DE102013201918A1

DE102013201918A1 - Antriebsvorrichtung für Mehrfachwicklungsdrehmaschine

Info

Publication number: DE102013201918A1
Application number: DE102013201918A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Mori; Tetsuya Kojima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US20130249454A1; US8963462B2; JP2013201828A; JP5502126B2

Abstract

Es werden vorgesehen ein Drehpositionsdetektionsmittel (4), welches die Drehposition der Drehmaschine (1) detektiert; ein Ausfallbestimmungsmittel (5), das den Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels (4) bestimmt; Steuermittel (100), das eine Spannungsanweisung für jede Wicklungsgruppe (11, 12) basierend auf der durch das Drehpositionsdetektionsmittel (4) detektierten Drehposition berechnet; und ein Spannungsanlegemittel (3), das eine Spannung an jede Wicklungsgruppe (11, 12) anlegt, basierend auf der Spannungsanweisung. Gemäß der Ausfallbestimmung durch das Ausfallbestimmungsmittel (5) gibt das Steuermittel (100) eine Spannungsanweisung zur Drehpositionsabschätzung an das Spannungsanlegemittel (3) aus und schätzt die Drehposition θe basierend auf der Spannung und/oder dem Strom ab, die aus der Wicklungsgruppe (11) anhand der Spannungsanweisung ermittelt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Mehrfach- bzw. Multiplexwicklungs-Drehmaschine, die in der Lage ist, fortgesetzt die Drehmaschine anzutreiben, wenn ein Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
Eine Antriebsvorrichtung für eine Drehmaschine detektiert, um die Drehmaschine in einem gewünschten Zustand anzutreiben, die Position eines Rotors der Drehmaschine durch einen Rotationspositionsdetektor, um Steuerung durchzuführen, um eine Spannungsanweisung für die Spannungsanlegung an die Drehmaschine zu erzeugen, und legt an die Drehmaschine eine auf der Spannungsanweisung basierende Spannung durch das Spannungsanlegemittel an, wodurch die Drehmaschine angetrieben wird.
Der Drehpositionsdetektor, das Stromdetektionsmittel, das Spannungsanlegemittel, eine Drehmaschinenwicklung und dergleichen, welche die Drehmaschinenantriebsvorrichtung aufbauen, können manchmal ausfallen und entsprechend sind verschiedene Verfahren zum Fortsetzen des Antriebs der Drehmaschine selbst beim Auftreten eines Ausfalls vorgeschlagen worden.
Patentdokument 1 offenbart, dass in einer Drehmaschinensteuervorrichtung zum Steuern einer Drehmaschine mit einem Rotor und einem zum Rotor weisenden Stator ein Sensorausfallbestimmungsabschnitt feststellt, ob ein Drehgeber ausgefallen ist oder nicht. Im Normalzustand, in dem der Drehgeber nicht ausfällt, wird die Drehmaschine unter Verwendung eines durch den Drehgeber detektierten Detektionsdrehwinkels gesteuert. Falls der Drehgeber ausgefallen ist, wird die Drehmaschine unter Verwendung eines Schätzdrehwinkels gesteuert, der durch einen Drehwinkelschätzabschnitt erhalten wird.
Patentdokument 2 offenbart, dass in einer Mehrphasendrehmaschine mit einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die jede Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthält, eine Mehrzahl von Wechselrichterabschnitten, die alle Schaltmittel entsprechend jeder Phase von Wicklungen aufweisen, für die entsprechenden Wicklungsgruppen vorgesehen sind. Wenn ein AUS-Ausfall auftritt, in welchem die Durchleitung des Schaltmittels nicht gestattet ist, wird im ausgefallenen Wechselrichterabschnitt, der das Schaltmittel enthält, das ausgefallen ist, das andere Schaltmittel als das Schaltmittel, das im ausgefallenen Wechselrichterabschnitt ausgefallen ist, basierend auf einem Ausfallphasenstrom-Anweisungswert gestattet, der als eine Funktion zur Rotationsposition der Mehrphasendrehmaschine und einer Drehmomentanweisung oder eine Funktion zu der Drehposition und einem q-Achsenstrom-Anweisungswert berechnet wird, und ein anderer normaler Wechselrichterabschnitt als der ausgefallene Wechselrichterabschnitt auf derselben Weise wie im Normalzustand gesteuert.
Patentdokument 3 offenbart, dass in einer Mehrphasendrehmaschine mit einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die alle Wicklungen entsprechend einer Mehrzahl von Phasen beinhalten, Wechselrichterabschnitte einer Mehrzahl von Systemen, die alle ein Bein aufweisen, das aus einer hochpotentialseitigen Schaltvorrichtung und einer niederpotentialseitigen Schaltvorrichtung aufgebaut ist, entsprechend jeder Phase der Mehrphasendrehmaschine, für die entsprechenden Wicklungsgruppen vorgesehen sind. Wenn ein Kurzschlussausfall auftritt, in welchem die Schaltvorrichtung einen leitfähigen Zustand aufrechterhält, unabhängig von der Steuerung zur Abschaltung der Schaltvorrichtung, werden alle Schaltvorrichtungen im ausgefallenen System auf AUS gesteuert, während die Mehrphasendrehmaschine weiterhin durch das Bein im System, das nicht ausfällt, angetrieben wird, und die Schaltvorrichtungen in dem System, das nicht ausfällt, so gesteuert werden, dass sie die Ausgabe, die zusammen mit dem Kurzschlussausfall im ausgefallenen System verursacht wird, und der gegen den Antrieb der Mehrphasendrehmaschine arbeitet, aufheben, oder den Einfluss der Ausgabe auf den Antrieb reduzieren.
Patentdokument 4 offenbart eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche die Lenkkraft eines Fahrers unter Verwendung von Antriebskraft für eine Drehmaschine unterstützt, wobei die elektrische Servolenkungsvorrichtung beinhaltet: Steuermittel, die einen Stromanweisungswert, der für die Antriebskraft der Drehmaschine notwendig ist, einstellt; eine Mehrzahl von Stromwandlern; eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen entsprechend der Mehrzahl von Stromumwandlern, welche die Antriebskraft der Drehmaschine erzeugen, indem sie jeweils mit Strom aus der Mehrzahl von Stromwandlern versorgt werden; und ein Ausfalldektionsmittel, welches Ausfall des Stromwandlers oder der Wicklung detektiert. Wenn das Ausfalldektionsmittel einen Ausfall detektiert hat, wird der Stromanweisungswert gegenüber demjenigen im Normalzustand reduziert und es wird Strom kontinuierlich von den Normalen der Stromversorger zu den entsprechenden Wicklungen geführt.
Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-29031
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-78221
Patentdokument 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-78230
Patentdokument 4: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-131860
Patentdokument 1 schlägt ein Verfahren zum Fortsetzen des Antriebs einer Drehmaschine vor, wenn ein Drehgeber in der Drehmaschine ausgefallen ist. Jedoch gibt es ein Problem, dass, falls das Drehpositionsdetektionsmittel in einer Multiplexwicklungsdrehmaschine ausgefallen ist, die Rotationsleistungsfähigkeit abnimmt.
In den Patentdokumenten 2 bis 4 sind eine Multiplexwicklungsdrehmaschine und eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die alle Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthalten, und eine Mehrzahl von Spannungsanlegemittel für die entsprechenden Wicklungsgruppen vorgesehen, wodurch, selbst falls einige der Drehmaschinenwicklungen oder der Spannungsanlegemittel ausgefallen sind, die Drehmaschine ihren Antrieb durch die anderen normalen Drehmaschinenwicklungen und Spannungsanlegemittel fortsetzen kann. Jedoch gibt es ein Problem, dass es unmöglich ist, mit dem Ausfall angemessen umzugehen, falls das Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das obige Problem zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die alle Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthalten, die Fortsetzung des Antriebs zu ermöglichen, während eine minimale Drehleistungsfähigkeit aufrecht erhalten wird, selbst wenn das Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist.
Eine Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine mit einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die jede Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthält; ein Drehpositionsdetektionsmittel, das die Drehposition der Mehrfachwicklungsdrehmaschine detektiert; ein Ausfallbestimmungsmittel, welches bestimmt, ob das Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist oder nicht; ein Steuermittel, das eine Spannungsanweisung in Bezug auf die Mehrzahl von Wicklungsgruppen berechnet, basierend auf der durch das Drehpositionsdetektionsmittel detektierten Drehposition; und eine Mehrzahl von Spannungsanlegemitteln, die Spannung an die Mehrzahl von Wicklungsgruppen anlegen, basierend auf der Spannungsanweisung. Das Steuermittel gibt, wenn das Ausfallbestimmungsmittel festgestellt hat, dass das Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist, eine Spannungsanweisung zur Drehpositionsabschätzung an das zumindest einer der Mehrzahl von Wicklungsgruppen entsprechende Spannungsanlegemittel aus und schätzt die Drehposition ab, basierend auf Spannung und/oder Strom, die aus der Wicklungsgruppe anhand der Spannungsanweisung erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung in der Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine mit einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen, die alle Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthalten, wenn das Drehpositionsdetektionsmittel ausgefallen ist, wird eine Spannungsanweisung zur Positionsabschätzung an das Spannungsanlegemittel ausgegeben, das zumindest einer der Mehrzahl von Wicklungsgruppen entspricht, und wird die Drehposition basierend auf aus der Wicklungsgruppe erhaltener Spannung und/oder Strom anhand der Spannungsanweisung abgeschätzt, womit ein signifikanter Effekt bereitgestellt wird, die Fortsetzung des Antriebs zu ermöglichen, während eine minimale Drehleistungsfähigkeit bewahrt wird, selbst wenn das Drehpositionsdetektionsmittel ausgeführt ist.