DE102017110937A1 - Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät - Google Patents

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Koji IRIE
Hidekazu Takahashi
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Abstract

In einem Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät ändert eine Spektrumänderungseinheit ein Spektrum von zumindest einer von Busoberschwingungskomponenten und Schaltoberschwingungskomponenten, um zumindest eine einer Trennbedingung und einer Reduktionsbedingung zu erfüllen. Die Busoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die auf eine Spannung des Busses in Zusammenhang mit Ein-Aus-Betrieben von Schaltern überlagert sind, die zumindest ein Leistungsumwandlungsgerät konfigurieren. Die Schaltoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die in einem Schaltmuster von Schaltern enthalten sind, die das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät konfigurieren. Die Trennbedingung ist, dass die Frequenzen von beiden Oberschwingungskomponenten um einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt werden. Die Reduktionsbedingung ist, dass eine Amplitude von zumindest einer Oberschwingungskomponente reduziert wird, wenn die Differenz zwischen den Frequenzen von beiden Oberschwingungskomponenten kleiner als der vorbestimmte Wert ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuerungsgerät, das bei einem System angewendet wird, das eine Vielzahl von Leistungsumwandlungsgeräten aufweist.
  • [Stand der Technik]
  • Als diese Art eines Steuerungsgeräts ist ein Steuerungsgerät, das bei einem System mit einem ersten Wechselrichter und einem zweiten Wechselrichter angewendet wird, bekannt, wie es in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5067325 beschrieben ist. In dem System ist der erste Wechselrichter mit einer ersten rotierenden elektrischen Maschine verbunden und ist der zweite Wechselrichter mit einer zweiten rotierenden elektrischen Maschine verbunden. Das Steuerungsgerät ändert eine Trägerfrequenz, die zur Steuerung des zweiten Wechselrichters verwendet wird, zu einer Niedrigfrequenzseite hin, wenn bestimmt wird, dass ein einzelner elektrischer Winkelzyklus der zweiten rotierenden elektrischen Maschine sechsmal größer als ein einzelner elektrischer Winkelzyklus der ersten rotierenden elektrischen Maschine ist, und wird die erste rotierende elektrische Maschine durch eine Rechteckwellensteuerung gesteuert. Als Ergebnis wird eine Interferenz zwischen der Steuerung des ersten Wechselrichters und der Steuerung des zweiten Wechselrichters unterdrückt. Fluktuationen in der Ausgangsleistung der Wechselrichter werden dadurch unterdrückt.
  • Dabei kann ein Problem, dass Interferenz zwischen der Steuerung des ersten Wechselrichters und der Steuerung des zweiten Wechselrichters auftritt, und Fluktuationen in der Ausgangsleistung der Wechselrichter sich erhöhen, ebenfalls in anderen Fällen auftreten, als dann, wenn der einzelne elektrische Winkelzyklus der zweiten rotierenden elektrischen Maschine sechsmal der einzelne elektrische Winkelzyklus der ersten rotierenden elektrischen Maschine ist.
  • Das vorstehend beschriebene Problem kann gleichermaßen nicht nur in dem System mit zwei Wechselrichtern, sondern ebenfalls in einem System mit einer Vielzahl von Leistungsumwandlungsgeräten auftreten, bei denen das Leistungsumwandlungsgerät eine Eingangsspannung auf eine vorbestimmte Spannung umwandelt und die vorbestimmte Spannung durch Ein- und Ausschalten von Schaltern ausgibt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es ist somit wünschenswert, ein Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät bereitzustellen, das bei einem System angewendet wird, das eine Vielzahl von Leistungsumwandlungsgeräten aufweist, und in der Lage ist, Fluktuationen in einer Ausgangsleistung des Leistungsumwandlungsgeräts zu unterdrücken.
  • Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stellt ein Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät bereit, das bei einem System angewendet wird, das eine Vielzahl von Leistungsumwandlungsgeräten aufweist, die durch Ein- und Ausschalten von Schaltern eine Eingangsspannung auf eine vorbestimmte Spannung umwandeln und die vorbestimmte Spannung ausgeben, wobei die Leistungsumwandlungsgeräte elektrisch miteinander über einen Bus verbunden sind. Die vorliegende Offenbarung weist eine Betriebseinheit und eine Spektrumänderungseinheit auf. Die Betriebseinheit schaltet die Schalter, die die Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren, ein und aus. Die Spektrumänderungseinheit ändert ein Spektrum von zumindest einer von Busoberschwingungskomponenten und Schaltoberschwingungskomponenten derart, dass eine Trennungsbedingung und/oder eine Reduktionsbedingung erfüllt wird. Die Busoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die auf eine Spannung des Busses im Zusammenhang mit Ein-Aus-Betrieben der Schalter überlagert werden, die zumindest ein Leistungsumwandlungsgerät aus der Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren. Die Schaltoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die in einem Schaltmuster der Schalter enthalten sind, die zumindest ein restliches Leistungsumwandlungsgerät außer dem zumindest einen Leistungsumwandlungsgerät aus der Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren. Die Trennungsbedingung ist, dass die Frequenz der Busoberschwingungskomponente und die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente um einen vorbestimmten Wert (Größe) oder mehr getrennt sind. Die Reduktionsbedingung ist, dass eine Amplitude der Busoberschwingungskomponente und/oder der Schaltoberschwingungskomponente reduziert wird, wenn die Differenz zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  • In dem System, bei dem das vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsbeispiel angewendet wird, sind die elektrischen Leistungsumwandlungsgeräte durch einen Bus miteinander verbunden. In diesem System sind, wenn die Schalter, die zumindest ein Leistungsumwandlungsgerät (nachstehend als "Interferenzquellengeräte" bezeichnet) aus der Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren, durch die Betriebseinheit ein- und ausgeschaltet werden, die Busoberschwingungskomponenten auf die Spannung des Busses überlagert. In diesem Fall gelangen die Frequenz der Busoberschwingungskomponente und die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente, die in dem Schaltmuster der Schalter enthalten ist, die ein restliches Leistungswandlungsgerät (nachstehend als "Interferenzempfangsgeräte" bezeichnet) außer den Interferenzquellengeräten konfigurieren, nahe aneinander. Dabei wird eine Niedrigfrequenz-Oberschwingungskomponente, deren Fluktuationsfrequenz die Differenz zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente ist, oder ein Werte auf der Grundlage der Differenz auf die Ausgangsspannung des Interferenzempfangsgeräts überlagert. Als Ergebnis kann ein Problem dahingehend auftreten, dass die Ausgangsspannung des Interferenzempfangsgeräts fluktuiert.
  • Daher wird gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel das Spektrum von zumindest einer der Busoberschwingungskomponenten und der Schaltoberschwingungskomponenten geändert, um die Trennungsbedingung und/oder die Reduktionsbedingung zu erfüllen. Die Trennungsbedingung ist, dass die Frequenz der Busoberschwingungskomponente und die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente um einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt sind. Als Ergebnis davon, dass das Spektrum derart geändert wird, dass die Trennungsbedingung erfüllt wird, kann eine Nähe zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente verhindert werden. Als Ergebnis kann eine Überlagerung der Niedrigfrequenzkomponente verhindert werden und können Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Interferenzempfangsgeräts unterdrückt werden.
  • Demgegenüber ist die Reduktionsbedingung, dass eine Amplitude zumindest einer der Busoberschwingungskomponente und der Schaltoberschwingungskomponente reduziert wird, wenn die Differenz zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Wenn die Amplituden der Oberschwingungskomponenten, deren Frequenzen nahe aneinander sind, klein sind, wird die Amplitude der Niedrigfrequenzkomponente, deren Fluktuationsfrequenz die Differenz zwischen der Busoberschwingungskomponente und der Schaltoberschwindungskomponenten ist oder ein Wert auf der Grundlage der Differenz ist, klein. Als Ergebnis wird die in der Ausgangsspannung des Interferenzempfangsgeräts enthaltene Niedrigfrequenzoberschwingungskomponente klein. Folglich Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Interferenzempfangsgeräts dadurch unterdrückt werden, dass das Spektrum derart geändert wird, dass die Reduktionsbedingung erfüllt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Gesamtkonfigurationsdarstellung eines Motorsteuerungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein Blockschaltbild eines Motorsteuerungsprozesses;
  • 3A bis 3C Darstellungen der Wirkungen von Fluktuationen in einer Busspannung auf eine Wechselrichtersteuerung;
  • 4A und 4B Darstellungen eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten eines Wechselrichters;
  • 5 eine Darstellung einer Art, in der eine Trägerfrequenz des Wechselrichters geändert wird;
  • 6 eine Darstellung einer Art, in der eine Trägerfrequenz eines Wandlers geändert wird, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 7 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern der Trägerfrequenz eines Wechselrichters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine Darstellung einer Art, in der eine Trägerfrequenz auf der Grundlage einer Wechselrichtertemperatur geändert wird;
  • 9 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zur Änderung eines Modulationsverfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
  • 10 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern einer Ausgangsspannung eines Gleichspannungswandlers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
  • 11 ein Blockschaltbild eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 12 eine Darstellung eines Beispiels für ein Impulsmuster;
  • 13A und 13B Darstellungen eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten eines Wechselrichters;
  • 14 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern eines Impulsmusters;
  • 15 eine Darstellung einer Art, in der das Impulsmuster geändert wird;
  • 16, mit (a) und (b), eine Darstellung eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten eines Wechselrichters;
  • 17 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern eines Impulsmusters gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 18 eine Gesamtkonfigurationsdarstellung eines Motorsteuerungssystems gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
  • 19A und 19B Darstellungen eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten, die einem ersten Wechselrichter zugeordnet sind, und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten eines zweiten Wechselrichters;
  • 20 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern einer Trägerfrequenz und dergleichen;
  • 21 eine Darstellung eines Modells zur Berechnung einer Busoberschwingungskomponente, die einem Gleichspannungswandler zugeordnet ist;
  • 22 eine Darstellung eines Modells zur Berechnung einer Busoberschwingungskomponente, die einem Wechselrichter zugeordnet ist;
  • 23 eine Darstellung einer Art, in der eine Trägerfrequenz eines zweiten Wechselrichters geändert wird;
  • 24A und 24B Darstellungen eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten, die einem ersten Wechselrichter zugeordnet sind, und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten eines zweiten Wechselrichters gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel;
  • 25 eine Darstellung einer Art, in der ein Impulsmuster geändert wird;
  • 26, durch (a) und (b), eine Darstellung eines Spektrums von Busoberschwingungskomponenten des ersten Wechselrichters und eines Spektrums von Schaltoberschwingungskomponenten des zweiten Wechselrichters; und
  • 27 ein Flussdiagramm der Schritte in einem Prozess zum Ändern einer Trägerfrequenz und dergleichen gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel, das ein Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Offenbarung verwirklicht, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Steuerungsgerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konfiguriert ein Motorsteuerungssystem, das an einem Fahrzeug wie einem Elektroauto oder einem Hybridauto angebracht ist.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Steuerungssystem eine Batterie 10, einen Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) 20, einen Wechselrichter 30, einen Motorgenerator 40, ein Motorsteuerungsgerät 50 und ein höherrangiges Steuerungsgerät 60 auf. Die Batterie 10 dient als eine Gleichstromleistungsversorgung. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Motorgenerator 40 eine fahrzeugeigene Hauptkraftmaschine. Ein Rotor des Motorgenerators 40 ist in der Lage, eine Leistungsübertragung mit einem (nicht gezeigten) Antriebsrad durchzuführen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Synchronmotor als Motorgenerator 40 verwendet. Genauer wird ein Innenpermanentmagnet-Synchronmotor verwendet.
  • Der Gleichspannungswandler 20 weist einen ersten Kondensator 21, eine Drosselspule 22 und einen zweiten Kondensator 23 auf. Der Gleichspannungswandler 20 weist ebenfalls einen Oberzweigtransformatorschalter Scp und einen Unterzweigtransformatorschalter Scn als Wandlerschalter auf. Der Gleichspannungswandler 20 stellt eine Funktion zum Anheben einer Ausgangsspannung der Batterie 10 mit einer vorbestimmten Spannung als eine obere Grenze bereit. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Spannungssteuerungs-Halbleiterschaltelemente für die Transformatorschalter Scp und Scn verwendet. Insbesondere werden Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) verwendet. Freilaufdioden Dcp und Dcn sind jeweils umgekehrt parallel zu den Transformatorschaltern Scp und Scn geschaltet.
  • Ein positiver Elektrodenbus Lp ist mit einem Kollektor des Oberzweigtransformatorschalters Scp verbunden. Der Kollektor des Oberzweigtransformatorschalters Scp ist ein hochpotentialseitiger Anschluss. Ein Kollektor des Unterzweigtransformatorschalters Scn ist mit einem Emitter des Oberzweigtransformatorschalters Scp verbunden. Der Emitter des Oberzweigtransformatorschalters Scp ist ein niedrigpotentialseitiger Anschluss. Ein negativer Elektrodenbus Ln ist mit einem Emitter des Unterzweigtransformatorschalters Scn verbunden. Beispielsweise sind die Busse Lp und Ln durch Stromschienen konfiguriert.
  • Der zweite Kondensator 23 ist parallel zu einem Reihenschaltungskörper geschaltet, der aus dem Oberzweigtransformatorschalter Scp und dem Unterzweigtransformatorschalter Scn zusammengesetzt ist. Ein erstes Ende der Drosselspule 22 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Oberzweigtransformatorschalter Scp und dem Unterzweigtransformatorschalter Scn verbunden. Ein positiver Anschluss der Batterie 10 ist mit einem zweiten Ende der Drosselspule 22 verbunden. Der Emitter des Unterzweigtransformatorschalters Scn ist mit einem negativen Anschluss der Batterie 10 verbunden. Der erste Kondensator 21 ist parallel zu der Batterie 10 geschaltet.
  • Eine Eingangsseite des Wechselrichters 30 ist mit dem positiven Elektrodenbus Lp und dem negativen Elektrodenbus Ln verbunden. Der Wechselrichter 30 weist Reihenschaltungskörper für drei Phasen auf. Die Reihenschaltungskörper sind aus Oberzweigschaltern Sup, Svp und Swp sowie Unterzweigschaltern Sun, Svn und Swn zusammengesetzt. Die Zweigschalter Sup bis Swn entsprechen Wechselrichterschaltern. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Spannungssteuerungs-Halbleiterschaltelemente für die Schalter Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn verwendet. Genauer werden IGBTs verwendet. Freilaufdioden Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp und Dwn sind jeweils umgekehrt parallel mit den Schaltern Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn verbunden.
  • Der positive Elektrodenbus Lp ist mit Kollektoren der Oberzweigschalter Sup, Svp und Swp verbunden. Die Kollektoren der Oberzweigschalter Sup, Svp und Swp sind hochpotentialseitige Anschlüsse. Der negative Elektrodenbus Ln ist mit Emittern der Unterzweigschalter Sun, Svn und Swn verbunden. Die Emitter der Unterzweigschalter Sun, Svn und Swn sind niedrigpotentialseitige Anschlüsse.
  • Ein erstes Ende einer U-Phasen-Wicklung 40U des Motorgenerators 40 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den U-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltern Sup und Sun verbunden. Ein erstes Ende der V-Phasen-Wicklung 40V des Motorgenerators 40 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den V-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltern Svp und Svn verbunden. Ein erstes Ende einer W-Phasen-Wicklung 40W des Motorgenerators 40 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den W-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltern Swp und Swn verbunden. Zweite Enden der U-Phasen-Wicklung 40U, der V-Phasen-Wicklung 40V und der W-Phasen-Wicklung 40W sind mit einem Neutralpunkt verbunden. Die U-Phasen-Wicklung 40U, die V-Phasen-Wicklung 40V und die W-Phasen-Wicklung 40W sind voneinander um einen elektrischen Winkel von 120 Grad verschoben.
