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Querverweis auf eine verwandte
Anmeldung
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf und beansprucht die Priorität
aus der
japanischen Patentanmeldung
Nr. 2008-102416 , die am 10. April 2008 eingereicht wurde
und deren Inhalte hier durch Bezugnahme mit einbezogen werden.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Motorsteuervorrichtungen, die mit
Schalterelementen ausgestattet sind, um den Betrieb eines Vielphasen-Wechselstrommotors,
wie beispielsweise eines Dreiphasen-Wechselstrommotors, der in einem
Fahrzeug montiert ist, zu steuern. Insbesondere erzeugt die Motorsteuervorrichtung
impulsbreite Modulationssignale (PWM), um die Schalterelemente ein-
und auszuschalten, um den Betrieb des Vielphasen-Wechselstrommotors
zu steuern.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Beispielsweise
offenbart die offengelegte
japanische
Patentveröffentlichung Nr. JP 2006-158126 , die
eine der herkömmlichen Techniken betrifft, eine Motorsteuervorrichtung,
die mit einer Vielzahl von Schalterelementen ausgestattet ist, um einen
Dreiphasen-Wechselstrommotor zu steuern, der in einem Fahrzeug montiert
ist. Die Motorsteuervorrichtung befehligt die Schalterelemente ein-
und auszuschalten, um den Betrieb des Dreiphasen-Wechselstrommotors
zu steuern. Die Motorsteuervorrichtung, die in der
JP 2006-158126 dargestellt ist,
besteht aus einer Invertereinheit und aus einer PWM-Signal-Berechnungseinheit.
Die Invertereinheit ist mit einer Schalterschaltung ausgestattet.
Die Schalterschaltung besteht aus drei Gruppen vom MOS Feldeffekt- Transistoren
(MOSFETs), die parallel angeordnet sind. Jede Gruppe der MOSFETs
entspricht jeder Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors. Die MOSFETs
in jeder Gruppe sind in Reihe geschaltet.
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Die
PWM-Signal-Berechnungseinheit erzeugt PWM-Signale und überträgt
oder sendet die PWM-Signale zu dem Inverter, um die MOSFETs ein- und
auszuschalten. Speziell enthält das PWM-Signal eine Totzeit.
Während der Totzeit werden die in Reihe geschalteten MOSFETs
gleichzeitig ausgeschaltet. Die Totzeit von jedem PWM-Signal ist
gleich. Das heißt, die Totzeit von jeder Gruppe der MOSFETs
hat die gleiche Zeitperiode.
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Je
mehr die zeitliche Länge der Totzeit in dem PWM-Signal
erhöht wird, desto weniger nimmt die Ein-Periode in dem
PWM-Signal zum Einschalten des MOSFET ab. Dies bedeutet ein Absenken
der Periode für die Ausgabe der verfügbaren Spannung oder
des verfügbaren Stromes. Da, wie oben beschrieben ist,
die Totzeit in jedem PWM-Signal den gleichen Wert hat, nämlich
eine gleiche Zeitperiode, ist es unmöglich, die Länge
der Totzeit in dem PWM-Signal zu reduzieren, und zwar selbst dann nicht,
wenn ein MOSFET in der Schalterschaltung eine höhere Ansprechcharakteristik
besitzt und dieser MOSFET die Möglichkeit bietet, die Totzeit
gemäß einer kürzeren Zeitperiode auszulegen,
wenn ein MOSFET in einer anderen Schalterschaltung für eine
andere Phase nicht der kurzen Länge der Totzeit entspricht.
Daher berücksichtigen die herkömmlichen Motorsteuervorrichtungen
nicht jede Ansprechcharakteristik der MOS-FETs bzw. passen diese
nicht an, so dass es dadurch schwierig wird, den Ausgangs-Spannungsbereich
oder den Ausgangs-Strombereich des Motors zu erweitern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Motorsteuervorrichtung
zu schaffen, welche dazu befähigt ist, den Bereich der verfügbaren
Ausgangsspannung oder eines verfügbaren Ausgangsstromes
zu erweitern, und zwar durch exaktes Ansprechen auf jede Ansprechcharakteristik
der Schalterelemente.
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Um
die genannte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Motorsteuervorrichtung, die dazu befähigt
ist, den Betrieb eines Vielphasen-Wechselstrommotors zu steuern.
Die Motorsteuervorrichtung enthält eine Vielphasen-Brückenschaltung
und eine Steuereinrichtung. Die Vielphasen-Brückenschaltung
umfasst eine Vielzahl von Paaren von Schalterelementen, wie beispielsweise von
MOSFETs. Das Paar der Schalterelemente für jede Phase ist
in Reihe geschaltet und ist für jede Phase des Motors vorgesehen.
Die Paare der Schalterelemente für die vielen Phasen des
Motors sind miteinander parallel geschaltet. Ein Verbindungsknotenpunkt
zwischen jedem Paar der Schalterelemente für jede Phase
ist mit dem Motor verbunden. Die Steuereinrichtung stellt eine Totzeit
des Paares der Schalterelemente ein, die in Reihe geschaltet sind, und
zwar für jede Phase des Motors, um das Paar der Schalterelemente
gleichzeitig auszuschalten. Die Steuereinrichtung instruiert die
Schalterelemente in jedem Paar ein- und auszuschalten und stellt
die Totzeit der Schalterelemente in jedem Paar für jede
Phase ein, um dadurch den Betrieb des Motors zu steuern.
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Eines
der wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Totzeit der Schalterelemente in jedem Paar für jede
Phase des Motors einzustellen. Beispielsweise stellt die Steuereinrichtung
die Totzeit für das Paar der Schalterelemente, die in Reihe
geschaltet sind, für jede U-, V- und W-Phase eines Dreiphasen-Wechselstrommotors ein.
Diese Steuerung kann dafür eingesetzt werden, eine Ansprechcharakteristik
von jedem Schalterelemente, wie beispielsweise den MOSFETs anzupassen
und um den Ausgangs-Spannungsbereich oder den Ausgangs-Strombereich
des Motors zu erweitern.
