DE102012107970A1

DE102012107970A1 - Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102012107970A1
Application number: DE102012107970A
Authority: DE
Inventors: Hidenori Katou; Makoto Taniguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2013066367A; FR2979501B1; US8878471B2; FR2979501A1; JP5447590B2; DE102012107970B4; US20130049653A1

Abstract

Bei einer Steuervorrichtung für einen elektrischen Wechselstrommotor führen eine dq-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit (44) und eine qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit (46) eine Rückkopplungssteuerung von Komponenten von höheren Harmonischen von tatsächlichen Strömen id und iq, die in einer elektrischen Wechselstrommaschine (10) fließen, in Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmnischen aus. Eine d-Achsen-Stromanweisungswert anpassende Einheit (24) und eine q-Achsen-Stromanweisungswert anpassende Einheit (26) addieren die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen zu Grundstrom-Anweisungswerten idr und iqr. Eine d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit (32) und eine q-Achsen-Stromrückkoppungssteuereinheit (34) führen eine Rückkopplungssteuerung eines Unterschieds zwischen den tatsächlichen Strömen id und iq und der Summe der Stromanweisungswerte Σidkr, Σiqkr von höheren Harmonischen und der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr auf null aus.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung bezieht sich auf und beansprucht die Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-189786 , eingereicht am 31. August 2011, und Nr. 2012-114288 , eingereicht am 18. Mai 2012, deren Inhalte hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zum Ausführen einer Stromrückkopplungssteuerung eines Anpassens eines Stroms, der in einer drehenden elektrischen Maschine fließt, an einen Anweisungsstromwert und bezieht sich insbesondere auf eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine zum Steuern einer Wechselstromspannungs-Versorgungsvorrichtung, die fähig ist, Anschlüsse der drehenden elektrischen Maschine mit einer Wechselspannung zu versorgen.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es gibt ein herkömmliches bekanntes Verfahren eines Ausführens einer Stromrückkopplungssteuerung zum Ausführen einer Stromrückkopplungssteuerung eines Stroms, der in einer drehenden elektrischen Maschine, wie zum Beispiel einem elektrischen Motor und einer Wechselstrom-(AC-; AC = alternating current)Synchronmaschine, fließt. Die Stromrückkopplungssteuerung passt Stromkomponenten eines Stroms der Wechselstromsynchronmaschine, der in einem d-q-Koordinatensystem fließt, an Stromanweisungswerte an. Da ein solches bekanntes Stromrückkopplungssteuerverfahren einen Gleichstrom (DC; DC = direct current) als eine gesteuerte Variable anpassen kann, ermöglicht dies einem Schaltungsentwickler, beim Entwerfen der Stromrückkopplungssteuervorrichtung bei einer Steuervorrichtung, die für eine drehende elektrische Maschine verwendet ist, eine leichte Arbeit zu haben.
Um einen Gleichstrom in einem Gleich-Quadratur-(dq-)Koordinatensystem zu haben, wenn ein elektrischer Motor ein konstantes Drehmoment hat, ist es notwendig, unter Verwendung einer exakten Sinusfunktion eine Induktivität, einen Verkettungsfluss etc. des elektrischen Motors auszudrücken. In einem Fall, bei dem eine Induktivität etc. eines tatsächlichen elektrischen Motors durch einen Wert ausgedrückt ist, der von einer exakten Sinusfunktion verschoben ist (der beispielsweise eine höhere harmonische Welle enthält), besitzt der elektrische Motor eine erhöhte Drehmomentwelligkeit, wenn Komponenten eines Stroms in dem d-q-Koordinatensystem an entsprechende Anweisungswerte angepasst sind.
Um das vorhergehende Problem zu lösen, wurde ein herkömmliches Verfahren, beispielsweise in dem japanischen Patent Nr. 3852289 , vorgeschlagen, das Komponenten eines Stroms in dem dq-Koordinatensystem an Werte, die durch Addieren von Anweisungswerten von höheren Harmonischen und Gleichstrom-Anweisungswerten erhalten werden, anpasst. Das herkömmliche Verfahren führt detaillierter Folgendes aus:
die dq-Stromrückkopplungssteuerung, die Spannungsanweisungswerte in dem dq-Koordinatensystem steuert, um Stromkomponenten in dem dq-Koordinatensystem eines Stroms, der in dem elektrischen Motor fließt, anzupassen; und
die dq-Achsen-Rückkopplungssteuerung von höheren Harmonischen, die eine Koordinatentransformation von Komponenten von höheren Harmonischen eines Stroms, der in dem elektrischen Motor fließt, in Gleichstromkomponenten ausführt und dq-Achsen-Anweisungswerte bewirkt, um die transformierten Gleichstromkomponenten an Anweisungswerte von höheren Harmonischen anzupassen.
Da jedoch das herkömmliche Verfahren, das vorausgehend beschrieben ist, die dq-Achsen-Rückkopplungssteuerung zum Anpassen von Komponenten des Stroms, der in einem elektrischen Motor fließt, an Gleichstrom-Anweisungswerte ausführt, werden die Komponenten eines Grundstroms und die Stromkomponenten von höheren Harmonischen des Stroms, der in dem elektrischen Motor fließt, in Anweisungswerte der Grundwelle (Gleichstrom-Anweisungswerte in dem dq-Koordinatensystem). Es besteht als ein Resultat eine Möglichkeit, dass es schwierig ist, eine Konvergenz an die Stromanweisungswerte zu erhalten, da eine Störung zwischen der dq-Achsen-Stromrückkopplungssteuerung und der dq-Achsen-Stromrückkopplungssteuerung von höheren Harmonischen auftritt.
KURZFASSUNG
Es ist daher gewünscht, eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine zu schaffen, die fähig ist, die Rückkopplungssteuerung eines Anpassens von Komponenten von höheren Harmonischen eines Stroms, der in einer drehenden elektrischen Maschine fließt, an Stromanweisungswerte mit einer hohen Genauigkeit auszuführen.
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel liefert eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10. Die Steuervorrichtung hat eine Grunddrehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 27, eine erste Steuereinheit 32 und 34, eine Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen, eine zweite Steuereinheit 44, 46 und 50, eine Additionseinheit 52 und 54 und eine Wechselstromspannungs-Versorgungseinheit 60. Die erste Steuereinheit ist beispielsweise aus einer d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und einer q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 zusammengesetzt, und die zweite Steuereinheit ist aus einer dq-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44, einer qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 und einer dqn/dq-Transformationseinheit 50 zusammengesetzt. Die Additionseinheit ist aus einer ersten d-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 52 und einer q-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 54 zusammengesetzt.
Die Grunddrehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 27 berechnet Komponenten in einem Grunddrehkoordinatensystem. Das Grunddrehkoordinatensystem dreht sich in einer Synchronisation zu einer Frequenz eines Grundstroms in dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt. Ein Ausgangsdrehmoment der drehenden elektrischen Maschine, wie zum Beispiel eines elektrischen Motors 10, ist insbesondere durch den Grundstrom bestimmt.