  • Das Steuerungssystem weist weiterhin eine Phasenstromerfassungseinheit 70, eine Winkelerfassungseinheit 71 und eine Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 auf. Die Phasenstromerfassungseinheit 70 erfasst Ströme von zumindest zwei Phasen unter Phasenströmen, die zu dem Motorgenerator 40 fließen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Phasenstromerfassungseinheit 70 die Ströme, die zu den V- und W-Phasen des Motorgenerators 40 fließen. Die Winkelerfassungseinheit 71 erfasst einen elektrischen Winkel θe des Motorgenerators 40. Beispielsweise kann ein Resolver für die Winkelerfassungseinheit 71 verwendet werden. Die Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 erfasst eine Temperatur des Wechselrichters 30. Insbesondere erfasst beispielsweise die Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 die Temperatur eines Schalters, der die höchste Temperatur während des Antriebs des Wechselrichters 30 unter den Schaltern Sup bis Swn aufweist, die den Wechselrichter 30 konfigurieren. Beispielsweise kann eine temperaturempfindliche Diode oder ein Thermistor für die Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 verwendet werden.
  • Das Steuerungssystem weist weiterhin eine Niedrigspannungserfassungseinheit 73 und eine Hochspannungserfassungseinheit 74 auf. Die Niedrigspannungserfassungseinheit 73 erfasst eine Anschlussspannung des ersten Kondensators 21 als eine Eingangsspannung VLr des Gleichspannungswandlers 20. Die Hochspannungserfassungseinheit 74 erfasst eine Anschlussspannung des zweiten Kondensators 23 als eine Ausgangsspannung VHr des Gleichspannungswandlers 20.
  • Die Erfassungswerte der verschiedenen Erfassungseinheiten werden dem Motorsteuerungsgerät 50 zugeführt. Das Motorsteuerungsgerät 50 ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer konfiguriert. Das Motorsteuerungsgerät 50 betreibt den Gleichspannungswandler 20 und den Wechselrichter 30 zur Steuerung einer Regelgröße des Motorgenerators 40 auf einen Befehlswert davon. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Regelgröße ein Drehmoment. Der Befehlswert ist ein Befehlsdrehmoment Trq*. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Befehlsdrehmoment Trq* dem Motorsteuerungsgerät 50 aus dem höherrangigen Steuerungsgerät 60 zugeführt. Das höherrangige Steuerungsgerät 60 ist in dem Fahrzeug außerhalb des Motorsteuerungsgeräts 50 vorgesehen. Das höherrangige Steuerungsgerät 60 führt eine integrierte Steuerung des Fahrzeugs durch. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das Motorsteuerungsgerät 50 einer Wechselrichterbetriebseinheit und einer Wandlerbetriebseinheit.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 erzeugt Betriebssignale gcp und gcn zum Ein- und Ausschalten der Transformatorschalter Scp und Scn, die den Gleichspannungswandler 20 bilden. Das Motorsteuerungsgerät 50 gibt dann die erzeugten Betriebssignale gcp und gcn zu den Transformatorschaltern Scp und Scn aus. Das Betriebssignal gcp des Oberzweigtransformatorschalters Scp und das Betriebssignal gcn des Unterzweigtransformatorschalters Scn sind zueinander komplementäre Signale. Daher werden der Oberzweigtransformatorschalter Scp und der Unterzweigtransformatorschalter Scn abwechselnd in den EIN-Zustand versetzt.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 erzeugt Betriebssignale gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn zum Ein- und Ausschalten der Schalter Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn, die den Wechselrichter 30 bilden. Das Motorsteuerungsgerät 50 gibt dann die erzeugten Betriebssignale gup bis gwn zu den Schaltern Sup bis Swn aus. Dabei sind die Betriebssignale gup, gvp und gwp für die Oberzweigseite und die entsprechenden Betriebssignale gun, gvn und gwn für die Unterzweigseite zueinander komplementäre Signale. Daher werden die Oberzweigschalter Sup, Svp und Swp und die entsprechenden Unterzweigschalter Sun, Svn und Swn abwechselnd in den EIN-Zustand versetzt.
  • Nachstehend ist ein Drehmomentsteuerungsprozess, der durch das Motorsteuerungsgerät 50 durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • Zunächst sind Prozesse in Bezug auf den Gleichspannungswandler 20 in dem Drehmomentsteuerungsprozess beschrieben.
  • Eine Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a stellt eine Befehlsausgangsspannung VH* des Gleichspannungswandlers 20 ein. Eine Spannungsabweichungsberechnungseinheit 50b berechnet eine Spannungsabweichung ΔVH durch Subtrahieren der von der Hochspannungserfassungseinheit 74 erfassten Ausgangsspannung VHr von der Befehlsausgangsspannung VH*.
  • Eine Rückkopplungs-(FB-)Berechnungseinheit 50c berechnet einen Rückkopplungsbefehlswert Dcb als eine Stellgröße zur Durchführung einer Regelung zur Steuerung der Spannungsabweichung ΔV auf Null. Beispielsweise kann eine Proportional-Integral-Steuerung als die durch die FB-Berechnungseinheit 50c durchgeführte Regelung verwendet werden.
  • Eine Vorwärtskopplungs-(FF-)Berechnungseinheit 50d berechnet einen Vorwärtskopplungsbefehlswert Dcf als eine Vorwärtskopplung-Stellgröße auf der Grundlage der Befehlsausgangsspannung VH* und der durch die Niedrigspannungserfassungseinheit 73 erfasste Eingangsspannung VLr.
  • Eine Spannungsaddiereinheit 50e berechnet einen Spannungstransformationsbefehlswert Dcr als einen Wert, der durch Addieren des Vorwärtskopplungsbefehlswerts Dcf und des Rückkopplungsbefehlswerts Dcb erhalten wird.
  • Eine Wandlerträgererzeugungseinheit 50f erzeugt ein Wandlerträgersignal Scnv. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Dreieckwellensignal als das Wandlerträgersignal Scnv verwendet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Wandlerträgerfrequenz fcnv, die die Frequenz des Wandlerträgersignals Scnv ist, auf einen festen Wert eingestellt.
  • Eine Wandlervergleichsschaltung 50g erzeugt ein Wanderimpulsbreitenmodulations-(PWM-)Signal GC durch Durchführen eines PWM-Prozesses auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen dem Spannungstransformationsbefehlswert Dcr und dem Wandlerträgersignal Scnv. Das Wandler-PWM-Signal GC ist ein binäres Signal. Eine Wandersignalerzeugungseinheit 50h erzeugt die Betriebssignale gcp und gcn der Transformatorschalter Scp und Scn durch Durchführen eines Prozesses zum Trennen logischer Umkehrungszeitpunkte des Wandler-PWM-Signals GC und dessen logisch invertierten Signals durch eine Totzeit.
  • Nachstehend sind Prozesse in Bezug auf den Wechselrichter 30 in dem Drehmomentsteuerungsprozess beschrieben.
  • Eine Zwei-Phasen-Wandlungseinheit 51a wandelt einen U-Phasen-Strom IU, einen V-Phasen-Strom IV und einen W-Phasen-Strom IW in einem festen Drei-Phasen-Koordinatensystem des Motorgenerators 40 in d- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr in einem dq-Achsen-Koordinatensystem um. Das dq-Achsen-Koordinatensystem ist ein rotierendes Zwei-Phasen-Koordinatensystem. Die Zwei-Phasen-Wandlungseinheit 30a führt die Umwandlung auf der Grundlage des V-Phasen-Stroms IV und des W-Phasen-Stroms IW, die durch die Phasenstromerfassungseinheit 70 erfasst werden, und des durch die Winkelerfassungseinheit 71 erfassten elektrischen Winkels θe durch.
  • Eine Drehzahlberechnungseinheit 51b berechnet eine elektrische Winkelfrequenz ωs des Motorgenerators 40 auf der Grundlage des elektrischen Winkels θe. Die elektrische Winkelfrequenz ωs ist eine Winkelfrequenz einer in der Ausgangsspannung des Wechselrichters 30 enthaltenen Grundwellenkomponente.
  • Eine Drehmomentsteuerungseinrichtung 51c berechnet eine Phasenspannung δ und einen Befehlsmodulationsfaktor Mr auf der Grundlage des Befehlsdrehmoments Trq*, der d- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr und der Ausgangsspannung VHr des Gleichspannungswandlers 20. Die Spannungsphase δ ist die Phase eines Spannungsvektors Vnvt in dem dq-Achsen-Koordinatensystem. Der Spannungsvektor Vnvt ist durch eine d-Achsen-Spannung Vd und eine q-Achsen-Spannung Vq definiert. Die d-Achsen-Spannung Vd ist eine d-Achsen-Komponente des Spannungsvektors Vnvt in dem dq-Achsen-Koordinatensystem. Die q-Achsen-Spannung Vq ist eine q-Achsen-Komponente des Spannungsvektors. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einer positiven Richtung der d-Achse als Referenz eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn von der Referenz als eine positive Richtung der Spannungsphase δ definiert.
  • Der Befehlsmodulationsfaktor Mr ist ein Wert, der erhalten wird, indem eine Spannungsamplitude Vr durch die Ausgangsspannung VHr normalisiert wird. Die Spannungsamplitude Vr ist der Betrag des Spannungsvektors Vnvt. Die Spannungsamplitude Vr ist als eine Quadratwurzel einer Summe eines Quadrats der d-Achsen-Spannung Vd und eines Quadrats der q-Achsen-Spannung Vq definiert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Befehlsmodulationsfaktor Mr durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq1) berechnet.
    Figure DE102017110937A1_0002
  • Eine Winkelberechnungseinheit 51d berechnet eine tatsächliche Phase θv als einen Wert, der durch Addieren des elektrischen Winkels θe zu der Spannungsphase δ erhalten wird. Die tatsächliche Phase θv ist die Phase des Spannungsvektors Vnvt in Bezug auf das feste Koordinatensystem. Beispielsweise kann die U-Phase des festen Koordinatensystems als eine Referenz für das feste Koordinatensystem verwendet werden.
  • Ein Modulator 51e erzeugt einen U-Phasen-Befehlswert DU, einen V-Phasen-Befehlswert DV und einen W-Phasen-Befehlswert DW auf der Grundlage der aus der Winkelberechnungseinheit 51d ausgegebenen tatsächlichen Phase θv und des Befehlsmodulationsfaktors Mr. Der U-Phasen-Befehlswert DU, der V-Phasen-Befehlswert DV und der W-Phasen-Befehlswert DW sind voneinander um einen elektrischen Winkel von 120 Grad verschoben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der U-Phasen-Befehlswert DU, der V-Phasen-Befehlswert DV und der W-Phasen-Befehlswert DW einem Befehlswert der Ausgangsspannung des Wechselrichters 30.
  • Eine Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f erzeugt ein Wechselrichterträgersignal Sinv. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Dreieckwellensignal als das Wechselrichterträgersignal Sinv verwendet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f variabel eine Wechselrichterträgerfrequenz finv, die die Frequenz des Wechselrichterträgersignals Sinv ist, auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs ein.
  • Insbesondere stellt, wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder kleiner als eine erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist, die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf einen festen Wert ein, um einen asynchronen PWM-Prozess durchzuführen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wechselrichterträgerfrequenz finv für den asynchronen PWM-Prozess ein Wert, der höher als die Wandlerträgerfrequenz fcnv ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs höher als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv zur Durchführung eines synchronen PWM-Prozesses ein.
  • Eine Wechselrichtervergleichseinheit 51g erzeugt ein U-Phasen-PWM-Signal GU, ein V-Phasen-PWM-Signal GV und ein W-Phasen-PWM-Signal GW durch Durchführung eines PWM-Prozesses auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen dem U-Phasen-Befehlswert DU, dem V-Phasen-Befehlswert DV sowie dem W-Phasen-Befehlswert DW und dem Wechselrichterträgersignal Sinv. Das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW sind binäre Signale. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Drei-Phasen-Modulationsverfahren in dem PWM-Prozess verwendet.
  • Eine Wechselrichtersignalerzeugungseinheit 51h erzeugt die Betriebssignale gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn der Schalter Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn durch Durchführen eines Prozesses zum Trennen logischer Umkehrungszeitpunkte des U-Phasen-PWM-Signals GU, des V-Phasen-PWM-Signals GV und des W-Phasen-PWM-Signals GW und deren logischer Umkehrungssignale durch eine Totzeit.
  • Nachstehend ist das Verfahren zur Einstellung der Wechselrichterträgerfrequenz finv weiter beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv variabel derart ein, dass ein absoluter Wert der Differenz zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Wechselrichterträgerfrequenz finv gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert (Größe) Δf ist. Der Grund zur Verwendung dieses Einstellungsverfahrens ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3A bis 3C beschrieben.
  • Wie es in 3A gezeigt ist, sind Oberschwingungskomponenten auf eine Busspannung in Zusammenhang mit den Ein-Aus-Betrieben der Transformatorschalter Scp und Scn überlagert. Die Busspannung ist die Potentialdifferenz zwischen dem positiven Elektrodenbus Lp und dem negativen Elektrodenbus Ln. Die auf die Busspannung in Zusammenhang mit den Ein-Aus-Betrieben der Transformatorschalter Scp und Scn überlagerten Oberschwingungskomponenten sind nachstehend als Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten bezeichnet. 3A zeigt eine Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente, bei der eine Fluktuationsfrequenz fx ist, und eine Grundwellenkomponente, die in der Busspannung enthalten ist.
  • Zusätzlich weist ein Schaltmuster der Schalter Sup bis Swn, die den Wechselrichter 30 konfigurieren, Schaltoberschwingungskomponenten, die Oberschwingungskomponenten sind, auf. In dem in 3b gezeigten Schaltmuster wird ein "+1" Signal zur Angabe eines Ein-Anweisungssignals verwendet. Ein "–1" Signal, das sich von dem logischen Wert des Ein-Anweisungssignals unterscheidet, wird zur Angabe eines Aus-Anweisungssignals verwendet. Das Ein-Anweisungssignal gibt eine Anweisung zum Einschalten des Oberzweigschalters und zum Ausschalten des Unterzweigschalters. Das Aus-Anweisungssignal gibt eine Anweisung zum Ausschalten des Oberzweigschalters und zum Einschalten des Unterzweigschalters. Zusätzlich zeigt 3B eine Schaltoberschwingungskomponente, deren Fluktuationsfrequenz fy ist, und eine Grundwellenkomponente, die in dem Schaltmuster enthalten ist und deren Fluktuationsfrequenz f1 ist.
  • Wie es in 3C gezeigt ist, kann eine Phasenspannungswellenform für jede Phase des Wechselrichters 30, die aus dem Wechselrichter 30 ausgegeben wird, als ein Produkt der Busspannung und des Schaltmusters ausgedrückt werden. Dabei weist, wenn die Frequenz fx der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz fy der Schaltoberschwingungskomponente nahe aneinander sind, die Phasenspannung Fluktuationskomponenten auf, bei denen die Differenz und die Summe der Frequenzen fx und fy Fluktuationsfrequenzen "fx – fy" und "fx + fy" sind. 3C zeigt, dass die Phasenspannung ebenfalls die Fluktuationskomponenten aufweist, bei denen die Differenz und die Summe der Frequenz fx der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz f1 der in dem Schaltmuster enthaltenen Grundwellenkomponente Fluktuationsfrequenzen "fxf1" und "fx + f1" sind.
