugt, dass Vdc = V2.
Die Schritte S5 und S6 sind Verarbeitungen zur Erstellung eines optimalen Ke-Kennfelds für die Ausgangsspannung Vdc = V3. Wie in den oben beschriebenen Schritten S1 und S2 und den Schritten S3 und S4 wird in Schritt S5 ein dq-Stromkennfeld M₃₁ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V3 und Ke = Ke1, ein dq-Stromkennfeld M₃₂ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V3 und Ke = Ke2, ein dq-Stromkennfeld M₃₃ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V3 und Ke = Ke3 und ein dq-Stromkennfeld M₃₄ unter den Bedingungen erzeugt, dass Vdc = V3 und Ke = Ke4, und in Schritt S6 wird ein optimales Ke-Kennfeld KM3 unter der Bedingung erzeugt, dass Vdc = V3.
Bei den oben beschriebenen Schritten S1 bis S6 in 9 wird, wie in 11(a) dargestellt ist, ein Korrelationskennfeld erzeugt, das aus dem optimalen Ke-Kennfeld KM1 für die Ausgangsspannung Vdc = V1, dem optimalen Ke-Kennfeld KM2 für die Ausgangsspannung Vdc = V2 und dem optimalen Ke-Kennfeld KM3 für die Ausgangsspannung Vdc = V3 besteht. 11(b) stellt eine beispielhafte Festlegung der Induktionsspannungskonstante Ke entsprechend der optimalen Ke-Kennfelder KM1, KM2 und KM3 dar. In dieser Zeichnung kennzeichnet die Ordinatenachse das Drehmoment Tr (Antriebsdrehmoment und Energieerzeugungsdrehmoment) und die Abszissenachse kennzeichnet die Umdrehungszahl Nm.
In 11(b) kennzeichnet das Bezugszeichen D1 einen Bereich, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke1 ausgewählt ist, das Bezugszeichen D2 kennzeichnet einen Bereich, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke2 ausgewählt ist, das Bezugszeichen D3 kennzeichnet einen Bereich, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke3 ausgewählt ist und das Bezugszeichen D4 kennzeichnet einen Bereich, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke4 ausgewählt ist. Auf diese Weise kann durch schrittweise Verringerung der Induktionsspannungskonstante (Ke1 → Ke2 → Ke3 → Ke4) bei Zunahme der Umdrehungszahl des Motors 1 der steuerbare Bereich des Motors 1 erweitert werden.
Als Alternative zu dem Korrelationskennfeld kann das optimale Ke, für das der Betrag des dq-Achsenstroms minimal wird, durch Berechnen des dq-Achsenstroms ermittelt werden, der unter der gegebenen Bedingung der Spannungsversorgungsspannung Vdc, des Drehmomentbefehls Tr_c und der Umdrehungszahl Nm für jede Induktionsspannungskonstante Ke (Ke = Ke1, Ke2, Ke3, Ke4) erforderlich ist. 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Bestimmung des optimalen Ke durch Berechnen des dq-Achsenstroms auf diese Weise veranschaulicht.
In dem Flussdiagramm in 12 werden zuerst in SCHRITT 10 die Ausgangsspannung Vdc der Gleichspannungsversorgung, der Drehmomentbefehl Tr_c und die Umdrehungszahl Nm erhalten. Dann wird eine Schleife von SCHRITT 11 bis SCHRITT 15 für Ke(n) = Ke(1), Ke(2), Ke(3), Ke(4) ausgeführt. In SCHRITT 12 werden die Strombefehlswerte (Id_c(n), Iq_c(n)) für die Werte Vdc, Tr_c, Nm und K(n) in derselben Weise berechnet wie in dem Fall des später beschriebenen Strombefehlsrechners 50. In dem folgenden SCHRITT 13 wird das Abtriebsdrehmoment Tr(n) für die Strombefehlswerte Ke(n), Id_c(n) und Iq_c(n) berechnet und in SCHRITT 14 werden die Werte Tr(n), Id_c(n) und Iq_c(n) in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert.
Dann wird in SCHRITT 16 das optimale Ke bestimmt, für das das Abtriebsdrehmoment Tr(n) maximal ist und der Betrag des dq-Achsenstroms (eine Vektorsumme der Strombefehlswerte Id_c(n) und Iq_c(n)) maximal ist. Somit kann wie in dem Fall der Suche unter Verwendung der oben beschriebenen optimalen Ke-Kennfelder die Induktionsspannungskonstante Ke bestimmt werden, für die der Betrag des dq-Achsenstroms für den Drehmomentbefehl Tr_c minimal ist.
Dann gibt in SCHRITT 3 in 5 der Ke-Befehlsrechner 90 das in SCHRITT 2 ermittelte optimale Ke an die Phasendifferenzsteuerung 80 (siehe 1) als Befehlswert Ke_c der Induktionsspannungskonstante aus. Der folgende SCHRITT 4 ist eine Verarbeitung, die durch die Phasendifferenzsteuerung 80 ausgeführt wird, und die Phasendifferenzsteuerung 80 wendet den Wert Ke_c auf ein in 13 dargestelltes Ke/θd-Konvertierungskennfeld an, wodurch der entsprechende Wert θd als der Befehlswert θd_c der Rotorphasendifferenz bestimmt wird. Das Ke/θd-Kennfeld wird durch Experiment oder Computersimulation erzeugt und die Daten des Ke/θd-Kennfelds werden vorher in einem Speicher gespeichert.