Die erste Steuereinheit 32 und 34 führt eine Rückkopplungssteuerung eines Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, aus, sodass der Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, an Anweisungswerte angepasst wird. Die Anweisungswerte werden durch Addieren von Anweisungswerten von höheren Harmonischen als Anweisungswerte eines Stroms von höheren Harmonischen, der eine Frequenz eines ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz des Grundstroms hat, und einem Grundanweisungswert des Grundstroms auf der Basis der Komponenten des Drehkoordinatensystems der Grundwelle, die durch die Grunddrehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 27 berechnet werden, erhalten.
Die erste Steuereinheit 32 und 34 gibt eine erste Anweisungsspannung aus. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet Komponenten des Drehkoordinatensystems von höheren Harmonischen, das sich in einer Synchronisation mit der Frequenz des Stroms von höheren Harmonischen dreht. Die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 führt durch Verwenden der Komponenten des Koordinatensystems von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet werden, eine Rückkopplungssteuerung für den Strom von höheren Harmonischen aus. Die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 gibt eine zweite Anweisungsspannung aus. Die Aditionseinheit 52 und 54 addiert die erste Anweisungsspannung, die durch die erste Steuereinheit 32 und 34 berechnet wird, und die zweite Anweisungsspannung, die durch die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 berechnet wird. Die Additionseinheit 52 und 54 gibt eine Anweisungsspannung aus. Die Wechselstromspannungs-Versorgungseinheit 60 versorgt auf der Basis der Anweisungsspannung, die durch die Additionseinheit 53 und 54 berechnet wird, die drehende elektrische Maschine 10 mit einer Wechselstromspannung.
Ein Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine, wie zum Beispiel einem elektrischen Wechselstrommotor 10, fließt, enthält allgemein Komponenten von höheren Harmonischen. Diese Komponenten von höheren Harmonischen des Stroms enthalten Komponenten, die Anweisungswerten von höheren Harmonischen folgen. Ein Unterschied zwischen den tatsächlichen Strömen, die aktuell in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließen, und einer Summe von Anweisungswerten von höheren Harmonischen und den Grundanweisungswerten wird dementsprechend ein Wert, aus dem die Komponenten von höheren Harmonischen, die die gleiche Ordnung haben, der Anweisungswerte von höheren Harmonischen verringert oder entfernt sind. Die Steuervorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung führt die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, auf der Basis der vorhergehenden Charakteristiken aus.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Ansicht, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine als ein Steuerziel der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3A, 3B und 3C Zeitdiagramme, die Anweisungsstromwerte von höheren Harmonischen, die durch die Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, zeigen;
4 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A, 5B und 5C Zeitdiagramme, die resultierende Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht, die ein Drehkoordinatensystem einer Grundwelle eines Stroms, der durch die Steuervorrichtung zu steuern ist, als eine Modifikation der exemplarischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer anderen Modifikation des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen durch die mehreren Diagramme hindurch gleiche Bezugszeichen oder -ziffern gleiche oder äquivalente Komponenten.
Erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung ist unter Bezugnahme auf 1 bis 3 über eine Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben.
1 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Ansicht, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine als ein Steuerziel der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein elektrischer Wechselstrommotor 10, der in 1 gezeigt ist, ist ein Dreiphasensynchronmotor. Ein Teil des elektrischen Wechselstrommotors 10 ist in 2 gezeigt. In 2 bezeichnet ein Bezugszeichen U eine U-Phasen-Statorwicklung, die in einer entsprechenden Nut aufgenommen ist, ein Bezugszeichen V markiert eine V-Phasen-Statorwicklung, die in einer entsprechenden Nut aufgenommen ist, und ein Bezugszeichen W gibt eine W-Phasen-Statorwicklung, die in einer entsprechenden Nut aufgenommen ist, an.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, hat der elektrische Wechselstrommotor 10 einen Rotor 12 und einen Stator 14. Der Rotor 12 hat ein Paar von Magnetpolen pro 360°/4. Der Stator hat zwölf Nuten pro 360°/4.
Wie in 1 gezeigt ist, erfasst ein Stromsensor 16 einen tatsächlichen U-Phasen-Strom iu und einen tatsächlichen V-Phasen-Strom iv. Ein Drehungswinkelsensor 18 erfasst einen Drehungswinkel (elektrischen Winkel θ).
Eine Anweisung einstellende Einheit 20 einer Grundwelle stellt Anweisungswerte (wie zum Beispiel Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr) der Grundwelle in einem dq-Koordinatensystem auf der Basis eines Anfragedrehmoments etc. ein.
Eine von höheren harmonischen Wellen speist andererseits den elektrischen Winkel θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, und die Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr ein und berechnet Anweisungswerte von höheren Harmonischen (wie zum Beispiel Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen).
Die Variable k, die bei den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen verwendet ist, gibt eine Ordnung einer höheren harmonischen Welle (oder eine Ordnung einer höheren Harmonischen) in dem dq-Koordinatensystem an. Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel verwendet die Ordnung k = 6j einer höheren Harmonischen (wobei j = 1, 2, 3, ...).
Diese Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen sind für einen Strom verwendet, um eine Drehmomentwelligkeit zu reduzieren, die erzeugt wird, wenn ein tatsächlicher Strom, der aktuell in dem elektrischen Wechselstrommotor 10 fließt, der Grundstrom-Anweisungswert idr oder der Grundstrom-Anweisungswert iqr wird.
Eine d-Achsen-Strom-Anweisung anpassende Einheit 24 addiert einen Stromanweisungswert Σidkr einer höheren Harmonischen zu einem Grundstrom-Anweisungswert idr auf der d-Achse. Eine q-Achsen-Stromanweisung anpassende Einheit 26 addiert einen Stromanweisungswert Σiqkr einer höheren Harmonischen zu einem Grundstrom-Anweisungswert iqr auf der q-Achse.
Eine uvw/dq-Transformationseinheit 27 transformiert andererseits auf der Basis des elektrischen Winkels θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, tatsächliche Stromkomponenten iu und iv jeweils in tatsächliche Stromkomponenten id und iq in dem dq-Koordinatensystem.
Eine d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 berechnet einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Strom id und dem Ausgangswert der d-Achsen-Stromanweisung anpassenden Einheit 24. Eine q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 berechnet einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Strom iq und dem Ausgangswert der q-Achsen-Stromanweisung anpassenden Einheit 26.
Eine d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 berechnet (als eine erste Steuereinheit) eine erste d-Achsen-Anweisungsspannung vdr, um den Ausgangswert der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 durch die Rückkopplungssteuerung auf null zu steuern.
Eine q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 berechnet (als eine erste Steuereinheit) eine erste q-Achsen-Anweisungsspannung vqr, um den Ausgangswert der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 durch die Rückkopplungssteuerung auf null zu steuern.
Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel verwendet sowohl die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 als auch die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 als eine Einheit zum Addieren einer Proportionalkomponente und einer Integralkomponente und zum Ausgeben eines Resultats der Addition.
Ein Hochpassfilter (HPF als eine extrahierende Einheit von Komponenten von höheren Harmonischen) 36 extrahiert andererseits auf der Basis von Änderungen von jedem der abgetasteten Werte der tatsächlichen Ströme id und iq Komponenten von höheren Harmonischen aus den tatsächlichen Strömen id und iq.