  • Der Motorgenerator 40, der als eine Last des Wechselrichters 30 dient, ist eine induktive Last, die hauptsächlich eine Induktivitätskomponente aufweist. Daher wird ein Phasenstrom durch ein Integral der Phasenspannung ausgedrückt und ist umgekehrt proportional zu der Fluktuationsfrequenz der Phasenspannung. Als Ergebnis hat von den Fluktuationskomponenten, die in der Phasenspannung enthalten sind, eine Fluktuationskomponente mit einer niedrigeren Frequenz eine größere Wirkung auf Fluktuationen in dem Phasenstrom. In dem in 3C gezeigten Spektrum hat von den Fluktuationskomponenten, die in der Phasenspannung enthalten sind, eine Fluktuationskomponente niedriger Ordnung, die die Fluktuationsfrequenz "fx – fy" aufweist, eine größere Wirkung auf die Fluktuationen in dem Phasenstrom. Als Ergebnis fluktuiert die Ausgangsleistung des Wechselrichters 30 signifikant und erhöht sich eine Drehmomentfluktuation in dem Motorgenerator 40.
  • Um derartige Punkte zu lösen, wird der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz fx der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz fy der Schaltoberschwingungskomponente derart eingestellt, dass sie der vorbestimmte Wert Δf oder größer ist. Wie es in 4A gezeigt ist, sind die Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten hauptsächlich um ganzzahlige Vielfache der Wandlerträgerfrequenz fcnv verteilt. Zusätzlich sind, wie es in 4B gezeigt ist, die Schaltoberschwingungskomponenten hauptsächlich um ganzzahlige Vielfache der Wechselrichterträgerfrequenz finv verteilt. Gemäß 4B ist die Frequenz der in dem Schaltmuster enthaltenen Grundwellenkomponente fe.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmte Wert Δf vorab auf einen Wert angepasst, bei dem die Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten keine Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Wechselrichters 30 verursachen. Insbesondere kann beispielsweise der vorbestimmte Wert Δf auf einen Wert angepasst sein, bei dem die Frequenzbänder der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um ganzzahlige Vielfache der Wandlerträgerfrequenz fcnv verteilt sind, und die Frequenzbänder der Schaltoberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um ganzzahlige Vielfache der Wechselrichterträgerfrequenz finv verteilt sind, sich nicht überlappen.
  • Der Prozess zur Einstellung der Wechselrichterträgerfrequenz finv, der durch die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f durchgeführt wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Zunächst ist der Fall beschrieben, bei dem der asynchrone PWM-Prozess durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder kleiner als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf einen Wert ein, der gleich wie oder größer als der Wert ist, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf einen Wert eingestellt, der von dem addierten Wert getrennt ist, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem die Wechselrichterträgerfrequenz finv höher als die Wandlerträgerfrequenz fcnv ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Die Wechselrichterträgerfrequenz finv kann kleiner als die Wandlerträgerfrequenz fcnv sein.
  • Nachstehend ist der Fall beschrieben, bei dem der synchrone PWM-Prozess durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs höher als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist und gleich wie oder kleiner als eine erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 (> ωa) ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Anzahl von Synchronisationen Nr 12 ist. Die Synchronisationsanzahl Nr ist ein Wert, der erhalten wird, indem ein einzelner elektrischer Winkelzyklus (360 Grad) des Motorgenerators 40 durch einen einzelnen Zyklus (= 1/finv) des Wechselrichterträgersignals Sinv dividiert wird. Die erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 ist eine Winkelfrequenz, bei der die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert Δf von der Wandlerträgerfrequenz fcnv subtrahiert wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs höher als die erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 ist und kleiner als eine zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv zur Durchführung eines synchronen PWM-Prozesses, dessen Anzahl von Synchronisationen Nr 6 ist, anstelle des synchronen PWM-Prozesses ein, dessen Anzahl von Synchronisationen Nr 12 ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind. Die zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 ist eine Winkelfrequenz, bei der die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl 12 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Grund zum Reduzieren der Synchronisationsanzahl Nr in dem synchronen PWM-Prozess, um eine Nähe zwischen den Trägerfrequenzen fcnv und finv zu verhindern, eine Verhinderung einer Erhöhung im Schaltverlust. Als Ergebnis wird ein übermäßiger Temperaturanstieg in dem Wechselrichter 30 verhindert und wird eine reduzierte Zuverlässigkeit des Wechselrichters 30 verhindert.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder größer als die zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 ist und gleich wie oder kleiner als eine zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb (> ω2) ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb ist und gleich wie oder kleiner als eine dritte vorbestimmte Winkelfrequenz ω3 (> ωb) ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist. Die dritte vorbestimmte Winkelfrequenz ω3 ist eine Winkelfrequenz, bei der die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der erhalten wird, indem der vorbestimmte Wert Δf von der Wandlerträgerfrequenz fcnv subtrahiert wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die dritte vorbestimmte Winkelfrequenz ω3 ist und niedriger als eine vierte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv zur Durchführung eines synchronen PWM-Prozesses, bei dem die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist, anstelle des synchronen PWM-Prozesses ein, dessen Synchronisationsanzahl Nr 6 ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander gelangen. Die vierte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 ist eine Winkelfrequenz, bei der die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden. Zusätzlich ist der Grund zum Reduzieren der Synchronisationsanzahl Nr in dem synchronen PWM-Prozess zum Verhindern, dass die Trägerfrequenzen fcnv und finv nahe aneinander sind, eine Verhinderung einer Erhöhung im Schaltverlust.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder größer als die vierte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 ist und gleich wie oder kleiner als eine dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc (> ω4) ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc und gleich wie oder kleiner als eine fünfte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 (> ωc) ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist. Das heißt, dass die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv zur Durchführung einer Rechteckwellensteuerung einstellt. Die fünfte vorbestimmte Winkelfrequenz ω5 ist eine Winkelfrequenz, bei die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der erhalten wird, indem der vorbestimmte Wert Δf von der Wandlerträgerfrequenz fcnv subtrahiert wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die fünfte vorbestimmte Winkelfrequenz ω5 ist und kleiner als eine sechste vorbestimmte Winkelfrequenz ω6 ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv zur Durchführung eines synchronen PWM-Prozesses ein, bei dem die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, anstelle des synchronen PWM-Prozesses, bei dem die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander gelangen. Die sechste vorbestimmte Winkelfrequenz ω6 ist eine Winkelfrequenz, bei der die Wechselrichterträgerfrequenz finv, bei der die Synchronisationsanzahl 1 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden.
  • Der Grund zur Erhöhung der Synchronisationsanzahl Nr in dem synchronen PWM-Prozess zum Verhindern einer Nähe zwischen den Trägerfrequenzen fcnv und finv ist, dass die Synchronisationsanzahl Nr nicht weiter reduziert werden kann.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder größer als die sechste vorbestimmte Winkelfrequenz ω6 ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist.
  • Die Wechselrichterträgerfrequenz finv ist vorab in Zusammenhang mit der elektrischen Winkelfrequenz ωs in einem Speicher, der als eine Speichereinheit dient, gespeichert, die in dem Motorsteuerungsgerät 50 vorgesehen ist. Die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f stellt die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs und der in dem Speicher gespeicherten Informationen ein.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart eingestellt, dass eine Nähe zu der Wandlerträgerfrequenz fcnv verhindert wird. Als Ergebnis kann eine Interferenz zwischen den Fluktuationen in der Busspannung, die den Antrieb des Gleichspannungswandlers 20 begleitet, und der Steuerung des Wechselrichters 30 verhindert werden. Folglich können Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Wechselrichters 30 unterdrückt werden und können Drehmomentfluktuationen in dem Motorgenerator 40 dadurch unterdrückt werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv anstelle der Wechselrichterträgerfrequenz finv variabel eingestellt. Als Ergebnis wird eine Nähe zwischen den Trägerfrequenzen finv und fcnv verhindert.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die durch die Drehzahlberechnungseinheit 51b berechnete elektrische Winkelfrequenz ωs in die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f gemäß 2 eingegeben, die vorstehend beschrieben worden ist. Die Wanderträgererzeugungseinheit 50f stellt die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart variabel ein, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Wechselrichterträgerfrequenz finv und der Wandlerträgerfrequenz fcnv gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt, wie es in 6 gezeigt ist, wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa und gleich wie oder kleiner als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb ist, die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl 12 ist. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb und gleich wie oder kleiner als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl 6 ist. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc ist, stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv derart ein, dass die Synchronisationsanzahl 1 ist.
  • Nachstehend ist ein Prozess zum Einstellen der Wandlerträgerfrequenz fcnv, der durch die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder kleiner als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv auf einen Wert ein, der von der Wechselrichterträgerfrequenz finv um den vorbestimmten Wert Δf oder mehr getrennt ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa und gleich wie oder kleiner als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart ein, dass sie höher wird, wenn die elektrische Winkelfrequenz ωs höher wird. Dabei wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart eingestellt, dass sie von der Wechselrichterträgerfrequenz finv um den vorbestimmten Wert Δf oder mehr getrennt ist. Dabei wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart eingestellt, dass sie niedriger als die Wechselrichterträgerfrequenz finv ist, um eine Erhöhung des Schaltverlusts zu verhindern. Als Ergebnis wird ein übermäßiger Temperaturanstieg in dem Gleichspannungswandler 20 verhindert, und wird eine reduzierte Zuverlässigkeit des Gleichspannungswandlers 20 verhindert.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb und gleich wie oder kleiner als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart ein, dass sie höher wird, wenn die elektrische Winkelfrequenz ωs höher wird. Dabei wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart eingestellt, dass sie von der Wechselrichterträgerfrequenz finv um den vorbestimmten Wert Δf oder mehr getrennt ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc und gleich wie oder niedriger als eine vierte Umschaltwinkelfrequenz ωd (> ωc) ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv auf den festen Wert ein, der eingestellt ist, wenn die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder kleiner als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die vierte Umschaltwinkelfrequenz ωd ist und gleich wie oder kleiner als eine fünfte Umschaltwinkelfrequenz ωe (> ωd) ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart ein, dass sie größer wird, wenn die elektrische Winkelfrequenz ωs größer wird. Dabei wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv derart eingestellt, dass sie um den vorbestimmten Wert Δf oder mehr kleiner als die Wechselrichterträgerfrequenz finv ist. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die fünfte Umschaltwinkelfrequenz ωe ist, stellt die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f die Wandlerträgerfrequenz fcnv auf den festen Wert ein, der eingestellt wird, wenn die elektrische Winkelfrequenz ωs gleich wie oder kleiner als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist.
  • Die Wandlerträgerfrequenz fcnv ist vorab in dem Speicher in Zusammenhang mit der elektrischen Winkelfrequenz ωs gespeichert. Die Wandlerträgererzeugungseinheit 50f stellt die Wandlerträgerfrequenz fcnv auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs und der in dem Speicher gespeicherten Informationen ein.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel können ebenfalls ähnliche Wirkungen wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auf der Grundlage einer durch die Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 erfassten Wechselrichtertemperatur Tinv bestimmt, ob die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf eine Hochfrequenzseite oder eine Niedrigfrequenzseite zu verschieben ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wechselrichtertemperatur Tinv in die in 2 gezeigte Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f eingegeben, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
  • 7 zeigt die Schritte in einem Prozess zur Einstellung der Wechselrichterträgerfrequenz finv. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge bestimmt zunächst in Schritt S10 die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs, ob der synchrone PWM-Prozess durchgeführt wird oder nicht. Dabei bestimmt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f, dass der synchrone PWM-Prozess durchgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass die elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist.
  • Wenn in Schritt S10 NEIN bestimmt wird, bestimmt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f, dass der asynchrone PWM-Prozess durchgeführt wird und geht zu Schritt S12 über. In Schritt S12 stellt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv für den asynchronen PWM-Prozess in einer ähnlichen Weise zu derjenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ein.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S10 JA bestimmt wird, geht die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu Schritt S14 über und stellt die Wechselrichterträgerfrequenz finv für den synchronen PWM-Prozess auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs ein. Insbesondere wählt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Synchronisationsanzahl Nr auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs aus und stellt die Wechselrichterträgerfrequenz finv entsprechend der ausgewählten Synchronisationsanzahl Nr ein.
  • In dem darauffolgenden Schritt S16 bestimmt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f, ob die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind oder nicht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind, wenn bestimmt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Wechselrichterträgerfrequenz finv kleiner als der vorbestimmte Wert Δf ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Prozess in Schritt S16 einer Nähebestimmungseinheit.
  • Wenn die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f in Schritt S16 bestimmt, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nicht nahe aneinander sind, wird die in dem Prozess von Schritt S14 eingestellte Wechselrichterträgerfrequenz finv unverändert durch die Wechselrichtervergleichseinheit 51g verwendet. Wenn demgegenüber in Schritt S16 bestimmt wird, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind, geht die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu Schritt S18 über und beschafft die Wechselrichtertemperatur Tinv. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Prozess in Schritt S18 einer Temperaturbeschaffungseinheit. In dem darauffolgenden Schritt S20 bestimmt die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f, ob die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf eine Frequenz zum Rechteckwellenantrieb eingestellt ist oder nicht, bei dem die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist.
  • Wenn in Schritt S20 NEIN bestimmt wird, geht die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu Schritt S22 über und verschiebt die in dem Prozess in Schritt S14 eingestellte Wechselrichterträgerfrequenz finv zu der Niedrigfrequenzseite hin. Als Ergebnis wird die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf einen Wert eingestellt, der gleich wie oder kleiner als der Wert ist, der erhalten wird, indem der vorbestimmte Wert Δf von der Wandlerträgerfrequenz fcnv subtrahiert wird. Dabei zeigt 8 ein Beispiel für eine Art zur Einstellung der Wechselrichterträgerfrequenz finv in einem Fall, in dem die Synchronisationsanzahl Nr von 12 auf 6 geändert wird, wenn die gegenwärtige elektrische Winkelfrequenz ωs größer als die erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 und gleich wie oder kleiner als die zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 ist.