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bei Gesamtschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Erläuterungsdiagramm, das den Betrieb eines Stromanweisungsvektors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Erläuterungsdiagramm, das den Betrieb eines Stromanweisungsvektors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Erläuterungsdiagramm, das den Betrieb eines Stromanweisungsvektors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A–5B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Erläuterungsdiagramm, das den Betrieb eines Stromanweisungsvektors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Erläuterungsdiagramm, das den Betrieb eines Stromanweisungsvektors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8A–8B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9A–9B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10A–10B sind Erläuterungsdiagramme, die einen Stromvektorlokus von Hochfrequenzstrom zeigen, der fließt, wenn eine Hochfrequenzspannungsanweisung als eine Spannungsanweisung angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A–11B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Spannungsanlegeeinheit gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Timing-Diagramm, das ein Beispiel der Verarbeitungsoperation zum Abschätzen der Drehposition gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14A–14B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Erläuterungsdiagramm, das die Beziehung zwischen Spannungsvektoren und ihren Phasen gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Stromdetektionsabschnitts gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Drehpositionsdetektionsmittels gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist ein Timing-Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Spannungsvektoranweisung, einem Auslösesignal und jedem durch den Stromdetektionsabschnitt detektierten Phasenstrom gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist ein Erläuterungsdiagramm, das Variation bei den Strömen Δi1u, Δi1v und Δi1w in Bezug auf die Drehposition in dem Fall zeigt, bei dem Spannungsvektoranweisungen in einer Zeitteilerweise ausgegeben werden, um so monoton die Phase des Spannungsvektors zu erhöhen, gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
20 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur der Drehpositionsabschätzung durch das Drehpositionsdetektionsmittel gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden. Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN DER ERFINDUNG
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
1A und 1B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der ersten Ausführungsform ist eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine 1 (kann nachfolgend einfach als eine Drehmaschine 1 bezeichnet werden) eine Synchrondrehmaschine mit einer ersten Wicklungsgruppe 11, die aus Drei-Phasen-Wicklungen aufgebaut ist, und einer zweiten Wicklungsgruppe 12, die aus für einen Stator vorgesehen Drei-Phasen-Wicklungen aufgebaut ist und einen Permanentmagneten als Rotor verwendet.
Ein Spannungsanlegemittel 3 ist mit der Drehmaschine 1 über ein Stromdetektionsmittel 2 verbunden. Das Spannungsanlegemittel 3 besteht aus Spannungsanlegeeinheiten 31 und 32, die individuell für die entsprechenden Wicklungsgruppen 11 und 12 vorgesehen sind. Zusätzlich ist ein Drehpositionsdetektionsmittel 4 für eine Drehmaschine 1 vorgesehen und detektiert deren Drehposition. Zusätzlich ist ein Ausfallbestimmungsmittel 5, das den Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels 4 bestimmt, vorgesehen.
In der Drehmaschine 1 wird eine Spannung an die erste Wicklungsgruppe 11 durch eine Spannungsanlegeeinheit 31 angelegt, wodurch Strom an jede Wicklung in der ersten Wicklungsgruppe 11 angelegt wird, und ähnlich wird Spannung an der zweiten Wicklungsgruppe 12 durch die andere Spannungsanlegeeinheit 32 angelegt, wodurch Strom an jeder Wicklung in der zweiten Wicklungsgruppe 12 angelegt wird. Somit rotiert die Drehmaschine 1 durch elektromagnetische Kraft aufgrund des an jede der Wicklungsgruppen 11 und 12 angelegten Stroms und des Permanentmagneten des Rotors.
Das Stromdetektionsmittel 2 detektiert Drehmaschinenströme i1u, i1v, i1w, i2u, i2v, und i2w. Das Spannungsanlegemittel 3 liefert Spannung an die Drehmaschine 1, basierend auf Spannungsanweisungen v1u*, v1v*, v1w*, v2u*, v2v*, und v2w* durch eine Stromumwandlungsvorrichtung wie etwa einen Wechselrichter.
Das Drehpositionsdetektionsmittel 4 detektiert eine Drehposition θ der Drehmaschine 1 durch eine Drehpositionsdetektionsvorrichtung, wie etwa einen Drehgeber oder einen Drehcodierer. Das Ausfallbestimmungsmittel 5 bestimmt den Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels 4 und wenn das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, gibt es ein Ausfallsignal aus. Als ein Ausfallbestimmungsverfahren wird beispielsweise ein in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-29031 offenbartes Verfahren oder ein anderes bekanntes Verfahren verwendet, um den Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels zu detektieren.
Als Nächstes wird ein Steuermittel 100 beschrieben.
Das Steuermittel 100 gibt eine Spannungsanweisung an das Spannungsanlegemittel 3 aus. Eine Drehmomentsteuereinheit 101 erzeugt Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d*, und i2q* in einem mit der Drehposition θ der Drehmaschine 1 synchronisierten Drehkoordinatensystem, gemäß einer gewünschten Antriebsbedingung der Drehmaschine 1, wie etwa hier Drehzahl oder Drehmoment, aus der Drehmomentanweisung τ*. Das Detail der Berechnung durch die Drehmomentsteuereinheit 101 wird später beschrieben.
Ein Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Wandler 109 wandelt die in der ersten Wicklungsgruppe 11 der Drehmaschine 1 fließenden Ströme i1u, i1v und i1w in Stromwerte i1α und i1β in einem in Ruhe befindlichen 2-Achsen-Koordinatensystem um. Ähnlich wandelt ein Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Wandler 111 die Ströme i2u, i2v und i2w, die in der zweiten Wicklungsgruppe 12 der Drehmaschine 1 fließen, in Stromwerte i2α und i2β in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe um.
Ein Koordinatenwandler 108 wandelt die Stromwerte i1α und i1β in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe in Stromwerte i1d und i1q in einem Drehkoordinatensystem um. Ähnlich wandelt der andere Koordinatenwandler 110 die Stromwerte i2α und i2β in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe in Stromwerte i2d und i2q in einem Drehkoordinatensystem um.
Eine Stromsteuereinheit 103 führt beispielsweise eine Proportionalintegralsteuerung für die Differenz zwischen dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert i1d* und dem d-Achsen-Strom i1d und die Differenz zwischen dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert i1q* und dem q-Achsen-Strom i1q in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 durch, wodurch eine d-Achsen-Spannungsanweisung v1d* und eine q-Achsen-Spannungsanweisung v1q* berechnet wird. Ähnlich führt beispielsweise eine Stromsteuereinheit 102 eine proportionale integrale Steuerung für die Differenz zwischen dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert i2d* und dem d-Achsen-Strom i2d und die Differenz zwischen dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert i2q* und dem q-Achsen-Strom i2q in Bezug auf die zweite Wicklungsgruppe 12 durch, wodurch die d-Achsen-Spannungsanweisung V2d* und die q-Achsen-Spannungsanweisung v2q* berechnet wird.
Ein Koordinatenwandler 105 wandelt die Spannungsanweisungen v1d* und v1q* in einem Drehkoordinatensystem in Spannungsanweisungen v1α* und v1β* in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe um. Ähnlich wandelt der andere Koordinatenwandler 104 die Spannungsanweisungen v2d* und v2q* in einem Drehkoordinatensystem in Spannungsanweisungen v2α* und v2β* in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe um.
Ein Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 107 wandelt die Spannungsanweisungen v1α* und v1β* in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe in Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* für die entsprechenden Phasen um. Ähnlich wandelt ein Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 106 die Spannungsanweisungen v2α* und v2β* in einem Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe in Spannungsanweisungen v2u*, v2v* und v2w* für die entsprechenden Phasen um.
Das Drehpositionssabschnittsmittel 113, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, schätzt eine Drehposition, basierend auf den Spannungsanweisungen v1d* und v1q* in ein Dreh-Zwei-Achsen-Koordinatensystem in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, die aus der Stromsteuereinheit 103 ausgegeben werden, um, und die Ströme i1d und i1q in einem aus dem Koordinatenwandler 108 ausgegebenen Dreh-Zwei-Achsen-Koordinatensystem. Die in diesem Fall abgeschätzte Drehposition wird durch θe bezeichnet. Es sei angemerkt, dass als Abschätzverfahren verschiedene Verfahren zum Abschätzen einer Drehposition, basierend auf Spannung/Stromgleichungen für die Drehmaschine, wie etwa ein in der Mai 2003 Ausgabe der "Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, "Position Sensorless Control of PM Motor Using Adaptive Observer on Rotational Coordinate" (nachfolgend als Nicht-Patent-Dokument 1 bezeichnet) offenbartem Verfahren oder einem in im oben beschriebenen Patentdokument 1 offenbarten Verfahren verwendet werden können.
Ein Schaltabschnitt 112 wählt die Drehposition θ oder θe, die aus jedem der Koordinatenwandler 108, 110, 104 und 105 auszugeben ist, basierend auf einem Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 aus. Wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 kein Ausfallsignal ausgibt, wird die durch das Drehpositionsdetektionsmittel 4 detektierte Drehposition θ ausgewählt und wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, wird die durch das Drehpositionsabschätzmittel 113 abgeschätzte Drehposition θe ausgewählt. Dann werden Informationen zur Drehposition θ oder θe an jeden der Koordinatenwandler 104, 105, 108 und 110 gegeben.
Die Drehmomentsteuereinheit 101 berechnet Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d*, i2q*, die sich unterscheiden zwischen dann, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 ausgegeben wird, und dann, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, in Bezug auf dieselbe Drehmomentanweisung τ*.
Das heißt, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 101 die Stromanweisungswerte derart ein, dass i1d* gleich i2d* und i1q* gleich i2q ist, wie in den nachfolgenden Ausdrücken (1) und (2) gezeigt.
2 zeigt eine Vektorrepräsentation in einem Drehkoordinatensystem in diesem Fall und i* ist ein Wert, der durch Vektoraddition der Stromanweisungswerte für die erste Wicklungsgruppe 11 und die zweite Wicklungsgruppe 12 erhalten wird. I1d* = i2d* (1) i1q* = i2q* (2)