Eine d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen berechnet einen Unterschied zwischen der Komponente von höheren Harmonischen, die durch das Hochpassfilter 36 aus dem tatsächlichen Strom id extrahiert wird, und dem Stromanweisungswert Σidkr von bzw. einer höheren Harmonischen. Eine q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen berechnet einen Unterschied zwischen der harmonischen Komponente, die durch das Hochpassfilter 36 aus dem tatsächlichen Strom iq extrahiert wird, und dem Stromanweisungswert Σiqkr von höheren Harmonischen.
Eine dq/dqn-Transformationseinheit 42 transformiert (als eine Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit von höheren Harmonischen) die Ausgangswerte der d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen und der q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen in Werte in dem dq-Koordinatensystem, das sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die n mal die elektrische Kreisfrequenz ist.
Die dq/dqn-Transformationseinheit 42 führt auf der Basis der Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen, die in einer von höheren harmonischen Wellen gespeichert sind, das Transformationsverfahren aus.
3A, 3B und 3C sind Zeitdiagramme, die die Anweisungsstromwerte von höheren Harmonischen, die durch die Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, zeigen. 3A, 3B und 3C zeigen einen Fall von Strömen von höheren Harmonischen, die in dem dq-Koordinatensystem eine sechste Ordnung haben und die auf der Basis von entweder dem Strom einer höheren Harmonischen einer (6j – 1)-ten Ordnung oder dem Strom einer höheren Harmonischen einer (6j + 1)-ten Ordnung erzeugt werden.
3A, 3B und 3C zeigen die Fälle, bei denen die Ströme von höheren Harmonischen der U-Phase, V-Phase und W-Phase relativ zueinander den gleichen Phasenunterschied haben, und der Strom fünfter Ordnung in dem dq-Koordinatensystem der Strom einer höheren Harmonischen sechster Ordnung in dem dq-Koordinatensystem wird, wenn eine Spitze der Reihe nach in der U-Phase, W-Phase und V-Phase erscheint, und der Strom siebter Ordnung in dem dq-Koordinatensystem der Strom einer höheren Harmonischen sechster Ordnung in dem dq-Koordinatensystem wird, wenn eine Spitze der Reihe nach in der U-Phase, V-Phase und der W-Phase erscheint.
Das heißt es gibt zwei Typen des dq/dqn-Transformationsverfahrens, aus denen, unabhängig davon, ob die dq/dqn-Transformationseinheit 42 die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen verwendet oder nicht, ausgewählt wird, wobei der Strom einer Harmonischen höherer Ordnung während des Transformationsverfahrens erzeugt wird. Es ist dementsprechend notwendig, das dq/dqn-Transformationsverfahren auf der Basis eines Abbildens der Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen mit diesen Ordnungen auszuführen.
Das heißt, wenn die Drehungsrichtung von der U-Phase zu der V-Phase um einen spitzen Winkel zwischen der U-Phase und der V-Phase eine positive Richtung ist, und wenn ein Strom einer höheren Harmonischen einer (6j – 1)-ten Ordnung in dem UVW-Koordinatensystem erzeugt wird, kann die dq/dqn-Transformation durch die folgende Gleichung (c1) ausgedrückt werden.
Wenn andererseits die Drehungsrichtung von der U-Phase zu der V-Phase um einen spitzen Winkel zwischen der U-Phase und der V-Phase eine positive Richtung ist, und wenn ein Strom einer höheren Harmonischen der (6j + 1)-ten Ordnung in dem uvw-Koordinatensystem erzeugt wird, kann die dq/dqn-Transformation durch die folgende Gleichung (c2) ausgedrückt werden.
Eine dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44, die in 1 gezeigt ist, berechnet (als eine zweite Steuereinheit) einen Betriebswert, um die Rückkopplungssteuerung eines Anpassens der dn-Achsen-Komponente in dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42 an null auszuführen. Eine qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 berechnet (als eine zweite Steuereinheit) einen Betriebswert, um die Rückkopplungssteuerung eines Anpassens der qn-Achsen-Komponente in dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42 an null auszuführen.
Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel verwendet sowohl die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 als auch die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 als eine Einheit zum Addieren einer Proportionalkomponente und einer Integralkomponente und zum Ausgeben eines Resultats der Addition.
Eine dqn/dq-Transformationseinheit 50 führt (als eine zweite Steuereinheit) eine Rücktransformation des Ausgangswerts der dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und der qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 auf der Basis des elektrischen Winkels θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, aus. Das heißt die dqn/dq-Transformationseinheit 50 führt die Rücktransformation der dq/dqn-Transformationseinheit 2 aus. Die dqn/dq-Transformationseinheit 50 berechnet einen zweiten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnr und einen zweiten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqnr.
Eine d-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 52 addiert (als eine Additionseinheit) den zweiten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnr zu dem ersten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdr. Eine q-Achsen-Spanungsanweisungswert-Additionseinheit 54 addiert (als eine Additionseinheit) den zweiten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqnr zu dem ersten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqr.
Eine dq/uvw-Transformationseinheit 56 berechnet auf der Basis des elektrischen Winkels θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, durch Ausführen der Rücktransformation der uvw/dq-Transformationseinheit 27 Spannungsanweisungswerte uvr, vvr und vwr der u-Phase, v-Phase und w-Phase.
Eine Betriebssignalerzeugungseinheit 58 erzeugt Betriebssignale, mit denen der Wechselrichter (INV) 60 (als eine Wechselstromspannungs-Versorgungseinheit) zu versorgen ist, sodass die Ausgangsspannungen des Wechselrichters 60 die Anweisungsspannungen vur, vvr und vwr in der u-Phase, v-Phase bzw. w-Phase werden. Die Betriebssignalerzeugungseinheit 58 erzeugt beispielsweise durch ein Dreieckwellenvergleichs-PWM-Verfahren jene Betriebssignale.
Diese Betriebssignale, mit denen von der Betriebssignalerzeugungseinheit 58 versorgt wird, steuern Schaltkomponenten des Wechselrichters INV 60, um eine positive Elektrode und eine negative Elektrode einer Gleichstromleistungsquelle mit allen Anschlüssen des elektrischen Wechselstrommotors 10 selektiv zu verbinden. Dies ermöglicht, dass der Wechselrichter 60 den elektrischen Wechselstrommotor 10 mit einer Wechselstromspannung versorgt.
Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel verwendet den zweiten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnr und den zweiten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqnr als die Betriebswerte, um die Stromwerte von höheren Harmonischen, die von dem Hochpassfilter 36 ausgegeben werden, während der Rückkopplungssteuerung auf die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen zu steuern. Das erste exemplarische Ausführungsbeispiel verwendet ferner den ersten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdr und den ersten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqr als die Betriebswerte, um die Grundkomponenten der Stromwerte von höheren Harmonischen auf die Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr während der Rückkopplungssteuerung zu steuern. Dies bedeutet, dass die d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 und die q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 Ausgangssignale berechnen, die eine höhere harmonische Komponente haben, die von den tatsächlichen Strömen id bzw. iq adäquat reduziert ist. Das heißt, sowohl die d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 als auch die q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 subtrahieren die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen von den tatsächlichen Strömen id bzw. iq. Die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 steuern ferner während des Rückkopplungsbetriebs die Komponenten von höheren Harmonischen in den tatsächlichen Strömen id und iq auf die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen.
