DE102017116469A1 - Drehwinkelschätzgerät für eine rotierende elektrische maschine - Google Patents

Drehwinkelschätzgerät für eine rotierende elektrische maschine Download PDF

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Kiyoshi Fujii
Atsuyuki Hiruma
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Abstract

Ein Drehwinkelschätzgerät weist auf: eine Hochfrequenzspannungseinstelleinheit, die Hochfrequenzspannungen einstellt; eine Schaltungsbetriebseinheit, die eine elektrische Leistungsumwandlungsschaltung betreibt, um jede der Hochfrequenzspannungen an eine Entsprechende von Wicklungsgruppen einer rotierenden elektrischen Maschine anzulegen; und eine Drehwinkelschätzeinheit, die einen Drehwinkel der rotierenden elektrischen Maschine auf der Grundlage von zumindest einem von Hochfrequenzströmen schätzt, die in den Wicklungsgruppen bei Anlegen der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen fließen. Weiterhin stellt die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart ein, dass in einem festen Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine der Betrag eines resultierenden Vektors einer Vielzahl von Hochfrequenzspannungsvektoren, die jeweils an die Wicklungsgruppen angelegt werde, kleiner als der Betrag von jedem der Hochfrequenzspannungsvektoren wird.

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr.: 2016-144325 , die am 22. Juli 2016 eingereicht worden ist, wobei deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Drehwinkelschätzgeräte für rotierende elektrische Maschinen.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Es gibt bekannte Drehwinkelschätzgeräte für rotierende elektrische Maschinen. Diese Geräte sind konfiguriert, ein Geräusch, das aufgrund des Anlegens von Hochfrequenzspannungen für eine Drehwinkelschätzung erzeugt wird, zu reduzieren. Genauer werden in diesen Geräten zum Reduzieren des Geräuschs zumindest eine der nachfolgenden Techniken verwendet: (1) Erhöhung einer Trennung zwischen den Frequenzen der Hochfrequenzspannungen; (2) Absenken der Frequenzen der Hochfrequenzspannungen, um außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs zu fallen, und (3) Absenken der Amplituden der Hochfrequenzspannungen (siehe beispielsweise "Ein justiertes Stromsteuerungssystem für auf eine Signalzuführung basierte sensorlose Positionsteuerung und Parameteridentifikation", Suk-Hwa Jung et al., IEEJ Transactions on Industry Application, Vol. 132, Nr. 3, pp 418 bis 425).
  • Jedoch ist es mit den vorstehend beschriebenen Techniken unmöglich, das aufgrund des Anlegens der Hochfrequenzspannungen erzeugte Geräusch ausreichend zu reduzieren. Weiterhin wird die Drehwinkelschätzgenauigkeit für die Reduktion des Geräuschs geopfert.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsbeispielen ist ein Drehwinkelschätzgerät für eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt. Das Drehwinkelschätzgerät wird bei einem System angewendet, das die rotierende elektrische Maschine und eine elektrische Leistungsumwandlungsschaltung aufweist. Die rotierende elektrische Maschine weist einen Stator mit einer Vielzahl von darin gewickelten Wicklungsgruppen auf. Jede der Wicklungsgruppen ist von einer anderen der Wicklungsgruppen versetzt, um eine räumliche Phasendifferenz dazwischen aufzuweisen. Die elektrische Leistungsumwandlungsschaltung ist elektrisch mit den Wicklungsgruppen verbunden, um Spannungen an die Wicklungsgruppen anzulegen. Das Drehwinkelschätzgerät weist auf: eine Hochfrequenzspannungseinstelleinheit, die eine Vielzahl von Hochfrequenzspannungen einstellt, die sich bei einer Winkelgeschwindigkeit ändern, die höher als eine elektrische Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine ist; eine Schaltungsbetriebseinheit, die die elektrische Leistungsumwandlungsschaltung betreibt (oder steuert), um jede der durch die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen an eine entsprechende der Wicklungsgruppen anzulegen; und eine Drehwinkelschätzeinheit, die einen Drehwinkel der rotierenden elektrischen Maschine auf der Grundlage von zumindest einem von Hochfrequenzströmen schätzt, die in den Wicklungsgruppen bei Anlegen der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen fließen. Weiterhin stellt die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart ein, dass in einem festen Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine der Betrag eines resultierenden Vektors einer Vielzahl von Hochfrequenzvektoren, die jeweils an die Wicklungsgruppen angelegt werden, kleiner als der Betrag von jedem der Hochfrequenzspannungsvektoren wird.