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Die
Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ermöglicht es der Steuereinrichtung,
wie beispielsweise einem Microcomputer, unabhängig die
Totzeit des Paares der Schalterelemente für jede Phase
des Motors einzustellen. Die ermöglicht es der Steuereinrichtung, unabhängig
eine optimale Totzeit des Paares der Schalterelemente einzustellen,
und zwar unter Berücksichtigung der Ansprechcharakteristika
von jedem Schalterelement für jede Phase. Es wird daher möglich,
den Ausgangsbereich der verfügbaren Ausgangsgröße
bzw. der verfügbaren Ausgangsspannung oder des verfügbaren
Stromes des Motors zu erweitern, und zwar mit dem vollen Vorteil
der Ansprechcharakteristika von jedem Schalterelement für jede
Phase des Motors.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
wird nun eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels unter Hinweis
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild, welches die Motorsteuervorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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2A bis 2C Schaltungsdiagramme, die
ein Verfahren zum Detektieren einer aktuellen Totzeit der MOSFETs
in jedem Paar in einer Dreiphasen-Brückenschaltung in der
Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergeben;
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3 ein
Diagramm, welches eine Spannungswellenform an einem Verbindungsknotenpunkt zwischen
dem Paar von MOSFETs darstellt, um das Verfahren zum Detektieren
der aktuellen Totzeit der MOSFETs zu erläutern, welches
in den 2A bis 2C gezeigt
ist;
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4A bis 4C Schaltungsdiagramme, die
ein anderes Verfahren zum Detektieren der aktuellen Totzeit der
MOSFETs in jedem Paar in der Dreiphasen-Brückenschaltung
in der Motorsteuervorrichtung veranschaulichen, und zwar gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Diagramm, welches eine andere Wellenform an einem Verbindungsknotenpunkt
zwischen dem Paar der MOSFETs darstellt, um ein anderes Verfahren
zum Detektieren der aktuellen Totzeit der MOSFETs zu erläutern,
welches in 4A bis 4C veranschaulicht
ist;
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6 ein
Blockschaltbild, welches hauptsächlich eine Struktur der
Dreiphasen-Brückenschaltung in der Motorsteuervorrichtung
wiedergibt und eine Spannungsdetektorvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Diagramm, welches die Generierung der PWM-Signale in der Motorsteuerung
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
Blockschaltbild, welches eine modifizierte Ausführungsform
der Schaltungsstruktur der Motorsteuervorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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9 ein
Blockschaltbild, welches die Motorsteuervorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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10 ein
Blockschaltbild, welches die Motorsteuervorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
und
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11 ein
Blockschaltbild, welches die Motorsteuervorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Im
Folgenden werden vielfältige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen
Ausführungsformen sind gleiche Bezugszeichen oder Bezugsnummern
dafür verwendet, um gleiche oder äquivalente Komponententeile
in den mehreren Diagrammen zu bezeichnen.
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Erste Ausführungsform
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 1 bis 7.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild, welches die Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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Die
Motorsteuervorrichtung 1, die in 1 dargestellt
ist, besteht aus einer Vorrichtung, um einen Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1 zu steuern. Die Motorsteuervorrichtung 1 steuert eine
Phasenspannung, die dem Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 zuzuführen
ist. Der Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 ist mit einem Drehwinkelsensor
S1 ausgestattet.
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Der
Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 besteht hauptsächlich aus
der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 (einer Vielphasen-Brückenschaltung), einer
Treiberschaltung 11 und einem Microcomputer 12 (in
Form einer Steuereinrichtung).
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Die
Dreiphasen-Brückenschaltung 10 besteht aus sechs
MOSFETs 100 bis 105 (in Form von drei Paaren von
Schalterelementen). Der Microcomputer 12 befehligt die
Treiberschaltung 11, die MOSFETs 100 bis 105 ein-
und auszuschalten.
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Wie
in 1 dargestellt ist, ist jede Diode von Schwungraddioden 106 bis 111 zwischen
dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des entsprechenden
MOSFET platziert und angeschlossen. Das heißt, eine Schwungraddiode
(fly wheel diode) ist zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss
von jedem MOSFET geschaltet. Der MOSFET 100 und der MOSFET 103 bilden
ein Paar und sind in Reihe geschaltet. Der MOSFET 101 und
der MOSFET 104 bilden ein anderes Paar und sind in Reihe
geschaltet. Der MOSFET 102 und der MOSFET 105 bilden
ein Paar und sind ebenfalls in Reihe geschaltet. Bei einem konkreten
Beispiel sind die Source-Anschlüsse der MOSFETs 100 bis 102 mit
den Drain-Anschlüssen der MOSFETs 103 bis 105 jeweils
verbunden. Die MOSFETs 100 und 103, die in Reihe
geschaltet sind, entsprechen der U-Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1. Die MOSFETs 101 und 104, die in Reihe geschaltet
sind, entsprechen der V-Phase des Dreiphasen-Wech selstrommotors
M1. Die MOSFETs 102 und 105, die in Reihe geschaltet
sind, entsprechen der W-Phase des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1.
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Das
Paar der MOSFETs 100 und 103 für die U-Phase,
das Paar der MOSFETs 101 und 104 für die
V-Phase und das Paar der MOSFETs 102 und 105 für
die W-Phase sind parallel geschaltet.
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Die
Drain-Anschlüsse der drei MOSFETs 100 bis 102 sind
mit einer positiven Elektrode einer Stromversorgungsquelle (nicht
gezeigt) verbunden, um elektrischen Strom dem Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1 zuzuführen. Die Source-Anschlüsse der drei
MOSFETs 103 bis 105 sind mit einer negativen Elektrode
der Stromversorgungsquelle verbunden. Die Gate-Anschlüsse
der MOSFETs 100 bis 105 sind mit dem Microcomputer 12 über
die Treiberschaltung 11 verbunden.
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Die
MOSFETs 100 und 103 sind an dem Verbindungskontenpunkt
in Reihe geschaltet. Die MOSFETs 101 und 104 sind
an dem Verbindungsknotenpunkt in Reihe geschaltet. In ähnlicher
Weise sind die MOSFETs 102 und 105 an dem Verbindungsknotenpunkt
n Reihe geschaltet. Diese Verbindungsknotenpunkte sind mit den entsprechenden
Phasenwicklungen, und zwar jeweils in dem Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1, verbunden.
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Die
Treiberschaltung 11 empfängt die PWM-Signale,
die von dem Microcomputer 12 her übertragen werden
(der eine Steuereinrichtung bildet). Basierend auf den empfangenen
PWM-Signalen befehligt die Treiberschaltung 11 die MOSFETs 100 bis 105 ein-
und auszuschalten. Wie oben beschrieben ist, bilden diese MOSFETs 100 bis 105 in den
drei Paaren die Dreiphasen-Brückenschaltung 10.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind sechs Eingangsanschlüsse
der Treiberschaltung 11 mit dem Microcomputer 12 verbunden.
Es sind sechs Ausgangsanschlüsse der Treiberschaltung 11 mit
den entsprechenden Gate-Anschlüssen der MOSFETs 100 bis 105 jeweils
verbunden.
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Der
Microcomputer 12 empfängt Spannungs-Befehlsgabesignale,
die von einer außenseitigen Vorrichtung (nicht gezeigt)
her übertragen werden. Wenn die Spannungs-Befehlsgabesignale
empfangen werden, erzeugt der Microcomputer 12 die PWM-Signale
basierend auf den empfangenen Spannungs-Befehlsgabesignalen. Der
Microcomputer 12 gibt dann die PWM-Signale an die Treiberschaltung 11 aus.
Die Treiberschaltung 11 steuert den Ein-Aus-Betrieb der
MOSFETs 100 bis 105 in der Dreiphasen-Brückenschaltung 10.
Wenn die PWM-Signale, die von dem Microcomputer 12 her übertragen
werden, durch die Treiberschaltung 11 empfangen werden,
schalten die MOS-FETs 100 bis 105 entsprechend
den PWM-Signalen ein und aus. Wie in 1 dargestellt
ist, besteht der Microcomputer 12 hauptsächlich
aus einer Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120, einer Totzeiteinstellwert-Speichereinheit 121 und
aus einer PWM-Signal-Generierungseinheit 122.
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Wenn
das Spannungs-Befehlsgabesignal einer Zwei-Phase, die von der außenseitigen
Steuervorrichtung (nicht gezeigt) her übertragen wird,
empfangen wird und wenn ein Detektionssignal, welches von dem Drehwinkelsensor
S1 her übertragen wird, empfangen wird, wandelt die Dreiphasen-Umsetzeinheit 120 das
empfangene Spannungs-Befehlsgabesignal einer Zwei-Phase in ein Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabesignal
um. Die Dreiphasen-Umsetzeinheit 120 überträgt
dann das umgesetzte Spannungs-Befehlsgabesignal einer Dreifachphase zu
der PWM-Signal-Generierungseinheit 122.