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 101 die Stromanweisungswerte so ein, dass sie den in den nachfolgenden Ausdrücken (3) und (4) gezeigten Beziehungen genügen. Das heißt, dass der Absolutwert der Stromanweisungswerte in Bezug auf eine Wicklungsgruppe, durch welche die Drehposition abgeschätzt wird (in diesem Beispiel, die erste Wicklungsgruppe 11) auf Klein eingestellt wird.
3 zeigt eine Vektorrepräsentation in einem Drehkoordinatensystem in diesem Fall. Im Vergleich zu den in 2 gezeigten Stromanweisungswerten sind die Stromanweisungswerte i2d* und i2q* für die zweite Wicklungsgruppe 12 derselbe Wert und werden die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* für die erste Wicklungsgruppe 11 auf Klein eingestellt. |i1d*| < |i2d*| (3) |i1q*| < |i2q*| (4)
Zusätzlich, wie in den nachfolgenden Ausdrücken (5) und (6) gezeigt, können zwischen der ersten Wicklungsgruppe 11 und der zweiten Wicklungsgruppe 12 die Stromanweisungswerte in Bezug auf die D-Achse die gleichen sein und kann der Stromanweisungswert in Bezug auf die Q-Achse kleiner als der andere sein. |i1d*| = |i2d*| (5) |i1q*| < |i2q*| (6)
Weiterhin, wie in den nachfolgenden Ausdrücken (7) und (8) gezeigt, können zwischen der ersten Wicklungsgruppe 11 und der zweiten Wicklungsgruppe 12 die Stromanweisungswerte in Bezug auf die Q-Achse gleich sein und kann nur der Stromanweisungswert in Bezug auf die D-Achse kleiner als der andere sein. |i1d*| < |i2d*| (7) |i1q*| = |i2q*| (8)
Weiter kann im Vergleich zu 2 der Stromanweisungswert i1d* gesenkt werden, während der Stromanweisungswert i2d* um den abgesenkten Betrag erhöht werden, und der Stromanweisungswert i1q* kann abgesenkt werden, während der Stromanweisungswert i2q* um den abgesenkten Betrag erhöht werden kann, wodurch derselbe Vektoradditionswert i* erhalten werden kann. 4 ist ein Vektordiagramm in dem Fall, bei dem die Stromanweisungswerte i1d*, i2d*, i1q* und i2q* auf diese Weise eingestellt werden. Falls die Stromanweisungswerte wie in 4 gezeigt eingestellt werden, da der Vektoradditionswert i* der gleiche ist wie der Wert vor Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels 4, ist es möglich, den Antrieb bei demselben Rotationsdrehmoment fortzusetzen.
Nachfolgend wird der Grund beschrieben, warum die Stromanweisungswerte in Bezug auf die Wicklungsgruppe, durch welche die Drehposition abgeschätzt wird (in diesem Fall die erste Wicklungsgruppe 11) auf Klein eingestellt werden, wie durch die obigen Ausdrücke (3) bis (8) oder in 4 gezeigt.
Im Positionsabschätzverfahren für die Drehposition θe durch das Drehpositionsabschätzmittel 113 wird die Drehposition θe aus der induzierten Spannung der Drehmaschine 1 abgeschätzt, basierend auf Spannungs-/Strom-Gleichungen der Drehmaschine 1, wie in den nachfolgenden Ausdrücken (9) und (10) gezeigt. Vd = R·id + Ld·pid = ω·Lq·iq (9) Vq = R·iq + Lq·piq = ω·Ld·id + ω·φ (10)
Hier ist Vd die d-Achsenspannung, ist Vq die q-Achsenspannung, ist id der d-Achsenstrom, ist iq der q-Achsenstrom, ist R ein Wicklungswiderstand, ist Ld eine d-Achseninduktanz, ist Lq ein q-Achseninduktanz, ist ω die Drehwinkelgeschwindigkeit der Drehmaschine, ist φ der Magnetfluss der Drehmaschine und ist p ein Differentialoperator.
Daher beeinträchtigen der Wicklungswiderstand und die Induktanz der Drehpositionsabschätzgenauigkeit. Das heißt, falls der tatsächliche Wicklungswiderstand und die tatsächliche Induktanz der Drehmaschine 1 sich vom Wicklungswiderstand und der Induktanz unterscheiden, die für das Drehpositionsabschätzmittel 113 verwendet werden, um die Drehposition θe abzuschätzen, kann die induzierte Spannung nicht exakt aus der Spannung und dem Strom der Drehmaschine 1 extrahiert werden und daher tritt als ein Ergebnis ein Abschätzfehler der Drehposition θe auf.
Da der Wicklungswiderstand anhand der Wicklungstemperatur variiert und die Induktanz in Übereinstimmung mit dem Wicklungsstromwert durch den Effekt magnetischer Sättigung variiert, ist es hier nicht einfach, die Drehpositionsabschätzgenauigkeit trotz der Variationen aufrecht zu erhalten. Obwohl verschiedene Korrekturverfahren für das Problem vorgeschlagen worden sind, kann die Korrekturgenauigkeit unzureichend sein oder es kann ein teurer Mikrocontroller als Steuerbetriebsvorrichtung erforderlich werden, weil eine komplizierte Tabelle zum Verbessern der Abschätzgenauigkeit notwendig ist.
Entsprechend stellt in der ersten Ausführungsform, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 ausgegeben wird, die Drehmomentsteuereinheit 101 die Absolutwerte der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, durch welche die Drehposition abgeschätzt wird, auf kleiner als jene ein, wenn ein Ausfallsignal nicht ausgegeben wird.
Die Ströme i1d und i1q in einem Dreh-Zwei-Achsen-Koordinatensystem, die detektiert werden, werden durch die Stromsteuereinheit 103 so gesteuert, dass sie mit den Stromanweisungswerten i1d* und i1q* koinzidieren und zu dieser Zeit werden in Übereinstimmung mit einem Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 die Spannungsanweisungen v1d* und v1q*, die in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auszugeben sind, auf kleiner eingestellt als jene, wenn ein Ausfallsignal nicht ausgegeben wird, wodurch die Spannungsanweisungen den an der ersten Wicklungsgruppe 11 angelegten Strom so steuern, dass er klein ist.
Hier, wie in den Ausdrücken (9) und (10), die Spannungsgleichungen sind, gezeigt, werden die Terme, welche den Wicklungswiderstand R und die Induktanzen Ld und Lq enthalten, mit den Strömen id und iq oder den Differentialwerten pid und piq der Ströme multipliziert. Daher, falls die Stromanweisungswerte für die an die Wicklungsgruppe ausgelegten Ströme, durch welche die Drehposition θe abgeschätzt wird, auf Klein eingestellt wird, können die Spannungswerte der Terme, welche den Wicklungswiderstand R und die Induktionen Ld und Lq enthalten, verkleinert werden. Insbesondere in Ausdruck (10), da die ersten bis dritten Terme der rechthändigen Seite abnehmen und das Verhältnis des vierten Terms (induzierter Spannungsterm: ωφ) der rechthändigen Seite in der linkshändigen Seite Vq relativ erhöht wird, kann der Einfluss des Fehlers des Wicklungswiderstandes oder der Induktanz gesenkt werden. Aus diesem Grund, selbst falls ein Fehler im Wicklungswiderstand oder der Induktanz auftritt, kann ein Abnehmen bei der Abschätzgenauigkeit für die Drehposition θe unterdrückt werden.
Wie oben beschrieben, wenn gemäß der ersten Ausführungsform das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, gibt das Steuermittel 100 Spannungsanweisungen aus, um den Strom der Wicklungsgruppe, durch welchen die Drehposition θe abgeschätzt wird (hier als ein Beispiel die erste Wicklungsgruppe 11) abzusenken. Somit, wenn das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, selbst falls ein Fehler im Wicklungswiderstand oder der Induktanz auftritt, wird es möglich, den Betrieb glatt fortzusetzen, während die Drehposition θe mit hoher Genauigkeit abgeschätzt wird, ohne eine komplizierte Korrekturtabelle neu bereitzustellen, im Vergleich mit dem im Nicht-Patentdokument 1 oder dem Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Die 5A und 5B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der zweiten Ausführungsform sind die von der ersten Ausführungsform (1A und 1B) verschiedenen Teile eine Drehmomentsteuereinheit 201 und ein Drehpositionsabschätzmittel 202 des Steuermittels 200. Die anderen Konfigurationen sind im Wesentlichen die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
Die Drehmomentsteuereinheit 201 berechnet die Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q*, die sich unterscheiden zwischen dann, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, und wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, in Bezug auf dieselbe Drehmomentanweisung τ*.
Das heißt, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 201 die Stromanweisungswerte, wie in den obigen Ausdrücken (1) und (2) gezeigt, ähnlich zur Drehmomentsteuereinheit 101 der ersten Ausführungsform, ein.
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 201 die Stromanweisungswerte so ein, dass sie die durch die nachfolgenden Ausdrücke (11) und (12) gezeigten Beziehungen erfüllen. Das heißt, dass die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, durch welche die Positionsabschätzung durchgeführt wird, beide auf Null eingestellt werden. 6 zeigt eine Vektorrepräsentation in einem Drehkoordinatensystem in diesem Fall. i1d* = 0 (11) i1q* = 0 (12)
Alternativ kann im Vergleich zu 6 der Stromanweisungswert i1d* auf Null eingestellt werden, während der Stromanweisungswert i2d* um denselben Wert wie der ursprüngliche Stromanweisungswert i1d* erhöht wird, und kann der Stromanweisungswert i1q* auf Null eingestellt werden, während der Stromanweisungswert i2q* um denselben Wert wie der ursprüngliche Stromanweisungswert i1q* erhöht werden kann, wodurch derselbe Vektoradditionswert i* erhalten werden kann. 7 ist ein Vektordiagramm in dem Fall, wenn die Stromanweisungswerte i1d* (= 0), i2d*, i1q* (= 0) und i2q* auf diese Weise eingestellt werden. Falls die Stromanweisungswerte wie in 7 gezeigt eingestellt werden, da der Vektoradditionswert i* der gleiche wie der Wert vor Ausfall des Drehpositionsdetektionsmittels 4 ist, ist es möglich, den Antrieb beim selben Rotationsdrehmoment fortzusetzen.
Wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, schätzt das Drehpositionsabschätzmittel 202 die Drehposition θe ab, basierend auf den Spannungsanweisungen v1d* und v1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, die aus der Stromsteuereinheit 103 ausgegeben werden. Dann werden Informationen zur geschätzten Drehposition θe jedem der Koordinatenwandler 104, 105, 108, 110 über den Schaltabschnitt 112 gegeben.
Es wird angemerkt, dass, als das Schätzverfahren in diesem Fall dasselbe Verfahren wie dasjenige durch das Drehpositionsabschätzmittel 113 der ersten Ausführungsform verwendet werden kann. Jedoch stellt in dem Fall, bei dem das Drehpositionsabschätzmittel 202 eine Drehpositionsabschätzung durchführt, die Drehmomentsteuereinheit 201 die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auf Null ein. Daher, da der Strom in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auf Null gesteuert wird durch die Stromsteuereinheit 103, sind Informationen zu den Strömen i1d und i1q in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 nicht erforderlich, um die Drehposition abzuschätzen, anders als im Fall des Drehpositionsabschätzmittels 113.