  • In dem vorstehend beschriebenen Drehwinkelschätzgerät schätzt die Drehwinkelschätzeinheit den Drehwinkel der rotierenden elektrischen Maschine auf der Grundlage von zumindest einem der Hochfrequenzströme, die in dem Wicklungsgruppen bei Anlegen der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen fließen. Daher würde es, wenn die Hochfrequenzspannungen nicht in geeigneter Weise eingestellt wären, schwierig, Geräusch zu reduzieren, das aufgrund des Anlegens der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen erzeugt wird.
  • Jedoch stellt in den vorstehend beschriebenen Drehwinkelschätzgerät die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen unter Berücksichtigung der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart ein, dass in dem festen Koordinatensystem der Betrag des resultierenden Vektors der Hochfrequenzspannungsvektoren kleiner als der Betrag von jedem der Hochfrequenzspannungsvektoren wird. Folglich wird es möglich, ein Geräusch zu reduzieren, das aufgrund des Anlegens der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppe erzeugt wird, ohne dass irgendeine der bekannten Techniken die vorstehend beschrieben worden sind, verwendet werden und somit ohne dass die Drehwinkelschätzgenauigkeit geopfert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird vollständig anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen von beispielhaften Ausführungsbeispielen verstanden werden, die jedoch nicht zum Begrenzen der vorliegenden Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele genommen werden sollten, sondern lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
  • In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Gesamtkonfigurationsdarstellung eines Systems einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine schematische Darstellung, die die räumliche Phasendifferenz zwischen einer ersten Wicklungsgruppe und einer zweiten Wicklungsgruppe einer rotierenden elektrischen Maschine des Systems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 3 eine Blockschaltbild, die die Konfiguration eines Steuerungsgeräts des Systems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 4 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen von Hochfrequenzspannungen veranschaulicht, die an die ersten und zweiten Wicklungsgruppen angelegt werden,
  • 5 ein Vektordiagramm, das einen ersten Hochsequenzspannungsvektor in einem rotierenden Koordinatensystem veranschaulicht, wobei der erste Hochfrequenzspannungsvektor an die erste Wicklungsgruppe angelegt wird,
  • 6 ein Vektordiagramm, das sowohl den ersten Hochfrequenzspannungsvektor als auch einen zweiten Hochfrequenzspannungsvektor in dem rotierenden Koordinatensystem veranschaulicht, wobei der zweite Hochfrequenzspannungsvektor an die zweite Wicklungsgruppe angelegt wird,
  • 7 ein Vektordiagramm, das beide der ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren in einem festen Koordinatensystem veranschaulicht,
  • 8 ein Vektordiagramm, das sowohl einen ersten Hochfrequenzspannungsvektor als auch einen zweiten Hochfrequenzspannungsvektor gemäß dem Stand der Technik in dem rotierenden Koordinatensystem veranschaulicht,
  • 9 ein Vektordiagramm, das beide der ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren gemäß dem Stand der Technik in dem festen Koordinatensystem veranschaulicht,
  • 10 ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Steuerungsgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 11 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen von Hochfrequenzspannungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 12 eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Frequenzen und Amplituden der Hochfrequenzspannungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 13 eine schematische Darstellung, die die räumlichen Phasendifferenzen zwischen ersten, zweiten und dritten Wicklungsgruppen gemäß einer Modifikation veranschaulicht, und
  • 14 ein Vektordiagramm, das erste, zweite und dritte Hochfrequenzspannungsvektoren in dem rotierenden Koordinatensystem veranschaulicht, wobei die ersten, zweiten und dritten Hochfrequenzspannungsvektoren jeweils an die ersten, zweiten und dritten Wicklungsgruppen gemäß der Modifikation angelegt werden.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Beispielhafte Ausführungsbeispiele sind nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 14 beschrieben. Es sei bemerkt, dass aus Gründen der Klarheit und des Verständnisses identische Komponenten, die identische Funktionen aufweisen, durchgehend in der gesamten Beschreibung, wo möglich, mit denselben Bezugszeichen in jeder der Figuren bezeichnet sind, und dass zum Zwecke des Vermeidens von Redundanz Beschreibungen identischer Komponenten nicht wiederholt werden.