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Die
Totzeiteinstellwert-Speichereinheit 121 speichert den eingestellten
Totzeitwert pro jeder Phase, der basierend auf dem Detektionsergebnis
der Totzeit eingestellt wird. Die Totzeiteinstellwert-Speichereinheit 121 überträgt
dann den Totzeiteinstellwert zu der PWM-Signal-Generierungseinheit 122.
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Es
folgt nun eine Beschreibung eines Verfahrens für ein aktuelles
Detektieren der Totzeit des MOSFET unter Hinweis auf 2A bis 2C und 3.
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2A bis 2C zeigen
Schaltungsdiagramme, die ein Verfahren für ein aktuelles
Detektieren einer Totzeit der MOSFETs in jedem Paar in der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 in
der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 3 zeigt
ein Diagramm, welches eine Spannungswellenform an einem Verbindungsknotenpunkt
zwischen dem Paar der MOSFETs wiedergibt, um das Verfahren zum aktuellen
Detektieren der Totzeit der MOSFETs zu erläutern, welches
in 2A bis 2C gezeigt
ist.
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Das
Detektieren der Totzeit des Paares der MOSFETs für jede
Phase wird basierend auf den PWM-Signalen durchgeführt,
die von dem Microcomputer 12 her übertragen werden.
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Wie
in 2A gezeigt ist, instruiert das PWM-Signal für
die aktuelle Totzeitdetektierung, welches von dem Microcomputer 12 aus übertragen wird,
den MOSFET 100 einzuschalten, und instruiert den MOSFET 103 auszuschalten.
Dies führt zu einem Stromfluss von dem positiven Elektrodenanschluss
der Stromversorgungsquelle zu der Wicklung des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1 durch den MOSFET 100 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird
gemäß der Darstellung in 3 die Spannung
an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103,
die in Reihe geschaltet sind, zu der Spannung des positiven Elektrodenanschlusses
bzw. der positiven Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle.
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Danach
instruiert gemäß der Darstellung in 2B die
Treiberschaltung 11 die MOSFETs 100 und 103,
gleichzeitig für eine vorbestimmte Zeitperiode auszuschalten.
Während der Ausschaltperiode der MOSFETs 100 und 103 fließt
ein Strom von der negativen Klemme der Stromversorgungsquelle zu der
Wicklung des Dreiphasen-Wechselstrommotors M1, und zwar durch die
Schwungraddiode 109 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird
gemäß der Darstellung in 3 die Spannung
an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103,
die in Reihe geschaltet sind, zu einer Spannung, die durch Reduzieren
einer vorwärts gerichteten Spannung der Schwungraddiode 109 von
der Spannung der positiven Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle erhalten
wird.
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Danach
befehligt die Treiberschaltung 11 gemäß der
Darstellung in 2C den MOSFET 100 auszuschalten,
und befehligt den MOSFET 103 einzuschalten. Dies führt zu
einem Stromfluss in die Wicklung des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1, und zwar von der negativen Klemme der Stromversorgungsquelle
durch den MOSFET 103 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird
die Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103 gemäß der
Darstellung in 3, die in Reihe geschaltet sind,
zu der Spannung der negativen Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle.
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Wie
oben beschrieben ist, wird es möglich, die aktuelle Totzeit,
die eine Ansprechcharakteristik von jedem der MOSFETs 100 und 103 enthält,
durch Detektieren der Zeitperiode abzuleiten oder zu erhalten, während
die Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103 von der
negativen Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle um die vorwärts
gerichtete Spannung der Schwungraddiode 109 reduziert ist
oder reduziert wird.
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Andererseits
wird es auch möglich, tatsächlich die aktuelle
Totzeit zu detektieren, wenn Strom durch den Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1 zu der Motorsteuervorrichtung 1 fließt.
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Es
folgt nun eine Beschreibung des Verfahrens zum aktuellen Detektieren
der aktuellen Totzeit der MOSFETs in der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform, und zwar unter Hinweis auf 4A bis 5.
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4A bis 4C sind
Schaltungsdiagramme, die ein anderes Verfahren zum Detektieren der aktuellen
Totzeit der MOSFETs für jedes Paar der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 in
der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 5 zeigt
ein Diagramm, welches eine andere Wellenform darstellt, um das Verfahren
zum Detektieren der aktuellen Totzeit der MOSFETs zu erläutern,
welches in 4A bis 4C veranschaulicht
ist.
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Wie
in 4A dargestellt ist, befehligt das PWM-Signal für
die aktuelle Totzeit-Detektierung, welches von dem Microcomputer 12 übertragen
wird, den MOSFET 100 einzuschalten, und instruiert den MOSFET 103 auszuschalten.
Dies führt zu einem Stromfluss von der Wicklung des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1 zu dem positiven Elektrodenanschluss der Stromversorgungsquelle
durch den MOSFET 100 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird
gemäß der Darstellung in 5 die Spannung
an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103,
die in Reihe geschaltet sind, zu der Spannung des positiven Elektrodenanschlusses
bzw. der positiven Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle.
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Danach
befehligt die Treiberschaltung 11 gemäß der
Darstellung in 4B die MOSFETs 100 und 103,
gleichzeitig für eine vorbestimmte Zeitperiode auszuschalten.
Die Ausschaltperiode der MOSFETs 100 und 103 lässt
einen Strom von dem Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 zu der positiven Elektrodenklemme
der Stromversorgungsquelle durch die Schwungraddiode 109 hindurch
fließen. Zu diesem Zeitpunkt wird gemäß der
Darstellung in 5 die Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt
zwischen den MOSFETs 100 und 103, die in Reihe
geschaltet sind, zu einer Spannung, die erhalten wird, indem man
die vorwärts gerichtete Spannung der Schwungraddiode 109 zu
der Spannung der positiven Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle
hinzu addiert.
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Danach
befehligt die Treiberschaltung 11 gemäß der
Darstellung in 4C den MOSFET 100 auszuschalten,
und befehligt den MOSFET 103 einzuschalten. Dies führt
zu einem Stromfluss von dem Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 zu der
negativen Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle durch den
MOSFET 103 hindurch. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung
an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den MOSFETs 100 und 103,
die in Reihe geschaltet sind, gemäß der Darstellung
in 5 zu der Spannung der negativen Elektrodenklemme
der Stromversorgungsquelle.
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Wie
weiter oben in Einzelheiten beschrieben ist, wird es möglich,
die Totzeit abzuleiten, die eine Ansprechcharakteristik von jedem
der MOSFETs 100 und 103 enthält, indem
die Zeitperiode detektiert wird, während die Spannung des
Verbindungsknotenpunktes zwischen den MOSFETs 100 und 103 von
der positiven Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle um die
vorwärts gerichtete Spannung der Schwungraddiode 109 erhöht
wird.
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Das
Verfahren zum Detektieren der aktuellen Totzeit kann auch auf das
Paar der MOSFETs 101 und 104 angewendet werden,
die in Reihe geschaltet sind, und auch auf das Paar der MOSFETs 102 und 105,
die in Reihe geschaltet sind, und zwar für die verbleibenden
Phasen.