Nachfolgend wird der Effekt beschrieben werden, der durch die Drehmomentsteuereinheit 201 erhalten wird, die beide Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auf Null einstellt.
Falls die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 beide auf Null eingestellt werden, werden die Ströme i1d und i1q der ersten Wicklungsgruppe 11 durch die Stromsteuereinheit 103 auf Null gesteuert. Hier werden, wie in den Ausdrücken (9) und (10) gezeigt, die Spannungsgleichungen sind, die Terme, welche den Wicklungswiderstand R und die Induktanzen Ld und Lq enthalten, mit den Strömen id und iq oder den Differenzwerten pid und piq der Ströme multipliziert. Daher, falls die Stromanweisungswerte für die Ströme, die an die Wicklungsgruppe angelegt werden, auf Null eingestellt werden, werden die Spannungswerte der Terme, welche den Wicklungswiderstand R und die Induktanzen Ld und Lq beinhalten, Null. Als Ergebnis kann in Ausdruck (10), da die ersten bis dritten Terme auf der rechthändigen Seite Null werden und die linkshändige Seite Vq gleich dem vierten Term wird (induzierter Spannungsterm: ωφ) der rechtshändigen Seite, der Einfluss des Fehlers des Wicklungswiderstandes oder der Induktanz eliminiert werden. Aus dem obigen Grunde, selbst falls ein Fehler im Wicklungswiderstand oder der Induktanz auftritt, kann eine Abnahme bei der Drehpositionsabschätzgenauigkeit mehr als in der ersten Ausführungsform reduziert werden.
Das heißt, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 201 des Steuermittels 200 beide Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auf Null ein, und zusammen mit der Einstellung werden die Ströme i1d und i1q in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 durch die Stromsteuereinheit 103 beide auf Null gesteuert. Daher wird Vq in Ausdruck (10) basierend nur auf dem induzierten Spannungsterm ωφ durch das Drehpositionsabschätzmittel 202 berechnet, so dass die Berechnung nicht durch einen Fehler beim Widerstand oder der Induktanz beeinträchtigt wird. Als Ergebnis wird es möglich, die Drehposition θe genau abzuschätzen.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, das Steuermittel 200 eine Spannung derart ausgeben, dass der Strom der Wicklungsgruppe, durch welche die Drehposition θe abgeschätzt wird, auf Null gesteuert wird. Wenn das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, selbst falls ein Fehler im Wicklungswiderstand oder der Induktanz auftritt, wird es somit möglich, den Antrieb glatt fortzusetzen, während die Drehposition θe durch das Drehpositionsabschätzmittel 202 mit höherer Genauigkeit als in der ersten Ausführungsform abgeschätzt wird.
DRITTE AUSFÜHRUNGFORM
8A und 8B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der dritten Ausführungsform sind die von den ersten und zweiten Ausführungsformen (1A und 1B und 5A und 5B) unterschiedlichen Teile eine Drehmomentsteuereinheit 301, ein Drehpositionsabschätzmittel 302, eine Hochfrequenzspannungsanweisungseinheit 305 und ein Spannungsadditionsabschnitt 303 des Steuermittels 300. Die anderen Konfigurationen sind im Wesentlichen die gleichen wie jene der ersten und zweiten Ausführungsformen.
Die Drehmomentsteuereinheit 301 erzeugt die Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q* in einem mit der Drehposition θ der Drehmaschine 1 synchronisierten Drehkoordinatensystem gemäß einer gewünschten Antriebsbedingung der Drehmaschine 1, wie hier etwa Drehzahl oder Drehmoment, aus der Drehmomentanweisung τ*.
Die Hochfrequenzspannungsanweisungseinheit 305 erzeugt Hochfrequenzspannungsanweisungen vuh*, vvh* und vwh* für die Drehpositionsabschätzung. Zusätzlich ist der Spannungsadditionsabschnitt 303 in der nachfolgenden Stufe des Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandlers 107 vorgesehen und gibt die Spannungsanweisungen v1u', v1v* und v1w*, die sich unterscheiden zwischen dann, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird und dann, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, aus.
Das heißt, wenn ein Ausfallsignal nicht eingegeben wird, gibt der Spannungsadditionsabschnitt 303 Direktausgangswerte v1u'*, v1v'* und v1w'*, die aus dem Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 107 ausgegeben werden, als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* direkt aus.
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, addiert der Spannungsadditionsabschnitt 303 die Hochfrequenzspannungsabweisungen vuh*, vvh* und vwh* für die Drehpositionsabschätzung, die aus der Hochfrequenzspannungsanweisungseinheit 305 gegeben werden, zu den Werten v1u'*, v1v'* und v1w'*, die aus dem Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 107 ausgegeben werden, und er gibt die sich ergebenden Werte als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus. Diese Beziehungen werden durch die nachfolgenden Ausdrücke (13) bis (15) gezeigt. vuh* = v1u'* + vvh* (13) vvh* = v1v'* + vvh* (14) vwh* = v1w'* + vwh* (15)
Das Drehpositionsabschätzmittel 302, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, schätzt die Drehposition θe ab, basierend auf dem Strom der ersten Wicklungsgruppe 11, der durch das Stromdetektionsmittel 2 detektiert wird. Es sei angemerkt, dass, obwohl die 8A und 8B den Fall zeigen, bei dem von den Drei-Phasen-Strömen der ersten Wicklungsgruppe 11 die Ströme i1u und i1v für zwei Phasen, d. h. die U-Phase und die V-Phase, detektiert werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und Ströme für zwei oder mehr Phasen der drei Phasen detektiert werden können. Zusätzlich kann als das Abschätzverfahren für die Drehposition θe in diesem Fall ein bekanntes Verfahren zum Schätzen der Drehposition θe durch Verwenden der Ausprägung eines Rotors und Anlegen von Hochfrequenzspannung neben einer Spannungsanweisung zum Antreiben einer Drehmaschine verwendet werden. Beispielsweise kann ein in der Juni-2011-Ausgabe der Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, "Direct Rotor-Position Estimation Method for Salient Pole PM Motor by Using High-Frequency Voltage" (nachfolgend als Nicht-Patentdokument 2 bezeichnet) verwendet werden.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der dritten Ausführungsform, wenn das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* der Drehmaschine 1, die durch die Hochfrequenzspannungsanweisungen vuh*, vvh* und vwh* für Drehpositionsabschätzung addiert worden sind, verwendet und wird die Drehposition θe unter Verwendung von Ausprägung der Drehmaschine 1 abgeschätzt, wodurch die Drehmaschine 1 weiter angetrieben werden kann. Daher kann die Drehposition θe selbst im Fall einer niedrigen Drehzahl, in der die induzierte Spannung abnimmt, abgeschätzt werden. Entsprechend, selbst falls das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, wenn die Drehzahl der Drehmaschine 1 niedrig ist, wird es möglich, den Antrieb glatt fortzusetzen, während die Drehposition θe abgeschätzt wird, im Vergleich zu Patentdokument 1 und den ersten und zweiten Ausführungsformen, die ein Verfahren zum Abschätzen der Drehposition basierend auf der induzierten Spannung der Drehmaschine 1 verwenden.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die 9A und 9B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der vierten Ausführungsform ist ein von der dritten Ausführungsform (8A und 8B) unterschiedener Teil eine Drehmomentsteuereinheit 401 eines Steuermittels 400. Die anderen Konfigurationen sind im Wesentlichen die gleichen wie jene in der dritten Ausführungsform.
Ähnlich wie die Drehmomentsteuereinheit 101 der ersten Ausführungsform berechnet die Drehmomentsteuereinheit 401 die Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q*, die sich unterscheiden zwischen wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird und wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, in Bezug auf dieselbe Drehmomentanweisung τ*.
Das heißt, wenn ein Ausfallsignal nicht eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 401 die Stromanweisungswerte wie in den obigen Ausdrücken (1) und (2) gezeigt ein. 2 zeigt eine Vektorrepräsentation in einem Drehkoordinatensystem in diesem Fall und i* ist ein Wert, der durch Vektoraddition der Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q* für die erste Wicklungsgruppe 11 und die zweite Wicklungsgruppe 12 erhalten wird.
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, stellt die Drehmomentsteuereinheit 401 die Stromanweisungswerte so ein, dass sie den durch die Ausdrücke (3) und (4), die Ausdrücke (5) und (6), oder die Ausdrücke (7) und (8), die oben beschrieben sind, gezeigten Beziehungen genügen. Das heißt, einer oder beide der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, durch welche die Positionsabschätzung durchgeführt wird, werden auf Klein eingestellt. Alternativ, ähnlich dem Fall der Drehmomentsteuereinheit 201 der zweiten Ausführungsform, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, kann die Drehmomentsteuereinheit 401 die beiden Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11 auf Null einstellen.
Somit werden in der vierten Ausführungsform, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, einer oder beide der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11 auf Klein eingestellt, oder die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* werden beide auf Null eingestellt. Der in diesem Fall erhaltene Effekt wird unten beschrieben.
Falls id Null ist und iq einen Konstantwert (stationärer Zustand) in den Spannungsstromgleichungen (9) und (10) der oben beschriebenen Drehmaschine 1 ist, werden die folgenden Ausdrücke (16) bzw. (17) erhalten. Vd = –ω·Lq·iq (16) Vq = R·iq + ω·φ (17)
Aus den Ausdrücken (16) und (17) wird ein Effektivwert Vrms der Drehmaschinenspannung durch den nachfolgenden Ausdruck repräsentiert. Vrms = √(Vd² + Vq²) = √{(ω·Lq·iq)² + (R·iq + ω·φ)²} (18)