  • [Erstes Ausführungsbeispiel]
  • 1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines rotierenden elektrischen Maschinensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das rotierende elektrische Maschinensystem in einem Motorfahrzeug installiert, das eine Kraftmaschine 14 aufweist.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist das rotierende elektrische Maschinensystem eine rotierende elektrische Maschine 10 auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die rotierende elektrische Maschine 10 als eine Mehrphasen-Mehrwicklungsgruppen-Maschine, genauer als eine Drei-Phasen-Zwei-Wicklungsgruppen-Synchronmaschine konfiguriert. Zusätzlich kann die rotierende elektrische Maschine 10 entweder von einer Permanentmagnetbauart oder einer Feldwicklungsbauart sein.
  • Genauer ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die rotierende elektrische Maschine 10 durch ein ISG (integrierten Startergenerator) verwirklicht, der selektiv entweder als Elektromotor oder als elektrischer Generator fungieren kann.
  • Die rotierende elektrische Maschine 10 weist einen Rotor 12 auf, der mechanisch mit einer Kurbelwelle 14a der Kraftmaschine 14 verbunden ist, um mechanische Leistung an die/von der Kurbelwelle 14a bereitzustellen/zu empfangen. Genauer ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Rotor 12 mechanisch mit der Kurbelwelle 14a der Kraftmaschine 14 über einen (nicht gezeigten) Riemen verbunden.
  • Zusätzlich fungiert gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während des anfänglichen Startens der Kraftmaschine 14 die rotierende elektrische Maschine 10 als ein Kraftmaschinenstarter. Weiterhin fungiert in dem Falle des Durchführens einer automatischen Stopp-/Neustartfunktion (die ebenfalls als Leerlaufstopfunktion bezeichnet ist) für die Kraftmaschine 14 die rotierende elektrische Maschine 10 ebenfalls als der Kraftmaschinenstarter. Die automatische Stopp-/Neustartfunktion ist eine Funktion, um: die Kraftmaschine 14 automatisch zu stoppen, wenn eine vorbestimmte automatische Stoppbedingung erfüllt ist, und die Kraftmaschine 14 automatisch erneut zu starten, wenn eine vorbestimmte automatische Neustartbedingung erfüllt ist.
  • Die rotierende elektrische Maschine 10 weist weiterhin einen Stator 13 auf, der sowohl eine erste Wicklungsgruppe 10A als auch eine zweite Wicklungsgruppe 10B aufweist, die darin gewickelt sind. Zusätzlich entspricht die erste Wicklungsgruppe 10A einer "Referenzwicklungsgruppe" und die zweite Wicklungsgruppe 10B einer "Restwicklungsgruppe".
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel interagieren beide der ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B mit demselben Rotor 12. Weiterhin weist jede der ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B Drei-Phasen-Wicklungen auf, die im Stern geschaltet sind, um einen Neutralpunkt dazwischen zu definieren.
  • Insbesondere weist die erste Wicklungsgruppe 10A eine U-Phasen-Wicklung UA, eine V-Phasen-Wicklung VA und eine W-Phasen-Wicklung WA auf, die von einander um 120° im elektrischen Winkel versetzt sind und elektrisch verbunden sind, um einen ersten Neutralpunkt dazwischen zu definieren. Demgegenüber weist die zweite Wicklungsgruppe 10B eine U-Phasen-Wicklung UB, eine V-Phasen-Wicklung VB und eine W-Phasen-Wicklung WB auf, die voneinander um 120° im elektrischen Winkel versetzt sind und elektrisch verbunden sind, um einen zweiten Neutralpunkt dazwischen zu definieren.
  • Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 2 gezeigt ist, die ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B in dem Stator 13 derart gewickelt, dass die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B gleich 30° im elektrischen Winkel ist.