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Letztendlich
kann der optimale Totzeit-Einstellwert pro jeder Phase basierend
auf den Detektionsergebnissen der aktuellen Totzeit pro jeder Phase,
wie oben beschrieben ist, erhalten werden.
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6 zeigt
ein Blockschaltbild, welches hauptsächlich eine Struktur
der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 in der Motorsteuervorrichtung 1 darstellt und
die Spannungs-Detektorvorrichtung 13 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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Die
Spannungs-Detektorvorrichtung 13 (in Form einer Spannungs-Detektoreinrichtung)
detektiert eine Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen
jedem Paar der MOSFETs, um die aktuelle Totzeit der MOSFETs in jedem
Paar abzuleiten. Wie in 6 dargestellt ist, ist die Spannungs-Detektorvorrichtung 13 zwischen
der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 und dem Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1 geschaltet.
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Bei
einem konkreten Beispiel verwendet ein Inspektor die Spannungs-Detektorvorrichtung 13 dafür,
um die aktuelle Totzeit von jedem Paar der MOSFETs für
jede Phase zu detektieren. Die Spannungs-Detektorvorrichtung 13 leitet
den Totzeit-Einstellwert basierend auf den Detektionsergebnissen der
aktuellen Totzeit ab. Der abgeleitete Totzeit-Einstellwert wird
in der Totzeit-Einstellwert-Speichervorrichtung 121 gespeichert,
wie in 1 gezeigt ist.
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Die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122, die in 1 gezeigt
ist, besteht aus einem Funktionsblock, der dazu befähigt
ist, das PWM-Signal für jede Phase basierend auf dem Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert
und dem Totzeit-Einstellwert zu ge nerieren. Die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 gibt
dann das PWM-Signal pro jeder Phase an die Treiberschaltung 11 aus.
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Es
folgt nun eine Beschreibung des Verfahrens zum Generieren der PWM-Signale
mit Hilfe der PWM-Signal-Generierungseinheit 122 unter
Hinweis auf 7.
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7 zeigt
ein Diagramm, welches die Erzeugung der PWM-Signale in der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 besteht aus einem Hauptzähler,
einem U-Phasen-Sub-Zähler, einem V-Phasen-Sub-Zähler
und aus einem W-Phasen-Sub-Zähler. Diese Zähler
sind in den Zeichnungen weggelassen.
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Wie
in 7 gezeigt ist, erzeugt der Hauptzähler
ein Bezugssignal mit einer dreieckförmigen Wellengestalt
und einer vorbestimmten Zeitperiode. Jeder der U-, V- und W-Sub-Zähler
generiert ein Offset-Signal, welches durch Versetzen des Bezugssignals
um den Totzeit-Einstellwert für jede entsprechende Phase
jeweils erhalten wird.
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Die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122 vergleicht das Bezugssignal
mit dem U-Phasen-Spannungsbefehl, der von der Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120 ausgegeben
wird, und erzeugt das PWM-Signal, um den MOSFET für die U-Phase
ein- und auszuschalten. Bei einem konkreten Beispiel erzeugt die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122, wenn das Bezugssignal
nicht kleiner ist als der U-Phasen-Spannungsbefehl, das PWM-Signal,
um den MOSFET 100 zu instruieren, einzuschalten. Wenn das
Bezugssignal kleiner ist als der U-Phasen-Spannungsbefehl, erzeugt
die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das PWM-Signal,
um den MOSFET 100 zu instruieren, auszuschalten.
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Andererseits
vergleicht die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das U-Phasen-Offset-Signal mit
dem U-Phasen-Spannungsbefehl und erzeugt das PWM-Signal, um den
MOSFET 103 für die U-Phase zu instruieren, einzuschalten
und auszuschalten. Wenn bei einem konkreten Beispiel das U-Phasen-Offset-Signal
nicht kleiner ist als der U-Phasen-Spannungsbefehl, erzeugt die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das PWM-Signal, um den
MOSFET 103 zu instruieren, auszuschalten. Wenn das U-Phasen-Offset-Signal
kleiner ist als der U-Phasen-Spannungsbefehl, erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das
PWM-Signal, um den MOSFET 103 zu instruieren, einzuschalten.
Als ein Ergebnis wird dadurch die Totzeit entsprechend dem U-Phasen-Totzeit-Einstellwert
in dem PWM-Signal für die MOSFETs 100 und 103 für
die U-Phase eingestellt.
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Die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122 vergleicht das Bezugssignal
mit dem V-Phasen-Spannungsbefehl, der von der Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120 ausgegeben
wird, und erzeugt das PWM-Signal, um den MOSFET 101 für
die V-Phase zu instruieren oder zu befehligen. Wenn bei einem konkreten
Beispiel das Bezugssignal nicht kleiner ist als der V-Phasen-Spannungsbefehl,
erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das PWM-Signal,
um den MOSFET 101 zu instruieren, einzuschalten. Wenn das
Bezugssignal kleiner ist als der V-Phasen-Spannungsbefehl, erzeugt
die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das PWM-Signal,
um den MOSFET 101 zu instruieren, auszuschalten.
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Ferner
vergleicht die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das V-Phasen-Offset-Signal
mit dem V-Phasen-Spannungsbefehl und erzeugt das PWM-Signal, um
den MOSFET 104 für die V-Phase zu instruieren,
ein- und auszuschalten. Wenn bei einem konkreten Beispiel das V-Phasen-Offset-Signal nicht
kleiner ist als der V-Phasen-Spannungsbefehl, erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das
PWM-Signal, um den MOSFET 104 zu instruieren, auszuschalten.
Wenn das V-Phasen-Offset-Signal kleiner ist als der V-Phasen-Spannungsbefehl,
erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das PWM-Signal,
um den MOSFET 104 zu befehligen, einzuschalten. Als ein
Ergebnis wird die Totzeit entsprechend dem V-Phasen-Totzeit-Einstellwert
in dem PWM-Signal für die MOSFETs 101 und 104 für
die V-Phase eingestellt.
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In
der gleichen Weise wird die Totzeit entsprechend dem W-Phasen-Totzeit-Einstellwert
in jedem der PWM-Signale für die MOSFETs 102 und 105 für
die W-Phase eingestellt. Es wird dadurch möglich, die Totzeit
in dem PWM-Signal für jede Phase durch Einstellen des Totzeit-Einstellwertes
einzustellen.
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Die
PWM-Signal-Generierungseinheit 122 handhabt das Bezugssignal,
die Offset-Signale und die Spannungs-Befehlsgabesignale in digitaler
Form.
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Als
Nächstes folgt eine Beschreibung hinsichtlich des Betriebes
der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 1.
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Wenn
ein externer Befehl, wie beispielsweise ein Spannungs-Befehlsgabesignal,
welches von der externen Vorrichtung (nicht gezeigt) her übertragen
wird, empfangen wird, speist die Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120 das
Zweiphasen-Spannungs-Befehlsgabesignal basierend auf dem Detektionsergebnis,
welches von dem Drehwinkelsensor S1 her übertragen wird,
ein. Die Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120 wandelt dann
das Zweiphasen-Spannungs-Befehlsgabesignal in ein Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabesignal
bzw. Befehl um. Die Zwei-Drei-Phasen-Umsetzeinheit 120 gibt
dann den Dreiphasen-Spannungsbefehl an die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 aus.