Dies ermöglicht, dass die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 die Grundkomponenten der tatsächlichen Stromkomponenten id und iq auf die Grundstrom-Anweisungswerte idr bzw. iqr steuern.
Es ist möglich, die höheren harmonischen Wellen einer nten Ordnung als Gleichstromkomponenten zu verwenden, da die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 bei dem Rückkopplungsverfahren den Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42 auf null steuern. Dies kann die Fähigkeit verbessern, die Wirksamkeit eines Steuerns der Komponenten von höheren Harmonischen einer nten Ordnung zu steuern. Bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel entspricht die Ordnungszahn „n” der Zahl von Nuten pro einer Periode eines elektrischen Winkels des elektrischen Wechselstrommotors 10. Bei einem konkreten Beispiel ist, wenn der elektrische Wechselstrommotor 10 die in 2 gezeigte Struktur hat, die Ordnungszahl „n” 12 (n = 12). Dies bedeutet, dass die Zahl der Nuten und die Permeanz während einer Periode eines elektrischen Winkels der Umdrehung des elektrischen Wechselstrommotors 10 auf der Basis eines Unterschieds der Permeanz zwischen einem Statorkern (Zähnen) und einer Nut periodisch geändert werden. Die Statorwicklung ist um den Statorkern gewickelt.
Da eine Drehmomentwelligkeit des elektrischen Wechselstrommotors 10 auf der Basis von höheren harmonischen Wellen erzeugt wird, die durch die vorhergehende periodische Änderung der Zahl der Nuten und der Permeanz erzeugt werden, führt das erste exemplarische Ausführungsbeispiel durch Verwenden der Komponenten in dem dqn-Koordinatensystem die Rückkopplungssteuerung aus, um den Einfluss der höheren harmonischen Wellen adäquat zu reduzieren.
Die Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel verwendet Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen, die eine Mehrzahl von Anweisungsströmen, die eine Ordnung eines Vielfachen von sechs haben, enthalten, da die höheren harmonischen Wellen, die eine Ordnung eines Vielfachen von sechs haben, die Drehmomentwelligkeit in dem elektrischen Wechselstrommotor 10 beeinträchtigen.
Eine Beschreibung ist nun über die Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben.

(1) Die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 empfangen die Unterschiedswerte zwischen den tatsächlichen Stromkomponenten id und iq und den Werten, die durch Addieren der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr und der Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen erhalten werden. Die erste Steuereinheit, die in den Ansprüchen verwendet ist, ist aus der d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und der q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 zusammengesetzt. Das heißt die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 empfängt einen Unterschiedswert zwischen dem tatsächlichen Stromwert idr und dem Wert, der durch Addieren des Grundstrom-Anweisungswerts idr zu dem Stromanweisungswert Σidkr von höheren hohen Harmonischen erhalten wird. Die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 empfängt andererseits den Unterschiedswert zwischen dem tatsächlichen Stromwert iqr und dem Wert, der durch Adieren des Grundstrom-Anweisungswerts iqr zu dem Stromanweisungswert Σiqkr von höheren Harmonischen erhalten wird. Dies macht es möglich, eine Störung zu vermeiden, um den Stromanweisungswert Σidkr von höheren Harmonischen und den Stromanweisungswert Σiqkr von höheren Harmonischen zu steuern und eine korrekte Steuerung der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr auszuführen.
(2) Die zweite Steuereinheit empfängt Komponenten in dem dqn-Koordinatensystem. Die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44, die qd-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 und die dqn/dn-Transformationseinheit 50 entsprechen der zweiten Steuereinheit, die in den Ansprüchen verwendet ist. Die zweite Steuereinheit steuert während der Rückkopplungssteuerung die Komponenten in dem dqn-Koordinatensystem als die Eingangswerte zu den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen. Dies macht es möglich, die höhere Harmonische der nten Ordnung auf die Gleichstromkomponenten zu steuern, und dadurch die Steuerbarkeit der höheren harmonischen Welle der nten Ordnung zu verbessern.
(3) Die zweite Steuereinheit, die aus der dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und der qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 zusammengesetzt ist, speist die Ausgangswerte des Hochpassfilters 36 (als die Komponenten extrahierende Einheit 36 von höheren Harmonischen) ein, und verwendet die Eingangswerte als die Steuerwerte. Dies macht es möglich, die Steuerwerte ohne Weiteres und korrekt zu bestimmen, um damit die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 zu versorgen.
(4) Bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Ordnung „n” der Komponenten von höheren Harmonischen, die in die Gleichstromkomponenten zu transformieren sind, auf eine Ordnung eingestellt, die gleich der Zahl der Nuten pro einer Periode eines elektrischen Winkels ist. Dies macht es möglich, die Komponenten in höheren harmonischen Wellen, die einen starken Einfluss darauf haben, die Drehmomentwelligkeit zu erzeugen, in Gleichstromkomponenten zu transformieren. Dies macht es möglich, die Steuerbarkeit dieser Komponenten in den höheren harmonischen Wellen zu verbessern.

Zweites exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung ist unter Bezugnahme auf 4, 5A, 5B und 5C über die Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben.
4 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für die drehende elektrische Maschine 10 gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Auf die gleichen Komponenten wie die der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist mit den gleichen Bezugsziffern Bezug genommen, und eine Erläuterung derselben ist weggelassen.
Wie in 4 gezeigt ist, hat die Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel kein Hochpassfilter 36, das bei der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel verwendet ist. Bei der Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel speist die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 als den Steuerwert durch die dq/dqn-Transformationseinheit 42 das Ausgangssignal der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 ein. Die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 speist ähnlicherweise als den Steuerwert durch die dq/dqn-Transformationseinheit 42 das Ausgangssignal der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 ein. Dies bedeutet, dass die Grundkomponenten aus den Ausgangswerten der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 und der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 adäquat extrahiert werden, da die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 die Grundkomponenten der tatsächlichen Stromwerte id und iq auf die Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr steuern.
Diese Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel macht es möglich, die Ansprechfunktion selbst dann beizubehalten, wenn die Drehungsgeschwindigkeit des elektrischen Wechselstrommotors 10 geändert wird. Das heißt es besteht eine Möglichkeit einer Verschlechterung der Ansprechfunktion bei der Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel, da das Hochpassfilter 36 ebenfalls eine Übergangskomponente in der Grundkomponente während eines Übergangszustands ausgibt, in dem die Drehungsgeschwindigkeit des elektrischen Wechselstrommotors 10 geändert wird.
Bei der Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel eliminieren andererseits selbst während des Übergangszustands die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 schnell und adäquat die Grundkomponenten in den Ausgangswerten der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 und der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30. Dies macht es möglich, zu vermeiden, dass die Grundkomponenten in den Eingangsparametern der dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und der qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 umfasst sind.