In Ausdruck (18), falls die Drehzahl ω ein Konstantwert ist, steigt der Effektivwert Vrms der Drehmaschinenspannung monoton mit Anstieg des Stroms iq der Drehmaschine 1 an. Somit, in Bezug auf dieselbe Drehzahl ω, falls der Strom iq der Drehmaschine 1 ansteigt, steigt auch die Spannung der Drehmaschine 1 an. Daher, wenn die Drehmaschine 1 bei einer Konstantdrehzahl angetrieben wird, müssen, um den Strom zu erhöhen, die Spannungsanweisungen erhöht werden. Beispielsweise in der in 9A und 9B gezeigten Konfiguration, wenn der Stromanweisungswert i1q* zu erhöhen ist (hier ist i1d* Null), müssen die Spannungsanweisungen v1u'*, v1v'* und v1w'* erhöht werden.
Andererseits nimmt im Allgemeinen, da es eine Obergrenze für die Spannung gibt, die durch das Spannungsanlegemittel 3 ausgegeben werden kann, falls die Spannungsanweisung erhöht wird, um den Strom der Drehmaschine 1 zu erhöhen, die Marge für die Spannung, welche durch das Spannungsanlegemittel 3 ausgegeben werden kann, graduell ab. Daher, falls die Spannungsanweisung v1u'*, v1v'* und v1w'* wie oben beschrieben erhöht werden, nehmen die Spannungen der Hochfrequenzspannungsanweisungen vuh*, vvh* und vwh*, die durch die Hochfrequenzspannungsanweisungseinheit 305 ausgegeben werden können, ab, und als Ergebnis nimmt die Abänderungsgenauigkeit für die durch die Drehpositionsabschätzmittel 302 abgeschätzte Drehposition θe ab.
Entsprechend stellt in der vierten. Ausführungsform die Drehmomentsteuereinheit 401 einen oder beide der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11 auf Klein ein oder stellt sie beide auf Null ein. Somit wird es im Vergleich zur Konfiguration, bei der stets die Stromanweisungswerte i1d* und i1q* aus der Drehmaschinenanweisung τ* unabhängig von einem Ausfallsignal erzeugt werden, wird es wie in der Drehmomentsteuereinheit 301 der dritten Ausführungsform, möglich, die Amplituden der Hochfrequenzspannungsanweisungen vuh*, vvh* und vwh* zu erhöhen. Als Ergebnis steigt die Schätzgenauigkeit für die durch das Drehpositionsabschätzmittel 302 abgeschätzte Drehposition θe an.
Weiter werden in der vierten Ausführungsform, im Vergleich zur Konfiguration der dritten Ausführungsform, wenn ein Ausfallsignal an der Drehmomentsteuereinheit 401 eingegeben wird, einer oder beide der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* auf Klein eingestellt, oder werden beide Stromanweisungswerte i1d* und i1q* auf Null eingestellt. Damit wird es möglich, den Einfluss des durch die wechselseitige Interferenz der Induktanzen aufgrund einer durch die Änderung der Induktionsverteilung verursachte magnetischen Sättigung verursachten Drehpositionsschätzfehlers durch den in der Drehmaschine 1 fließenden Strom zu verkleinern.
Der Drehpositionsschätzfehler wird im Detail in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-166638 (nachfolgend als Patentdokument 5 bezeichnet) beschrieben. Im Falle keiner Last (die Stromanweisungswerte genügen i1d* i1q* = 0), wird ein Stromvektorlokus eines Hochfrequenzstroms, der fließt, wenn Hochfrequenzspannung durch das Spannungsanlegemittel 3 angelegt wird, basierend auf den Hochfrequenzspannungsanweisungen vuh*, vvh* und vwh* zu Strom in einem d-q-Koordinatensystem mit der d-Achse als der langen Achse und der q-Achse als der kurzen Achse, wie in 10A gezeigt (hier ist d-Achsen-Induktanz < q-Achsen-Induktanz). Wie in 10A gezeigt, da die Phase, bei der der Strom die Maximalamplitude aufweist, mit der d-Achse koinzidiert, kann die Drehposition θe abgeschätzt werden.
Andererseits wird ein Stromvektorlokus eines Hochfrequenzstroms in dem Fall, bei dem andere Stromanweisungswerte als Null (i1d* ≠ 0, i1q* ≠ 0) gegeben werden, zu einer Ellipse mit der dh-Achse als der langen Achse und der qh-Achse als der kurzen Achse, wie in 10B gezeigt. Da die d-Achse um eine Phase von ΔθL vorrückt, ist die Phase ΔθL der Abschätzfehler ΔθL der Drehachsenposition θe.
Da der Schätzfehler ΔθL aufgrund magnetischer Sättigung des Stators oder des Rotors der Drehmaschine 1 auftritt, stehen die Stromanweisungswerte und der Schätzfehler ΔθL der Drehposition in einer im Wesentlichen proportionalen Beziehung. Das obige Patentdokument 5 schlägt ein Korrekturverfahren vor, das anhand des Stromanweisungswerts durchgeführt wird. Jedoch werden gemäß der vierten Ausführungsform einer oder beide der Absolutwerte der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* in Bezug auf die Wicklungsgruppe, durch welche die Positionsabschätzung durchgeführt wird (hier die erste Wicklungsgruppe 11) gesenkt, oder werden sie beide auf Null eingestellt, wodurch die Wirkung bereitgestellt wird, dass der Drehpositionsschätzfehler ΔθL in die Lage versetzt wird, abgesenkt zu werden, ohne eine Berechnung wie etwa eine anhand der Stromanweisungswerte i1d* und i1q* durchgeführte Korrektur im Vergleich zur dritten Ausführungsform zu verwenden.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die 11A und 11B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der fünften Ausführungsform.
In der fünften Ausführungsform sind die von der ersten Ausführungsform (1A und 1B) unterschiedlichen Teile eine Drehmomentsteuereinheit 501, ein Drehpositionsschätzmittel 502, eine Kurzschlussspannungsanweisungseinheit 505 und ein Schaltabschnitt 503 des Steuermittels 500. Die anderen Konfigurationen sind grundlegend dieselben wie jene der ersten Ausführungsform.
Das Merkmal der fünften Ausführungsform besteht darin, dass, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 festgestellt hat, dass das Drehpositionsdetektionsmittel 4 ausgefallen ist, zumindest eine der Wicklungsgruppen der Drehmaschine 1 für alle Phasen kurzgeschlossen wird und die Drehposition θe basierend auf dem in der zumindest einen der Wicklungsgruppen, die für alle Phasen kurzgeschlossen ist, fließenden Strom abgeschätzt wird, wodurch der Antrieb fortgesetzt wird. Nachfolgend wird das Verfahren beschrieben.
Die Drehmomentsteuereinheit 501 erzeugt Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q* in einem Drehkoordinatensystem, das mit der Drehposition θ der Drehmaschine 1 synchronisiert ist, anhand einer gewünschten Antriebsbedingung der Drehmaschine 1, wie etwa hier Drehzahl oder Drehmoment, aus der Drehmomentanweisung τ*.
Das Drehpositionsschätzmittel 502 gibt, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, ein Kurzschlussspannungssignal zum selektiven Schalten der Ausgabe der Kurzschlussspannungsanweisungseinheit 505 an den Schaltabschnitt 503 aus und schätzt die Drehposition θe basierend auf den Strömen i1α und i1β in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, die aus dem Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 109 anhand der Ausgabe des Kurzschlussspannungssignals ausgegeben werden.
Die Kurzschlussspannungsanweisungseinheit 505 erzeugt Spannungsanweisungen vu0*, vv0* und vw0* für Allphasenkurzschluss, für eine Spannungsanlegeeinheit 31. Der Schaltabschnitt 503 ist an der nachfolgenden Stufe des Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandlers 107 vorgesehen, und gibt die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w*, die differieren zwischen dann, wenn ein Kurzschlussspannungssignal aus dem Drehpositionsschätzmittel 502 eingegeben wird, und dann, wenn ein Kurzschlussspannungssignal nicht eingegeben wird, aus.
Das heißt, wenn ein Kurzschlussspannungssignal nicht eingegeben wird, gibt der Schalter 503 Direktwerte v1u'*, v1v'* und v1w'*, die aus dem Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 307 ausgegeben werden, als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus.
Wenn andererseits das Kurzschlussspannungssignal eingegeben wird, gibt der Schaltabschnitt 503 die Spannungsanweisungen vu0*, vv0* und vw0* für eine Allphasenkurzschließung für die Spannungsanlegeeinheit 31, die durch die Kurzschlussspannungsanweisungseinheit 505 erteilt wird, als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus.
Hier wird der Betrieb in dem Fall beschrieben, wenn die Spannungsanweisungen vu0*, vv0* und vw0* für einen allphasigen Kurzschluss der Spannungsanlegeeinheit 31 erteilt werden.
Jede der Spannungsanlegeeinheiten 31 und 32 wird als ein Wechselrichter 510 angenommen, der eine Konfiguration wie in 12 gezeigt aufweist. Der Wechselrichter 510 weist Schaltvorrichtungen 530, 531 und 532 auf einem oberen Arm und Schaltvorrichtungen 533, 534 und 535 auf einem unteren Arm auf. Die Schaltvorrichtung 530 auf dem oberen Arm und die Schaltvorrichtung 533 auf dem unteren Arm sind in Reihe verbunden, die Schaltvorrichtung 531 auf dem oberen Arm und die Schaltvorrichtung 534 auf dem unteren Arm sind in Reihe verbunden und die Schaltvorrichtung 532 auf dem oberen Arm und die Schaltvorrichtung 535 auf dem unteren Arm sind in Reihe verbunden. Jedes Paar von Schaltvorrichtungen, die in Reihe verbunden sind, ist parallel mit einer Gleichstromspannungsquelle Ed verbunden, wodurch eine Armschaltung für drei Phasen der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
Die Schaltvorrichtungen 530 bis 535 bestehen in diesem Fall beispielsweise aus Feldeffekttransistoren (nachfolgend als MOSFET bezeichnet) Q1 bis Q6 und Dioden D1 bis D6, die jeweils parallel verbunden sind. Die Vorwärtsrichtungen der Dioden D1 bis D6 sind zur Plusseite der Gleichstromspannungsquelle Ed gerichtet. Ein PWM-Signalerzeugungsabschnitt 536 empfängt die Spannungsanweisung v1u*, v1v* und v1w* und gibt ein PWM-Signal an die Schaltvorrichtungen 530 bis 535 aus.
Hier, wenn die Schaltungsanweisungen vu0*, vv0* und vw0* für die Allphasenkurzschließung aus der Kurzschlussspannungsanweisungseinheit 505 als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* an dem PWM-Signalerzeugungsabschnitt 536 eingegeben werden, werden Signale, die alle Schaltvorrichtungen 530 bis 532 auf dem oberen Arm des Wechselrichters einschalten, oder Signale, die alle Schaltvorrichtungen 533 bis 535 auf dem unteren Arm des Wechselrichters einschalten, ausgegeben, wodurch ein kurzgeschlossener Zustand für alle Phasen realisiert wird.
Wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, gibt das Drehpositionsschätzmittel 502 ein Kurzschlussspannungssignal an den Schaltabschnitt 503 aus, wodurch die Spannungsanlegeeinheit 31 für alle Phasen kurzgeschlossen wird, wie oben beschrieben. Zu dieser Zeit schätzt das Drehpositionsschätzmittel 502 die Drehposition θe basierend auf den Strömen i1α und i1β in einem 2-Achsen-Koordinatensystem in Ruhe ab, erhalten als die Ausgabe des Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandlers 109 in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11. Die Schätzprozedur der Drehposition θe in diesem Fall wird mit Bezugnahme auf ein in 13 gezeigtes Timing-Diagramm beschrieben.