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Wenn
der Dreiphasen-Spannungsbefehl empfangen wird, erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das
PWM-Signal, welches die Totzeit enthält, und zwar für
jede Phase basierend auf dem Dreiphasen-Spannungsbefehl und basierend auf
dem Totzeit-Einstellwert, der in der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 121 gespeichert
ist. Die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 gibt das PWM-Signal
für jede Phase an die Treiberschaltung 11 aus.
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Wenn
das PWM-Signal für jede Phase empfangen wird, befehligt
die Treiberschaltung 11 die MOSFETs 100 bis 105,
in der Dreiphasen-Brückenschaltung basierend auf dem PWM-Signal
für jede Phase ein- und auszuschalten. Dies trifft auch
für die Phasenspannungen in dem Dreiphasen-Wechselstrommotor
M1 zu, und zwar basierend auf dem Spannungsbefehl, und es fließt
Strom in die Wicklung des Dreiphasen-Wechselstrommotors M1. Der
Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 erzeugt dann ein vorbestimmtes Drehmoment.
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Wie
oben beschrieben ist, wird die Totzeit für jede Phase basierend
auf der aktuellen Totzeit als Detektionsergebnisse eingestellt.
Es wird dadurch möglich, in effizienter Weise die Ansprechcharakteristik
der MOSFETs 100 bis 105 zu verwenden und den verfügbaren
Spannungsbereich und auch den verfügbaren Strombereich
zu erweitern, und zwar verglichen mit der Struktur der herkömmlichen
Motorsteuervorrichtungen.
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Es
folgt nun eine Beschreibung der aktuellen Wirkungen der Motorsteuervorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der
Struktur bzw. dem Aufbau der Motorsteuervorrichtung der ersten Ausführungsform wird
es möglich, in unabhängiger Weise die Totzeit des
Paares der MOS-FETs für jede Phase gemäß der U-,
der V- und der W-Phase einzustellen. Es wird auch möglich,
unabhängig eine optimale Totzeit entsprechend der Ansprechcharakteristik
der MOSFETs 100 bis 105 für jede Phase
einzustellen. Dadurch kann die Ansprechcharakteristik für
jeden der MOSFETs 100 bis 105 verwendet werden,
und es wird als Ergebnis möglich, den Ausgangsbereich der
verfügbaren Spannung und des verfügbaren Stromes
zu erweitern.
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Da
ferner gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Totzeit für jedes Paar der
MOSFETs für jede der Phasen gemäß der U-,
V- und W-Phase basierend auf den aktuellen Totzeiten als Detektionsergebnisse
eingestellt wird, wird es möglich, die Totzeit einzustellen,
und zwar unter Wahrnehmung des vollständigen Vorteils der
aktuellen Ansprechcharakteristika von jedem der MOSFETs 100 bis 105.
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Da
ferner gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Strom durch die Schwungraddiode 109 während
der Periode der Totzeit fließt, wie dies an früherer
Stelle beschrieben worden ist, wird die Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt
zwischen den MOSFETs, die in Reihe geschaltet sind, von der Spannung
an der negative Elektrodenklemme der Stromversorgungsquelle durch
die vorwärts gerichtete Spannung der Schwungraddiode 109 reduziert.
Es wird dadurch möglich, die aktuelle Totzeit zu detektieren,
indem die Zeitperiode dieses Spannungsabfalls detektiert wird.
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Da
darüber hinaus gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben ist, die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das
PWM-Signal mit der Totzeit erzeugt, die dem Totzeit-Einstellwert
entspricht, der durch Vergleichen des Bezugssignals und des Offset-Signals mit
dem Spannungsbefehl erhalten wird, wird das Offset-Signal für
jede Phase basierend auf dem Totzeit-Einstellwert für jede
Phase erzeugt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eines
Vergleichs des Bezugssignals und des Offset-Signals mit dem Spannungs-Befehlswert
pro jeder Phase. Es wird dadurch möglich, die Totzeit für
jede Phase mit Bestimmtheit einzustellen.
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Da
ferner gemäß der Motorsteuervorrichtung der ersten
Ausführungsform die PWM-Signal-Generierungseinheit 122 das
Bezugssignal, das Offset-Signal und das Spannungs-Befehlssignal
in digitaler Form handhabt, wird es möglich, eine Schwankung der
Umgebungstemperatur zu unterdrücken und auch der angelegten
Spannung zu unterdrücken, um die Totzeit für jede
Phase mit Bestimmtheit einzustellen.
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Darüber
hinaus verwendet bei der Struktur der Motorsteuervorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Operator
die externe Spannungs-Detektorvorrichtung 13 und detektiert
die aktuelle Totzeit, um den Totzeit-Einstellwert zu bilden und
einzustellen, und speichert letztendlich den Totzeit-Einstellwert
in der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 121. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf die erste Ausführungsform
beschränkt.
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8 zeigt
ein Blockschaltbild, welches eine modifizierte Ausführungsform
des Schaltungsaufbaus der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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Wie
in 8 gezeigt ist, umfasst die Motorsteuervorrichtung 1 ferner
eine Spannungs-Überwachungsschaltung 14 (als Spannungs-Detektoreinrichtung),
die dazu befhigt ist, jede Phasenspannung des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1 zu überwachen. Die Spannungs-Überwachungsschaltung 14 gibt
die detektierte Phasenspannung an den Microcomputer 12 aus.
Der Microcomputer 12 empfängt die Phasenspannung,
die von der Spannungs-Überwachungsschaltung 14 her übertragen
wird, und detektiert die aktuelle Totzeit basierend auf der detektierten
Phasenspannung und stellt den Totzeit-Einstellwert basierend auf
der detektierten Totzeit ein.
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Zweite Ausführungsform
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Motorsteuervorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 9.
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9 zeigt
ein Blockschaltbild, welches den Schaltungsaufbau der Motorsteuervorrichtung 2 gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Wie in 9 dargestellt ist, ist die Motorsteuervorrichtung 2 mit
einen Microcomputer 22 (als Steuereinrichtung) ausgestattet,
ferner mit einer Treiberschaltung 21 und mit einer Dreiphasen-Brückenschaltung 20 (als
Vielphasen-Brückenschaltung). Die Motorsteuervorrichtung 2 steuert
den Betrieb eines Dreiphasen-Wechselstrommotors M2, der mit einem
Drehwinkelsensor S2 ausgestattet ist. Der Microcomputer 22 besteht
hauptsächlich aus einer Dreiphasen-Umsetzeinheit 220,
einer Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 223, einer PWM-Signal-Generierungseinheit 224,
einer Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 221 und
einer Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 223.
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Der
Dreiphasen-Wechselstrommotor M2, der Drehwinkelsensor S2, die Dreiphasen-Brückenschaltung 20 und
die Treiberschaltung 21 bei der zweiten Ausführungsform,
die in 9 gezeigt ist, sind hinsichtlich des Aufbaus,
der Funktion und des Betriebes des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M1, des Drehwinkelsensors S2, de Dreiphasen-Brückenschaltung 10 und
der Treiberschaltung 11 jeweils bei der ersten Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, die gleichen. Es wird daher eine
Erläuterung dieser gleichen Komponenten hier weggelassen.
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Der
Microcomputer 22 besteht hauptsächlich aus der
Dreiphasen-Umsetzeinheit 220, der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 221,
der Offset-Kompensationseinheit 222, der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 223 und
der PWM-Signal-Generierungseinheit 224.