Dann gibt die Phasendifferenzsteuerung 80 den Befehlswert θd_c der Rotorphasendifferenz an den Aktor 25 aus. In Reaktion darauf passt der Aktor 25 die Rotorphasendifferenz des Motors 1 an θd_c an und auf diese Weise wird die Induktionsspannungskonstante Ke des Motors 1 auf das optimale Ke eingestellt.
Der folgende SCHRITT 5 ist eine Verarbeitung, die durch den Strombefehlsrechner 50 (siehe 1) ausgeführt wird. Grundsätzlich berechnet der Strombefehlsrechner 50 den Befehlswert Id_c des d-Achsenstroms und den Befehlswert Iq_c des q-Achsenstroms durch die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" und gibt die Ergebnisse an die Subtrahierer 51 und 52 (siehe 1) aus.
Zuerst wird mit Bezug auf die 14 bis 21 eine grundlegende Idee des Berechnungsvorgangs des Befehlswerts Id_c des d-Achsenstroms und des Befehlswerts Iq_c des q-Achsenstroms durch den Strombefehlsrechner 50 beschrieben. Angenommen, dass das Bezugszeichen Ψa die Flussverkettung für das durch den Ke-Befehlsrechner 90 berechnete optimale Ke kennzeichnet, dann kann das Drehmoment des Motors 1 durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden. [Formel 1]
In dieser Formel stellt „P_n" die Polpaaranzahl dar, „Ψa" stellt die Flussverkettung für das optimale Ke dar, „Id" stellt den Wert des d-Achsenstroms dar, „Iq" stellt den Wert des q-Achsenstroms dar, „Ld" stellt die Induktanz des d-Achsenankers dar, „Lq" stellt die Induktanz des q-Achsenankers dar, „β" stellt die Stromphase dar, „I" stellt den Betrag des dq-Achsenstroms dar (I = √(Id² + Iq²), Id = Isinβ, Iq = Icosβ).
Eine partielle Differenzierung bezüglich der Stromphase β wird an der Formel (1) durchgeführt und die resultierende Formel wird durch die Annahme gelöst, dass die Formel um β gleich 0 ist. Dann kann die Stromphase β, für die das Drehmoment Tr maximal ist bezüglich des dq-Achsenstroms Idq, durch die folgende Formel (2) bestimmt werden.
[Formel 2]
Die Formel (2) beschreibt eine Beziehung zwischen dem d-Achsenstrom Id und dem q-Achsenstrom Iq, die das maximale Drehmoment für das optimale Ke liefern, und die Beziehung wird durch die folgende Formel (3) ausgedrückt.
[Formel 3]
14(a) stellt ein dq-Koordinatensystem dar, in dem die Ordinatenachse den q-Achsenstrom angibt und die Abszissenachse den d-Achsenstrom angibt. Figur stellt konstante Drehmomentkurven T₁₀, T₁₁, T₁₂ und T₁₃ dar, die Kombinationen der Werte Id und Iq darstellen, die die Drehmomentwerte Tr von T₁₀, T₁₁, T₁₂ und T₁₃ bereitstellen, eine maximale Drehmoment/Strom-Kurve Q₁₀, die eine Kombination der Werte Id und Iq entsprechend der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" darstellt, die der Beziehung der Formel (3) genügt, einen Strombegrenzungskreis AM (ein Kreis, für den Id² + Iq² = Iam², wobei „Iam" einen begrenzten Strom darstellt) und konstante Induktionsspannungsellipsen N₁₀, N₁₁ und N₁₂, die Kombinationen der Werte Id und Iq darstellen, für die die dq-Induktionsspannung V0, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich einer begrenzten Spannung V_0m in den Fällen ist, in denen die aus einer später beschriebenen Formel (8) berechnete Winkelgeschwindigkeit ω gleich ω₁₀, ω₁₁ und ω₁₂ ist (ω₁₀ < ω₁₁ < ω₁₂). Wenn die Kombination des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms, die die Formel (3) erfüllt, in einem Bereich berechnet werden kann, der innerhalb einer konstanten Induktionsspannungsellipse entsprechend der Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 1 und des Strombegrenzungskreises AM liegt, das heißt, wenn es keine Beschränkungen durch die begrenzte Spannung V_0m und den begrenzten Strom Iam gibt, kann der d-Achsenstrom auf den Befehlswert Id_c davon eingestellt werden und der q-Achsenstrom auf den Befehlswert Iq_c davon eingestellt werden. In 14(a) kann, wenn das Drehmoment der Reihe nach von Tr₁₀ bis Tr₁₃ zunimmt (T₁₀ → T₁₁ → T₁₂ → T₁₃), eine Kombination des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms, die den für die Erzeugung jedes Drehmoments erforderlichen Betrag des dq-Achsenstroms minimal werden lässt, an den Punkten P₅₁, P₅₂, P₅₃ und P₅₄ in dieser Folge auf der durch die Formel (3) dargestellten maximalen Drehmoment/Strom-Kurve Q₁₀ berechnet werden und die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" kann ausgeführt werden.
14(b) stellt die in 14(a) dargestellte Beziehung dar, in der die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) kennzeichnet und die Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeit (ω) kennzeichnet. In dieser Zeichnung stellt ein Bereich B₅₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₁₃, die Begrenzung y₅₀, die Tr-Achse und die ω-Achse definierter Bereich) einen steuerbaren Bereich dar, in dem die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" möglich ist. Ein Bereich C₅₀ (ein durch die Linie Tr = Tr₁₃, die Begrenzung z₅₀, die Tr-Achse und die ω-Achse definierter Bereich) stellt einen steuerbaren Bereich dar, in dem die „Ausgangsleistungs-Maximierungssteuerung" basierend auf der Feldschwächungssteuerung möglich ist.