Wenn ein Ausfallsignal am Drehpositionsschätzmittel 502 eingegeben wird, gibt das Drehpositionsschätzmittel 502 ein Kurzschlussspannungssignal oder einen gewissen Zeitraum t2 in einem gewissen Zyklus von t1 aus, wodurch die erste Wicklungsgruppe 11, die der Spannungsanlegeeinheit 31 entspricht, für alle Phasen während jedes gewissen Zeitraums t2 kurzgeschlossen wird. Nach einem gewissen Zeitraum t3 ab dem Ausgangs-Timing des Kurzschlussspannungssignals nimmt das Drehpositionsschätzmittel 502 die Ströme i1α und i1β in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11, die durch den Drei-Phasen-/Zwei-Phasenwandler 109 erhalten werden. Es wird angemerkt, dass in 13 ein Zeitraum t4 eine Zeit ist, die ab dem Start der Detektion der Ströme i1α und i1β in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11 bis dann, wenn die detektierten Ströme am Drehpositionsschätzmittel 502 eingegeben werden, erfasst wird. Nachdem der Zeitraum t4 verstrichen ist, berechnet das Drehpositionsschätzmittel 502 einen Schätzwert der Drehposition θe, basierend auf den eingegebenen Strömen i1α und i1β in Bezug auf die erste Wicklungsgruppe 11.
Als Nächstes wird das Prinzip der Schätzberechnung der Drehposition θe durch das Drehpositionsschätzmittel 502 beschrieben.
Durch Deformieren der Spannungsstromgleichungen der Drehmaschine 1, die durch die obigen Gleichungen (9) und (10) repräsentiert sind, werden Gleichungen des Zustands in Bezug auf den Strom erhalten, wie in den nachfolgenden Ausdrücken (19) und (20) gezeigt. pid = –R/Ld·id + ω·Lq/Ld·iq + vd/Ld (19) piq = –ω·Ld/Lq·id = R/Lq·iq + (vq – ω·φf)Ld (20)
Durch Lösen der Ausdrücke (19) und (20) werden die folgenden Ausdrücke (21) und (22) erhalten. id = φf/Ld·(cosωt – 1) (21) iq = –φf/Lq·sinωt (22)
Hier ist ω ein Konstantwert, ist R gleich Null und sind die Anfangswerte von vd, vq, id und iq alle Null.
In den Ausdrücken (21) und (22), falls die Drehzahl ω der Drehmaschine 1 erhalten wird, können id und iq in dem Fall, wenn die Drei-Phasen-Wicklungen kurzgeschlossen sind, berechnet werden.
Dann, falls id und iq aus den Ausdrücken (21) und (22) erhalten werden, kann die Magnetpolposition θe des Rotors aus dem nachfolgenden Ausdruck (24) unter Verwendung eines Phasenwinkels θc eines durch den nachfolgenden Ausdruck (23) repräsentierten Stromvektors erhalten werden. θc = tan^–1(iβ/iα) (23) θe = θc – tan^–1(iq/id) (24)
Um die Magnetpolposition θe aus Ausdruck (24) zu erhalten, muss die Drehzahl ω der Drehmaschine 1 wie oben beschrieben erhalten werden. Ein Absolutwert Is des in der ersten Wicklungsgruppe 11 der Drehmaschine 1 fließenden Kurzschlussstroms, wenn die Wicklungsgruppe 11 für alle Phasen kurzgeschlossen ist, wird durch den nachfolgenden Ausdruck (25) unter Verwendung von Ausdrücken (21) und (22) ausgedrückt. Is = √(id² + iq²) = √[{φf/Ld·(cosωt – 1)}² + {(φf/Lq·(sinωt)}²] (25)
Andererseits wird die Beziehung zwischen dem Kurzschlussstrom Is und den Strömen i1α und i1β in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11, die aus dem Drei-Phasen-/Zwei-Phasenwandler 109 erhalten werden, basierend auf der Detektionsausgabe aus dem Stromdetektionsmittel 2, durch den nachfolgenden Ausdruck (26) repräsentiert. Is = √(i1α² + i1β²) (26)
Daher wird unter Verwendung von Ausdruck (25) die Drehzahl ω aus dem Wert des durch Ausdruck (26) erhaltenen Kurzschlussstroms Is berechnet, und werden id und iq durch Ausdrücke (21) und (22) erhalten, wodurch die Magnetpolposition θe durch Ausdruck (24) erhalten werden kann.
Zusätzlich kann die Datenzieladresse ω aus einer temporalen Differenz von θe berechnet werden, die für jede gewisse Zeit t1 berechnet wird, wie durch den nachfolgenden Ausdruck (27) gezeigt. ω(n + 1) = (θe(n + 1) – θe(n)}/t1 (27)
Hier sind θe(n + 1) und θe(n) Drehpositionsschätzwerte, die kalkuliert werden, wenn ein Kurzschlussspannungssignal für die (n + 1)-ten und n-ten Zeiten (N: natürliche Zahl) jeweils ausgegeben wird und ω(n + 1) eine Drehzahl ist, die berechnet wird, wenn die Spannungsanweisung vu0*, vv0* und vw0* für einen Allphasenkurzschluss für die (n + 1)-te Zeit ausgegeben werden.
In der fünften Ausführungsform wird von der ersten Wicklungsgruppe 11 und der zweiten Wicklungsgruppe 12 die erste Wicklungsgruppe 11 für alle Phasen als Beispiel kurzgeschlossen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Falls zumindest eine für alle Phasen kurzzuschließende Wicklungsgruppe und zumindest eine für alle Phasen nicht kurzzuschließende Wicklungsgruppe vorgesehen sind, selbst in dem Moment, wenn die für alle Phasen kurzzuschließende Wicklungsgruppe im Allphasenkurzschlusszustand ist, kann die Drehmaschine 1 angetrieben werden, während kontinuierlich Drehmoment abgegeben wird, indem Drehmoment unter Verwendung der nicht für alle Phasen kurzzuschließende Wicklungsgruppe abgegeben wird.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der fünften Ausführungsform zumindest eine Wicklungsgruppe für alle Phase kurzgeschlossen und das Drehpositionsschätzmittel 502 schätzt die Drehposition θe ab, basierend auf Strom, welcher fließt, wenn die Wicklungsgruppe für alle Phasen kurzgeschlossen ist. Daher kann die Drehposition θe abgeschätzt werden, selbst im Leerlaufzustand der Drehmaschine 1, wenn das Spannungsanlegemittel 3 seinen Betrieb stoppt. Daher wird es möglich, dann den Antrieb glatt fortzusetzen, während die Drehposition θe abgeschätzt wird, selbst wenn das Spannungsanlegemittel 3 aus dem Leerlaufzustand zum Antrieb der Drehmaschine 1 neu gestartet wird.
SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die 14A und 14B sind Konfigurationsdiagramme einer Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der sechsten Ausführungsform sind von der ersten Ausführungsform (1A und 1B) unterschiedliche Teil eine Drehmomentsteuereinheit 601, ein Drehpositionsabschätzmittel 602 und ein Schaltabschnitt 603 des Steuermittels 600, und Stromdetektionsabschnitte 604 und 605 des Stromdetektionsmittels 2. Die anderen Konfigurationen sind im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
Die Drehmomentsteuereinheit 601 erzeugt die Stromanweisungswerte i1d*, i1q*, i2d* und i2q* in einem mit der Drehposition der Drehmaschine 1 synchronisierten Drehkoordinatensystem anhand einer gewünschten Antriebsbedingung der Drehmaschine 1, wie etwa Drehzahl oder Drehmoment, hier aus der Drehmomentanweisung τ*.
Der Schaltabschnitt 503 ist an der nachfolgenden Stufe des Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 107 vorgesehen und gibt Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus, die sich zwischen dann unterscheiden, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, und wenn ein Ausfallsignal nicht eingegeben wird.
Das heißt, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, gibt der Spannungsadditionsabschnitt 603 direkt Werte v1u'*, v1v'* und v1w'*, die aus dem Zwei-Phasen-/Drei-Phasenwandler 107 ausgegeben werden, als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus.
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, gibt der Spannungsadditionsabschnitt 603 später beschriebene Spannungsvektoranweisungen, die aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602 ausgegeben werden, als die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* aus. Die Spannungsvektoranweisungen werden später beschrieben.
Das Drehpositionsabschätzmittel 602 gibt, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, Spannungsvektoranweisungen an den Schaltabschnitt 603 aus und gibt ein Auslösesignal zum Abtasten der Ströme i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen der ersten Wicklungsgruppe 11 an den Stromdetektionsabschnitt 604, der für die Spannungsanlegeeinheit 31 vorgesehen ist, aus. Dann führt basierend auf den Strömen i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen, die durch den Stromdetektionsabschnitt 604 anhand der Ausgabe des Auslösesignals erhalten werden, das Drehpositionsabschätzmittel 602 eine später beschriebene Berechnungsverarbeitung durch, um die Drehposition θe abzuschätzen und gibt die Drehposition θe an jeden der Koordinatenwandler 104, 105, 108 und 110 aus.
Hier führt von den zwei Stromdetektionsabschnitten 604 und 605 des Stromdetektionsmittels 2 der für die Spannungsanlegeeinheit 31 vorgesehene Stromdetektionsabschnitt 604 einen unterschiedlichen Betrieb aus zwischen dann, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, und dann, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird.
Das heißt, wenn kein Ausfallsignal eingegeben wird, das der Stromdetektionsabschnitt 604 die Ströme für die entsprechenden Phasen der ersten Wicklungsgruppe 11 in regulären Zeitintervallen detektiert und direkt die detektierten Ströme i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen an den Drei-Phasen-/Zwei-Phasenwandler 109 ausgibt.
Wenn andererseits ein Ausfallsignal eingegeben wird, detektiert der Stromdetektionsabschnitt 604 die Ströme i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen der ersten Wicklungsgruppe 11 zu einem Anstiegszeitpunkt des aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602 erteilten Auslösesignals. Dann gibt der Stromdetektionsabschnitt 604 diese Ströme i1u, i1v und i1w an das Drehpositionsabschätzmittel 602 aus. Es wird angemerkt, dass der andere Stromdetektionsabschnitt 605 die Ströme i2u, i2v und i2w für die entsprechenden Phasen der zweiten Wicklungsgruppe 12 in regulären Zeitintervallen detektiert und die detektierten Ströme i2u, i2v und i2w für die entsprechenden Phasen an den Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Wandler 111 ausgibt.
Hier wird der Fall beschrieben, bei dem der Wechselrichter 510, der die in der fünften Ausführungsform (siehe 12) beschriebene Konfiguration aufweist, als Spannungsanlegeeinheit 31 verwendet wird. Wenn die Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w* an den Wechselrichter 510 eingegeben werden, erzeugt der PWM-Signalerzeugungsabschnitt 536 Gattersignale, die an den Gattern der MOSFETs Q1 bis Q6 anzulegen sind, basierend auf den Spannungsanweisungen v1u*, v1v* und v1w*, und die MOSFETs Q1 bis Q6 werden durch die Gattersignale ein- oder ausgeschaltet.