  • Das heißt, dass die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen der U-Phasen-Wicklung UA der ersten Wicklungsgruppe 10A und der U-Phasen-Wicklung UB der zweiten Wicklungsgruppe 10B gleich 30° im elektrischen Winkel ist, die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen der V-Phasen-Wicklung VA der ersten Wicklungsgruppe 10A und der V-Phasen-Wicklung VB der zweiten Wicklungsgruppe 10B gleich 30° im elektrischen Winkel ist, und die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen der W-Phasen-Wicklung WA der ersten Wicklungsgruppe 10A und der W-Phasen-Wicklung WB der zweiten Wicklungsgruppe 10B gleich 30° im elektrischen Winkel ist.
  • Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Wicklungsgruppe 10B gegenüber der ersten Wicklungsgruppe 10A zu der Voreilungsseite um die räumliche Phasendifferenz Δθ versetzt.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die erste Wicklungsgruppe 10A und die zweite Wicklungsgruppe 10B dieselbe Konfiguration auf. Genauer ist die Anzahl der Windungen jeder der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen UA, VA und WA der ersten Wicklungsgruppe 10A derart eingestellt, dass sie gleich wie die Anzahl der Windungen von jeder der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen UB, VB und WB der zweiten Wicklungsgruppe 10B ist.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 weist das System der rotierenden elektrischen Maschine ebenfalls einen ersten Wechselrichter 20A und einen zweiten Wechselrichter 20B auf, die jeweils elektrisch mit dem ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbunden sind. Die ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B entsprechen zusammen einer "elektrischen Leistungsumwandlungsschaltung", die Spannungen an die ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B anlegt.
  • Der erste Wechselrichter 20A weist auf: ein Paar eines ersten U-Phasen-Oberzweigschalters SUp1 und eines ersten U-Phasen-Unterzweigschalters SUn1, die elektrisch in Reihe mit einander geschaltet sind, ein Paar eines ersten V-Phasen-Oberzweigschalters SVp1 und eines ersten V-Phasen-Unterzweigschalters SVn1, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind, und ein Paar eines ersten W-Phasen-Oberzweigschalters SWp1 und eines ersten W-Phasen-Unterzweigschalters SWn1, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind. Weiterhin ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten U-Phasen-Oberzweigschalter SUp1 und dem ersten U-Phasen-Unterzweigschalter SUn1 die U-Phasen-Wicklung UA der ersten Wicklungsgruppe 10A elektrisch verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten V-Phasen-Oberzweigschalter SVp1 und dem ersten V-Phasen-Unterzweigschalter SVn1 elektrisch die V-Phasen-Wicklung VA der ersten Wicklungsgruppe 10A verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten W-Phasen-Oberzweigschalter SWp1 und dem ersten W-Phasen-Unterzweigschalter SWn1 die W-Phasen-Wicklung WA der ersten Wicklungsgruppe 10A elektrisch verbunden. Weiterhin weisen die Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 jeweils Dioden DUp1, DUn1, DVp1, DVn1, DWp1 und DWn1 auf, die elektrisch antiparallel (oder umgekehrt parallel) dazu geschaltet sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 durch einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) verwirklicht. Jedoch sollte berücksichtigt werden, dass jeder der Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 alternativ durch andere Schaltelemente wie einen N-Kanal-MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) verwirklicht werden kann.
  • Demgegenüber weist der zweite Wechselrichter 20A weist auf: ein Paar eines ersten U-Phasen-Oberzweigschalters SUp1 und eines ersten U-Phasen-Unterzweigschalters SUn1, die elektrisch in Reihe mit einander geschaltet sind, ein Paar eines ersten V-Phasen-Oberzweigschalters SVp1 und eines ersten V-Phasen-Unterzweigschalters SVn1, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind, und ein Paar eines ersten W-Phasen-Oberzweigschalters SWp1 und eines ersten W-Phasen-Unterzweigschalters SWn1, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind. Weiterhin ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten U-Phasen-Oberzweigschalter SUp1 und dem ersten U-Phasen-Unterzweigschalter SUn1 die U-Phasen-Wicklung UA der ersten Wicklungsgruppe 10A elektrisch verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten V-Phasen-Oberzweigschalter SVp1 und dem ersten V-Phasen-Unterzweigschalter SVn1 elektrisch die V-Phasen-Wicklung VA der ersten Wicklungsgruppe 10A verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten W-Phasen-Oberzweigschalter SWp1 und dem ersten W-Phasen-Unterzweigschalter SWn1 die W-Phasen-Wicklung WA der ersten Wicklungsgruppe 10A elektrisch verbunden. Weiterhin weisen die Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 jeweils Dioden DUp1, DUn1, DVp1, DVn1, DWp1 und DWn1 auf, die elektrisch antiparallel (oder umgekehrt parallel) dazu geschaltet sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 durch einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) verwirklicht. Jedoch sollte berücksichtigt werden, dass jeder der Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 alternativ durch andere Schaltelemente wie einen N-Kanal-MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) verwirklicht werden kann.