In 14(b) können innerhalb eines Bereichs, in dem das Drehmoment Tr gleich oder kleiner ist als Tr₁₃ und die Winkelgeschwindigkeit ω gleich oder kleiner ist als ω₁₂, Kombinationen des d-Achsenstroms Id und des q-Achsenstroms Iq, die die Formel (3) erfüllen, der Reihe nach an den Punkten P₅₁, P₅₂, P₅₃ und P₅₄ in dieser Folge berechnet werden, während das Drehmoment Tr zunimmt.
15(a) stellt eine Äquivalenzschaltung des d-Achsenankers des Motors 1 dar und 15(b) stellt eine Äquivalenzschaltung des q-Achsenankers dar. In diesem Fall können Spannungsgleichungen durch die folgenden Formeln (4) und (5) ausgedrückt werden.
[Formel 4]
[Formel 5]
In diesen Formeln stellen „Ra" und „Rc" den Widerstand des d-Achsenankers und des q-Achsenankers dar, „Ld" stellt die Induktanz des d-Achsenankers dar, „Lq" stellt die Induktanz des q-Achsenankers dar und „ωΨa" stellt die in dem q-Achsenanker erzeugte elektromotorische Gegenkraft dar.
Aus den Formeln (4) und (5) können die folgenden Formeln (6) und (7) abgeleitet werden.
[Formel 6]
In dieser Formel stellt „V₀" die dq-Induktionsspannung (der Betrag der Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung) dar, „V_0d" stellt die in dem d-Achsenanker erzeugte Induktionsspannung dar, „V_0q" stellt die in dem q-Achsenanker erzeugte Induktionsspannung dar und „ω" stellt die Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 dar.
[Formel 7]
In dieser Formel stellt „V_a" den Betrag der Vektorsumme der d-Achsenspannung und der q-Achsenspannung dar.
In diesem Fall kann der steuerbare Bereich des Motors durch Verringerung der dq-Spannung V₀ auf die begrenzte Spannung V_0m oder weniger durch die Feldschwächungssteuerung erweitert werden. Die folgende Formel (8) ist durch Substitution des Werts V₀ = V_0m in der Formel (6) abgeleitet.
[Formel 8]
Die Formel (8) ist durch eine Ellipse (hierin nachstehend als konstante Induktionsspannungsellipse bezeichnet) in dem dq-Koordinatensystem dargestellt. Der Durchmesser der konstanten Induktionsspannungsellipse nimmt ab, während die Geschwindigkeit des Motors 1 zunimmt. 15(c) stellt ein dq-Koordinatensystem dar, das konstante Drehmomentkurven T₂₀ (Tr = Tr₂₀), T₂₁ (Tr = Tr₂₁) und T₂₂ (Tr = Tr₂₂) darstellt, die Kombinationen der Werte Id und Iq darstellen, für die das Drehmoment Tr konstant ist, konstante Induktionsspannungsellipsen N₂₀ (ω = ω₂₀), N₂₁ (ω = ω₂₁) und N₂₂ (ω = ω₂₂) und eine maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₁₀.
Zum Beispiel bewegt sich in einem Fall, in dem die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 1 gleich einem konstanten Wert ω₂₀ (ω = ω₂₀) ist, der Vektor (Id, Iq), der den dq-Achsenstrom darstellt, von einem Punkt P₆₀ zu einem Punkt P₆₁ und dann von dem Punkt P₆₁ zu einem Punkt P₆₂ auf der konstanten Induktionsspannungsellipse N₂₀ (ω = ω₂₀), wenn die Last ansteigt. Entsprechend der Formel (8) kann, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω und der q-Achsenstrom gegeben sind, der d-Achsenstrom Id aus den folgenden Formeln (9) und (10) berechnet werden.
[Formel 9]
[Formel 10]
Wegen der zwei Formeln (9) und (10) können zwei Werte Id für einen Wert Iq berechnet werden. Von den zwei Werten ist der Wert, für den der Betrag des dq-Achsenstroms kleiner ist, bevorzugt. Somit wird an den Punkten P₆₀, P₆₁ und dergleichen in 15(c) der d-Achsenstrom Id durch die Formel (9) berechnet. Und nachdem der d-Achsenstrom Id gleich –Ψa/Ld (Id = –Ψa/Ld) wird, wenn die Last zunimmt, wird der d-Achsenstrom Id durch die Formel (10) berechnet. Wenn der Vektor (Id, Iq), der den dq-Achsenstrom darstellt, den Schnittpunkt P₆₂ mit der maximalen Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₁₀ erreicht, erreicht das Drehmoment das Maximum.
16(a) ist dieselbe wie 14(a), ferner beinhaltend die maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₁₀. In diesem Fall sind die Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung (ein Bereich von P₅₀ bis P₅₄) und die Feldschwächungssteuerung (ein Bereich von P₅₄ bis P₅₇) innerhalb des Bereichs innerhalb des Strombegrenzungskreises AM möglich.
Verfahren zur Berechnung der unter den verschiedenen oben beschriebenen Bedingungen festzulegenden Strombefehlswerte (Id_c,m Iq_c) können wie folgt zusammengefasst werden.
[Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerbereich]
In einem Betriebsbereich mit niedriger Geschwindigkeit, in dem die dq-Induktionsspannung V₀ klein ist, gibt es eine ausreichende Spannungstoleranz bezüglich der begrenzten Spannung V_0m und deshalb muss lediglich der begrenzte Strom Iam berücksichtigt werden. Um den dq-Achsenstrom zu erreichen, der den Wert aus Drehmoment/Strom maximiert, kann der Strombefehlswert (Id_c, Iq_c) unter der Bedingung der Formel (3) berechnet werden.