  • Unter Rückkehr auf die vorstehend gegebene Beschreibung von 7 geht, wenn in Schritt S20 JA bestimmt wird, die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu Schritt S24 über und bestimmt, ob die beschaffte Wechselrichtertemperatur Tinv eine Schwellwerttemperatur Tth davon überschreitet oder nicht. Wenn die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f in Schritt S24 JA bestimmt, wird eine Erhöhung der Wechselrichterträgerfrequenz finv unterbunden. Die in dem Prozess in Schritt S14 eingestellte Wechselrichterträgerfrequenz finv wird unverändert durch die Wechselrichtervergleichseinheit 51g verwendet.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S24 bestimmt wird, dass die Wechselrichtertemperatur Tinv gleich wie oder kleiner als die Schwellwerttemperatur Tth ist, geht die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f zu Schritt S26 über und verschiebt die in dem Prozess in Schritt S24 eingestellte Frequenz finv des Wechselrichterträgersignals Sinv zu der Hochfrequenzseite hin. Als Ergebnis wird die Wechselrichterträgerfrequenz finv auf einen Wert eingestellt, der gleich wie oder größer als der Wert ist, der erhalten wird, indem die Wandlerträgerfrequenz fcnv und der vorbestimmte Wert Δf addiert werden. Dabei zeigt 8 ein Beispiel für eine Art zur Einstellung der Wechselrichterträgerfrequenz finv in einem Fall, in dem die Synchronisationsanzahl Nr von 12 auf 18 geändert wird.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn bestimmt wird, dass die Wechselrichtertemperatur Tinv die Schwellwerttemperatur Tth überschreitet, ein Verschieben der Wechselrichterträgerfrequenz finv zu der Hochfrequenzseite hin unterbunden. Als Ergebnis kann der Wechselrichter 30 vor einem Überhitzen geschützt werden.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Modulationsverfahren in der Wechselrichtervergleichseinheit 51g geändert, um eine Nähe zwischen der Frequenz der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente zu verhindern.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Wandlerträgerfrequenz fcnv aus der Wandlerträgererzeugungseinheit 50f und die Wechselrichterträgerfrequenz finv aus der Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f in die Wechselrichtervergleichseinheit 51g eingegeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verfahren, durch das die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv einstellt, dasselbe wie das Verfahren, das gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
  • 9 zeigt die Schritte in einem Prozess zum Ändern des Modulationsverfahrens. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch die Wechselrichtervergleichseinheit 51g zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge stellt die Wechselrichtervergleichseinheit 51g zunächst in Schritt S40 das Modulationsverfahren ein. Dann erzeugt die Wechselrichtervergleichseinheit 51g das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW auf der Grundlage des U-Phasen-Befehlswerts DU, des V-Phasen-Befehlswerts DV und des W-Phasen-Befehlswerts DW, die durch die Modulationseinrichtung 51e berechnet worden sind, und des eingestellten Modulationsverfahrens. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird entweder ein Drei-Phasen-Modulationsverfahren oder ein Zwei-Phasen-Modulationsverfahren eingestellt. Das Zwei-Phasen-Modulationsverfahren wird verwendet, um die Anzahl des Schaltens zu reduzieren, wodurch ein Verlust in dem Wechselrichter 30 reduziert wird. In der Zwei-Phasen-Modulation werden, während die Betriebszustände der Ober- und Unterzweigschalter für eine vorbestimmte Periode einer Phase aufeinanderfolgend fest eingestellt werden, die Ober- und Unterzweigschalter, die die zwei anderen Phasen als die fest eingestellte Phase konfigurieren, abwechselnd eingeschaltet. Insbesondere werden beispielsweise ein Betrieb, bei dem der Oberzweigschalter auf den EIN-Zustand fest eingestellt ist, und ein Betrieb, bei dem der Unterzweigschalter auf den EIN-Zustand fest eingestellt ist, aufeinanderfolgend alle 60 Grad im elektrischen Winkel durchgeführt.
  • In dem darauffolgenden Schritt S42 berechnet die Wechselrichtervergleichseinheit 51g eine Frequenz fsw einer Schaltoberschwingungskomponente, die in dem U-Phasen-PWM-Signal GU, dem V-Phasen-PWM-Signal GV und dem W-Phasen-PWM-Signal GW enthalten ist, die in dem Prozess von Schritt S40 erzeugt werden. Beispielsweise kann die Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente durch eine Fourier-Transformation berechnet werden, die an dem PWM-Signal durchgeführt wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Prozess von Schritt S42 einer Schaltoberschwingungsbeschaffungseinheit.
  • In dem darauffolgenden Schritt S44 bestimmt die Wechselrichtervergleichseinheit 51g, ob die in dem Prozess von Schritt S42 berechnete Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind oder nicht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Wechselrichtervergleichseinheit 51g, dass die Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, wenn bestimmt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente kleiner als der vorbestimmte Wert Δf ist.
  • Wenn die Wechselrichtervergleichseinheit 51g in Schritt S44 bestimmt, dass die Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nicht nahe aneinander sind, werden das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW, die in dem Prozess von Schritt S40 berechnet worden sind, unverändert durch die Wechselrichtersignalerzeugungseinheit 51h verwendet.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S44 bestimmt wird, dass die Frequenz fsw der Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, geht die Wechselrichtervergleichseinheit 51g zu Schritt S46 über und ändert das in dem Prozess von Schritt S40 eingestellte Modulationsverfahren. Insbesondere wird beispielsweise, wenn das Drei-Phasen-Modulationsverfahren in dem Prozess von Schritt S40 eingestellt worden ist, das Modulationsverfahren auf das Zwei-Phasen-Modulationsverfahren geändert. Dann erzeugt die Wechselrichtervergleichseinheit 51g das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW erneut auf der Grundlage des Modulationsverfahrens nach der Änderung und des U-Phasen-Befehlswerts DU, des V-Phasen-Befehlswerts DV und des W-Phasen-Befehlswerts DW, die durch die Modulationseinrichtung 51e berechnet worden sind. Als Ergebnis werden das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW, die erneut erzeugt worden sind, durch die Wechselrichtersignalerzeugungseinheit 51h verwendet. Folglich ist der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente und der Wandlerträgerfrequenz fcnv gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel können ebenfalls Wirkungen ähnlich wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein fünftes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Befehlsmodulationsfaktor Mr als Ergebnis einer Änderung der Befehlsausgangsspannung VH* des Gleichspannungswandlers 20 geändert, und wird eine Amplitude einer Schaltoberschwingungskomponente dadurch reduziert. Als Ergebnis wird die Amplitude einer Fluktuationskomponente, deren Fluktuationsfrequenz die Differenz zwischen der Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente und der Frequenz einer Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente ist, reduziert. Folglich werden die Wirkungen einer Interferenz unterdrückt, selbst wenn die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente und die Frequenz der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente nahe aneinander sind.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Wandlerträgerfrequenz fcnv aus der Wandlerträgererzeugungseinheit 50f und die Wechselrichterträgerfrequenz finv aus der Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f in die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a eingegeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Verfahren, durch das die Wechselrichterträgererzeugungseinheit 51f die Wechselrichterträgerfrequenz finv einstellt, dasselbe wie das Verfahren, das gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
  • 10 zeigt die Schritte in einem Prozess zur Änderung der Befehlsausgangsspannung VH*. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge stellt die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a zunächst in Schritt S50 die Befehlsausgangsspannung VH* ein. In dem darauffolgenden Schritt S52 bestimmt die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a, ob die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind oder nicht. Diese Bestimmung kann durch dasselbe Verfahren wie das in dem Prozess von Schritt S16 in 7 durchgeführt werden.
  • Wenn die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a in Schritt S52 bestimmt, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nicht nahe aneinander sind, wird die in dem Prozess von Schritt S50 eingestellte Befehlsausgangsspannung VH* unverändert durch die Spannungsabweichungsberechnungseinheit 50b und die FF-Berechnungseinheit 50d verwendet.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S52 bestimmt wird, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und die Wechselrichterträgerfrequenz finv nahe aneinander sind, geht die Befehlsspannungseinstellungseinheit 50a zu Schritt S54 über und ändert die in dem Prozess von Schritt S50 eingestellte Befehlsausgangsspannung VH* zu einer Verringerungsseite oder Erhöhungsseite hin. Daher wird die Befehlsausgangsspannung VH* nach der Änderung durch die Spannungsabweichungsberechnungseinheit 50b und die FF-Berechnungseinheit 50d verwendet.
  • Als Ergebnis ändert sich die Ausgangsspannung VHr des Gleichspannungswandlers 20 und ändern sich der Befehlsmodulationsfaktor Mr und das Spannungspotential δ. Folglich ändert sich der Betriebspunkt des Wechselrichters, wie durch Änderungen in dem Modulationsfaktor und dem Leistungsfaktor des Wechselrichters 30. Das Spektrum der Schaltoberschwingungen ändert sich. Als Ergebnis kann die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente, die nahe an der Frequenz der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente ist, die gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Amplitude ist, und/oder der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente, die gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf ist, verwirklicht werden. Daher kann eine Interferenz zwischen den Fluktuationen in der Busspannung, die den Antrieb des Gleichspannungswandlers 20 und die Steuerung des Wechselrichters 30 begleiten, verhindert werden.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein sechstes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW unter Verwendung eines Impulsmusters anstelle des Trägersignale verwendenden PWM-Prozesses erzeugt.
  • 11 zeigt ein Blockschaltbild eines Drehmomentsteuerungsprozesses gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Konfigurationen gemäß 11, die identisch zu den vorstehend beschriebenen Konfigurationen gemäß 2 sind, sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Eine Synchronisationsanzahleinstellungseinheit 51i stellt die Synchronisationsanzahl Nr auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs und einer Synchronisationsanzahltabelle ein. Der Grund zur Durchführung dieses Einstellungsprozesses ist, dass das Impulsmuster auf der Grundlage des Konzepts hinter dem synchronen PWM-Prozess erzeugt wird. Die Synchronisationsanzahltabelle ist eine Information, bei der jede aus einer Vielzahl von elektrischen Winkelfrequenzregionen und einer Anzahl von Synchronisationen Nr vorab verknüpft sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Vielfache von 3, das heißt 3, 6, 9, 12, 15, ... als die Anzahlen der Synchronisationen Nr verwendet, die mit den elektrischen Winkelfrequenzregionen verknüpft sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Vielfache von 6 als die Synchronisationsanzahl Nr verwendet. Zusätzlich sind obere Grenzschwellwerte ωu3, ωu6, ωu9, ωu12, ωu15, ... der elektrischen Winkelfrequenzregionen, die mit den Anzahlen der Synchronisationen 3, 6, 9, 12, 15, ... verknüpft sind, jeweils auf ωu(Nr) = ωcmax/Nr eingestellt. Dabei gibt ωcmax eine obere Winkelfrequenz des Trägersignals an.
  • Eine Mustererzeugungseinheit 51j erzeugt ein Befehlsmuster auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs, der Synchronisationsanzahl Nr, des Befehlsmodulationsfaktors Mr und der tatsächlichen Phase θv. Das Befehlsmuster ist ein Befehlswert des Schaltmusters. Beispielsweise wird das Befehlsmuster über 0 bis 360 Grad erzeugt. Das Befehlsmuster wird auf der Grundlage von Impulsmustern erzeugt, die in einer Musterspeichereinheit 51k gespeichert sind. Die Impulsmuster sind in der Musterspeichereinheit 51k vorab in Zusammenhang mit der Synchronisationsanzahl Nr, dem Befehlsmodulationsfaktor Mr und dem Modulationsverfahren gespeichert. Die Musterspeichereinheit 51k ist in dem Speicher konfiguriert.
  • 12 zeigt ein Beispiel für ein Impulsmuster. Wie es in 12 gezeigt ist, ist das Impulsmuster eine Kennfeldinformation, bei der das Ein-Anweisungssignal und das Aus-Anweisungssignal jeweils mit dem elektrischen Winkel θe verknüpft sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel speichert die Musterspeichereinheit 51k darin elektrische Winkel, die ein Umschalten von entweder dem Ein-Anweisungssignal oder dem Aus-Anweisungssignal zu dem anderen als das Impulsmuster angeben. 12 zeigt ein Beispiel, bei dem α0, α1, α2 und dergleichen als Schaltzeitpunkte gegeben sind, die elektrische Winkel sind, die ein Umschalten von entweder dem Ein-Anweisungssignal oder dem Aus-Anweisungssignal zu dem anderen angeben. Das Impulsmuster kann mit einer Spannungsamplitude anstelle des Befehlsmodulationsfaktors Mr verknüpft sein.
  • Eine Mustererzeugungseinheit 51j wählt einen Schaltzeitpunkt α, der der tatsächlichen Phase θv entspricht, aus den Schaltzeitpunkten α aus, die das erzeugte Befehlsmuster vorschreiben. Die Mustererzeugungseinheit 51j erzeugt dann das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW auf der Grundlage des ausgewählten Schaltzeitpunkts α und gibt das erzeugte U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW zu der Wechselrichtersignalerzeugungseinheit 51h aus.
  • Dabei sind Schaltoberschwingungskomponenten, die die Oberschwingungskomponenten sind, die in dem Befehlsmuster enthalten sind, auf die ganzzahligen Vielfachen der Grundwellenkomponente, die in dem Befehlsmuster enthalten ist, verteilt. Insbesondere sind, wie es in 12 gezeigt ist, in dem Fall eines Musters, bei dem ein zweites Impulsmuster mit einem ersten Impulsmuster verbunden ist, das von 0 bis 180 Grad ist, wobei das zweite Muster linear symmetrisch zu dem ersten Impulsmuster in Bezug auf eine Achsenlinie ist, die bei 180 Grad angegeben ist, die Schaltoberschwingungskomponenten auf ungeradzahlige Vielfache der Grundwellenkomponente verteilt, wie es in 13B gezeigt ist. Wenn die Wandlerträgerfrequenz fcnv und eine Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente nahe aneinander sind und die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente größer als die vorbestimmte Komponente ist, wird eine Niedrigfrequenz-Oberschwingungskomponente erzeugt, deren Fluktuationsfrequenz die Differenz zwischen der Frequenz der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente ist. Als Ergebnis erhöhen sich Drehmomentfluktuationen in dem Motorgenerator 40.
  • Um diesen Punkt zu lösen, stellt die Mustererzeugungseinheit 51j das Befehlsmuster derart ein, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Frequenz fpt einer in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponente gleich wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert Δf ist.
  • 14 zeigt die Schritte in einem Prozess zur Einstellung des Befehlsmusters. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch die Mustererzeugungseinheit 51j zu einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge erzeugt die Mustererzeugungseinheit 51j zunächst in Schritt S60 das Befehlsmuster auf der Grundlage der elektrischen Winkelfrequenz ωs, der Synchronisationsanzahl Nr, des Befehlsmodulationsfaktors Mr und der tatsächlichen Phase θv.
  • In dem darauffolgenden Schritt S62 bestimmt die Mustererzeugungseinheit 51j, ob die Frequenz fpt jeder in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponente und der Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind oder nicht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Mustererzeugungseinheit 51j, dass die Frequenz fpt einer in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, wenn bestimmt wird, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente und der Wandlerträgerfrequenz fcnv kleiner als der vorbestimmte Wert Δf ist. Dabei kann beispielsweise die Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente, die in der Bestimmung verwendet wird, in der nachfolgenden Weise berechnet werden. Insbesondere wird zunächst das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Durchführung einer Fourier-Transformation, wie einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) an dem in dem Prozess von Schritt S60 erzeugten Befehlsmuster geschätzt. Alternativ dazu wird das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten auf der Grundlage von Musterentwurfsinformationen wie dem Modulationsfaktor und dem Modulationsverfahren des Befehlsmusters, das in dem Prozess von Schritt S60 erzeugt worden ist, geschätzt. Dann wird die Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente auf der Grundlage des geschätzten Spektrums berechnet.
  • Wenn die Mustererzeugungseinheit 51j bestimmt, dass die Frequenz fpt jeder in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nicht nahe aneinander sind, werden das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW unter Verwendung des in dem Prozess von Schritt S60 erzeugten Befehlsmusters unverändert erzeugt. Wenn demgegenüber in Schritt S62 bestimmt wird, dass die Frequenz fpt einer in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponente und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, geht die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S64 über und bestimmt, ob eine Amplitude Amph der Schaltoberschwingungskomponente, von der in Schritt S62 bestimmt worden ist, dass sie nahe an der Wandlerträgerfrequenz fcnv ist, aus der Vielzahl der in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponenten größer als eine vorbestimmte Amplitude Aα ist oder nicht. Dabei kann die Amplitude Amph auf der Grundlage des in dem Prozess von Schritt S62 geschätzten Spektrums berechnet werden. Die vorbestimmte Amplitude Aα ist als ein Schwellwert eingestellt, der auf der Grundlage einer Korrelation zwischen einem Drehmomentfluktuationsausmaß des Motorgenerators 40 und der Schaltoberschwingungskomponente vorgeschrieben ist.