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Die
Offset-Kompensationseinheit 222, die Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 223,
die PWM-Signal-Generierungseinheit 224 bei der zweiten
Ausführungsform sind hinsichtlich der Konfiguration der
Dreiphasen-Umsetzeinheit 120, der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 121 und
der Offset-Kompensationseinheit 122 jeweils gleich.
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Die
Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 221 speichert
den Offset-Wert für jede Phase, der basierend auf den aktuellen
Detektionsergebnissen der Offset-Werte der Phasenspannungen und der
Phasenströme des Dreiphasen-Wechselstrommotors M2 eingestellt
wird. Die Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 221 gibt
den Offset-Wert für jede Phase an die Offset-Kompensationseinheit 222 aus.
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Die
Offset-Kompensationseinheit 222 bildet einen Funktionsblock,
der einen Dreiphasen-Spannungsbefehl und einen Offset-Kompensationswert zum
Kompensieren des Dreiphasen-Spannungsbefehls basierend auf dem Offset-Kompensationswert einspeisen
kann und den kompensierten Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert
an die PWM-Signal-Generierungseinheit 224 ausgeben kann.
Bei einem konkreten Beispiel kompensiert die Offset-Kompensationseinheit 222 den
Dreiphasen-Spannungsbefehl in solcher Weise, dass der Versatz der
Phasenspannung oder des Phasenstromes des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M2 auf dem Offset-Kompensationswert basiert. Die Offset-Kompensationseinheit 222 gibt
den kompensierten Dreiphasen-Spannungsbefehl an die PWM-Signal-Generierungseinheit 224 aus.
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Als
Nächstes folgt eine Beschreibung des Betriebes der Motorsteuervorrichtung 2 gemäß der zweiten
Ausführungsform unter Hinweis auf 9.
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Die
Offset-Kompensationseinheit 222 speist den Dreiphasen-Spannungsbefehl,
der von der Dreiphasen-Umsetzeinheit 220 gesendet wird,
und den Offset-Kompensationswert, welcher in der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 221 gespeichert
ist, ein. Die Offset-Kompensationseinheit 222 kompensiert
dann den Dreiphasen-Spannungsbefehl basierend auf dem Offset-Kompensationswert.
Die Offset-Kompensations einheit 222 gibt den kompensierten
Dreiphasen-Spannungsbefehl an die PWM-Signal-Generierungseinheit 224 aus.
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Die
PWM-Signal-Generierungseinheit 224 empfängt den
kompensierten Dreiphasen-Spannungsbefehl, der von der Offset-Kompensationseinheit 222 her übertragen
oder gesendet wird, und speist den Totzeit-Einstellwert, der in
der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 223 gespeichert
ist, ein. Die PWM-Signal-Generierungseinheit 224 erzeugt
dann die PWM-Signale mit einer Totzeit für jede Phase basierend
auf dem Dreiphasen-Spannungsbefehl und dem Totzeit-Einstellwert
und gibt dann die erzeugten PWM-Signale mit einer Totzeit pro Phase
an die Treiberschaltung 21 aus.
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Die
folgende Operation der Motorsteuervorrichtung 2 gemäß der
zweiten Ausführungsform zum Steuern des Betriebes des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M2 ist die gleiche wie diejenige der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform.
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Die
Motorsteuervorrichtung 2 gemäß der zweiten
Ausführungsform hat den aktuellen Effekt entsprechend der
Fähigkeit, den Versatz der Phasenspannung oder des Phasenstromes
des Dreiphasen-Wechselstrommotors M2 zu unterdrücken, da der
Spannungsbefehl für jede Phase kompensiert ist, und zwar
unter Verwendung des Offset-Kompensationswertes, so dass das Offset
für die Phasenspannung oder den Phasenstrom des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M2 unterdrückt wird.
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Dritte Ausführungsform
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Motorsteuervorrichtung gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 10.
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10 zeigt
ein Blockschaltbild, welches den Schaltungsaufbau der Motorsteuervorrichtung 3 gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist die Motorsteuervorrichtung 3 gemäß der
dritten Ausführungsform mit einem Microcomputer 32 (als
Steuereinrichtung) ausgerüstet, ebenso mit einer Treiberschaltung 31 und
einer Dreiphasen-Brückenschaltung 30 (als Vielpha sen-Brückenschaltung).
Die Motorsteuervorrichtung 3 steuert den Betrieb eines
Dreiphasen-Wechselstrommotors M3, der mit einem Drehwinkelsensor
S3 ausgerüstet ist Der Dreiphasen-Wechselstrommotor M3,
der Drehwinkelsensor S3, die Dreiphasen-Brückenschaltung 30 und
die Treiberschaltung 31 bei der dritten Ausführungsform, die
in 10 gezeigt ist, haben den gleichen Aufbau, Funktion
und Betriebsweise wie bei dem Dreiphasen-Wechselstrommotor M1, mit
dem Drehwinkelsensor S1, der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 und der
Treiberschaltung 11 entsprechend der ersten Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist. Eine Erläuterung dieser
gleichen Komponenten wird daher hier weggelassen.
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Der
Microcomputer 32 besteht hauptsächlich aus einer
Dreiphasen-Umsetzeinheit 320, einer Totzeit-Kompensationseinheit 321,
einer Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 322 und einer
PWM-Signal-Generierungseinheit 323.
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Die
Dreiphasen-Umsetzeinheit 320, die Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 322,
die PWM-Signal-Generierungseinheit 323 haben die gleiche
Konfiguration wie die Dreiphasen-Umsetzeinheit 120 bzw.
die Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 121 bzw. die PWM-Signal-Generierungseinheit 122.
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Die
Totzeit-Kompensationseinheit 321 bildet einen Funktionsblock,
der dafür ausgelegt ist, den Dreiphasen-Spannungsbefehl
einzuspeisen und den Dreiphasen-Spannungsbefehl entsprechend der
Totzeit mit Hilfe einer vorbestimmten arithmetischen Gleichung zu
kompensieren. Die Totzeit-Kompensationseinheit 321 gibt
dann den kompensierten Dreiphasen-Spannungsbefehlswert an die PWM-Signal-Generierungseinheit 323 aus.
Bei einem konkreten Beispiel kompensiert die Totzeit-Kompensationseinheit 321 den
Dreiphasen-Spannungsbefehl unter Verwendung der vorbestimmten arithmetischen
Gleichung, so dass eine Abweichung der Phasenspannung oder des Phasenstromes
des Dreiphasen-Wechselstrommotors M3, verursacht durch die Totzeit,
unterdrückt wird.
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Als
Nächstes folgt eine Beschreibung des Betriebes der Motorsteuervorrichtung 3 gemäß der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis
auf 10.
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Die
Totzeit-Kompensationseinheit 321 kompensiert den Dreiphasen-Spannungsbefehl,
der von der Dreiphasen-Umsetzeinheit 320 her übertragen wird,
und zwar unter Berücksichtigung der Totzeit und mit Hilfe
der vorbestimmten arithmetischen Gleichung, und gibt dann den kompensierten
Dreiphasen-Spannungsbefehl an die PWM-Signal-Generierungseinheit 323 aus.