Die Beziehung zwischen dem d-Achsenstrom Id und dem q-Achsenstrom Iq bei der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" wird durch die in 16(a) dargestellte maximale Drehmoment/Strom-Kurve Q₁₀ dargestellt. Das erzeugte Drehmoment wird maximiert, wenn der Betrag des dq-Achsenstroms I = Iam ist, und der Arbeitspunkt ist in diesem Augenblick der Schnittpunkt P₅₄ der maximalen Drehmoment/Strom-Kurve Q₁₀ und des Strombegrenzungskreises AM. Der d-Achsenstrom Ida und der q-Achsenstrom Iqa in dem Punkt P₅₄ kann durch die folgenden Formeln (11) und (12) berechnet werden.
[Formel 11]
[Formel 12]
Die Ankerflussverkettung Ψ_0a in diesem Augenblick kann durch die folgende Formel (13) berechnet werden und die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_base, bei der die dq-Induktionsspannung V0 (= ωΨ_0a) die begrenzte Spannung V_0m erreicht, kann durch die folgende Formel (14) berechnet werden.
[Formel 13]
[Formel 14]
In 16(a) schneidet die konstante Induktionsspannungsellipse N₁₀ ebenfalls die maximale Drehmoment/Strom-Kurve Q₁₀ und den Strombegrenzungskreis AM bei dem Schnittpunkt P₅₄, so dass ω₁₀ = ω_base und der Stromvektor (Id, Iq) nicht auf den Punkt P₅₄ bei einer Winkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ω₁₀ eingestellt werden kann. In diesem Fall hängt ein „konstanter Drehmomentbetriebsbereich" von der Obergrenze ω_base der Winkelgeschwindigkeit (Grundgeschwindigkeit) ab, bei der der Motor 1 das maximale Drehmoment erzeugen kann. In dem „konstanten Drehmomentbetriebsbereich" ist der Betrag des dq-Achsenstroms I = Iam und die dq-Induktionsspannung V₀ < V_0m.
16(b) ist ein Diagramm, das den Inhalt der 16(a) darstellt, in dem die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) kennzeichnet und die Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeit (ω) kennzeichnet. Der „konstante Drehmomentbetriebsbereich" umfasst den Bereich von ω = 0 bis ω₁₀.
[Erster äquivalenter Feldschwächungsbereich]
In einem Geschwindigkeitsbereich, in dem die Winkelgeschwindigkeit größer als ω_base ist, muss nicht nur der begrenzte Strom Iam, sondern auch die begrenzte Spannung V_0m berücksichtigt werden. Wird lediglich die begrenzte Spannung V_0m berücksichtigt, wird das Drehmoment durch eine „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" maximiert. Bei der „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" ist, da die Beschränkung des begrenzten Stroms Iam nicht berücksichtigt wird, der Anwendungsbereich beschränkt, wenn die Beschränkung des begrenzten Stroms Iam berücksichtigt wird. Das heißt, in dem Bereich, in dem die maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₁₀ nicht innerhalb des Strombegrenzungskreises AM in 16(a) liegt, kann die „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" nicht angewendet werden.
In dem Geschwindigkeitsbereich, in dem der Betrieb an dem Punkt P₅₄ (die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" für Idq = Iam) und die „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" nicht möglich sind, wird das erzeugte Drehmoment maximiert, wenn der Stromvektor auf den Schnittpunkt P₅₅ (in dem Fall, in dem ω = ω₁₁) oder P₅₆ (in dem Fall, in dem ω = ω₁₂) des Strombegrenzungskreises AM und der konstanten Spannungsbegrenzungsellipse eingestellt wird. In diesem Fall kann der d-Achsenstrom Idb und der q-Achsenstrom Iqb durch die folgenden Formeln (15) und (16) berechnet werden.
[Formel 15]
[Formel 16]
Diese Steuerart entspricht einem Fall, in dem der dq-Achsenstrom Idq gleich dem begrenzten Strom Iam in der äquivalenten Feldschwächungssteuerung ist, und der Betrag I des dq-Achsenstroms ist stets gleich Iam (I = Iam) und die dq-Induktionsspannung V₀ ist stets gleich V_0m (V₀ = V_0m). 17(a) stellt eine maximale Drehmoment/Strom-Kurve Q₂₀ dar, eine maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₂₀, einen Strombegrenzungskreis AM und konstante Induktionsspannungsellipsen N₂₀ (ω = ω₂₀), N₂₁ (ω = ω₂₁) und N₂₂ (ω = ω₂₂), die in einem dq-Koordinatensystem aufgetragen sind. 17(b) stellt den Inhalt der 17(a) dar, in der die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) kennzeichnet und die Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeit (ω) kennzeichnet.
In dem Fall, in dem Ψdmin = Ψa – LdIam ≥ 0, wie in 17(a) dargestellt ist, liegt die maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₂₀ außerhalb des Strombegrenzungskreises AM und daher kann die „Drehmoment/Magnetfluss- Maximierungssteuerung" nicht angewendet werden. Daher erreicht bei der Winkelgeschwindigkeit ω₂₂, bei dem die konstante Spannungsbegrenzungsellipse N₂₂ Kontakt mit dem Strombegrenzungskreis AM hat, der Stromvektor (Id, Iq) einen Punkt Pc (Id = –Iam, Iq = 0) und das Abtriebsdrehmoment des Motors 1 erreicht 0 (Grenzleistung). Die Winkelgeschwindigkeit ω_c (ω₂₂ in 17(a)), bei der die Grenzleistung erreicht wird, kann durch die folgenden Formeln (17) und (18) berechnet werden.