  • Wenn die Mustererzeugungseinheit 51j in Schritt S64 NEIN bestimmt, werden das U-Phasen-PWM-Signal GU, das V-Phasen-PWM-Signal GV und das W-Phasen-PWM-Signal GW unter Verwendung des in dem Prozess von Schritt S60 erzeugten Befehlsmusters unverändert erzeugt. Ein Grund dafür ist, dass, wenn die Amplitude Amph einer Schaltoberschwingungskomponente, die mit einer Frequenz fluktuiert, die nahe an der Wandlerträgerfrequenz fcnv ist, klein ist, die Wirkung auf eine Interferenz klein ist.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S64 JA bestimmt wird, geht die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S66 über und wählt aus der Musterspeichereinheit 51k ein Impulsmuster aus, in dem die Synchronisationsanzahl Nr, der Befehlsmodulationsfaktor 51k und/oder das Modulationsverfahren, das in dem Prozess von Schritt S60 verwendet wird, geändert ist. Dann erzeugt die Mustererzeugungseinheit 51j in Schritt S68 das Befehlsmuster erneut auf der Grundlage des ausgewählten Impulsmusters.
  • Als Ergebnis davon, dass die Synchronisationsanzahl Nr und/oder das Modulationsverfahren geändert wird, ist der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente, deren Amplitude größer als die vorbestimmte Amplitude ist, unter den Schaltoberschwingungskomponenten, die in dem erneut erzeugten Befehlsmuster enthalten sind, und der Wandlerträgerfrequenz fcnv gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf.
  • Demgegenüber ist als Ergebnis der Änderung des Befehlsmodulationsfaktors Mr die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente, deren Frequenz nahe an der Wandlerträgerfrequenz fcnv ist, unter den Schaltoberschwingungskomponenten, die in dem erneut erzeugten Befehlsmuster enthalten sind, gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Amplitude Aα.
  • 15 und 16 zeigen spezifische Beispiele, bei denen die Synchronisationsanzahl Nr, die zur Auswahl des Impulsmusters verwendet wird, geändert wird. Eine horizontale Achse in 15 gibt die Frequenz fe der in der Ausgangsspannung des Wechselrichters 30 enthaltenen Grundwellenkomponente an.
  • Wie es in 15 gezeigt ist, wählt, wenn bestimmt wird, dass die Wandlerträgerfrequenz fcnv und eine Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 13. Ordnung, die durch fcnv/13 ausgedrückt ist, nahe aneinander sind, die Mustererzeugungseinheit 51j ein Impulsmuster aus, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, anstelle des Impulsmusters, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist. Als Ergebnis ist, wie es in 16 durch (a) gezeigt ist, die Amplitude Amph der Schaltoberschwingungskomponente der 13. Ordnung, die in dem Befehlsmuster enthalten ist, gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Amplitude Aα. Dabei ist der Grund zum Reduzieren der Amplitude durch Reduzieren der Synchronisationsanzahl Nr, Schaltverlust zu reduzieren und den Wechselrichter 30 vor Überhitzen zu schützen.
  • Unter Rückkehr auf die vorstehend gegebene Beschreibung von 15 führt, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 11. Ordnung und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, die Mustererzeugungseinheit 51j keine Auswahl eines Impulsmusters aus, in dem die Synchronisationsanzahl Nr geändert ist. Ein Grund dafür ist, dass, wie es in 16 durch (b) gezeigt ist, die Amplitude Amph der Schaltoberschwingungskomponente der 11. Ordnung gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Amplitude Aα ist, selbst ohne dass die Synchronisationsanzahl Nr geändert wird.
  • Unter Rückkehr auf die vorstehend gegebene Beschreibung von 15 wählt, wenn bestimmt wird, dass die Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten der 7. Ordnung und der 5. Ordnung und die Wandlerträgerfrequenz fcnv nahe aneinander sind, die Mustererzeugungseinheit 51j das Impulsmuster, dessen Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, anstelle des Impulsmusters aus, dessen Synchronisationsanzahl Nr 1 ist. Als Ergebnis sind die Amplituden Amph der in dem Befehlsmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponenten der 7. Ordnung und der 5. Ordnung gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Amplitude Aα.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können Wirkungen, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind, ebenfalls in einer Konfiguration erzielt werden, in der das Impulsmuster verwendet wird.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein siebtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Synchronisationsanzahl Nr, wenn das Impulsmuster geändert wird, auf der Grundlage der durch die Wechselrichtertemperaturerfassungseinheit 72 erfassten Wechselrichtertemperatur Tinv bestimmt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wechselrichtertemperatur Tinv in die Mustererzeugungseinheit 51j gemäß 11 wie vorstehend beschrieben eingegeben.
  • 17 zeigt die Schritte in einem Prozess zur Einstellung eines Befehlsmusters. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch die Mustererzeugungseinheit 51j zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Prozesse in 17, die identisch zu den vorstehend beschriebenen Prozessen in 14 sind, sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge geht, wenn in Schritt S64 JA bestimmt wird, die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S70 über und beschafft die Wechselrichtertemperatur Tinv. In dem darauffolgenden Schritt S72 bestimmt die Mustererzeugungseinheit 51j, ob die in dem Prozess in Schritt S60 beschaffte Synchronisationsanzahl Nr 1 ist oder nicht.
  • Wenn in Schritt S72 NEIN bestimmt wird, geht die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S74 über und wählt das Impulsmuster entsprechend einer Anzahl von Synchronisationen Nr aus, die niedriger als die in dem Prozess in Schritt S60 beschaffte Synchronisationsanzahl Nr ist.
  • Wenn demgegenüber JA in Schritt S72 bestimmt wird, geht die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S76 über und bestimmt, ob die beschaffte Wechselrichtertemperatur Tinv die Schwellwerttemperatur Tth überschreitet oder nicht. Wenn die Mustererzeugungseinheit 51j in Schritt S76 JA bestimmt, wird eine Erhöhung der Synchronisationsanzahl Nr unterbunden. Das in dem Prozess in Schritt S60 erzeugte Befehlsmuster wird unverändert verwendet.
  • Demgegenüber geht, wenn in Schritt S76 bestimmt wird, dass die Wechselrichtertemperatur Tinv gleich wie oder kleiner als die Schwellwerttemperatur Tth ist, die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S78 über und wählt das Impulsmuster entsprechend einer Anzahl von Synchronisationen Nr aus, die größer als die Synchronisationsanzahl Nr ist, die in dem Prozess von Schritt S60 beschafft wird. Bei Abschluss des Prozesses in Schritt S74 oder S78 geht die Mustererzeugungseinheit 51j zu Schritt S68 über.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Nähe zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente verhindert werden, während der Wechselrichter 30 vor Überhitzen geschützt wird.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein achtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie es in 18 gezeigt ist, ein Steuerungssystem, das zwei Sätze von Motorgeneratoren und Wechselrichtern aufweist, als das Steuerungssystem verwendet. Konfigurationen in 18, die identisch zu den vorstehend beschriebenen Konfigurationen in 1 sind, sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie es in 18 gezeigt ist, weist das Steuerungssystem einen ersten Wechselrichter 30a, einen ersten Motorgenerator 40a, einen zweiten Wechselrichter 30b, einen zweiten Motorgenerator 40b und eine (nicht gezeigte) Kraftmaschine auf. Die Kraftmaschine dient als eine fahrzeugeigene Hauptkraftmaschine. Der erste Motorgenerator 40a, der zweite Motorgenerator 40b und die Kraftmaschine sind durch einen Leistungsaufteilungsmechanismus (der nicht gezeigt ist) verbunden. Eine Ausgangswelle des zweiten Motorgenerators 40b ist mit einem Antriebsrad verbunden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der gleiche Permanentmagnet-Synchronmotor wie der Motorgenerator 40 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel für die Motorgeneratoren 40a und 40b verwendet.
  • Eingangsseiten des ersten Wechselrichters 30a und des zweiten Wechselrichters 30b sind mit dem positiven Elektrodenbus Lp und dem negativen Elektrodenbus Ln verbunden. Der erste Motorgenerator 40a ist mit dem ersten Wechselrichter 30a verbunden. Der erste Motorgenerator 40a ist mit der Kraftmaschine über den Leistungsaufteilungsmechanismus verbunden und dient als ein Leistungsgenerator und ein Starter für die Kraftmaschine. Der zweite Motorgenerator 40b ist mit dem zweiten Wechselrichter 30b verbunden. Der zweite Motorgenerator 40b dient als eine fahrzeugeigene Hauptkraftmaschine oder dergleichen in einer Weise, die ähnlich zu dem Motorgenerator 40 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist. Daher ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der maximale Wert eines Phasenstroms, der zu dem zweiten Motorgenerator 40b fließt, größer als der maximale Wert eines Phasenstroms, der zu dem ersten Motorgenerator 40a fließt. Die Konfigurationen der Wechselrichter 30a und 30b sind ähnlich zu der Konfiguration des Wechselrichters 30 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Daher entfallen ausführliche Beschreibungen davon.
  • Das Steuerungssystem weist eine erste Phasenstromerfassungseinheit 70a, eine zweite Phasenstromerfassungseinheit 70b, eine erste Winkelerfassungseinheit 71a, eine zweite Winkelerfassungseinheit 71b und eine Drosselspulenstromerfassungseinheit 75 auf. Die ersten und zweiten Phasenstromerfassungseinheiten 70a und 70b erfassen jeweils die Ströme von zumindest zwei Phasen unter den Phasenströmen, die zu den ersten und zweiten Motorgeneratoren 40a und 40b fließen. Die ersten und zweiten Winkelerfassungseinheiten 71a und 17b erfassen jeweils die elektrischen Winkel θe1 und θe2 der ersten und zweiten Motorgeneratoren 40a und 40b. Die Drosselspulenstromerfassungseinheit 75 erfasst den Strom, der zu der Drosselspule 22 fließt.
  • Die Erfassungswerte der Erfassungseinheiten werden in das Motorsteuerungsgerät 50 eingegeben. Das Motorsteuerungsgerät 50 betreibt den ersten Wechselrichter 30a zur Steuerung des Drehmoments des ersten Motorgenerators 40a auf ein erstes Befehlsdrehmoment Trq1*. Das Motorsteuerungsgerät 50 betreibt ebenfalls den zweiten Wechselrichter 30b, um das Drehmoment des zweiten Motorgenerators 40b auf ein zweites Befehlsdrehmoment Trq2* zu steuern. Die ersten und zweiten Befehlsdrehmomente Trq1* und Trq2* werden von dem höherrangigen Steuerungsgerät 60 zugeführt.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 betreibt den ersten Wechselrichter 30a auf der Grundlage der Erfassungswerte der ersten Phasenstromerfassungseinheit 70a und der ersten Winkelerfassungseinheit 71a. Das Motorsteuerungsgerät 50 betreibt den zweiten Wechselrichter 30b auf der Grundlage der Erfassungswerte der zweiten Phasenstromerfassungseinheit 70b und der zweiten Winkelerfassungseinheit 71b. In einer Weise, die ähnlich zu derjenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist, werden die Wechselrichter 30a und 30b durch einen PWM-Prozess betrieben, der Trägersignale verwendet.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wandlerträgerfrequenz fcnv auf einen festen Wert in einer Weise eingestellt, die ähnlich zu derjenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist. Zusätzlich wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wechselrichterträgersignal, das für die Steuerung des ersten Wechselrichters 30a verwendet wird, als ein erstes Wechselrichterträgersignal Sinv1 bezeichnet. Das für die Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendete Wechselrichterträgersignal wird als ein zweites Wechselrichterträgersignal Sinv2 bezeichnet. Weiterhin wird die Frequenz des ersten Wechselrichterträgersignals Sinv1 als eine erste Wechselrichterträgerfrequenz finv1 bezeichnet. Die Frequenz des zweiten Wechselrichterträgersignals Sinv2 wird als eine zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 bezeichnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Wechselrichterträgerfrequenz finv1 auf einen festen Wert eingestellt. Die Verfahren zum Betrieb der ersten und zweiten Wechselrichter 30a und 30b sind ähnlich zu den Verfahren zum Betrieb des Wechselrichters 30 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Daher entfallen ausführliche Beschreibungen davon.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Oberschwingungskomponenten, die auf die Busspannung in Zusammenhang mit Ein-Aus-Betrieben der Schalter, die den ersten Wechselrichter 30a konfigurieren, überlagert werden, als Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten bezeichnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Nähe zwischen der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2 und den Frequenzen der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten zusätzlich zu den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten verhindert. Nachstehend ist die Notwendigkeit zur Verhinderung einer Nähe zwischen der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2 und den Frequenzen der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten beschrieben.
  • 19A zeigt ein Spektrum der Fluktuationskomponenten, die auf die Busspannung in Zusammenhang mit dem Antrieb des ersten Wechselrichters 30a überlagert werden. 19B zeigt ein Spektrum der Fluktuationskomponenten, die in einem Schaltmuster enthalten sind, das in dem zweiten Wechselrichter 30b verwendet wird. In 19A ist ein Spektrum der Fluktuationskomponenten, die auf die Busspannung in Zusammenhang mit dem Antrieb des Gleichspannungswandlers 20 überlagert werden, weggelassen.
  • Wie es in 19A gezeigt ist, sind, wenn der Wechselrichter 30a durch den PWM-Prozess angetrieben wird, die in Zusammenhang mit dem Antrieb des Wechselrichters 30a erzeugten Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten hauptsächlich um Seitenbandwellen verteilt, die um die erste Wechselrichterträgerfrequenz finv1 und eine Frequenz zentriert sind, die das Doppelte der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1 ist.
  • Demgegenüber sind, wie es in 19B gezeigt ist, die in dem Schaltmuster des zweiten Wechselrichters 30b enthaltenen Schaltoberschwingungskomponenten hauptsächlich um ganzzahlige Vielfache der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2 verteilt. In 19B ist die Frequenz einer zweiten Grundwellenkomponente, die die in dem Schaltmuster enthaltene Grundwellenkomponente ist, durch fe2 angegeben.
  • Wenn die Frequenz einer Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente und die Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente nahe aneinander gelangen, wie es gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, weist die Phasenspannung des zweiten Wechselrichters 30b Fluktuationskomponenten niedriger Ordnung auf, wie es gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Als Ergebnis tritt ein Problem dahingehend auf, dass eine Drehmomentfluktuation in dem zweiten Motorgenerator 40b sich erhöht. Um dieses Problem zu lösen, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 variabel die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 nicht nahe bei den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten ist.
  • 20 zeigt die Schritte in einem Prozess zur Einstellung der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2. Beispielsweise wird der Prozess wiederholt durch das Motorsteuerungsgerät 50 zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge schätzt das Motorsteuerungsgerät 50 zunächst in Schritt S80 das Spektrum der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten, die in Zusammenhang mit dem Antrieb des Gleichspannungswandlers 20 erzeugt wer den. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schätzt das Motorsteuerungsgerät 50 das Spektrum der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten auf der Grundlage der Wandlerträgerfrequenz fcnv, der Ausgangsspannung VHr und der Eingangsspannung VLr. Das Schätzverfahren basiert auf einem Modell des Gleichspannungswandlers 20, das in 21 gezeigt ist. In dem Modell ist eine Konstantstromleistungsversorgung mit der Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 20 verbunden.
  • In 21 ist ein Busstrom, der von dem Kollektor des Oberzweigtransformatorschalters Scp zu dem positiven Elektrodenbus Lp fließt, durch Ibus angegeben. Ein zu dem zweiten Kondensator 23 fließender Strom ist durch IC angegeben. Ein Laststrom, der aus der Konstantstromleistungsversorgung ausgegeben wird, ist durch Io angegeben. Ein zu der Drosselspule 22 fließender Strom IL ist durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq2) ausgedrückt.