Durch die den MOSFETs Q1 bis Q6 in diesem Fall erteilten Gattersignale treten die folgenden neun Schaltmodi ”0” bis ”8” auf. Die Schaltmodi ”0” bis ”8” werden wie nachfolgend anhand der Kombinationen der MOSFETs Q1 bis Q6 definiert.

Schalt-Modus	Einzuschaltender MOSFET	Entsprechender Spannungsvektor
”0”	Kein MOSFET	-
”1”	Q1, Q5, Q6	V1
”2”	Q1, Q2, Q6	V2
”3”	Q4, Q2, Q6	V3
”4”	Q4, Q2, Q3	V4
”5”	Q4, Q5, Q3	V5
”6”	Q1, Q5, Q3	V6
”7”	Q1, Q2, Q3	V0
”8”	Q4, Q5, Q6	V0

Hier sind jeweils Spannungszustände, die in der ersten Wicklungsgruppe 11 auftreten, anhand der Zustände der Schaltmodi ”0” bis ”8”, die durch die Schaltungsanweisung v1u*, v1v* und v1w* verursacht sind, welche durch die Spannungsanlegeeinheit 31 erteilt werden, als Spannungsvektoren definiert. Die Spannungsvektoren beinhalten Zustände von V0 und V1 bis V6. Die sechs Spannungsvektoren V1 bis v6 entsprechen jeweils den Schaltmodi ”1” bis ”6”, die alle eine Phasendifferenz von 60 Grad ab dem angrenzenden aufweisen und dieselbe Größe haben, wie in 15 gezeigt.
Zusätzlich ist die Größe des Spannungsvektors V0 entsprechend den Schaltmodi ”7” und ”8” Null. Hier werden die Spannungsanweisung v1u*, v1v* und v1w* zum Veranlassen der Schaltmodi ”1” bis ”6” und ”7” (oder ”8”) entsprechend den Spannungsvektoren V1 bis V6 und V0 als Spannungsvektoranweisungen bezeichnet.
Hier wird als ein Beispiel die Größe des Spannungsvektors V1 entsprechend dem Schaltmodus ”1” spezifisch berechnet. Im Schaltmodus ”1” entsprechend dem Spannungsvektor V1 sind die MOSFETs Q1, Q5 und Q6 eingeschaltet und sind die MOSFETs Q4, Q2 und Q3 ausgeschaltet. Daher werden die Leitungsspannung Vuv zwischen der U-Phase und der V-Phase, die Leitungsspannung Vvw zwischen der V-Phase und der U-Phase und die Leitungsspannung Vwu zwischen der W-Phase und U-Phase durch die folgenden Ausdrücke (28) bis (30) repräsentiert. Vuv = Vu – Vv = Ed (28) Vvw = Vv – Vw = 0 (29) Vwu = Vw – Vu = –Ed (30)
Hier ist ”Vu” das Potential der U-Phase (das Potential eines Mittelpunkts Pu), ist ”Vv” das Potential der V-Phase (das Potential eines Mittelpunkts Pv) und ist ”Vw” das Potential der W-Phase (das Potential eines Mittelpunkts Pw).
Weiterhin werden durch Berechnen der Potentiale Vu bis Vw aus Ausdrücken (28) bis (30) Potentiale Vu bis Vw durch die nachfolgenden Ausdrücke (31) bis (33) repräsentiert. Vu = (2/3)Ed (31) Vv = –(1/3)Ed (32) Vw = –(1/3)Ed (33)
Daher ist die Richtung des Spannungsvektors V1 die Richtung der U-Phase, wie in 15 gezeigt. Zusätzlich wird die Größe |V1| des Spannungsvektors V1 durch den nachfolgenden Ausdruck (34) repräsentiert. |V| = (2/3)Ed – (1/3)Ed·cos(120 Grad) – (1/3)Ed·cos(240 Grad) = Ed (34)
Es wird angemerkt, dass Richtungen und Größen der anderen Spannungsvektoren V2 bis V6 über dieselbe Berechnung wie beim Spannungsvektor V1 erhalten werden können. Wie in 15 gezeigt, werden die Richtungen der Spannungsvektoren V2 bis V6 durch eine Phasendifferenz von 60 Grad ab der U-Phase progressiv getrennt und ihre Größen sind Ed. Zusätzlich ist die Größe des Spannungsvektors V0 Null.
Wie oben beschrieben, wenn ein Ausfallsignal eingegeben wird, wählt der Schaltabschnitt 603 die aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602 ausgegebenen Spannungsvektoranweisungen aus und gibt sie aus. Als Ergebnis treten in der Spannungsanlegeeinheit 31 die Schaltmodi ”1” bis ”6” und ”7” (oder ”8”) sequentiell in einer Zeitteilerweise auf und zusammen mit dem Auftreten treten in der ersten Wicklungsgruppe 11 der Drehmaschine 1 die Spannungsvektoren V1 bis V6 und V0, die jeweils den entsprechenden Schaltmodi ”1” bis ”6” und ”7” (oder ”8”) entsprechen, sequentiell auf. Derweil detektiert der Stromdetektionsabschnitt 604 die Ströme i1u, i1v und i1w, die in den entsprechenden Phasen fließen, als die Anstiegszeitpunkte des Auslösesignals aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602.
16 ist ein Blockdiagramm, das die detaillierte Konfiguration des Stromdetektionsabschnitts 604 zeigt.
In 16 detektieren Stromdetektoren 610 bis 612 die in der U-Phase, der V-Phase und bzw. der W-Phase fließenden Ströme und geben die detektierten Ströme an Ausgangsverarbeitungsabschnitte 613, 614 bzw. 615 aus. Die Ausgangsverarbeitungsabschnitte 613, 614 und 615 haben Abtastwerthalteschaltungen 613a, 614a und 615a und A/D-Wandler 613b, 614b und 615b.
Ein Detektions-Timing-Abschnitt 616 gibt beim Eingeben eines Ausfallsignals aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 ein aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602 an der Eingabe ausgegebenes Auslösesignal an die Abtastwerthalteschaltungen 613a, 614a und 615a aus. Wenn andererseits kein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, erzeugt der Detektions-Timing-Abschnitt 616 selbst ein Auslösesignal bei regulären Zeitintervallen, um das Auslösesignal an die Abtastwerthalteschaltungen 613a, 614a und 615a auszugeben.
Die Abtastwerthalteschaltungen 613a, 614a und 615a tasten durch die Stromdetektoren 610 bis 612 detektierte Abtastwerte ab und halten sie, zu einem steigenden Zeitpunkt des aus dem Detektions-Timing-Abschnitt 616 eingegebenen Auslösesignals Tr. Dann wandeln die A/D-Wandler 613b, 614b und 615b die durch die Abtastwerthalteschaltungen 613a, 614a und 615a gehaltenen Analogsignale in Digitalsignale um und geben die Digitalsignale des Stroms i1u für die U-Phase, den Strom i1v für die V-Phase bzw. den Strom i1w für die W-Phase an das Steuermittel 600 aus.
17 ist ein Blockdiagramm, das die detaillierte Konfiguration des Drehpositionsabschätzmittels 602 zeigt.
In 17, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, gibt eine CPU 621 Spannungsvektoranweisungen an den Schaltabschnitt 603 über eine Ausgangsschaltung 623 aus, basierend auf einem in einem Speicher 622 gehaltenen vorbestimmten Programm und gibt ein Auslösesignal über eine Ausgangsschaltung 624 an den Stromdetektionsabschnitt 604 aus. Weiterhin, wenn die durch den Stromdetektionsabschnitt 604 anhand des Auslösesignals detektierten Ströme i1u, i1v und i1w an einer Eingangsschaltung 620 eingegeben werden, führt die CPU 621 eine später beschriebene Berechnungsverarbeitung durch, basierend auf den Strömen i1u, i1v und i1w, um die Drehposition θe abzuschätzen und gibt die Drehposition an den Schaltabschnitt 112 über eine Ausgangsschaltung 625 aus.
18 ist ein Timing-Diagramm, das die Beziehung zwischen aus dem Drehpositionsabschätzmittel 602 erteilten Spannungsvektoranweisungen an den Schaltabschnitt 603, einem Auslösesignal und den durch den Stromdetektionsabschnitt 604 detektierten Strömen i1u, i1v und i1w zeigt.
In 18, wenn ein Ausfallsignal aus dem Ausfallbestimmungsmittel 5 eingegeben wird, gibt das Drehpositionsabschätzmittel 602 sequentiell Spannungsvektoranweisungen in einer Zeitteilerweise an die Spannungsanlegeeinheit 31 über den Schaltabschnitt 603 so aus, dass die Spannungsvektoren entsprechend den oben beschriebenen Schaltmodi ”1” bis ”6” und ”7” (oder ”8”) in der ersten Wicklungsgruppe 11 in der Reihenfolge von V0 → V1 → V0 → V2 → V0 → V3 → V0 → V4 → V0 → V5 → V0 → V6 → V0.
Hier wird die Anlegedauer jedes der Spannungsvektoren V1 bis V6 so eingestellt, dass sie für magnetische Sättigung der Spule der Drehmaschine 1 ausreichend ist, so dass die Spule der ersten Wicklungsgruppe 11 durch Anlegen jedes der Spannungsvektoren V1 bis V6 magnetisch gesättigt wird. Es wird angemerkt, dass, um eine Totzeit sicherzustellen, der Spannungsvektor V0 zwischen jedem Paar aneinander angrenzender Spannungsvektoren V1 bis V6 vorgesehen ist.
Zusätzlich gibt das Steuermittel 600 ein Auslösesignal an den Stromdetektionsabschnitt 604 gerade nachdem das Anlegen der Spannungsvektoren V1 bis V6 beendet ist, aus. Zum Anstiegszeitpunkt jedes Auslösesignals detektiert der Stromdetektionsabschnitt 604 die Ströme i1u (i1u1 bis i1u6), i1v (i1v1 bis i1v6) und i1w (i1w1 bis i1w6) für die entsprechenden Phasen und gibt die detektierten Ströme an das Drehpositionsabschätzmittel 602 aus.
Hier wird der Strom Δiu, der die Amplitudensumme des Stroms i1u ist, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V1 mit einer Phase gleich der U-Phase auftritt, und der Strom i1u, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V4 mit einer um 180 Grad anderen Phase als derjenigen des Spannungsvektors V1 (siehe 15) auftritt, durch den nachfolgenden Ausdruck (35) definiert. In diesem Fall, da die Spannungsvektoren V1 bis V6 in der Reihenfolge von V1 → V2 → V3 → V4 → V5 → V6 auftreten, ist der Strom iu, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V1 auftritt, iu1, und ist der Strom iu, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V4 auftritt, der Strom iu4. Daher wird der Strom Δi1u wie folgt repräsentiert. Δi1u = i1u1 + i1u4 (35)
Ähnlich wird der Strom Δiv, der die Amplitudensumme des Stroms i1v ist, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V3 mit einer Phase gleich der V-Phase auftritt, und der Strom i1v, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V6 mit einer um 180 Grad anderen Phase als derjenigen des Spannungsvektors V3 auftritt, durch den nachfolgenden Ausdruck (36) definiert. Zusätzlich wird der Strom Δiw, der die Amplitudensumme des Stroms i1w ist, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V5 mit einer Phase gleich der W-Phase auftritt, und der Strom i1w, der detektiert wird, wenn der Spannungsvektor V2 mit einer um 180 Grad anderen Phase als derjenigen des Spannungsvektors V5 auftritt, durch den nachfolgenden Ausdruck (37) definiert. In diesem Fall werden im Hinblick auf die obige Auftrittsreihenfolge der Spannungsvektoren V1 bis V6 die Ausdrücke (36) und (37) wie folgt repräsentiert. Δi1v = ilv3 + ilv6 (36) Δi1w = ilw5 + ilw2 (37)
19 zeigt Variationen bei den Strömen Δi1u, Δi1v und Δi1w in Bezug auf die Drehposition θe in dem Fall, bei dem die Spannungsvektoranweisungen in einer Zeitteilerweise in der Reihenfolge von V1 → V2 → V3 → V4 → V5 → V6 ausgegeben werden, in welchen die Phasen der Spannungsvektoren V1 bis V6 monoton ansteigen, wie in 18 gezeigt.
In diesem Fall, in welchem die Spannungsvektoren V1 bis V6 in der Reihenfolge, in der ihre Phasen monoton ansteigen, veranlasst werden, kann der Einfluss eines nicht-linearen Faktors aufgrund von Hysterese-Charakteristika oder dergleichen der Drehmaschine 1 abgesenkt werden, und wie in 19 gezeigt, können die Absolutwerte des Maximalwerts und des Minimalwerts jedes der Amplitudenwerte Δi1u, Δi1v und Δi1w dazu gebracht werden, im Wesentlichen gleich zu sein. Daher wird in der sechsten Ausführungsform, wie in 18 gezeigt, die Auftrittsreihenfolge der Spannungsvektoren V1 bis V6 so eingestellt, dass ihre Phasen monoton ansteigen, wodurch der Einfluss eines nicht-linearen Faktors aufgrund von Hysterese-Charakteristika oder dergleichen der Drehmaschine 1 vermieden wird.
In der sechsten Ausführungsform werden die Spannungsvektoranweisungen so ausgegeben, dass sie die Spannungsvektoren V1 bis V6 in der Reihenfolge, in der ihre Phasen monoton ansteigen, veranlassen. Jedoch können auch in dem Fall, bei dem die Spannungsvektoranweisungen so ausgegeben werden, dass sie die Spannungsvektoren bis V6 in der Reihenfolge von V6 → V5 → V4 → V3 → V2 → V1, in der ihre Phasen monoton abnehmen, veranlassen, die Absolutwerte des Maximalwerts und des Minimalwerts jedes dieser Amplitudenwerte Δi1u, Δi1v und Δi1w dazu gebracht werden, im Wesentlichen gleich zu sein, wodurch der Einfluss eines nicht-linearen Faktors aufgrund von Hysterese-Charakteristika oder dergleichen der Drehmaschine 1 vermieden wird.
Als Nächstes berechnet das Drehpositionsabschätzmittel 602 nach Berechnen der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w, welche durch die obigen Ausdrücke (35) bis (37) gezeigt sind, einen Wert MAX(Δi1u, Δi1v und Δi1w, –Δi1u, –Δi1v, –Δi1w), was der maximale der Absolutwerte der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w ist, unter Verwenden der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w. Es wird angemerkt, dass MAX(X1, x2, ..., xn) das Auswählen des maximalen der Werte x1 bis xn, die in der Gruppe in Klammern enthalten ist, bedeutet.