[Formel 17]
[Formel 18]

Ψd min = Ψa – LdIam (18)

[Zweiter äquivalenter Feldschwächungsbereich]
In ähnlicher Weise zu 17(a), stellt 18(a) eine maximale Drehmoment/Strom-Kurve Q₃₀ dar, eine maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₃₀, einen Strombegrenzungskreis AM und konstante Induktionsspannungsellipsen N₃₀ (ω = ω₃₀) und N₃₁ (ω = ω₃₁), die in einem dq-Koordinatensystem aufgetragen sind. 18(b) stellt den Inhalt der 18(a) dar, in der die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) kennzeichnet und die Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeit (ω) kennzeichnet.
In dem Fall, in dem Ψ_dmin = Ψa – LdIam < 0, wie in 18(a) dargestellt ist, liegt die maximale Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₃₀ innerhalb des Strombegrenzungskreises AM und daher ist die „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" in einem Bereich mit hoher Geschwindigkeit möglich. Um den maximalen Drehmomentabtrieb bei Berücksichtigung lediglich der Beschränkung des begrenzten Spannung V_0m zu erreichen, wenn es keine Beschränkung des begrenzten Stroms Iam gibt, kann die „Drehmoment/Magnetfluss-Maximierungssteuerung" angewendet werden. In diesem Fall kann der Stromvektor (Id, Iq) als der Schnittpunkt der maximalen Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₃₀ und der konstanten Induktionsspannungsellipse N₃₁ aus den Funktionen bezüglich der Winkelgeschwindigkeit ω berechnet werden, die durch die folgenden Formeln (19) bis (21) ausgedrückt werden.
[Formel 19]
[Formel 20]
[Formel 21]
In diesem Fall bewegt sich der berechnete Stromvektor (Id, Iq) = (Idc, Iqc) Richtung eines Punkts M auf der maximalen Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R₃₀ in 18(a), wenn die Geschwindigkeit zunimmt. In dem Fall, in dem Ψ_dmin = Ψa – LdIam < 0, wie in 18(a) dargestellt ist, liegt der Punkt M innerhalb des Strombegrenzungskreises AM und daher kann die maximale Ausgangsleistung durch Einstellen des Stromvektors auf den Schnittpunkt der maximalen Drehmoment/Magnetpol-Kurve und der Spannungsbegrenzungsellipse N₃₁ in einem Bereich hoher Geschwindigkeit gleich oder größer als die Geschwindigkeit ω_d (= ω₃₁) erreicht werden, bei der die konstante Spannungsbegrenzungsellipse N₃₁ den Schnittpunkt Pd der maximalen Drehmoment/Magnetfluss-Kurve R und des Strombegrenzungskreises AM schneidet. Bei dieser Steuerart genügen die Werte Idq und Vdq der folgenden Beziehung: Idq < Iam und V₀ = V_0m.
18(b) stellt den Inhalt der 18(a) dar, in der die Ordinatenachse das Drehmoment (Tr) kennzeichnet und die Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeit (ω) kennzeichnet. In 18(b) ist der Bereich, in dem der Stromvektor (Id, Iq) berechnet werden kann, verglichen mit 17(b) erweitert.
Basierend auf der obigen Beschreibung wird mit Bezug auf die Flussdiagramme der 19 bis 21 ein Vorgang zur Festlegung der Strombefehlswerte (ein Befehlswert Id_c des d-Achsenstroms und ein Befehlswert Iq_c des q-Achsenstroms) beschrieben, der durch den Strombefehlsrechner 50 in SCHRITT 5 in 5 ausgeführt wird.
In SCHRITT 20 in 19 berechnet der Strombefehlsrechner 50 die begrenzte Spannung V_0m aus der Ausgangsspannung Vdc der Gleichspannungsversorgung, berechnet die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 1 aus der durch den Differenzierer 71 (siehe 1) berechneten Umdrehungszahl Nm des Motors 1 und berechnet die Flussverkettung Ψa für das durch den Ke-Befehlsrechner 90 berechnete optimale Ke.
Dann werden in dem folgenden SCHRITT 21 der Drehmomentbefehl Tr_c und die in SCHRITT 20 berechnete Flussverkettung Ψa in den Formeln (1) bis (3) substituiert, wodurch eine erste dq-Stromfestlegung (Id1, Iq1) berechnet wird. In SCHRITT 22 wird die dq-Induktionsspannung V₀ (die einer dq-Bestimmungsspannung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) aus der Formel (6) unter der Annahme berechnet, dass (Id, Iq) = (Id1, Iq1).
In dem folgenden SCHRITT 23 bestimmt der Strombefehlsrechner 50, ob die dq-Induktionsspannung V₀ gleich oder kleiner als die begrenzte Spannung V_0m ist oder nicht. Wenn die dq-Induktionsspannung V₀ gleich oder kleiner als die begrenzte Spannung V_0m ist, fährt der Vorgang mit SCHRITT 24 fort. Wenn die dq-Induktionsspannung V₀ größer als die begrenzte Spannung Vom ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 40 in 20.
In dem folgenden SCHRITT 24 wird bestimmt, ob der Betrag (√(Id1² + Ig1²)) des dq-Achsenstroms gemäß der ersten dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist oder nicht. Wenn der Betrag des dq-Achsenstroms gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist, fährt der Vorgang mit SCHRITT 25 fort. Wenn der Betrag des dq-Achsenstroms größer als der begrenzte Strom Iam ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 30.