  • Demgegenüber weist der zweite Wechselrichter 20A weist auf: ein Paar eines zweiten U-Phasen-Oberzweigschalters SUp2 und eines zweiten U-Phasen-Unterzweigschalters SUn2, die elektrisch in Reihe mit einander geschaltet sind, ein Paar eines zweiten V-Phasen-Oberzweigschalters SVp2 und eines zweiten V-Phasen-Unterzweigschalters SVn2, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind, und ein Paar eines zweiten W-Phasen-Oberzweigschalters SWp2 und eines zweiten W-Phasen-Unterzweigschalters SWn2, die elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind. Weiterhin ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten U-Phasen-Oberzweigschalter SUp2 und dem zweiten U-Phasen-Unterzweigschalter SUn2 die U-Phasen-Wicklung UB der zweiten Wicklungsgruppe 10B elektrisch verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten V-Phasen-Oberzweigschalter SVp2 und dem zweiten V-Phasen-Unterzweigschalter SVn2 elektrisch die V-Phasen-Wicklung VB der zweiten Wicklungsgruppe 10B verbunden, ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten W-Phasen-Oberzweigschalter SWp2 und dem zweiten W-Phasen-Unterzweigschalter SWn2 die W-Phasen-Wicklung WB der zweiten Wicklungsgruppe 10B elektrisch verbunden. Weiterhin weisen die Schalter SUp2, SUn2, SVp2, SVn2, SWp2 und SWn2 jeweils Dioden DUp2, DUn2, DVp2, DVn2, DWp2 und DWn2 auf, die elektrisch antiparallel dazu geschaltet sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter SUp2, SUn2, SVp2, SVn2, SWp2 und SWn2 durch einen IGBT verwirklicht. Jedoch sollte berücksichtigt werden, dass jeder der Schalter SUp2, SUn2, SVp2, SVn2, SWp2 und SWn2 alternativ durch andere Schaltelemente wie einen N-Kanal-MOSFET verwirklicht werden kann.
  • Die Kollektoren (d.h. hochpotentialseitige Anschlüsse) der Oberzweigschalter SUp1–SWp1 und SUp2–SWp2 der ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B sind elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Batterie 21 verbunden, die eine Gleichstromleistungsquelle ist. Demgegenüber sind die Emitter (d.h. niedrigpotentialseitige Anschlüsse) der Unterzweigschalter SUn1 bis SWn1 und SUn2 bis SWn2 der ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B elektrisch mit einem negativen Anschluss der Batterie 21 verbunden. Das heißt, dass gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B beide durch dieselbe Batterie 21 gespeist werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die nominelle Spannung der Batterie 21 auf beispielsweise 12V eingestellt. Weiterhin weist die Batterie 21 einen Kondensator 22 auf, der elektrisch parallel dazu geschaltet ist. Zusätzlich kann die Batterie 21 beispielsweise durch eine Bleisäurebatterie verwirklicht sein.
  • Wenn die rotierende elektrische Maschine 10 als ein Elektromotor fungiert, wandeln die ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B Gleichstromleistung, die aus der Batterie 21 ausgegeben wird, in Wechselstromleistung um und geben die resultierende Wechselstromleistung zu den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10 aus. Wenn demgegenüber die rotierende elektrische Maschine 10 als ein elektrischer Generator fungiert, wandeln die ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B Wechselstromleistung, die aus den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10 ausgegeben wird, in Gleichstromleistung um und geben die resultierende Gleichstromleistung zu der Batterie 21 aus, um diese zu laden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Maschinensystem weiterhin eine Spannungserfassungseinheit 30, eine erste Phasenstromerfassungseinheit (die in 1 als 1. P-S.E.E. abgekürzt ist) 31A, eine zweite Phasenstromerfassungseinheit (die in 1 als 2. P-S.E.E. abgekürzt ist) 31B und ein Steuerungsgerät 40 auf.