Es ist zusätzlich gefordert, dass das Hochpassfilter 36 verschiedene Grenzfrequenzen hat, wenn die Drehungsgeschwindigkeit des elektrischen Wechselstrommotors 10 bei der Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel variiert wird. Dies erhöht eine Verkomplizierung der Steuerung.
Eine Beschreibung ist nun unter Bezugnahme auf 5A, 5B und 5C über die Wirkungen der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel angegeben.
5A, 5B und 5C sind Zeitdiagramme, die eine resultierende Wirkung der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
Wie in 5A gezeigt ist, wird durch die Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr, mit denen durch die Grundwellenanweisung einstellende Einheit 20 versorgt wird, eine große Drehmomentwelligkeit in dem elektrischen Wechselstrommotor 10 erzeugt. Um zu vermeiden, dass in dem elektrischen Motor 10 eine Drehmomentwelligkeit erzeugt wird und erhöht wird, passt die Steuervorrichtung gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel den Stromanweisungswert Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen an, um die Erzeugung der Drehmomentwelligkeit zu verringern, wie es in 5C gezeigt ist.
5B zeigt andererseits den Fall, in dem die Steuervorrichtung die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 nicht hat, und die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 32 und die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 34 die tatsächlichen Ströme idr und iqr auf die Werte steuern, die durch Addieren der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr zu jeweils den Stromanweisungswerten Σidkr bzw. Σiqkr von höheren Harmonischen erhalten werden. Dies verschlechtert die Verfolgbarkeit der Stromanweisungswerte, und als ein Resultat ist es schwierig, die Erzeugung der Drehmomentwelligkeit adäquat zu verringern.
Die obere Seite in sowohl 5B als auch 5C zeigt den gedehnten Signalverlauf des dq-Achsen-Stroms.
Die Steuervorrichtung, die die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 gemäß dem ersten und dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat, kann dementsprechend verglichen mit der Steuervorrichtung ohne die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 die Verfolgbarkeit der Anweisungsstromwerte verbessern.
Drittes exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung über die Steuervorrichtung gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf 6 angegeben.
6 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Auf die zu der Steuervorrichtung gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist durch die gleichen Bezugsziffern Bezug genommen, und eine Erläuterung derselben ist weggelassen.
Wie in 6 gezeigt ist, hat die Steuervorrichtung gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der dq/dqn-Transformationseinheit 42 eine dq/dqm-Transformationseinheit 70. Die dq/dqm-Transformationseinheit 70 transformiert Komponenten von höheren Harmonischen einer mten Ordnung auf Gleichstromkomponenten.
Die dq/dqm-Transformationseinheit 70 transformiert auf der Basis des elektrischen Winkels θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, die Ausgangswerte der d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen und der q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen in Komponenten in dem dqm-Koordinatensystem.
Die dm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 72 berechnet als einen Betriebswert einen dritten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdmr, um die dm-Achsen-Komponente, die aus der dq/dqm-Transformationseinheit 70 ausgegeben wird, während der Rückkopplungssteuerung auf null zu steuern. Eine qm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 74 berechnet einen dritten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqmr als einen Betriebswert, um die qm-Achsen-Komponente, die aus der dq/dqm-Transformationseinheit 70 ausgegeben wird, während der Rückkopplungssteuerung auf null zu steuern.
Eine dqm/dq-Transformationseinheit 76 führt auf der Basis des elektrischen Winkels θ des elektrischen Wechselstrommotors 10, der durch den Drehungswinkelsensor 18 erfasst wird, eine Rücktransformation des Ausgangswerts der dm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 72 und des Ausgangswerts qm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 74 aus. Das heißt die dqm/dq-Transformationseinheit 76 führt die Rücktransformation der dq/dqm-Transformationseinheit 70 aus.
Eine zweite d-Achsen-Spannungsanweisungs-Additionseinheit 78 addiert die d-Achsen-Komponente in dem Ausgangssignal (als den zweiten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnr) der dqn/dq-Transformationseinheit 50 und die d-Achsen-Komponente in dem Ausgangssignal (als den dritten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdmr) der dqm/dq-Transformationseinheit 76 und gibt das Additionsresultat als einen vierten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnmr aus.
Eine zweite q-Achsen-Spannungsanweisungs-Additionseinheit 80 addiert die q-Achsen-Komponente in dem Ausgangssignal (als den zweiten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnr) der dqn/dq-Transformationseinheit 50 und die q-Achsen-Komponente in dem Ausgangssignal (als den dritten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vqmr) der dqm/dq-Transformationseinheit 76 und gibt das Additionsresultat als einen vierten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqnmr aus.
Die d-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 52 addiert als eine erste d-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 52 den ersten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdr und den vierten d-Achsen-Spannungsanweisungswert vdnmr. Die q-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 54 addiert als eine erste q-Achsen-Spannungsanweisungswert-Additionseinheit 54 den ersten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqr und den vierten q-Achsen-Spannungsanweisungswert vqnmr.
Die Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel, die in 6 gezeigt ist, kann die höheren harmonischen Wellen einer mten Ordnung (m ≠ n) auf Gleichstromkomponenten steuern. Dies macht es möglich, die Steuerbarkeit des Stroms, der in dem elektrischen Wechselstrommotor 10 fließt, zu verbessern.
Viertes exemplarisches Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung ist unter Bezugnahme auf 7 über die Steuervorrichtung gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel angegeben. Die folgende Beschreibung zeigt einen Unterschied der Struktur und der Wirkungen zwischen dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, und dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in 6 gezeigt ist.
7 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Auf die zu der Steuervorrichtung gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, gleichen Komponenten ist durch die gleichen Bezugsziffern Bezug genommen, und eine Erläuterung derselben ist weggelassen.
Wie in 7 gezeigt ist, hat die Steuervorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kein Tiefpassfilter 36. Die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 empfangen ferner die Ausgangsignale der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 bzw. der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 als Steuerwerte. Die dm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 72 und die qm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 74 empfangen ähnlicherweise die Ausgangssignale der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 bzw. der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 als Steuerwerte.
Das heißt die Steuervorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel führt die Rückkopplungssteuerung aus, die die Ausgangswerte der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 und der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 durch die dq/dqn-Transformationseinheit 42 bzw. die dq/dqm-Transformationseinheit 70 als Eingangsparameter verwendet. Die dq/dqn-Transformationseinheit 42 führt die dqn-Transformation des Ausgangswerts der d-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 28 aus. Die dq/dqm-Transformationseinheit 70 führt die dqm-Transformation des Ausgangswerts der q-Achsen-Stromunterschieds-Berechnungseinheit 30 aus. Diese Struktur, die in 7 gezeigt ist, macht es möglich, aus den Eingangsparametern als die Steuerwerte, mit denen die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44, die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46, die dm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 72 und die qm-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 74 zu versorgen sind, Grundkomponenten zu eliminieren. Die Steuervorrichtung gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat noch weiter eine einfache Struktur, da dieselbe kein Hochpassfilter hat. Das vierte Ausführungsbeispiel liefert mit anderen Worten eine Steuervorrichtung mit einer einfachen Konfiguration, die fähig ist, ein Drehmomentwelligkeitsphänomen zu verringern.