    Figure DE102017110937A1_0003
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (eq2) bezeichnet L eine Induktivität der Drosselspule 22. "Sc = 0" bezeichnet einen Zustand, in dem der Oberzweigtransformatorschalter Scp ausgeschaltet ist und der Unterzweigtransformatorschalter Scn eingeschaltet ist. "Sc = 1" gibt einen Zustand an, in dem der Oberzweigtransformatorschalter Scp eingeschaltet ist und der Unterzweigtransformatorschalter Scn ausgeschaltet ist.
  • Der Busstrom Ibus wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq3) ausgedrückt. Ibus = Sc·IL (eq3)
  • Der zu dem zweiten Kondensator 23 fließende Strom IC wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq4) ausgedrückt. IC 0 Ibus – Io = Sc·IL – Io (eq4)
  • Eine Busspannung Vbus wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq5) ausgedrückt. Vbus = 1 / C∫IC·dt = 1 / C∫(Sc·IL – Io)·dt (eq5)
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (eq5) bezeichnet C eine Kapazität des zweiten Kondensators 23. Die Fluktuationsfrequenz der Busspannung Vbus, die in dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (eq5) ausgedrückt ist, ist abhängig von Sc. Die Frequenz von Sc wird durch die Wandlerträgerfrequenz fcnv bestimmt. Daher können in dem Spektrum der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten die Frequenzen, auf die die Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten verteilt sind, auf der Grundlage der Wandlerträgerfrequenz fcnv berechnet werden.
  • Zusätzlich ist auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Ausdrücke (eq2) und (eq5) die Amplitude der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente abhängig von der Ausgangsspannung VHr und der Eingangsspannung VLr. Daher kann die Amplitude der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente auf der Grundlage der Ausgangsspannung VHr und der Eingangsspannung VLr berechnet werden. Der Laststrom Io kann verwendet werden, um die Amplitude der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente zu berechnen. Beispielsweise kann der Laststrom Io auf der Grundlage der Erfassungswerte der Phasenstromerfassungseinheit 70 berechnet werden.
  • Unter Rückkehr auf die vorstehend gegebene Beschreibung von 20 schätzt in dem darauffolgenden Schritt S82 das Motorsteuerungsgerät 50 das Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten, die in Zusammenhang mit dem Antrieb des ersten Wechselrichters 30a erzeugt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schätzt das Motorsteuerungsgerät 50 das Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten auf der Grundlage einer ersten elektrischen Winkelfrequenz ωs1, die die elektrische Winkelfrequenz des ersten Motorgenerators 40a ist, des durch die erste Phasenstromerfassungseinheit 70a erfassten Phasenstroms, eines Leistungsfaktors des ersten Wechselrichters 30a und des zur Steuerung des ersten Wechselrichters 30a verwendeten Schaltmusters. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bezieht sich der Leistungsfaktor auf die Phasendifferenz zwischen dem Schaltmuster und dem Phasenstrom. Die erste elektrische Winkelfrequenz ωs1 wird auf der Grundlage des Erfassungswerts der ersten Winkelerfassungseinheit 71a berechnet. Das Schaltmuster kann auf der Grundlage der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1, eines ersten Befehlsmodulationsfaktors, der ein zur Steuerung des ersten Wechselrichters 30a verwendeter Befehlsmodulationsfaktor ist, und des zur Steuerung des ersten Wechselrichters 30a verwendeten Modulationsverfahrens berechnet werden. Das vorstehend beschriebene Schätzverfahren beruht auf dem in 22 gezeigten Modell des ersten Wechselrichters 30a. In dem Modell ist eine Konstantstromleistungsversorgung parallel zu dem zweiten Kondensator 23 geschaltet.
  • In 22 ist ein aus der Konstantstromleistungsversorgung ausgegebener Laststrom durch Io angegeben. Von dem Laststrom Io ist der zu dem zweiten Kondensator 23 fließende Strom durch IC angegeben. Von dem Laststrom Io ist der Busstrom, der zu der Seite des ersten Wechselrichters 30a fließt, des Laststroms Io durch Ibus angegeben. Der Busstrom Ibus wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq6) ausgedrückt. Ibus ≅ Su·Iu + Sv·Iv + Sw·Iw (eq6)
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (eq6) gibt "Sx = 0" einen Zustand an, in dem ein x-Phasen-Oberzweigschalter Sxp ausgeschaltet ist und ein x-Phasen-Unterzweigschalter Sxn eingeschaltet ist. "Sx = 1" gibt einen Zustand an, in dem der x-Phasen-Oberzweigschalter Sxp eingeschaltet ist und der x-Phasen-Unterzweigschalter Sxn ausgeschaltet ist.
  • Der zu dem zweiten Kondensator 23 fließende Strom IC wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq7) ausgedrückt. IC = Io – Ibus = Io – Su·Iu – Sv·Iv – Sw·Iw (eq7)
  • Die Busspannung Vbus wird durch einen nachstehend beschriebenen Ausdruck (eq8) ausgedrückt. Vbus = 1 / C∫IC·dt = 1 / C∫(Io – Su·Iu – Sv·Iv – Sw·Iw)·dt (eq8)
  • Wie es in dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (eq8) gezeigt ist, hängt die Fluktuationsfrequenz der Busspannung Vbus von den Produkten von Su, Sv und Sw und den Phasenströmen Iu, Iv und Iw ab. Dabei fließt der Phasenstrom über den ersten Motorgenerator 40a, der eine induktive Last ist. Daher wird angenommen, dass die in dem Phasenstrom erzeugte Oberschwingungsamplitude in Bezug auf die Oberschwingungsamplitude, die in der Phasenspannung enthalten ist, kleiner wird, wenn die Frequenz sich erhöht. In den Oberschwingungen wird in Betracht gezogen, dass die in dem Phasenstrom erzeugte Oberschwingungskomponente ausreichend klein im Vergleich zu der Oberschwingungskomponente des Phasenstroms bei der gleichen Frequenz ist. Daher kann die Fluktuationsfrequenz der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente durch "Frequenzverteilung der Oberschwingungskomponente, die in Sx enthalten ist, ± Frequenz des Phasenstroms" ausgedrückt werden, unter der Annahme, dass die Fluktuationsfrequenz der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten eine Fluktuation lediglich in der Oberschwingungskomponente der ersten Ordnung in dem Phasenstrom angeben. Daher werden der erfasste Phasenstrom und das Schaltmuster zum Schätzen des Spektrums verwendet.
  • Die Amplitude der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente kann auf der Grundlage des erfassten Phasenstroms und des Werts der Kapazität des zweiten Kondensators 23 zusätzlich zu Su, Sv und Sw als das Schaltmuster berechnet werden. Zusätzlich kann ein anderer Parameter als die Amplitude der Busoberschwingungskomponente einschließlich Sx unter Verwendung eines festen Werts berechnet werden. Dabei kann als der feste Wert ein Leistungsfaktorwinkel, der die Phasendifferenz zwischen Sx und dem Phasenstrom Ix ist, die Phasenstromamplitude und die Kapazität unter einer Annahme eingestellt werden, dass die Amplitude der Busoberschwingungskomponente auf einen schlechtesten Wert eingestellt ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Prozesse in Schritt S80 und S82 einer Busoberschwingungsbeschaffungseinheit.
  • Unter Rückkehr zu der vorstehend gegebenen Beschreibung von 20 schätzt in dem darauffolgenden Schritt S84 das Motorsteuerungsgerät 50 das Spektrum der in dem Schaltmuster enthaltenen Schaltoberschwingungskomponenten auf der Grundlage einer zweiten elektrischen Winkelfrequenz ωs2, die die elektrische Winkelfrequenz des zweiten Motorgenerators 40b ist, und des zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Schaltmusters. Die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 wird auf der Grundlage des Erfassungswerts der zweiten Winkelerfassungseinheit 71b berechnet.
  • In dem darauffolgenden Schritt S86 bestimmt das Motorsteuerungsgerät 50, ob eine Frequenz, die nahe an den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten, die in dem Prozess von Schritt S80 geschätzt worden sind, und den Frequenzen der Wechselrichter-Oberschwingungskomponenten ist, die in dem Prozess von Schritt S82 geschätzt worden sind, unter den Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten vorhanden ist oder nicht, die in dem Prozess von Schritt 84 bestimmt worden sind.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt das Motorsteuerungsgerät 50, dass eine Schaltoberschwingungskomponente vorhanden ist, die nahe an der Frequenz einer Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente ist, wenn bestimmt wird, dass eine Schaltoberschwingungskomponente, deren Frequenz höher als ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines ersten vorbestimmten Werts Δf1 von der Wandlerträgerfrequenz fcnv erhalten wird, und niedriger als der Wert ist, der durch Addieren des ersten vorbestimmten Werts Δf1 zu der Wandlerträgerfrequenz fcnv erhalten wird, vorhanden ist.
  • Zusätzlich bestimmt das Motorsteuerungsgerät 50, dass eine Schaltoberschwingungskomponente vorhanden ist, die nahe an der Frequenz einer Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente ist, wenn bestimmt wird, dass eine Schaltoberschwingungskomponente, deren Frequenz höher als ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines zweiten vorbestimmten Werts Δf2 (Δf2 > Δf1) von der Wandlerträgerfrequenz fcnv erhalten wird, und niedriger als ein Wert ist, der durch Addieren des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 zu der Wandlerträgerfrequenz fcnv erhalten wird, vorhanden ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste vorbestimmte Wert Δf1 vorab auf einen Wert angepasst, bei dem die Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten keine Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Wechselrichters 30b verursachen. Insbesondere kann beispielsweise der erste vorbestimmte Wert Δf1 auf einen Wert angepasst sein, bei dem die Frequenzbänder der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um die ganzzahligen Vielfachen der Wandlerträgerfrequenz fcnv verteilt sind, und die Frequenzbänder der Schaltoberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um die ganzzahligen Vielfachen der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2 verteilt sind, sich nicht überlappen.
  • Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Offenbarung der zweite vorbestimmte Wert Δf2 vorab auf einen Wert angepasst, bei dem die Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten keine Fluktuationen in der Ausgangsleistung des Wechselrichters 30b verursachen. Insbesondere kann beispielsweise der zweite vorbestimmte Wert Δf2 auf einen Wert angepasst sein, bei dem die Frequenzbänder der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um die ganzzahligen Vielfachen der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1 als Seitenbandwellen verteilt sind, und die Frequenzbänder der Schaltoberschwingungskomponenten, die hauptsächlich um die ganzzahligen Vielfachen der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2 verteilt sind, sich nicht überlappen.
  • Wenn in Schritt S86 bestimmt wird, dass eine Schaltoberschwingungskomponente, die nahe an der Frequenz einer Gleichstrom-Oberschwingungskomponente und der Frequenz einer Wechselrichter-Oberschwingungskomponente ist, vorhanden ist, geht das Motorsteuerungsgerät 50 zu Schritt S88 über und bestimmt, ob ein logisches Produkt einer ersten Bedingung und einer zweiten Bedingung wahr ist oder nicht. Die erste Bedingung ist, dass die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente, von der bestimmt wird, dass sie nahe an der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und/oder der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente ist, größer als eine erste vorbestimmte Amplitude Ath1 ist. Die zweite Bedingung ist, dass die Amplitude der Gleichstrombus-Oberschwingungskompo nente und/oder der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente, von der bestimmt worden ist, dass sie nahe an der Schaltoberschwingungskomponente ist, größer als eine zweite vorbestimmte Amplitude Ath2 ist.
  • Wenn in Schritt S86 oder S88 NEIN bestimmt wird, erzeugt das Motorsteuerungsgerät 50 das Betriebssignal für jeden Schalter, der den zweiten Wechselrichter 30b konfiguriert, durch ein Verfahren, das ähnlich zu dem Verfahren zur Steuerung des Wechselrichters 30 ist, das gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
  • Wenn demgegenüber in Schritt S88 JA bestimmt wird, geht das Motorsteuerungsgerät 50 zu Schritt S90 über. In Schritt S90 ändert das Motorsteuerungsgerät 50 die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, einen zweiten Befehlsmodulationsfaktor Mr2, der zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendet wird, das Modulationsverfahren, das zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendet wird, und/oder die Befehlsausgangsspannung VH*. Als Ergebnis wird das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponente geändert.
  • 23 zeigt ein Beispiel für einen Prozess zur Einstellung der zweiten Wechselrichterträgerfrequenz finv2. In dem in 23 gezeigten Beispiel wird bestimmt, dass die Amplitude der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente, die nahe an der Schaltoberschwingungskomponente ist, gleich wie oder kleiner als die zweite vorbestimmte Amplitude Ath2 ist. Daher bestimmt, selbst wenn die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 in dem Bereich von "finv1 – Δf1" bis "finv1 + Δf1" ist, das Motorsteuerungsgerät 50 NEIN in Schritt S88 in 20. Erste bis sechste vorbestimmte Winkelfrequenzen ω1 bis ω6, die in 23 gezeigt sind, unterscheiden sich von den vorstehend beschriebenen ersten bis sechsten vorbestimmten Winkelfrequenzen ω1 bis ω6, die in 5 gezeigt sind.
  • Zunächst ist ein Fall beschrieben, bei dem der asynchrone PWM-Prozess durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 gleich wie oder kleiner als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 auf einen Wert ein, der gleich wie oder größer als der Wert ist, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1 und des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 erhalten wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 ein Wert, der größer als der Wert ist, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1 und des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 erhalten wird.
  • Nachstehend ist ein Fall beschrieben, bei dem der synchrone PWM-Prozess durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist und gleich wie oder kleiner als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 im Wesentlichen die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist. Wenn jedoch die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die erste Umschaltwinkelfrequenz ωa ist und niedriger als die erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 ist, und wenn die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 und kleiner als die dritte vorbestimmte Winkelfrequenz ω3 ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, anstelle des synchronen PWM-Prozesses, bei dem die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist. Als Ergebnis wird verhindert, dass die Wechselrichterträgerfrequenzen finv1 und finv2 nahe aneinander gelangen.
  • Die erste vorbestimmte Winkelfrequenz ω1 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Subtrahieren des ersten vorbestimmten Werts Δf1 von der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 erhalten wird. Die zweite vorbestimmte Winkelfrequenz ω2 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 und des ersten vorbestimmten Werts Δf1 erhalten wird. Die dritte vorbestimmte Winkelfrequenz ω3 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 und des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 erhalten wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die zweite Umschaltwinkelfrequenz ωb und gleich wie oder kleiner als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 im Wesentlichen die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist. Wenn jedoch die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die vierte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 und kleiner als die fünfte vorbestimmte Winkelfrequenz ω5 ist, und die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die sechste vorbestimmte Winkelfrequenz ω6 und kleiner als eine siebte vorbestimmte Winkelfrequenz ω7 ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr von 6 auf 1 geändert wird.
  • Die vierte vorbestimmte Winkelfrequenz ω4 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Subtrahieren des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 von der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 erhalten wird. Die fünfte vorbestimmte Winkelfrequenz ω5 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Subtrahieren des ersten vorbestimmten Werts Δf1 von der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 erhalten wird. Die sechste vorbestimmte Winkelfrequenz ω6 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 und des ersten vorbestimmten Werts Δf1 erhalten wird. Die siebte vorbestimmte Winkelfrequenz ω7 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 6 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 und des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 erhalten wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als die dritte Umschaltwinkelfrequenz ωc ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 im Wesentlichen die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist. Wenn jedoch die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als eine achte vorbestimmte Winkelfrequenz ω8 und kleiner als eine neunte vorbestimmte Winkelfrequenz ω9 ist, und wenn die zweite elektrische Winkelfrequenz ωs2 größer als eine zehnte vorbestimmte Winkelfrequenz ω10 ist, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die Synchronisationsanzahl Nr von 1 auf 6 geändert wird.