In dem Fall, in dem der Vorgang mit SCHRITT 25 fortfährt, gibt es eine Betriebsbedingung, bei der es keine Beschränkungen durch die begrenzte Spannung V_0m und den begrenzten Strom Iam gibt, und die „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" kann ausgeführt werden. Daher bestimmt in SCHRITT 25 der Strombefehlsrechner 50 die in SCHRITT 21 berechnete erste dq-Stromfestlegung (Id1, Iq1) als die Befehlswerte (Id_c, Iq_c) des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms. Dann fährt der Vorgang mit SCHRITT 26 fort und der Strombefehlsrechner 50 beendet die Berechnung der Strombefehlswerte.
In dem Fall, in dem der Vorgang zu SCHRITT 30 verzweigt, gibt es eine Betriebsbedingung, bei der es eine Beschränkung des begrenzten Stroms Iam gibt, obwohl es keine Beschränkung des begrenzten Stroms V_0m gibt. Folglich berechnet in SCHRITT 30 der Strombefehlsrechner 50 eine zweite dq-Stromfestlegung (Id2, Iq2), die das Abtriebsdrehmoment mit dem begrenzten Strom Iam in der „Drehmoment/Strom-Maximierungssteuerung" aus den Formeln (11) und (12) maximiert. Dann bestimmt in SCHRITT 31 der Strombefehlsrechner 50 die in SCHRITT 30 berechnete erste dq-Stromfestlegung (Id2, Iq2) als die Befehlswerte (Id_c, Iq_c) des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms, und dann fährt der Vorgang mit SCHRITT 26 fort und die Berechnung der Strombefehlswerte wird beendet.
Dann bestimmt in SCHRITT 40 in 20 der Strombefehlsrechner 50, ob eine dritte dq-Stromfestlegung (Id3, Iq3) aus den Formeln (9) und (10) berechnet werden kann oder nicht, basierend darauf, ob die durch die folgende Formel (22) ausgedrückte Beziehung gültig ist oder nicht.
[Formel 22]
Wenn die Bedingung der Formel (22) erfüllt ist, fährt der Vorgang dann mit SCHRITT 41 fort. Wenn die Bedingung der Formel (22) nicht erfüllt ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 70 in 21.
In SCHRITT 41 berechnet der Strombefehlsrechner 50 die dritte dq-Stromfestlegung (Id3, Iq3), die das Abtriebsdrehmoment bei der begrenzten Spannung V_0m aus den Formeln (9) und (10) maximiert. Dann bestimmt in dem folgenden SCHRITT 42 der Strombefehlsrechner 50, ob der Betrag (√(Id3² + Iq3²)) des dq-Achsenstroms gemäß der dritten dq-Stromfestlegung (die einem zweiten dq-Bestimmungsstrom gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist oder nicht.
Wenn der Betrag (√(Id3² + Iq3²)) des dq-Achsenstroms entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist, fährt der Vorgang mit SCHRITT 43 fort. In SCHRITT 43 bestimmt der Strombefehlsrechner 50 die dritte dq-Stromfestlegung (Id3, Iq3) als die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c), der Vorgang fährt mit SCHRITT 26 in 19 fort und die Festlegung der Strombefehlswerte wird beendet.
Wenn auf der anderen Seite der Betrag (√(Id3² + Iq3²)) des dq-Achsenstroms entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung größer als der begrenzte Strom Iam in SCHRITT 42 ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 50. In diesem Fall gibt es eine Betriebsbedingung, bei der es Beschränkungen durch die begrenzte Spannung V_0m und den begrenzten Strom Iam gibt. In SCHRITT 50 bestimmt der Strombefehlsrechner 50, ob eine vierte dq-Stromfestlegung aus den Formeln (15) und (16) berechnet werden kann oder nicht, basierend darauf, ob die durch die folgende Formel (23) ausgedrückte Beziehung gültig ist oder nicht.
[Formel 23]
Wenn die Bedingung der Formel (23) erfüllt ist, fährt der Vorgang dann mit SCHRITT 51 fort. Wenn die Bedingung der Formel (23) nicht erfüllt ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 60.
In SCHRITT 51 berechnet der Strombefehlsrechner 50 die vierte dq-Stromfestlegung (Id4, Iq4), die der Schnittpunkt des Strombegrenzungskreises und der konstanten Induktionsspannungsellipse ist, aus den Formeln (15) und (16). Dann bestimmt in dem folgenden SCHRITT 52 der Strombefehlsrechner 50 die vierte dq-Stromfestlegung (Id4, Iq4) als die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c), der Vorgang fährt mit SCHRITT 26 in 19 fort und die Festlegung der Strombefehlswerte wird beendet.
In SCHRITT 60 legt der Strombefehlsrechner 50 die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c) wie durch die folgenden Formeln (24) und (25) ausgedrückt fest, der Vorgang fährt mit SCHRITT 26 in 19 fort und die Festlegung der Strombefehlswerte wird beendet.
[Formel 24]

Id = -Iam

[Formel 25]

Iq = 0

In dem Fall, in dem der Vorgang zu SCHRITT 70 in 21 verzweigt, gibt es einen Betriebszustand, bei dem die dq-Induktionsspannung V₀ größer als die begrenzte Spannung V_0m ist und die dritte dq-Stromfestlegung (Id3, Iq3) kann nicht aus den Formeln (9) und (10) berechnet werden. In diesem Fall berechnet der Strombefehlsrechner 50 eine fünfte dq-Stromfestlegung (Id5, Iq5), die den d-Achsenstrom und den q-Achsenstrom in dem Schnittpunkt der maximalen Drehmoment/Magnetfluss-Kurve und der konstanten Induktionsspannungsellipse aus den Formeln (19) bis (21) bestimmt.