(Verschiedene Modifikationen)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Strukturen und Funktionen der Steuervorrichtungen gemäß den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen, die vorausgehend beschrieben und in 1 bis 7 gezeigt sind, nicht begrenzt.
(Erste Steuereinheit)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Struktur der ersten Steuereinheit, die auf der Basis der Summe des Ausgangssignals des Proportionalelements und des Ausgangssignals des Integrationselements die Steuerwerte der Rückkopplungssteuerung berechnet, begrenzt. Das Proportionalelement empfängt einen Unterschied zwischen den tatsächlichen Stromwerten id und iq und der Summe der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr und der Stromanweisungswerte Σidkr bzw. Σiqkr von höheren Harmonischen. Das Integrationselement empfängt ähnlicherweise den Unterschied zwischen den tatsächlichen Stromwerten id und iq und der Summe der Grundstrom-Anweisungswerte idr und iqr und der Stromanweisungswerte Σidkr bzw. Σiqkr von höheren Harmonischen. Es ist beispielsweise möglich, als die Steuerwerte die Summe des Ausgangssignals des Proportionalelements, des Ausgangssignals des Integrationselements und des Ausgangssignals des Differenzialelements zu berechnen und zu verwenden.
(Zweite Steuereinheit)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur der zweiten Steuereinheit, die auf der Basis der Summe des Ausgangssignals des Proportionalelements und des Ausgangssignals des Integrationselements die Steuerwerte der Rückkopplungssteuerung berechnet, nicht begrenzt. Das Proportionalelement empfängt einen Unterschied zwischen den Strömen von höheren Harmonischen und den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen. Das Integrationselement empfängt ähnlicherweise einen Unterschied zwischen den Strömen von höheren Harmonischen und den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen. Es ist beispielsweise möglich, die Summe des Ausgangssignals des Proportionalelements, des Ausgangssignals des Integrationselements und des Ausgangssignals des Differenzialelements als die Steuerwerte zu berechnen und zu verwenden.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur der zweiten Steuereinheit, die die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen bei jedem elektrischen Winkel θ ändert, nicht begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, Anweisungswerte zu verwenden, die Werten entsprechen, die durch die dqn-Transformation des Ausgangssignals des Hochpassfilters 36 berechnet werden. Diese Anweisungswerte sind von jeglichem elektrischen Winkel θ frei.
Es ist bei der zweiten Steuereinheit möglich, Gleichstromkomponenten einzuspeisen, die von den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen transformiert sind. Es ist beispielsweise möglich, dass die d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen und die q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen, die bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel vorausgehend beschrieben sind, lediglich die Stromanweisungswerte idnr und iqnr von höheren Harmonischen nter Ordnung empfangen.
(Komponenten extrahierende Einheit von höheren Harmonischen)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch das Hochpassfilter 36 (als eine Komponenten extrahierende Einheit von höheren Harmonischen) begrenzt, das auf der Basis der Änderung des Stroms, der in dem elektrischen Wechselstrommotor 10 fließt, die Komponenten von höheren Harmonischen aus den Eingangswerten extrahiert. Es ist beispielsweise möglich, statt des Hochpassfilters 36 ein Bandpassfilter zu verwenden. Es ist ferner möglich, statt des Hochpassfilters 36 eine Einheit zu verwenden, die zwischen den tatsächlichen Strömen id und iq und Werten, die durch ein Tiefpassfilterverfahren erhalten werden, einen Unterschied ausgibt.
(Anweisungswerte von höheren Harmonischen)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur, die die Grundstrom-Anweisungswerte idr und idq empfängt, nicht begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, eine Einheit zu verwenden, die einen Eingangsparameter (wie zum Beispiel ein Anfragedrehmoment) empfängt, um die Grundanweisungswerte einzustellen.
Es ist möglich, lediglich höhere harmonische Wellen zu verwenden, die auf eine Gleichstromkomponente transformiert sind.
(Grunddrehkoordinatensystem)
8 ist eine Ansicht, die ein Drehkoordinatensystem der Grundwelle eines Stroms, der durch die Steuervorrichtung gesteuert ist, als eine Modifikation der exemplarischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur, die das dq-Koordinatensystem, bei dem die d-Achsen-Richtung eine Richtung eines Magnetflusses des Magnetfelds ist, verwendet, nicht begrenzt. Wie beispielsweise in 8 gezeigt ist, ist es möglich, ein Gleichstromkoordinatensystem (als ein dq-Koordinatensystem, das in 8 gezeigt ist) zu verwenden, das aus einer ersten Achse und einer zweiten Achse, die senkrecht zu der ersten Achse ist, zusammengesetzt ist. Die erste Achse ist aus der Richtung des Magnetflusses des Magnetfelds um x Einheitswinkel (0 < x < 2π) verschoben.
(Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit von höheren Harmonischen)
Wie das Grunddrehkoordinatensystem, das bei dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel erläutert ist und in 8 gezeigt ist, ist es möglich, ein orthogonales Koordinatensystem, das von dem dqn-Koordinatensystem um x Einheitswinkel (0 < x < 2π) verschoben ist, zu verwenden, anstatt das dqn-Koordinatensystem zu verwenden.
9 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nicht begrenzt.
Wie in 9 gezeigt ist, ist es beispielsweise möglich, dass die d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen und die q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen einen Unterschied zwischen dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42a und dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42b berechnen. Die dq/dqn-Transformationseinheit 42a transformiert die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen in den Ausgangswert. Die dq/dqn-Transformationseinheit 42b transformiert den Ausgangswert des Hochpassfilters 36 in den Ausgangswert.
Wie in 9 gezeigt ist, speisen ferner die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 die Unterschiedswerte, die aus der d-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 38 von höheren Harmonischen bzw. der q-Achsen-Stromabweichungs-Berechnungseinheit 40 von höheren Harmonischen ausgegeben werden, ein.
10 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist es möglich, dass die dq/dqn-Transformationseinheit 42a den Ausgangswert der d-Achsen-Stromanweisung anpassenden Einheit 24 und den Ausgangswert der q-Achsen-Stromanweisung anpassenden Einheit 26 in die Komponenten in dem dqn-Koordinatensystem transformiert. Es ist ferner möglich, dass die dq/dqn-Transformationseinheit 42b die Ausgangswerte der uvw/dq-Transformationseinheit 27 transformiert. In diesem Fall berechnen eine dn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 90 und ein qn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 92 einen Unterschied zwischen den Ausgangswerten der dq/dqn-Transformationseinheit 42a und der dq/dqn-Transformationseinheit 42b. Die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 speisen die Unterschiedswerte als die Berechnungsresultate, die aus der dn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 90 bzw. der qn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 92 ausgegeben werden, ein.
11 ist eine Ansicht, die eine Systemkonfiguration der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine gemäß einer anderen Modifikation des zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 11 gezeigt ist, transformieren die dq/dqn-Transformationseinheiten 42c, 42d und 42e die Stromanweisungswerte idr und iqr, die Stromanweisungswerte Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen und die tatsächlichen Stromwerte id und iq in Komponenten in dem dqn-Koordinatensystem. In diesem Fall addieren eine dn-Achsen-Anweisungswert anpassende Einheit 94 und eine qn-Koordinaten-Anweisungswert anpassende Einheit 96 die dn-Achsen-Anweisungswerte bzw. die qn-Achsen-Anweisungswerte, die aus den dq/dqn-Transformationseinheiten 42c und 42d ausgegeben werden.