  • Die Spannungserfassungseinheit 30 erfasst die Anschlussspannung der Batterie 21 als eine Leistungsquellenspannung VDC.
  • Die erste Phasenstromerfassungseinheit 31A erfasst zumindest zwei von drei Phasenströmen, die jeweils in den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen UA, VA und WA der ersten Wicklungsgruppe 10A fließen. Demgegenüber erfasst die zweite Phasenstromerfassungseinheit 31B zumindest zwei von drei Phasenströmen, die jeweils in den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen UB, VB und WB der zweiten Wicklungsgruppe 10B fließen.
  • Genauer erfasst gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Phasenstromerfassungseinheit 31A die V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV1 und IW1, die jeweils in den V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen VA und WA der ersten Wicklungsgruppe 10A fließen. Demgegenüber erfasst die zweite Phasenstromerfassungseinheit 31B die V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV2 und IW2, die jeweils in den V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen VB und WB der zweiten Wicklungsgruppe 10B fließen. Zusätzlich können die ersten und zweiten Phasenstromerfassungseinheiten 31A und 31B beispielsweise mit Stromtransformatoren oder elektrischen Widerständen konfiguriert sein.
  • Die durch die Spannungserfassungseinheit 30 erfasste Leistungsquellenspannung VDC, die durch die erste Phasenstromerfassungseinheit 31A erfassten V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV1 und IW1 und die durch die zweite Phasenstromerfassungseinheit 31B erfassten V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV2 und IW2 werden alle in das Steuerungsgerät 40 eingegeben.
  • Das Steuerungsgerät 40 ist hauptsächlich mit einem Mikrocomputer konfiguriert, wobei der Mikrocomputer einen Speicher mit darin gespeicherten Programmen und eine CPU aufweist, die die Programme ausführt.
  • Zur Regelung einer Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine 10 auf deren Befehlswert erzeugt das Steuerungsgerät 40 auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der Spannungserfassungseinheit 30 und der ersten und zweiten Phasenstromerfassungseinheiten 31A und 31B Betriebssignale zum Betreiben der Schalter der ersten und zweiten Wechselrichter 20A und 20B.
  • Genauer ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Regelgröße ein Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 10, wobei der Befehlswert der Regelgröße ein Befehlsdrehmoment Trq* ist. Wie es in 1 gezeigt ist, erzeugt das Steuerungsgerät 40: erste Betriebssignale gUp1, gUn1, gVp1, gVn1, gWp1 und gWn1 zum jeweiligen Betreiben der Schalter SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 des ersten Wechselrichters 20A sowie zweite Betriebssignale gUp2, gUn2, gVp2, gVn2, gWp2 und gWn2 zum jeweiligen Betreiben der Schalter SUp2, SUn2, SVp2, SVn2, SWp2 und SWn2 des zweiten Wechselrichters 20B.
  • Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 3 eine Drehmomentsteuerung der rotierenden elektrischen Maschine 10 beschrieben, die durch das Steuerungsgerät 40 durchgeführt wird, wenn die rotierende elektrische Maschine 10 als ein Elektromotor fungiert.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Drehmomentsteuerung eine positionssensorlose Steuerung, die einen geschätzten elektrischen Winkel anstelle der Erfassungsergebnisse einer Erfassungsvorrichtung (beispielsweise eines Resolvers) verwendet, die direkt einen elektrischen Winkel erfasst, der die Magnetpolposition der rotierenden elektrischen Maschine 10 angibt.
  • Zusätzlich weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuerungsgerät 40 eine "Hochfrequenzspannungseinstelleinheit", eine "Schaltungsbetriebs-(oder- Steuerungs-)Einheit" und eine "Drehwinkelschätzeinheit" auf.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, weist das Steuerungsgerät eine erste Verarbeitungseinheit 41 und eine zweite Verarbeitungseinheit 42 auf, die jeweils den ersten und zweiten Wechselrichtern 20A und 20B entsprechen.