  • Die achte vorbestimmte Winkelfrequenz ω8 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Subtrahieren des zweiten vorbestimmten Werts Δf2 von der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 erhalten wird. Die neunte vorbestimmte Winkelfrequenz ω9 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Subtrahieren des ersten vorbestimmten Werts Δf1 von der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 erhalten wird. Die zehnte vorbestimmte Winkelfrequenz ω10 ist eine Winkelfrequenz, bei der die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2, bei der die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist, mit dem Wert übereinstimmt, der durch Addieren der ersten Wechselrichterträgerfrequenz fcnv1 und des ersten vorbestimmten Werts Δf1 erhalten wird.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Erhöhung der Drehmomentfluktuation in dem zweiten Motorgenerator 40b, die Oberschwingungskomponenten zugeordnet sind, die auf die Busspannung in Zusammenhang mit dem Antrieb des ersten Wechselrichters 30a überlagert werden, zusätzlich zu dem Antrieb des Gleichspannungswandlers 20, unterdrückt werden.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein neuntes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich die Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die ersten und zweiten Wechselrichter 30a und 30b unter Verwendung von Impulsmustern in einer ähnlichen Weise wie diejenige gemäß dem vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel angetrieben.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 stellt variabel die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 derart ein, dass die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 nicht nahe an den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten ist, die dem Antrieb des ersten Wechselrichters 30a zugeordnet sind.
  • 24A zeigt ein Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten, die in Zusammenhang mit dem Antrieb des ersten Wechselrichters 30a erzeugt werden.
  • Die Fluktuationsfrequenzen der Busspannung, die den Antrieb des ersten Wechselrichters 30a begleiten, sind um die Vielfachen von 3 einer Frequenz fe1 einer ersten Grundwellenkomponente, die die in der Ausgangsspannung des ersten Wechselrichters 30a enthaltene Grundwellenkomponente ist, verteilt. Insbesondere sind, wenn der erste Wechselrichter 30a unter Verwendung des Impulsmusters angetrieben wird, das eine in der vorstehend beschriebenen 12 gezeigte Symmetrie aufweist, die Fluktuationsfrequenzen bei Vielfachen von 6 der Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente verteilt.
  • Demgegenüber sind die Schaltoberschwingungskomponenten, die in dem zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Befehlsmuster enthalten sind, bei den ganzzahligen Vielfachen der in dem Befehlsmuster enthaltenen Grundwellenkomponente verteilt. Insbesondere sind, wenn der zweite Wechselrichter 30b unter Verwendung des Impulsmusters angetrieben wird, der eine in der vorstehend beschriebenen 12 gezeigte Symmetrie aufweist, die Schaltoberschwingungskomponenten auf ungeradzahlige Vielfache der Grundwellenkomponente verteilt, wie es in 24B gezeigt ist.
  • In den in 24A und 24B gezeigten Beispielen ist ein Zustand gezeigt, in dem das Verhältnis der ersten elektrischen Winkelfrequenz des ersten Wechselrichters 30a zu der zweiten elektrischen Winkelfrequenz des zweiten Wechselrichters 30b 5:6 ist, und die Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente und die Schaltoberschwingungskomponente nahe aneinander sind. In diesem Fall werden die vorstehend beschriebenen Niedrigfrequenz-Oberschwingungskomponenten auf die Ausgangsspannung des zweiten Wechselrichters überlagert und erhöht sich die Drehmomentfluktuation in dem zweiten Motorgenerator 40b.
  • Um diesen Punkt zu lösen, stellt das Motorsteuerungsgerät 50 das vorstehend beschriebene Befehlsmuster derart ein, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente, die in dem zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Befehlsmuster enthalten ist, gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf ist.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 stellt das Befehlsmuster derart ein, dass der absolute Wert der Differenz zwischen der Wandlerträgerfrequenz fcnv und der Frequenz fpt der Schaltoberschwingungskomponente ebenfalls gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf ist.
  • Das Motorsteuerungsgerät 50 führt einen Prozess durch, der ähnlich zu dem in der vorstehend beschriebenen 20 ist. Insbesondere schätzt das Motorsteuerungsgerät 50 in Schritt S82 das Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten auf der Grundlage des zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Befehlsmusters. Zusätzlich schätzt in Schritt S84 das Motorsteuerungsgerät 50 das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten auf der Grundlage des zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Befehlsmusters. Insbesondere schätzt beispielsweise in Schritten S82 und S84 das Motorsteuerungsgerät 50 die Spektren der Oberschwingungskomponenten durch Durchführung einer Fourier-Transformation an dem Befehlsmuster oder durch Verwendung von Informationen in Bezug auf die Musterauslegung.
  • 25 und 26 zeigen spezifische Beispiele für ein Verfahren zur Änderung der Synchronisationsanzahl Nr, das zur Auswahl des Impulsmusters des zweiten Wechselrichters 30b verwendet wird, um das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten zu ändern.
  • Wie es in 25 gezeigt ist, führt, wenn bestimmt wird, dass eine Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 13. Ordnung, die durch Fe1 × 6/13 ausgedrückt ist, und die Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente des ersten Wechselrichters 30a nahe aneinander sind, das Motorsteuerungsgerät 50 keine Auswahl eines Impulsmusters durch, bei der die Synchronisationsanzahl Nr geändert wird. Zusätzlich führt, wenn bestimmt wird, dass eine Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 11. Ordnung, die durch fe × 6/11 ausgedrückt wird, und die Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente des ersten Wechselrichters 30a nahe aneinander sind, das Motorsteuerungsgerät 50 keine Auswahl eines Impulsmusters durch, in der die Synchronisationsanzahl Nr geändert wird. Ein Grund dafür ist, dass, wie es in 26 durch (a) gezeigt ist, die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente der 13. Ordnung gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Amplitude Ath1 ist, selbst ohne dass die Synchronisationsanzahl Nr geändert wird.
  • Wenn bestimmt wird, dass eine Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 7. Ordnung, die durch fe1 × 6/7 ausgedrückt wird, und die Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente des ersten Wechselrichters 30a nahe aneinander sind, wählt das Motorsteuerungsgerät 50 ein Impulsmuster, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, anstelle des Impulsmusters aus, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist. Als Ergebnis ist, wie es in 26 durch (b) gezeigt ist, die Amplitude der Schaltoberschwingungskomponente der 7. Ordnung, die in dem Befehlsmuster enthalten ist, gleich wie oder kleiner als die erste vorbestimmte Amplitude Ath1. Zusätzlich wählt, wenn bestimmt wird, dass eine Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente der 5. Ordnung, die durch fe1 × 6/5 ausgedrückt wird, und die Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente des ersten Wechselrichters 30a nahe aneinander sind, das Motorsteuerungsgerät 50 ein Impulsmuster, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 12 ist, anstelle des Impulsmusters aus, in dem die Synchronisationsanzahl Nr 1 ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können ebenfalls ähnliche Wirkungen wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel in einer Konfiguration erzielt werden, in dem das Impulsmuster verwendet wird.
  • (Zehntes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist ein zehntes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sind hauptsächlich die Unterschiede gegenüber dem vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel wird eine Nähe zwischen den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten und den Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten durch Änderung des zur Steuerung des zweiten Wechselrichters 30b verwendeten Impulsmusters verhindert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Nähe durch Änderung einer Drehzahl von zumindest einem der ersten und zweiten Motorgeneratoren 40a und 40b verhindert.
  • Das heißt, wenn einer der ersten und zweiten Wechselrichter 30a und 30b in einer anderen Antriebsbetriebsart als dem Rechteckwellenantrieb angetrieben wird und auf der Grundlage eines Impulsmusters angetrieben wird, das Symmetrie aufweist, die Frequenzen der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten und die Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten nahe aneinander gelangen, selbst wenn die ersten und zweiten elektrischen Winkelfrequenzen beispielsweise ωs1:ωs2 = 1:12, ωs1:ωs2 = 1:24, ωs1:ωs2 = 5:12, ωs1:ωs2 = 5:24, ωs1:ωs2 = 7:12 oder ωs1:ωs2 = 7:24 sind. In diesem Fall tritt ebenfalls ein Problem dahingehend auf, dass eine Drehmomentfluktuation sich erhöht. Allgemein ausgedrückt tritt das Problem, dass eine Drehmomentfluktuation sich erhöht, auf, wenn ωs1:ωs2 = 2N – 1:6M ist, das heißt, fe1:fe2 = 2N – 1:6M ist, wobei N und M Ganzzahlen von 1 oder größer sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dieses Problem durch Änderung der Drehzahl von zumindest einem der ersten und zweiten Motorgeneratoren 40a und 40b gelöst.
  • 27 zeigt die Schritte eines Prozesses zur Änderung der Drehzahl. Beispielsweise wird dieser Prozess wiederholt durch das Motorsteuerungsgerät 50 zu einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Prozesse in 27, die identisch zu den Prozessen in der vorstehend beschriebenen 20 sind, sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • In dieser Verarbeitungsabfolge geht, wenn in Schritt S88 JA bestimmt wird, das Motorsteuerungsgerät 50 zu Schritt S92 über. In Schritt S92 bestimmt das Motorsteuerungsgerät 50 auf der Grundlage der ersten und zweiten elektrischen Winkelfrequenz ωs1 und ωs2, ob das Verhältnis der Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente zu der Frequenz f2 der zweiten Grundwellenkomponente fe1:fe2 = 2N – 1:6M ist oder nicht.
  • Wenn in Schritt S92 JA bestimmt wird, ändert das Motorsteuerungsgerät 50 die Drehzahl von zumindest einem der ersten und zweiten Motorgeneratoren 40a und 40b. Als Ergebnis wird das Verhältnis der Frequenz fe1 der ersten Grundwellenkomponente zu der Frequenz fe2 der zweiten Grundwellenkomponente nicht fe1:fe2 = 2N – 1:6M. Folglich wird eine Nähe zwischen der Frequenz der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente verhindert.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ebenfalls eine Erhöhung der Drehmomentfluktuation in dem zweiten Motorgenerator 40b unterdrückt werden.
  • (Andere Ausführungsbeispiele)
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in der nachfolgenden Weise modifiziert werden.
  • Das Subjekt, das den in 27 gezeigten Prozess gemäß dem vorstehend beschriebenen zehnten Ausführungsbeispiel ausführt, kann das höherrangige Steuerungsgerät 60 anstelle des Motorsteuerungsgeräts 50 sein.
  • Anstelle der Konfigurationen gemäß den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen können die Wechselrichterträgerfrequenz finv und die Wandlerträgerfrequenz fcnv beide variabel derart eingestellt werden, dass der absolute Wert der Differenz zwischen den Trägerfrequenzen finv und fcnv gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert Δf wird.
  • In Schritt S16 in 7 kann das Verfahren zur Bestimmung, ob die Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und die Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten nahe aneinander sind oder nicht, in der nachfolgenden Weise geändert werden. Das Spektrum der Busspannung wird durch Durchführung einer Fourier-Transformation an der durch die Hochspannungserfassungseinheit 74 erfassten Ausgangsspannung VHr geschätzt. Zusätzlich wird das Spektrum des PWM-Signals durch Durchführung einer Fourier-Transformation an zumindest einem des U-Phasen-PWM-Signals GU, des V-Phasen-PWM-Signals GV und des W-Phasen-PWM-Signals GW geschätzt. Dann werden die Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und die Schaltoberschwingungskomponenten anhand der Spektrumsschätzergebnisse beschafft. Eine Bestimmung wird dann in Bezug darauf gemacht, ob der absolute Wert der Differenz zwischen der Frequenz einer Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente, deren Amplitude größer als die vorbestimmte Amplitude ist, unter den Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und die Frequenz einer Schaltoberschwingungskomponente, deren Amplitude größer als die vorbestimmte Amplitude ist, unter den Schaltoberschwingungskomponenten kleiner als der vorbestimmte Wert Δf ist oder nicht.
  • Das Steuerungssystem ist mit einer Wandlertemperaturerfassungseinheit versehen, die die Temperatur des Gleichspannungswandlers 20 erfasst. Gemäß dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel kann die Wandlerträgerfrequenz fcnv variabel auf der Grundlage der durch die Wandlertemperaturerfassungseinheit erfassten Wandlertemperatur eingestellt werden.
  • Die gemäß den vorstehend beschriebenen dritten und siebten Ausführungsbeispielen verwendete Wechselrichtertemperatur ist nicht auf den Erfassungswert der Temperaturerfassungseinheit begrenzt und kann ein geschätzter Wert sein, der in einem vorbestimmten Temperaturschätzprozess geschätzt wird.
  • Das Verfahren zum Schätzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten ist nicht auf dasjenige begrenzt, das als ein Beispiel gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel angegeben ist. Beispielsweise können die Amplituden und Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten, die auf der Grundlage der Induktivität L, der Kapazität und des Laststroms Io berechnet werden, vorab in dem Speicher gespeichert werden. Dann kann das Spektrum der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten durch Bezugnahme auf die in dem Speicher gespeicherten Informationen auf der Grundlage des Betriebs des Gleichspannungswandlers 20 geschätzt werden. Zusätzlich kann beispielsweise das Spektrum der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten durch Durchführung einer Fourier-Transformation an der Ausgangsspannung VHr geschätzt werden, die durch die Hochspannungserfassungseinheit 74 erfasst wird.
  • Das Verfahren zum Schätzen der Amplitude der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente ist nicht auf dasjenige begrenzt, das als ein Beispiel gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel gegeben ist. Beispielsweise können Amplituden, die mit der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1, dem ersten Befehlsmodulationsfaktor und dem Modulationsverfahren verknüpft sind, vorab in dem Speicher gespeichert werden. Dann kann die Amplitude der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente durch Bezugnahme auf die in dem Speicher gespeicherten Informationen auf der Grundlage der ersten Wechselrichterträgerfrequenz finv1, des ersten Befehlsmodulationsfaktors und des Modulationsverfahrens geschätzt werden.
  • Zusätzlich kann beispielsweise das Schaltmuster oder die Phasenspannung des ersten Wechselrichters 30a beschafft werden. Dann kann die Amplitude der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente durch Durchführung einer Fourier-Transformation an dem beschafften Wert geschätzt werden. Weiterhin kann beispielsweise das Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten durch Durchführung einer Fourier-Transformation an der durch die Hochspannungserfassungseinheit 74 erfassten Ausgangsspannung VHr geschätzt werden.
  • In dem Ausdruck (eq2) gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel wird der zu der Drosselspule 22 fließende Strom auf der Grundlage der Ausgangsspannung VHr und der Eingangsspannung VLr berechnet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Der Erfassungswert der Drosselspulenstromerfassungseinheit 75 kann verwendet werden.
  • In 23 gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel kann, wenn der Temperaturerfassungswert des zweiten Wechselrichters 30b höher als eine Schwellwerttemperatur ist, die zweite Wechselrichterträgerfrequenz finv2 vorzugsweise zu der Niedrigfrequenzseite geändert werden.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel kann das zur Steuerung des ersten Wechselrichters 30a verwendete Impulsmuster geändert werden und kann das Spektrum der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten geändert werden, wenn eine Bestimmung gemacht wird, dass zumindest eine der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponente des ersten Wechselrichters 30a und der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponente und die Schaltoberschwingungskomponente des zweiten Wechselrichters 30b nahe aneinander sind. Dabei muss das Impulsmuster lediglich auf dasjenige geändert werden, das die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponenten absenkt, die durch 6 × fe1 ausgedrückt ist.