Ein dn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 98 berechnet ferner einen Unterschied zwischen dem Ausgangswert der dn-Achsen-Anweisungswert anpassenden Einheit 94 und dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42e. Eine qn-Koordinaten-Abweichungs-Berechnungseinheit 100 berechnet einen Unterschied zwischen dem Ausgangswert der qn-Koordinatenanweisungswert anpassenden Einheit 96 und dem Ausgangswert der dq/dqn-Transformationseinheit 42e. Die dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44 und die qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 speisen die Ausgangswerte als die Unterschiedswerte, die von der dn-Achsen-Abweichungs-Berechnungseinheit 98 bzw. der qn-Koordinatenabweichungs-Berechnungseinheit 100 ausgegeben werden, ein.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Strukturen der Steuervorrichtung, die in 10 und 11 gezeigt ist, nicht begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, dass die Steuervorrichtung die von höheren harmonischen Wellen, die auf der Basis einer Beziehung zwischen den dqn-Achsen-Komponenten und den Stromanweisungswerten Σidkr und Σiqkr von höheren Harmonischen die dqn-Achsen-Komponenten in einer Eins-zu-eins-Entsprechung ausgibt, verwendet.
Es ist ferner möglich, dass die Steuervorrichtung Stromkomponenten von höheren Harmonischen einer Ordnung oder von zwei unterschiedlichen Ordnungen als Gleichstromkomponenten verwendet. Es ist noch weiter möglich, dass die Steuervorrichtung Stromkomponenten von höheren Harmonischen von unterschiedlichen drei oder mehr Ordnungen als Gleichstromkomponenten verwendet.
(Drehende elektrische Maschine)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch den elektrischen Wechselstrommotor 10, der acht Pole und 48 Nuten hat, als das Steuerziel der Steuervorrichtung nicht begrenzt.
Die ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispiele, die vorausgehend beschrieben sind, zeigen den elektrischen Wechselstrommotor 10, der eine Struktur hat, bei der die Statorwicklungen in eine Sternschaltung geschaltet sind. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Sternschaltung nicht begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, dass die Statorwicklung des elektrischen Wechselstrommotors eine Deltaschaltung hat. Es ist ferner möglich, dass der elektrische Wechselstrommotor 10 Phasen von nicht weniger als vier hat, beispielsweise fünf Phasen hat.
(Wechselstromspannungs-Versorgungseinheit)
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist durch die Struktur der Gleichstrom-Wechselstrom-Transformationsschaltung 60 (oder des Wechselrichters INV) als die Wechselstromspannungs-Versorgungsvorrichtung, die zwischen der Steuervorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem elektrischen Wechselstrommotor 10 angeordnet ist, nicht begrenzt. Die Steuervorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel liefert beispielsweise die Betriebssignale zu der Wechselstromspannungs-Versorgungsvorrichtung 60. Der Wechselrichter (INV) versorgt als die Wechselstromspannungs-Versorgungsvorrichtung 60 auf der Basis der Betriebssignale, mit denen von der Steuervorrichtung versorgt wird, den elektrischen Wechselstrommotor 10 mit der Wechselstromleistung. Das heißt die Anschlüsse des elektrischen Wechselstrommotors 10 sind durch den Wechselrichter (INV) 60 mit der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsquelle verbunden. Es ist ferner möglich, einen Wandler zu verwenden, der mit Anschlüssen des elektrischen Wechselstrommotors 10 verbunden ist. Ein solcher Wandler ist in verschiedenen Patentdokumenten, beispielsweise dem offengelegten japanischen Patent Veröffentlichungs-Nr. 2008-30825 , statt des Wechselrichters (INV) 60 offenbart.
(Andere Charakteristiken und Wirkungen der vorliegenden Erfindung)
Bei der Steuervorrichtung für eine elektrische drehende Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten die Anweisungswerte von höheren Harmonischen Ströme von höheren Harmonischen einer Ordnung, die in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen eine Gleichstromkomponente werden, und die Anweisungswerte von Strömen von höheren Harmonischen haben eine unterschiedliche Ordnung.
Bei der Steuervorrichtung für die drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner die zweite Steuereinheit beispielsweise aus der dn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 44, der qn-Achsen-Stromrückkopplungssteuereinheit 46 und der dqn-/dq-Transformationseinheit 50 zusammengesetzt. Die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 führt die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet werden, aus. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet durch Transformieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen, der Grundanweisungswerte und des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, in die Komponenten die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen.
Die erste Steuereinheit 32 und 34 passt andere Komponenten als die Komponenten von höheren Harmonischen des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, an die Grundanweisungswerte an. Es kann dementsprechend in Betracht gezogen werden, dass die Grundwellenkomponenten aus einem Unterschied zwischen den Grundanweisungswerten und dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, adäquat eliminiert werden. Auf der Basis dieses Charakteristikums verwendet die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen die Grundanweisungswerte als Eingangsparameter. Dies macht es möglich, eine Einheit, wie zum Beispiel ein Hochpassfilter, das fähig ist, Komponenten von höheren Harmonischen aus dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, zu extrahieren, zu eliminieren.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die zweite Steuereinheit 44, 46, 50 auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet werden, die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, aus. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen transformiert einen Unterschied zwischen dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, und dem Wert, der durch Addieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen und der Grundanweisungswerte erhalten wird, in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die zweite Steuereinheit 44, 46, 50 eine Komponenten extrahierende Einheit 36 von höheren Harmonischen. Die Komponenten extrahierende Einheit 36 von höheren Harmonischen extrahiert aus dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, Komponenten von höheren Harmonischen. Die zweite Steuereinheit 44, 46, 50 führt auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, aus. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet durch Transformieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen und der Komponenten von höheren Harmonischen aus dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen als die Ausgangssignale der Komponenten extrahierenden Einheit 36 von höheren Harmonischen die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen.
Es ist daher möglich, dass die Komponenten extrahierende Einheit 36 von höheren Harmonischen als ein Hochpassfilter den Strom ohne Grundkomponenten ausgibt. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen speist die Stromkomponenten ohne die Grundkomponenten, die aus der Komponenten extrahierenden Einheit 36 von höheren Harmonischen ausgegeben werden, als Eingangsparameter ein.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung fuhrt die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen berechnet werden, die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, aus. Die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit 42 von höheren Harmonischen transformiert einen Unterschied zwischen den Komponenten von höheren Harmonischen, die durch die Komponenten extrahierende Einheit 36 von höheren Harmonischen extrahiert werden, und den Anweisungswerten von höheren Harmonischen in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen eine Periode, die gleich der Zahl von Nuten pro einer Periode eines elektrischen Winkels der drehenden elektrischen Maschine 10 ist.