In dem folgenden SCHRITT 71 bestimmt der Strombefehlsrechner 50, ob der Betrag Betrag (√(Id5² + Iq5²)) des dq-Achsenstroms gemäß der fünften dq-Stromfestlegung (Id5, Iq5) gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist oder nicht. Wenn der Betrag (√(Id5² + Iq5²)) des dq-Achsenstroms entsprechend der fünften dq-Stromfestlegung (Id5, Iq5) gleich oder kleiner als der begrenzte Strom Iam ist, fährt der Vorgang mit SCHRITT 72 fort. In SCHRITT 72 bestimmt der Strombefehlsrechner 50 die fünfte dq-Stromfestlegung (Id5, Iq5) als die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c), der Vorgang fährt mit SCHRITT 26 in 19 fort und die Festlegung der Strombefehlswerte wird beendet.
Wenn auf der anderen Seite der Betrag (√(Id5² + Iq5²)) des dq-Achsenstroms entsprechend der fünften dq-Stromfestlegung größer als der begrenzte Strom Iam in SCHRITT 71 ist, verzweigt der Vorgang zu SCHRITT 50. Dann legt der Strombefehlsrechner 50 die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c) durch SCHRITT 50 bis SCHRITT 52 oder durch SCHRITT 50 bis SCHRITT 60 wie oben beschrieben fest.
In dieser Ausführungsform, wie in dem Flussdiagramm der 5 dargestellt, wird die Rotorphasendifferenz entsprechend des optimalen Ke durch die SCHRITTE 1 bis 4 angepasst und dann die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c) basierend auf dem optimalen Ke in SCHRITT 5 festgelegt. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung kann jedoch bereitgestellt werden, selbst wenn die Verarbeitung in SCHRITT 5 nicht ausgeführt wird.
In dieser Ausführungsform, wie in den Flussdiagrammen der 19 bis 21 dargestellt, werden die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c) basierend auf der ersten dq-Stromfestlegung, der zweiten dq-Stromfestlegung, der dritten dq-Stromfestlegung, der vierten dq-Stromfestlegung und der fünften dq-Stromfestlegung berechnet. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung kann jedoch bereitgestellt werden, selbst wenn die Strombefehlswerte (Id_c, Iq_c) basierend auf entweder lediglich der ersten dq-Stromfestlegung, lediglich der ersten dq-Stromfestlegung und der zweiten dq-Stromfestlegung, lediglich der dritten dq-Stromfestlegung, lediglich der dritten dq-Stromfestlegung und der vierten dq-Stromfestlegung, lediglich der vierten dq-Stromfestlegung oder lediglich der vierten dq-Stromfestlegung und der fünften dq-Stromfestlegung berechnet werden.
In dieser Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, erfasst der Phasendetektor 26 die Rotorphasendifferenz und der Detektionswert Ke_s der Induktionsspannungskonstante wird aus dem Detektionswert θd_s der Rotorphasendifferenz berechnet. Die Induktionsspannungskonstante kann jedoch aus dem Befehlswert Vd_c der d-Achsenspannung, dem Befehlswert Vq_c der q-Achsenspannung, dem Detektionswert Id_s des d-Achsenstroms und dem Detektionswert Iq_s des q-Achsenstroms, geschätzt werden.

Claims

Motorsteuerung, die den Betrieb eines Dauermagnetfelddrehmotors steuert, der einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor mit mehreren Feldern aufweist, die durch Dauermagnete gebildet werden und um eine Drehachse angeordnet sind, wobei die Steuerung umfasst: ein Rotorphasendifferenzänderungsmittel, das eine Rotorphasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ändert; einen Wechselrichter, der eine von einer Gleichspannungsversorgung eingespeiste Gleichspannung in eine Mehrphasenwechselspannung umwandelt und die Mehrphasenwechselspannung an einen Anker des Motors anlegt; und ein Erregungssteuermittel, das einen Phasenstrom, der eine Vektorsumme von durch die Anker der entsprechenden Phasen des Motors über den Wechselrichter fließende Ströme ist, entsprechend eines vorher festgelegten Drehmomentbefehls steuert, worin die Steuerung ferner umfasst: ein Umdrehungszahldetektionsmittel, das die Umdrehungszahl des Motors erfasst; und ein Rotorphasendifferenzsteuermittel, das das Rotorphasendifferenzänderungsmittel veranlasst, die Rotorphasendifferenz basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung, der Umdrehungszahl des Motors und dem Drehmomentbefehl derart zu ändern, dass der für die Erzeugung eines Drehmoments gemäß dem Drehmomentbefehl erforderliche Phasenstrom minimiert wird.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin das Rotorphasendifferenzsteuermittel ein Korrelationskennfeld zur Bestimmung einer Induktionsspannungskonstante, die den Phasenstrom des Motors für die dem Wechselrichter zugeführte Gleichspannung, die Umdrehungszahl des Motors und das Motordrehmoment, die vorgegeben sind, minimiert, auf die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung, die durch das Umdrehungszahldetektionsmittel erfasste Umdrehungszahl des Motors und den Drehmomentbefehl anwendet, wodurch eine Induktionsspannungskonstante hierfür erhalten wird und die Rotorphasendifferenz des Motors entsprechend der erhaltenen Induktionsspannungskonstante ändert.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 2, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel den d-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms in dem Fall bestimmt, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der geschätzten, in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der geschätzten, in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich oder kleiner als eine begrenzte, gemäß der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegte Spannung ist, und ein erster dq-Bestimmungsstrom, der einen Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der ersten dq-Stromfestlegung aufweist, gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 3, worin in dem Fall, in dem die dq-Bestimmungsspannung gleich oder kleiner als die begrenzte Spannung ist und der erste dq-Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, das Strombefehlsfestlegungsmittel eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht, bestimmt und das Motordrehmoment als eine zweite dq-Stromfestlegung maximiert und den d-Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 2, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel den d-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms in dem Fall bestimmt, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der geschätzten, in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der geschätzten, in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich oder kleiner als eine begrenzte, gemäß der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegte Spannung ist, und ein erster dq-Bestimmungsstrom, der einen Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der ersten dq-Stromfestlegung aufweist, gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 5, worin in dem Fall, in dem die dq-Bestimmungsspannung gleich oder kleiner als die begrenzte