Wie in 19 gezeigt, nehmen die Werte der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w den Maximalwert oder den Minimalwert bei 60-Grad-Intervallen der Drehposition θe ein. Wenn beispielsweise die θe 0 Grad ist, nimmt Δi1u den Minimalwert an und wenn die Drehposition θe 60 Grad ist, nimmt Δi1w den Minimalwert an. Daher, falls die Werte der Drehposition θe in 60-Grad-Intervalle unterteilt sind, die alle durch eine Intervallnummer m angezeigt sind, ist die Beziehung zwischen jedem Intervall und dem Wert MAX wie folgt.

Intervallnummer m	Intervall (θe)	MAX
1	–30 bis 30 Grad	Δi1u
2	30 bis 90 Grad	–Δi1w
3	90 bis 150 Grad	Δi1v
4	150 bis 210 Grad	–Δi1u
5	210 bis 270 Grad	Δi1w
6	270 bis 330 Grad	–Δi1v

Es wird angemerkt, dass der Grund, Minuszeichen an Werte in den Klammern des Werts MAX, wie –Δi1u, –Δi1v und –Δi1w anzuhängen, ist, dass beispielsweise wenn die Drehposition θe 60 Grad ist und Δi1w den Minimalwert annimmt, der Minimalwert als der Maximalwert berechnet werden kann.
In der spezifischen Berechnung beispielsweise des Wertes MAX, wenn die Drehposition θe 60 Grad ist, ist der Wert MAX(Δi1u, Δi1v, Δi1w, –Δi1u, –Δi1v und –Δi1w) gleich –Δi1w und wird die Intervallnummer m = 2 erhalten, wodurch die Drehposition θe zu dieser Zeit als innerhalb eines Bereichs von 30 bis 90 Grad liegend aufgefunden wird.
Als spezifisches Berechnungsverfahren speichert das Drehpositionsschätzmittel 602 vorab die Korrespondenzbeziehung zwischen der Intervallnummer m und dem Wert MAX als eine Tabelle im Speicher 622, erhält die Intervallnummer m, basierend auf dem Wert MAX, der schließlich berechnet worden ist und sendet die Intervallnummer m an die Ausgangsschaltung 625. Die Ausgangsschaltung 625 speichert vorab die Korrespondenzbeziehung zwischen der Intervallnummer m und dem Intervall oder einer spezifischen θe als eine Tabelle und gibt die Drehposition θe entsprechend der eingegebenen Intervallnummer nach außen aus.
Hier wird unter Bezugnahme auf ein in 20 gezeigtes Flussdiagramm eine Abschätzberechnungsverarbeitung der Drehposition θe durch das Drehpositionsabschätzmittel 602 gemäß der sechsten Ausführungsform beschrieben. Es wird angemerkt, dass in 20 ein Buchstabe S jeden Verarbeitungsschritt bedeutet.
In 20 gibt zuerst das Drehpositionsabschätzmittel 602 Spannungsvektoranweisungen für einen gewissen Zeitraum an die Spannungsanlegeeinheit 31 aus, um den oben beschriebenen Spannungsvektor V0 zu veranlassen (S101) und stellt dann eine Variable n auf ”1” ein (S102). Weiter, basierend auf dem eingestellten Wert von n, gibt das Drehpositionsabschätzmittel 602 Spannungsvektoranweisungen an die Spannungsanlegeeinheit 31 über den Schaltabschnitt 603 über einen gewissen Zeitraum, der für das magnetische Sättigen der Drehmaschine 1 ausreichend ist, aus, um den Spannungsvektor Vn (zuerst n = 1) zu veranlassen.
Dann, gerade nachdem das Auftreten des Spannungsvektors Vn beendet ist, wird ein Auslösesignal an den Stromdetektionsabschnitt 604 ausgegeben (S104). Dann werden die Ströme i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen aus dem Stromdetektionsabschnitt 604 erhalten (S105). Falls beispielsweise die Variable n ”1” ist, werden die Ströme i1u1, i1v1 und i1w1 entsprechend Spannungsvektoranweisungen ermittelt, um den Spannungsvektor V1 zu veranlassen.
Dann wird die Variable n um 1 inkrementiert (S106) und es werden wieder Spannungsvektoranweisungen an die Spannungsanlegeeinheit 31 über einen gewissen Zeitraum ausgegeben, um den Spannungsvektor V0 zu veranlassen (S107). Dann wird festgestellt, ob die Variable n größer als ”6” ist oder nicht (S108). Falls die Variable n nicht größer als ”6” ist (NEIN in S108), schreitet der Ablauf zu Schritt S103 fort. Dann wiederholt das Drehpositionsabschätzmittel 602 die Verarbeitung der Ausgabe von Spannungsvektoranweisungen, um den Spannungsvektor n zu veranlassen, der eine um 60 Grad weiter vorgestellte Phase aufweist, an die Spannungsanlegeeinheit 31 über den Schaltabschnitt 603 für einen gewissen Zeitraum, der für eine magnetische Sättigung der Drehmaschine 1 hinreichend ist, und dann die Ströme i1u, i1v und i1w für die entsprechenden Phasen zu ermitteln.
Falls andererseits die Variable n größer als ”6” ist (JA in S108), berechnet das Drehpositionsabschätzmittel 602 die Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w (S109). Beispielsweise wird die Summe des Stroms i1u1, wenn der Spannungsvektor V1 auftritt, und des Stroms i1u4, wenn der Spannungsvektor V4 mit einer um 180 Grad vom Spannungsvektor V1 differenten Phase auftritt, berechnet und als der Strom Δi1u im Speicher 622 gespeichert. Ähnlich werden die Ströme Δi1v und Δi1w berechnet und im Speicher 622 gespeichert.
Dann berechnet das Drehpositionsabschätzmittel 602 den Wert MAX(Δi1u, Δi1v, Δi1w, –Δi1u, –Δi1v, –Δi1w) (S110) und gibt die Intervallnummer m entsprechend dem ermittelten Wert MAX an die Ausgangsschaltung 625 aus. Die Ausgangsschaltung 625 gibt die Drehposition θe entsprechend der eingegebenen Intervallnummer an jeden der Koordinatenwandler 104, 105, 108 und 110 über den Schaltabschnitt 112 aus (S111), um den Prozess abzuschließen.
Es wird angemerkt, dass in S105 zum Ermitteln der Ströme i1u, i1v und i1w nur die Ströme i1u1, i1w2, i1v3, i1u4, i1w5, und i1v6 verwendet werden, welche zum Berechnen der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w erforderlich sind, ermittelt werden mögen.
Obwohl in der sechsten Ausführungsform die Drehposition θe basierend auf der Größenbeziehung zwischen den Strömen Δi1u, Δi1v und Δi1w ausgegeben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Drehposition θe basierend auf den Vorzeichen der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w ausgegeben werden.

Das heißt, dass unter Verwendung der Intervallnummer m und des oben beschriebenen Intervalls die Beziehung zwischen diesen Elementen und den Vorzeichen der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w wie nachfolgend ist.

Intervall-Nummer m	Intervall	Δi1u	Δi1v	Δi1w
1	–30 bis 30 Grad	+	–	–
2	30 bis 90 Grad	+	+	–
3	90 bis 150 Grad	–	+	–
4	150 bis 210 Grad	–	+	+
5	210 bis 270 Grad	–	–	+
6	270 bis 330 Grad	+	–	+

Durch Verwenden der obigen Beziehung zwischen der Intervallnummer m, dem Intervall und dem Vorzeichen der Ströme Δi1u, Δi1v, Δi1w kann der Wert der Intervallnummer m aus einer Kombination der Vorzeichen der Ströme Δi1u, Δi1v und Δi1w bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, werden in Abschnittsverfahren für die Drehposition θe gemäß der sechsten Ausführungsform Spannungsvektoranweisungen an die Spannungsanlegeeinheit ausgegeben, um einen Spannungsvektor in zumindest einer der Wicklungsgruppen (hier die ersten Wicklungsgruppe 11) zu veranlassen, und kann die Drehposition θe abgeschätzt werden basierend auf in der Wicklungsgruppe fließenden Strom. Daher, selbst wenn die Drehung der Drehmaschine 1 gestoppt ist, kann die aktuelle Drehposition θe der Drehmaschine 1 abgeschätzt werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der sechsten Ausführungsform, wenn das Ausfallbestimmungsmittel 5 ein Ausfallsignal ausgegeben hat, der auf Spannungsvektoranweisungen basierende Spannungsvektor an zumindest eine Wicklungsgruppe angelegt und wird die Drehposition θe aus dem in der Wicklungsgruppe fließenden Strom abgeschätzt. Daher, selbst wenn die Drehmaschine 1 gestoppt ist, kann die aktuelle Drehposition θe genau abgeschätzt werden. Somit wird es möglich, angemessene Spannungsanweisungen v1u*, v1v*, v1w*, v2u*, v2v* und v2w* an das Spannungsanlegemittel 3 auszugeben, wodurch der Effekt des sanften Neustartens des Antriebs bereitgestellt wird.
Obwohl in den oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsformen die Drehposition θe basierend auf Strom oder Spannung in Bezug auf die ersten Wicklungsgruppe 11 anhand des Ausfalls des Drehpositionsdetektionsmittels 4 abgeschätzt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Drehposition θe kann basierend auf Strom oder Spannung in Bezug auf die zweiten Wicklungsgruppe 12 abgeschätzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen der oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Anwendungen und Modifikationen können gemacht werden, ohne von der Absicht der vorliegenden Erfindung abzuweichen und die Konfigurationen der ersten bis sechsten Ausführungsformen können angemessen kombiniert werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich, ohne vom Umfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen und es versteht sich, dass diese nicht auf die hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-29031 [0007, 0039]
JP 2011-78221 [0007]
JP 2011-78230 [0007]
JP 2011-131860 [0007]
JP 2010-166638 [0098]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Mai 2003 Ausgabe der ”Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, ”Position Sensorless Control of PM Motor Using Adaptive Observer on Rotational Coordinate” [0047]
Juni-2011-Ausgabe der Transaction of the Institute of Electrical Engineers of Japan, D, ”Direct Rotor-Position Estimation Method for Salient Pole PM Motor by Using High-Frequency Voltage” [0084]

Claims

Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine, wobei die Antriebsvorrichtung umfasst: eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen (11, 12), die jede Wicklungen für eine Mehrzahl von Phasen enthält; ein Drehpositionsdetektionsmittel (4), das die Drehposition der Mehrfachwicklungsdrehmaschine (1) detektiert; ein Ausfallbestimmungsmittel (5), welches bestimmt, ob das Drehpositionsdetektionsmittel (4) ausgefallen ist oder nicht; ein Steuermittel (100), das eine Spannungsanweisung in Bezug auf die Mehrzahl von Wicklungsgruppen (11, 12) berechnet, basierend auf der durch das Drehpositionsdetektionsmittel (4) detektierten Drehposition; und eine Mehrzahl von Spannungsanlegemitteln (3), die Spannung an die Mehrzahl von Wicklungsgruppen (11, 12) anlegen, basierend auf der Spannungsanweisung, wobei das Steuermittel (100), wenn das Ausfallbestimmungsmittel (5) festgestellt hat, dass das Drehpositionsdetektionsmittel (4) ausgefallen ist, eine Spannungsanweisung zur Drehpositionsabschätzung an das zumindest einer der Mehrzahl von Wicklungsgruppen (11, 12) entsprechende Spannungsanlegemittel (3) ausgibt und die Drehposition abschätzt, basierend auf Spannung und/oder Strom, die aus der Wicklungsgruppe (11) anhand der Spannungsanweisung erhalten werden.
Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß Anspruch. 1, wobei das Steuermittel (100), wenn das Spannungsanlegemittel (3) Spannung an die Wicklungsgruppe (11) anlegt, basierend auf der Spannungsanweisung für die Drehpositionsabschätzung, einen in der Wicklungsgruppe (11) fließenden Strom darauf steuert, kleiner als in der anderen Wicklungsgruppe (12) fließender Strom zu sein.
Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß Anspruch 1, wobei das Steuermittel (100), wenn das Spannungsanlegemittel (3) Spannung an die Wicklungsgruppe (11) anlegt, basierend auf der Spannungsanweisung für die Drehpositionsabschätzung, einen in der Wicklungsgruppe (11) fließenden Strom steuert, Null zu sein.
Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Steuermittel (100), beim Steuern eines in der Wicklungsgruppe (11) fließenden Stroms, kleiner als in der anderen Wicklungsgruppe (12) fließender Strom zu sein oder Null zu sein, den in der anderen Wicklungsgruppe (12) fließenden Strom so steuert, dass er um den abgesenkten Betrag, um den der in der Wicklungsgruppe (11) fließende Strom von demjenigen vor der Steuerung abgesenkt ist, angehoben wird.
Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß Anspruch 1, wobei das Steuermittel (100), wenn das Spannungsanlegemittel (3) eine Spannung an die Wicklungsgruppe (11) anlegt, basierend auf der Spannungsanweisung für die Drehpositionsabschätzung, die Spannungsanweisung so steuert, dass die Wicklungen für alle Phasen, die in der Wicklungsgruppe enthalten sind, kurzgeschlossen werden.
Antriebsvorrichtung für eine Mehrfachwicklungsdrehmaschine gemäß Anspruch 1, wobei das Steuermittel (100), wenn das Spannungsanlegemittel (3) eine Spannung an die Wicklungsgruppe (11) basierend auf der Spannungsanweisung für die Drehpositionsabschätzung anlegt, die Spannungsanweisung so steuert, dass 6N (N ist eine Ganzzahl gleich oder größer als 1) Spannungsvektoren mit derselben Amplitude und voneinander um denselben Grad getrennten Phasen in der Wicklungsgruppe (11) für einen Zeitraum veranlasst werden, der für die magnetische Sättigung der Wicklungsgruppe ausreichend ist.