Da die Nuten und der Statorkern (Zähne) bei einer drehenden elektrischen Maschine eine unterschiedliche Permeanz haben, besteht allgemein eine Tendenz, dass sich durch den Einfluss der höheren harmonischen Wellen, die der Drehungsperiode der Nuten und des Statorkerns aufgrund der Drehung eines Rotors entsprechen, in der drehenden elektrischen Maschine eine Drehmomentwelligkeit erhöht, wobei eine Statorwicklung in den Nuten aufgenommen ist, und die Statorwicklung um den Statorkern (die Zähne) gewickelt ist. Um dieses Problem zu eliminieren, transformiert die Steuervorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel die Komponenten, die die Drehmomentwelligkeit der drehenden elektrischen Maschine beeinträchtigen, in Gleichstromkomponenten. Die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 verwendet während der Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine fließt, wirksam die Gleichstromkomponenten.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet die zweite Steuereinheit 44, 46 und 50 das Koordinatensystem von höheren Harmonischen, das aus einer Mehrzahl von Drehkoordinatensystemen zusammengesetzt ist, die eine unterschiedliche Periode haben, die jeweils höheren harmonischen Wellen, die eine unterschiedliche Ordnung haben, entspricht.
Ein Verwenden der Gleichstromkomponenten, die aus den Komponenten von höheren Harmonischen des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, transformiert werden, als die Anweisungswerte der Rückkopplungssteuerung macht es möglich, eine einfache Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine 10 fließt, auszuführen. Die Steuervorrichtung gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel verwendet eine Mehrzahl von Drehkoordinatensystemen von höheren Harmonischen. Dies macht es möglich, eine Mehrzahl von Komponenten von höheren Harmonischen, die eine unterschiedliche Ordnung haben, in dem Strom leicht zu steuern und anzupassen.
Bei der Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Grunddrehkoordinatensystem ein dq-Koordinatensystem, das sich in einer Synchronisation mit einer Frequenz des Grundstroms dreht, und das Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen ist ein dq-Koordinatensystem von höheren Harmonischen, das sich verglichen mit dem Grunddrehkoordinatensystem mit einer Geschwindigkeit einer vielfachen Frequenz einer Ordnung der Stromkomponente von höheren Harmonischen dreht.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an jenen Details im Lichte der Gesamtlehren der Offenbarung entwickelt sein können. Die besonderen offenbarten Anordnungen sind dementsprechend lediglich darstellend gemeint und nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, dem die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente derselben gegeben ist, begrenzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-189786 [0001]
JP 2012-114288 [0001]
JP 3852289 [0005]
JP 2008-30825 [0116]

Claims

Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10), mit: einer Grunddrehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (27), die Komponenten in einem Grunddrehkoordinatensystem berechnet, wobei sich das Grunddrehkoordinatensystem in einer Synchronisation mit einer Frequenz eines Grundstroms dreht, und ein Ausgangsdrehmoment einer drehenden elektrischen Maschine (10) durch den Grundstrom in dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, bestimmt ist; einer ersten Steuereinheit (32, 34), die eine Rückkopplungssteuerung eines Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, ausführt, sodass der Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, an Anweisungswerte angepasst ist, wobei die Anweisungswerte durch Addieren von Anweisungswerten von höheren Harmonischen als Anweisungswerte eines Stroms von höheren Harmonischen, der eine Frequenz eines ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz des Grundstroms hat, und eines Grundanweisungswerts des Grundstroms auf der Basis der Komponenten des Drehkoordinatensystems der Grundwelle, die durch die Grunddrehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (27) berechnet werden, erhalten werden, und eine erste Anweisungsspannung ausgibt; einer Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen, die Komponenten des Drehkoordinatensystems von höheren Harmonischen, das sich in einer Synchronisation mit der Frequenz des Stroms von höheren Harmonischen dreht, berechnet; einer zweiten Steuereinheit (44, 46, 50), die durch Verwenden der Komponenten des Koordinatensystems von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen berechnet werden, eine Rückkopplungssteuerung für den Strom von höheren Harmonischen ausführt und eine zweite Anweisungsspannung ausgibt; einer Additionseinheit (52, 54), die die erste Anweisungsspannung, die durch die erste Steuereinheit (32, 34) berechnet wird, und die zweite Anweisungsspannung, die durch die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) berechnet wird, addiert und eine Anweisungsspannung ausgibt; und einer Wechselstromspannungs-Versorgungseinheit (60), die die drehende elektrische Maschine (10) auf der Basis der Anweisungsspannung, die durch die Additionseinheit (52, 54) berechnet wird, mit einer Wechselstromspannung versorgt.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, bei der Anweisungswerte von höheren Harmonischen Ströme von höheren Harmonischen einer Ordnung, die in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen eine Gleichstromkomponente wird, und die Anweisungswerte von Strömen von höheren Harmonischen, die voneinander unterschiedliche Ordnungen haben, enthalten.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen berechnet werden, die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, ausführt, wobei die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen durch Transformieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen, der Grundanweisungswerte und des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen berechnet.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 3, bei der die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen ausführt, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen berechnet werden, die einen Unterschied zwischen dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, und dem Wert, der durch Addieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen und der Grundanweisungswerte erhalten wird, in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen transformiert.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Steuereinheit (44, 46 50) eine Komponenten extrahierende Einheit (36) von höheren Harmonischen hat, die die Komponenten von höheren Harmonischen aus dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, extrahiert, und die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen ausführt, und die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen durch Transformieren der Anweisungswerte von höheren Harmonischen und der Komponenten von höheren Harmonischen aus dem Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen als die Ausgangssignale der Komponenten extrahierenden Einheit (36) von höheren Harmonischen berechnet.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 5, bei der die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) die Rückkopplungssteuerung des Stroms, der in der drehenden elektrischen Maschine (10) fließt, auf der Basis der Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen, die durch die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen berechnet werden, ausführt, die Drehkoordinatenkomponenten-Berechnungseinheit (42) von höheren Harmonischen einen Unterschied zwischen den Komponenten von höheren Harmonischen, die durch die Komponenten extrahierende Einheit (36) von höheren Harmonischen extrahiert werden, und den Anweisungswerten von höheren Harmonischen in die Komponenten in dem Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen transformiert.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen eine Periode hat, die gleich der Zahl von Nuten pro einer Periode eines elektrischen Winkels der drehenden elektrischen Maschine (10) ist.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Steuereinheit (44, 46, 50) ein Koordinatensystem von höheren Harmonischen verwendet, das aus einer Mehrzahl von Drehkoordinatensystemen, die eine unterschiedliche Periode haben, zusammengesetzt ist, die jeweils höheren harmonischen Wellen, die eine unterschiedliche Ordnung haben, entsprechen.
Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Grunddrehkoordinatensystem ein dq-Koordinatensystem, das sich in einer Synchronisation mit einer Frequenz des Grundstroms dreht, ist, und das Drehkoordinatensystem von höheren Harmonischen ein dq-Koordinatensystem von höheren Harmonischen ist, das sich verglichen mit dem Grunddrehkoordinatensystem mit einer Geschwindigkeit einer vielfachen Frequenz einer Ordnung der Stromkomponente von höheren Harmonischen dreht.