Spannung ist und der erste dq-Bestimmungsstrom größer als der begrenzte Strom ist, das Strombefehlsfestlegungsmittel eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht, bestimmt und das Motordrehmoment als eine zweite dq-Stromfestlegung maximiert und den d-Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q- Achsenstrom gemäß der zweiten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel bestimmt, ob ein zweiter dq-Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß einer dritten dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist oder nicht, wenn die dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, in dem Fall berechnet werden kann, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und den d-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 7, worin, wenn als Ergebnis der Bestimmung, ob der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der zweite dq-Bestimmungsstrom größer ist als der begrenzte Strom, das Strombefehlsfestlegungsmittel ermittelt, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht und die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 2, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel bestimmt, ob ein zweiter dq-Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß einer dritten dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter begrenzter Strom ist oder nicht, wenn die dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, in dem Fall berechnet werden kann, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und den d-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom entsprechend der dritten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 9, worin, wenn als Ergebnis der Bestimmung, ob der zweite dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der zweite dq-Bestimmungsstrom größer ist als der begrenzte Strom, das Strombefehlsfestlegungsmittel ermittelt, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht und die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel eine fünfte dq-Stromfestlegung berechnet, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment für die Induktionsspannungskonstante des Motors maximiert und die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung macht, wenn eine dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, nicht berechnet werden kann in dem Fall, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und das Strombefehlsfestlegungsmittel feststellt, ob ein dritter Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der fünften dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht und den d-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms bestimmt und den q-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der dritte Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 11, worin in dem Fall, in dem als Ergebnis der Bestimmung, ob der dritte dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der dritte dq-Bestimmungsstrom größer ist als der begrenzte Strom, das Strombefehlsfestlegungsmittel ermittelt, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht und die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 2, worin der Motor in eine Äquivalenzschaltung mit einem d-Achsenanker auf einer d-Achse, die sich in Richtung der magnetischen Flüsse der Felder erstreckt, und einem q-Achsenanker auf einer zu der d-Achse orthogonalen q-Achse umgeformt wird, wobei das Erregungssteuermittel die Erregungssteuerung derart ausführt, dass die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des d-Achsenstroms, der ein durch den d-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Differenz zwischen einem Istwert und einem Befehlswert des q-Achsenstroms, der ein durch den q-Achsenanker fließender Strom ist, verringert wird, und die Steuerung ferner ein Strombefehlsfestlegungsmittel umfasst, das eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms, die den Betrag eines dq-Achsenstroms minimiert, der eine Vektorsumme des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms ist, als eine erste dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz bestimmt, worin die Kombination eine der Kombinationen eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl bereitstellen, und das Strombefehlsfestlegungsmittel die in dem d-Achsenanker und dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannungen schätzt, wenn ein d-Achsenstrom bzw. ein q-Achsenstrom gemäß der ersten dq-Stromfestlegung basierend auf der Induktionsspannungskonstante des Motors entsprechend der Rotorphasendifferenz und der Umdrehungszahl des Motors eingespeist werden, und das Strombefehlsfestlegungsmittel eine fünfte dq-Stromfestlegung berechnet, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment für die Induktionsspannungskonstante des Motors maximiert und die dq-Induktionsspannung gleich der begrenzten Spannung macht, wenn eine dritte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die das Motordrehmoment maximiert, nicht berechnet werden kann in dem Fall, in dem eine dq-Bestimmungsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten geschätzten Induktionsspannung ist, größer als eine begrenzte Spannung ist, die entsprechend der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung festgelegt ist, und eine dq-Induktionsspannung, die eine Vektorsumme der in dem d-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung und der in dem q-Achsenanker erzeugten Induktionsspannung ist, gleich der begrenzten Spannung ist, und das Strombefehlsfestlegungsmittel feststellt, ob ein dritter Bestimmungsstrom mit einem Betrag gleich dem Betrag des dq-Achsenstroms gemäß der fünften dq-Stromfestlegung gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht und den d-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms bestimmt und den q-Achsenstrom gemäß der fünften dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q-Achsenstroms bestimmt, wenn der dritte Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 13, worin in dem Fall, in dem als Ergebnis der Bestimmung, ob der dritte dq-Bestimmungsstrom gleich oder kleiner als der begrenzte Strom ist oder nicht, festgestellt wird, dass der dritte dq-Bestimmungsstrom größer ist als der begrenzte Strom, das Strombefehlsfestlegungsmittel ermittelt, ob eine vierte dq-Stromfestlegung, die eine Kombination eines d-Achsenstroms und eines q-Achsenstroms ist, die den Betrag des dq-Achsenstroms gleich dem Betrag des begrenzten Stroms macht und die dq-Induktionsspannung gleich dem begrenzten Strom macht, berechnet werden kann oder nicht, und den d-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des d-Achsenstroms und den q-Achsenstrom gemäß der vierten dq-Stromfestlegung als einen Befehlswert des q- Achsenstroms bestimmt, wenn festgestellt wird, dass die vierte dq-Stromfestlegung berechnet werden kann.