  • Anstelle der Konfigurationen gemäß den vorstehend beschriebenen vierten und fünften Ausführungsbeispielen kann das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Ändern von zumindest zwei der Wechselrichterträgerfrequenz finv, des Modulationsverfahrens und der Befehlsausgangsspannung VH* geändert werden.
  • Der Gleichspannungswandler ist nicht auf einen Aufwärtswandler begrenzt, und kann ein Abwärtswandler sein, der eine Eingangsspannung verringert und die verringerte Spannung ausgibt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen achten Ausführungsbeispiel kann der Gleichspannungswandler 20 beseitigt sein und kann die Batterie 10 mit den Eingangsseiten der ersten und zweiten Wechselrichter 30a und 30b verbunden sein. In diesem Fall sind die Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten von den Subjekten der Bestimmung in Bezug auf die Nähe der Frequenzen der Schaltoberschwingungskomponenten beseitigt.
  • Das Motorsteuerungssystem kann ein System mit drei oder mehr Wechselrichtern und Motorgeneratoren sein, die mit den Wechselrichtern verbunden sind. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Wechselrichtern einem Schätzen des Spektrums der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten unterzogen werden. Zusätzlich kann in diesem Fall eine Vielzahl von Wechselrichtern derart sein, dass die Wechselrichterträgerfrequenz variabel eingestellt wird, um eine Nähe zwischen den Frequenzen der Gleichstrombus-Oberschwingungskomponenten und der Wechselrichterbus-Oberschwingungskomponenten zu verhindern.
  • Das Trägersignal ist nicht auf das Dreieckwellensignal begrenzt und kann beispielsweise ein Sägezahnwellensignal sein.
  • Die Regelgröße des Motorgenerators ist nicht auf das Drehmoment begrenzt und kann beispielsweise die Drehzahl sein.
  • Der Motorgenerator ist nicht auf den Synchronmotor begrenzt und kann beispielsweise ein Induktionsmotor sein. Zusätzlich ist der Motorgenerator nicht auf denjenigen begrenzt, der als eine fahrzeugeigene Hauptkraftmaschine verwendet wird, und kann diejenige sein, die für andere Zwecke verwendet wird, wie eine elektrische Maschine, die ein elektrisches Servolenkgerät konfiguriert.
  • Gemäß den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist die Frequenz der Busoberschwingungskomponente die Wandlerträgerfrequenz fcnv und ist die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente, von der verhindert werden soll, dass sie nahe an die Frequenz fcnv gelangt, die Wechselrichterträgerfrequenz finv. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann die Frequenz der Busoberschwingungskomponente die Wandlerträgerfrequenz fcnv sein und kann die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente, von der verhindert werden soll, dass sie nahe an die Frequenz fcnv gelangt, eine Frequenz sein, die eine ganzzahlige Vielfache von 2 oder größer der Wechselrichterträgerfrequenz finv ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ändert in einem Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät eine Spektrumänderungseinheit ein Spektrum von zumindest einer von Busoberschwingungskomponenten und Schaltoberschwingungskomponenten, um zumindest eine einer Trennbedingung und einer Reduktionsbedingung zu erfüllen. Die Busoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die auf eine Spannung des Busses in Zusammenhang mit Ein-Aus-Betrieben von Schaltern überlagert sind, die zumindest ein Leistungsumwandlungsgerät konfigurieren. Die Schaltoberschwingungskomponenten sind Oberschwingungskomponenten, die in einem Schaltmuster von Schaltern enthalten sind, die das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät konfigurieren. Die Trennbedingung ist, dass die Frequenzen von beiden Oberschwingungskomponenten um einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt werden. Die Reduktionsbedingung ist, dass eine Amplitude von zumindest einer Oberschwingungskomponente reduziert wird, wenn die Differenz zwischen den Frequenzen von beiden Oberschwingungskomponenten kleiner als der vorbestimmte Wert 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 5067325 [0002]

Claims (11)

  1. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät, das bei einem System angewendet wird, das eine Vielzahl von Leistungsumwandlungsgeräten (20, 30; 20, 30a, 30b) aufweist, die durch Ein- und Ausschalten von Schaltern (Scp, Scn, Sup bis Swn) eine Eingangsspannung auf eine vorbestimmte Spannung umwandeln und die vorbestimmte Spannung ausgeben, wobei die Leistungsumwandlungsgeräte elektrisch miteinander über einen Bus (Lp, Ln) verbunden sind, wobei das Steuerungsgerät aufweist: eine Betriebseinheit (50), die die Schalter, die die Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren, ein- und ausschaltet; und eine Spektrumänderungseinheit (50), die zumindest eine von Busoberschwingungskomponenten und Schaltoberschwingungskomponenten derart ändert, dass eine Trennungsbedingung und/oder eine Reduktionsbedingung erfüllt wird, wobei die Busoberschwingungskomponenten Oberschwingungskomponenten sind, die auf eine Spannung des Busses im Zusammenhang mit Ein-Aus-Betrieben der Schalter überlagert werden, die zumindest ein Leistungsumwandlungsgerät aus der Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren, wobei die Schaltoberschwingungskomponenten Oberschwingungskomponenten sind, die in einem Schaltmuster der Schalter enthalten sind, die zumindest ein restliches Leistungsumwandlungsgerät außer dem zumindest einen Leistungsumwandlungsgerät aus der Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte konfigurieren, wobei die Trennungsbedingung ist, dass die Frequenz der Busoberschwingungskomponente und die Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente um einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt sind, und die Reduktionsbedingung ist, dass eine Amplitude der Busoberschwingungskomponente und/oder der Schaltoberschwingungskomponente reduziert wird, wenn die Differenz zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  2. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte einen Wechselrichter (30; 30a, 30b), der eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichspannungswandler (20) aufweist, der die eingegebene Gleichspannung transformiert und die transformierte Spannung ausgibt; eine Eingangsseite des Wechselrichters mit einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers über den Bus verbunden ist; das zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Gleichspannungswandler ist; das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Wechselrichter ist; die Betriebseinheit eine Wechselrichterbetriebseinheit aufweist, die Wechselrichterschalter (Sup bis Swn), die die Schalter sind, die den Wechselrichter konfigurieren, durch Durchführen eines Impulsbreitenmodulationsprozesses unter Verwendung eines Trägersignals ein- und ausschalten; und die Spektrumänderungseinheit das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Änderung der Frequenz des Trägersignals und/oder eines Modulationsverfahrens in dem Impulsbreitenmodulationsprozess ändert.
  3. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 2, weiterhin mit: einer Temperaturbeschaffungseinheit (50), die eine Temperatur des Wechselrichters beschafft, wobei die Spektrumänderungseinheit das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Änderung der Frequenz des Trägersignals ändert, und die Spektrumänderungseinheit weiterhin ein Ändern der Frequenz des Trägersignals zu einer Hochfrequenzseite unterbindet, wenn bestimmt wird, dass die durch die Temperaturbeschaffungseinheit beschaffte Temperatur höher als eine Schwellwerttemperatur ist.
  4. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte einen Wechselrichter (30; 30a, 30b), der eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichspannungswandler (20) aufweist, der die eingegebene Gleichspannung transformiert und die transformierte Spannung ausgibt; eine Eingangsseite des Wechselrichters mit einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers über den Bus verbunden ist; das zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Gleichspannungswandler ist; das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Wechselrichter ist; die Betriebseinheit eine Wechselrichterbetriebseinheit aufweist, die Wechselrichterschalter (Sup bis Swn), die die Schalter sind, die den Wechselrichter konfigurieren, ein- und ausschalten; die Wechselrichterbetriebseinheit einen Befehlswert einer Ausgangsspannung des Wechselrichters auf der Grundlage eines Befehlsmodulationsfaktors einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers berechnet und die Wechselrichterschalter durch Durchführen eines Impulsbreitenmodulationsprozesses auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen dem berechneten Befehlswert der Ausgangsspannung und dem Trägersignal ein- und ausschaltet; und die Spektrumänderungseinheit das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Änderung des Befehlsmodulationsfaktors ändert.
  5. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte einen Wechselrichter (30; 30a, 30b), der eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichspannungswandler (20) aufweist, der die eingegebene Gleichspannung transformiert und die transformierte Spannung ausgibt; eine Eingangsseite des Wechselrichters mit einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers über den Bus verbunden ist; das zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Gleichspannungswandler ist; das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Wechselrichter ist; die Betriebseinheit eine Wechselrichterbetriebseinheit aufweist, die Wechselrichterschalter (Sup bis Swn), die die Schalter sind, die den Wechselrichter konfigurieren, ein- und ausschalten; ein Zeitabfolgemuster, das ein Schaltmuster der Wechselrichteschalter vorschreibt, als ein Impulsmuster definiert ist; eine obere Grenzschaltanzahl der Wechselrichterschalter pro einzelnem elektrischen Winkelzyklus einer in einer Ausgangsspannung des Wechselrichters enthaltenen Grundwellenkomponente, ein Befehlsmodulationsfaktor der Ausgangsspannung des Wechselrichters und/oder ein Modulationsverfahren für das Schaltmuster der Wechselrichterschalter als ein zugehöriger Parameter definiert ist; wobei das Steuerungsgerät eine Musterspeichereinheit (50), die darin eine Vielzahl von Impulsmustern speichert, die mit dem zugehörigen Parameter verknüpft sind, und eine Mustererzeugungseinheit (50) aufweist, die ein entsprechendes Impulsmuster aus den in der Musterspeichereinheit gespeicherten Impulsmustern auf der Grundlage des zugehörigen Parameters auswählt und ein Befehlsmuster, das ein Befehlswert des Schaltmusters ist, auf der Grundlage des ausgewählten Impulsmusters erzeugt; die Wechselrichterbetriebseinheit die Wechselrichterschalter auf der Grundlage des durch die Mustererzeugungseinheit erzeugten Befehlsmusters ein- und ausschaltet; und die Spektrumänderungseinheit das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten durch Änderung des zugehörigen Parameters ändert.
  6. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 5, weiterhin mit: einer Temperaturbeschaffungseinheit (50), die eine Temperatur des Wechselrichters beschafft, wobei der zugehörige Parameter zumindest die obere Grenzschaltanzahl aufweist, und die Spektrumänderungseinheit eine Erhöhung der oberen Grenzschaltanzahl unterbindet, die zur Auswahl des Impulsmusters in der Mustererzeugungseinheit verwendet wird, wenn bestimmt wird, dass die durch die Temperaturbeschaffungseinheit beschaffte Temperatur höher als die Schwellwerttemperatur ist.
  7. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: der Wechselrichter eine Vielzahl von Wechselrichtern (30a, 30b) aufweist; zumindest ein Wechselrichter aus der Vielzahl der Wechselrichter als ein erstes Subjektgerät (30a) definiert ist und ein restlicher zumindest ein Wechselrichter als ein zweites Subjektgerät (30b) definiert ist; das zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät der Gleichspannungswandler und das erste Subjektgerät ist, und das restliche zumindest eine Leistungsumwandlungsgerät das zweite Subjektgerät ist.
  8. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin mit: einer Busoberschwingungsbeschaffungseinheit (50), die ein Spektrum der Busoberschwingungskomponenten beschafft; einer Schaltoberschwingungsbeschaffungseinheit (50), die das Spektrum der Schaltoberschwingungskomponenten beschafft; und einer Nähebestimmungseinheit (50), die auf der Grundlage der durch die Busoberschwingungsbeschaffungseinheit und der Schaltoberschwingungsbeschaffungseinheit beschafften Spektren bestimmt, ob die Differenz zwischen der Frequenz der Busoberschwingungskomponente und der Frequenz der Schaltoberschwingungskomponente kleiner als der vorbestimmte Wert ist oder nicht, wobei die Spektrumänderungseinheit das Spektrum von zumindest einer der Busoberschwingungskomponenten und der Schaltoberschwingungskomponenten unter einer Bedingung ändert, dass die Nähebestimmungseinheit bestimmt, dass die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  9. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte einen Wechselrichter (30; 30a, 30b), der eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichspannungswandler (20) aufweist, der die eingegebene Gleichspannung transformiert und die transformierte Spannung ausgibt; eine Eingangsseite des Wechselrichters mit einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers über den Bus verbunden ist; die Betriebseinheit eine Wandlerbetriebseinheit aufweist, die Wanderschalter (Scp, Scn), die Schalter sind, die den Gleichspannungswandler konfigurieren, durch Durchführung eines Impulsbreitenmodulationsprozesses unter Verwendung eines Trägersignals ein- und ausschaltet, und die Spektrumänderungseinheit das Spektrum der Busoberschwingungskomponenten durch Änderung der Frequenz des Trägersignals in der Wandlerbetriebseinheit ändert.
  10. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte einen Wechselrichter (30; 30a, 30b), der eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und die Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichspannungswandler (20) aufweist, der die eingegebene Gleichspannung transformiert und die transformierte Spannung ausgibt; eine Eingangsseite des Wechselrichters mit einer Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers über den Bus verbunden ist; die Betriebseinheit eine Wandlerbetriebseinheit aufweist, die Wandlerschalter (Scp, Scn), die Schalter sind, die den Gleichspannungswandler konfigurieren, auf der Grundlage einer Befehlsausgangsspannung des Gleichspannungswandlers ein- und ausschaltet; und die Spektrumänderungseinheit die Spektren der Schaltoberschwingungskomponenten und der Busoberschwingungskomponenten durch Änderung eines Modulationsfaktors des Wechselrichters durch Änderung der Befehlsausgangsspannung ändert.
  11. Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl der Leistungsumwandlungsgeräte eine Vielzahl von Wechselrichtern (30a, 30b) aufweist, von denen Eingangsseiten mit dem Bus verbunden sind, und die eine eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandeln und die Wechselspannung ausgegeben; in Zeitabfolgemuster, das ein Schaltmuster von Wechselrichterschaltern (Sup bis Swn), die Schalter sind, die die Wechselrichter konfigurieren, vorschreibt, als ein Impulsmuster definiert ist; wobei das Steuerungsgerät eine Musterspeichereinheit (50), die darin eine Vielzahl von Impulsmustern speichert, und eine Mustererzeugungseinheit (50) aufweist, die ein Befehlsmuster, das ein Befehlswert des Schaltmusters ist, auf der Grundlage der in der Musterspeichereinheit gespeicherten Impulsmuster erzeugt; die Betriebseinheit eine Wechselrichterbetriebseinheit aufweist, die die Wechselrichterschalter auf der Grundlage des durch die Mustererzeugungseinheit erzeugten Befehlsmusters ein- und ausschaltet; und die Spektrumänderungseinheit, wenn zwei aus der Vielzahl der Wechselrichter ausgewählten Wechselrichter ein erster Wechselrichter und ein zweiter Wechselrichter sind, eine Betriebsart des ersten Wechselrichters und/oder des zweiten Wechselrichters derart ändert, dass fe1:fe2 = 2N – 1:6M nicht auftritt, wenn die Frequenz einer in einer Ausgangsspannung des ersten Wechselrichters enthaltenen Grundwellenkomponente fe1 ist, die Frequenz einer in einer Ausgangsspannung des zweiten Wechselrichters enthaltenen Grundwellenkomponente fe2 ist, und N und M Ganzzahlen von 1 oder mehr sind.
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