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Wenn
der kompensierte Dreiphasen-Spannungsbefehl, der von der Totzeit-Kompensationseinheit 321 her übertragen
wird, und der Totzeit-Einstellwert, der in der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 322 gespeichert
ist, empfangen wird, erzeugt die PWM-Signal-Generierungseinheit 323 die
PWM-Signale für jede Phase basierend auf dem Dreiphasen-Spannungsbefehl
und dem Totzeit-Einstellwert und gibt dann die PWM-Signale für
jede Phase an die Treiberschaltung 31 aus.
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Die
nachfolgende Operation der Motorsteuervorrichtung 3 gemäß der
dritten Ausführungsform, um den Betrieb des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M3 zu steuern, ist die gleiche wie diejenige der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform.
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Die
Motorsteuervorrichtung 3 gemäß der dritten
Ausführungsform hat einen aktuellen Effekt entsprechend
einer Unterdrückung der Abweichung der Phasenspannung oder
des Phasenstromes des Dreiphasen-Wechselstrommotors M3, die durch
die Totzeit erzeugt wird, da der Spannungsbefehl für jede Phase
unter Verwendung des Totzeit-Kompensationswertes kompensiert ist,
so dass die Abweichung für die Phasenspannung oder den
Phasenstrom des Dreiphasen-Wechselstrommotors M3, die durch die Verwendung
der Totzeit hervorgerufen wird, unterdrückt wird.
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Vierte Ausführungsform
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 11.
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11 zeigt
ein Blockschaltbild, welches den Schaltungsaufbau der Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das heißt, die Konfiguration der Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der
vierten Ausführungsform, die in 11 gezeigt
ist, besteht aus einer Kombination aus den Motorsteuervorrichtungen 2 und 3 gemäß der
zweiten und der dritten Ausführungsform, die in 9 bzw. 10 gezeigt
sind.
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Wie
in 11 gezeigt ist, ist die Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der
vierten Ausführungsform mit einem Microcomputer 42 (als
Steuereinrichtung) ausgestattet, ferner mit einer Treiberschaltung 41 und
einer Dreiphasen-Brückenschaltung 40 (als Vielphasen-Brückenschaltung).
Die Motorsteuervorrichtung 4 steuert den Betrieb eines
Dreiphasen-Wechselstrommotors M4, der mit einem Drehwinkelsensor S4
ausgestattet ist. Der Microcomputer 42 besteht hauptsächlich
aus einer Dreiphasen-Umsetzeinheit 420, einer Totzeit-Kompensationseinheit 421,
einer Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422, einer
Offset-Kompensationseinheit 423, einer Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 424 und
einer PWM-Signal-Generierungseinheit 425.
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Der
Dreiphasen-Wechselstrommotor M4, der Drehwinkelsensor S4, die Dreiphasen-Brückenschaltung 40 und
die Treiberschaltung 41 bei der vierten Ausführungsform,
die in 11 gezeigt sind, sind in der
Konstruktion, Funktion und Betriebsweise die gleichen wie bei dem
Dreiphasen-Wechselstrommotor M1, bzw. dem Drehwinkelsensor S1 bzw.
der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 bzw. der Treiberschaltung 11 der
ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt
ist. Eine Erläuterung dieser gleichen Komponenten wird
hier weggelassen.
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Der
Microcomputer 42 besteht hauptsächlich aus der
Dreiphasen-Umsetzeinheit 420, der Totzeit-Kompensationseinheit 421,
der Offset-Kompensationseinheit 423, der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422,
der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 424 und der PWM-Signal-Generierungseinheit 425.
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Die
Dreiphasen-Umsetzeinheit 420, die Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 424 und
die PWM-Signal-Generierungseinheit 425 bei der vierten Ausführungsform
sind hinsichtlich der Konfiguration der Dreiphasen-Umsetzeinheit 120,
bzw. der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 121 bzw.
der PWM-Signal-Generierungseinheit 122 gemäß der ersten
Ausführungsform, die in 1 gezeigt
ist, gleich.
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Die
Totzeit-Kompensationseinheit 421 bildet einen Funktionsblock,
der die Fähigkeit hat, den Dreiphasen-Spannungsbefehl einzuspeisen
und den Dreiphasen-Spannungsbefehl gemäß der Totzeit
unter Verwendung einer vorbestimmten arithmetischen Gleichung zu
kompensieren. Die Totzeit-Kompensationseinheit 421 gibt
dann den kompensierten Dreiphasen-Spannungsbefehlswert an die Offset-Kompensationseinheit 423 aus.
Bei einem konkreten Beispiel kompensiert die Totzeit-Kompensationseinheit 421 den
Dreiphasen-Spannungsbefehl unter Verwendung der vorbestimmten arithmetischen
Gleichung, so dass eine Abweichung der Phasenspannung oder des Phasenstromes
des Dreiphasen-Wechselstrommotors M4, die durch die Totzeit hervorgerufen
wird, unterdrückt wird.
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Die
Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422 besteht aus
einem Funktionsblock, der die Fähigkeit hat, den Offset-Kompensationswert
für jede Phase zu speichern, die basierend auf den aktuellen Detektionsergebnissen
des Versatzes für die Phasenspannung oder den Phasenstrom
des Dreiphasen-Wechselstrommotors M4 eingestellt wird. Die Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422 gibt den
Offset-Kompensationswert für jede Phase an die Offset-Kompensationseinheit 423 aus.
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Die
Offset-Kompensationseinheit 423 besteht aus einem Funktionsblock,
der die Fähigkeit hat, eine weitere Offset-Kompensation
des Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewertes durchzuführen (der
gemäß der Totzeit durch die Totzeit-Kompensationseinheit 421 kompensiert
wurde und von der Totzeit-Kompensationseinheit 421 her übertragen
oder gesendet wurde), basierend auf dem Offset-Kompensationswert,
der in der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422 gespeichert
ist. Die Offset-Kompensationseinheit 423 gibt dann den
kompensierten Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert an die PWM-Signal-Generierungseinheit 425 aus. Bei
einem konkreten Beispiel kompensiert die Offset-Kompensationseinheit 423 den
Dreiphasen-Spannungsbefehl (der gemäß der Totzeit
durch die Totzeit-Kompensationseinheit 421 kompensiert worden
ist), und zwar unter Verwendung des Offset-Kompensationswertes,
und gibt den kompensierten Dreiphasen-Spannungsbefehl an die PWM-Signal-Generierungseinheit 425 aus.
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Als
Nächstes folgt eine Beschreibung der Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 11.
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Die
Totzeit-Kompensationseinheit 421 kompensiert den Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert,
der von der Dreiphasen-Umsetzeinheit 420 übertragen
wird, gemäß der Totzeit, und zwar unter Verwendung
der vorbestimmten arithmetischen Gleichung. Die Totzeit-Kompensationseinheit 421 gibt dann
den kompensierten Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert an die Offset-Kompensationseinheit 423 aus.
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Wenn
der kompensierte Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert, der von der
Totzeit-Kompensationseinheit 421 her übertragen
wird, empfangen wird, kompensiert die Offset-Kompensationseinheit 423 weiter
den empfangenen Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert basierend auf
dem Offset-Kompensationswert, der in der Offset-Kompensationswert-Speichereinheit 422 gespeichert
ist. Die Offset-Kompensationseinheit 423 gibt dann den kompensierten
Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert an die PWM-Signal-Generierungseinheit 425 aus.
Wenn der Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert, der durch die Offset-Kompensationseinheit 423 kompensiert
wurde und übertragen wurde, empfangen wird, erzeugt die
PWM-Signal-Generierungseinheit 425 die PWM-Signale für
jede Phase basierend auf dem Dreiphasen-Spannungs-Befehlsgabewert
und auf dem Totzeit-Einstellwert, der in der Totzeit-Einstellwert-Speichereinheit 424 gespeichert
ist, und gibt die PWM-Signale für jede Phase an die Treiberschaltung 41 aus.
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Der
nachfolgende Betrieb der Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der
vierten Ausführungsform zum Steuern des Betriebes des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M4 ist der gleiche wie derjenige der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform.
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Die
Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der vierten
Ausführungsform hat einen aktuellen Effekt mit der Möglichkeit,
die Abweichung der Phasenspannung oder des Phasenstromes der Dreiphasen-Wechselstrommotors
M4 zu unterdrücken, die durch die Totzeit erzeugt wird,
da der Spannungsbefehl für jede Phase unter Verwendung
des Totzeit-Kompensationswertes kompensiert worden ist, so dass
die Abweichung für die Phasenspannung oder den Phasenstrom
des Dreiphasen-Wechselstrommotors M4, verursacht durch die Totzeit,
unterdrückt werden kann. Da darüber hinaus die
Motorsteuervorrichtung 4 gemäß der vierten
Ausführungsform eine tatsächliche Wirkung mit
der Fähigkeit hat, den Versatz der Phasenspannung oder
des Phasenstromes des Dreiphasen-Wechselstrommotors M4 zu unterdrücken,
da der Spannungsbefehl (der gemäß der Totzeit
kompensiert worden ist) für jede Phase kompensiert wurde,
und zwar unter Verwendung des Offset-Kompensationswertes, kann der
Versatz der Phasenspannung oder des Phasenstromes des Dreiphasen-Wechselstrommotors
M4 unterdrückt werden.
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Bei
der oben beschriebenen vierten Ausführungsform und bei
der ersten bis dritten Ausführungsform, die an früherer
Stelle beschrieben wurden, sind die Motorsteuervorrichtungen 1 bis 4 mit
der Dreiphasen-Brückenschaltung 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 ausgestattet,
um den Betrieb des Dreiphasen-Wechselstrommotors M1 bzw. M2 bzw.
M3 bzw. M4 zu steuern. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf
die Konstruktion der Motorsteuervorrichtungen 1 bis 4 gemäß der
ersten bis vierten Ausführungsform beschränkt.
Es ist möglich, die Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung bei einem Vielphasen-Wechselstrommotor anzuwenden,
der mit einer Vielphasen-Brückenschaltung anders als der
Dreiphasen-Brückenschaltung ausgestattet ist.
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(Andere Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung)
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Bei
der Motorsteuervorrichtung stellt die Steuereinrichtung gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Totzeit des Paares
der Schalterelemente für jede Phase des Motors basierend
auf einer aktuellen Totzeit des Paares der Schalterelemente für
jede Phase des Motors ein, die aktuell detektiert wird. Diese Konstruktion
der Motorsteuervorrichtung kann die Totzeit der Schalterelemente einstellen,
und zwar für jede Phase unter Wahrnehmung des Vorteils
der tatsächlichen Ansprechcharakteristika von jedem Schalterelement.
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Bei
der Motorsteuervorrichtung gemäß einem anderen
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedes Schaltelement oder Schalterelement
mit einer Schwungraddiode ausgestattet, und die Steuereinrichtung
detektiert die aktuelle Totzeit der Schalterelemente für
jede Phase des Motors basierend auf den Spannungen an einem Verbindungsknotenpunkt
zwischen dem Paar der Schalterelemente, die für jede Phase
in Reihe geschaltet sind.
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Bei
der Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eines der Schalterelemente in dem Paar
eingeschaltet, es fließt dann ein Strom durch dieses eingeschaltete Schalterelement.
Danach werden beide Schalterelemente in dem Paar gleichzeitig während
der Totzeit ausgeschaltet, es fließt dann Strom durch die Schwungraddiode,
die für jedes Schalterelement in dem Paar vorgesehen ist.
Nachfolgend wird das andere Schalterelement eingeschaltet, es fließt
Strom durch dieses eingeschaltete Schalterelement. Während
der Periode der Totzeit fließt der Strom durch die Schwungraddiode.
Beispielsweise nimmt in der Phase des Motors, bei der der Strom
von der Motorsteuervorrichtung zu dem Motor fließt, die
Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen dem Paar der Schalterelemente
oder Schaltelemente, die in Reihe geschaltet sind, geringfügig
zu. Demzufolge wird es dadurch möglich, die Periode der
aktuellen Totzeit mit Bestimmtheit zu detektieren, und zwar basierend
auf der Spannung, die an dem Verbindungsknotenpunkt zwischen den
Schalterelementen in jedem Paar detektiert wird, die in Reihe geschaltet sind.
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Bei
der Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung erzeugt die Steuereinrichtung ein Bezugssignal
mit einer vorbestimmten Zeitperiode, und es wird ein Offset-Signal
durch Versetzen des Bezugssignals um einen Versatzwert (Offset-Wert)
für jede Phase erhalten. Die Steuereinrichtung vergleicht
das Bezugssignal und das Offset-Signal mit einem Befehlsgabesignal für
jede Phase des Motors, um ein Treibersignal zu generieren, welches
die Totzeit enthält, um die Schalterelemente für
jede Phase ein- und auszuschalten. Die Steuereinrichtung stellt
die Totzeit der Schalterelemente für jede Phase durch Spezifizieren
des Offset-Wertes für jede Phase ein. Die Konfiguration
der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit die Totzeit für jede Phase mit Bestimmtheit
einstellen.
-
Bei
der Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung verarbeitet die Steuereinrichtung das Bezugssignal,
das Offset-Signal und das Befehlsgabesignal in digitaler Form. Die
Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Totzeit für jede Phase
einstellen, und zwar unter Unterdrückung der Schwankung
einer Temperatur, einer Spannung und ähnlichem.
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Bei
der Konfiguration der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung kompensiert die Steuereinrichtung das Befehlsgabesignal
für jede Phase unter Verwendung des Offset-Wertes, so dass
der Versatz von einer Phasenspannung oder von einem Phasenstrom
des Motors unterdrückt wird. Die Konfiguration bzw. der
Aufbau der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit den Versatz der Phasenspannung oder des Phasenstromes
des Motors unterdrücken.
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Bei
dem Aufbau der Motorsteuervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung kompensiert die Steuereinrichtung das Befehlsgabesignal
für jede Phase unter Verwendung des Offset-Wertes, so dass eine
Abweichung einer Phasenspannung oder eines Phasenstromes des Motors,
verursacht durch die Totzeit, unterdrückt wird. Der Aufbau
der Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit die Abweichung der Phasenspannung oder des
Phasenstromes des Motors, verursacht durch die Totzeit, unterdrücken.
-
Während
spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in Einzelheiten beschrieben wurden, sei für Fachleute darauf
hingewiesen, dass vielfältige Modifizierungen und alternative
Ausführungsformen dieser Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehre
der vorliegenden Offenbarung entwickelt werden können.
Demzufolge sollen die speziellen Anordnungen, die hier offenbart
sind, lediglich der Veranschaulichung dienen und sollen den Rahmen der
vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der sich in
seiner vollen Breite aus den anhängenden Ansprüchen
und allen Äquivalenten ergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-102416 [0001]
- - JP 2006-158126 [0003, 0003]