  • Die erste Verarbeitungseinheit 41 weist eine erste Stromumwandlungseinheit 41a, eine erste Befehlsstromeinstelleinheit (die in 3 als 1. B.ST.E.E. abgekürzt ist) 41b, eine erste γ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 41c, eine erste δ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 41d, eine erste Befehlsspannungseinstelleinheit (die in 3 als 1. B.SP.E.E. abgekürzt ist) 41e, eine erste γ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 41f, eine erste δ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 41g, eine erste Spannungsumwandlungseinheit 41h und eine erste Erzeugungseinheit (die in 3 als 1. E.E. abgekürzt ist) 41i auf.
  • Die erste Stromumwandlungseinheit 41a wandelt die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ströme der ersten Wicklungsgruppe 10A in ein U-V-W Koordinatensystem in einen ersten γ-Achsen-Strom Iγ1r und einen ersten δ-Achsen-Strom Iδ1r in einem γ-δ-Koordinatensystem auf der Grundlage eines geschätzten Winkels θγ1 und der V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV1 und IW1 um. Dabei ist das U-V-W-Koordinatensystem ein festes Drei-Phasen-Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine 10. Das γ-δ-Koordinatensystem ist ein geschätztes Koordinatensystem, das ein d-q-Koordinatensystem repräsentiert, das ein rotierendes Zwei-Phasen-Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine 10 ist. Der erste geschätzte Winkel θγ1 ist ein geschätzter Wert des elektrischen Winkels der rotierenden elektrischen Maschine 10, der durch eine Winkelschätzeinheit 50 geschätzt wird, die später zu beschreiben ist. Die V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV1 und IW1 werden durch die erste Phasenstromerfassungseinheit 31A erfasst.
  • Die erste Befehlsstromeinstelleinheit 41b stellt auf der Grundlage des Befehlsdrehmoments Trq* einen ersten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ1* und einer ersten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ1* ein.
  • Die erste γ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 41c berechnet eine erste γ-Achsen-Stromabweichung ΔIγ1 durch Subtrahieren des ersten γ-Achsen-Stroms Iγ1r von dem ersten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ1*.
  • Die erste δ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 41d berechnet eine erste δ-Achsen-Stromabweichung ΔIδ1 durch Subtrahieren des ersten δ-Achsen-Stroms Iδ1r von dem ersten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ1*.
  • Die erste Befehlsspannungseinstelleinheit 41e stellt auf der Grundlage der ersten γ-Achsen-Stromabweichung ΔIγ1 eine erste γ-Achsen-Spannung Vγ1r als die Stellgröße zur Regelung des ersten γ-Achsen-Stroms Iγ1r auf den ersten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ1* ein. Weiterhin stellt die erste Befehlsspannungseinstelleinheit 41e ebenfalls auf der Grundlage der ersten δ-Achsen-Stromabweichung ΔIδ1 eine erste δ-Achsen-Spannung Vδ1r als die Stellgröße zur Regelung des ersten δ-Achsen-Stroms Iδ1r auf den ersten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ1* ein. Zusätzlich kann als die vorstehend beschriebene Regelung eine PI-(Proportional-Integral-)Regelung verwendet werden.
  • Die erste γ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 41f überlagert eine erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h auf die erste γ-Achsen-Spannung Vγ1r und gibt das Ergebnis der Überlagerung als eine erste γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ1* aus. Dabei wird die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h durch eine später zu beschreibende Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt.
  • Die erste δ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 41g überlagert eine erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h auf die erste δ-Achsen-Spannung Vδ1r und gibt das Ergebnis der Überlagerung als eine erste δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ1* aus. Dabei wird die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ebenfalls durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt.
  • Es sei bemerkt, dass die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h sich zu einer Winkelgeschwindigkeit ändern (oder variieren) die ausreichend höher als die elektrische Winkelgeschwindigkeit der Grundwellenkomponenten der ersten γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ1* und der ersten δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ1* ist.
  • Die erste Spannungsumwandlungseinheit 41h wandelt die erste γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ1* und die erste δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ1* in dem γ-δ-Koordinatensystem auf der Grundlage der ersten γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ1*, der ersten δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ1*, der durch die Spannungserfassungseinheit 30 erfassten Leistungsquellenspannung VDC und des ersten geschätzten Winkels θγ1 in eine erste U-Phasen-Befehlsspannung VU1, eine erste V-Phasen-Befehlsspannung VV1 und eine erste W-Phasen-Befehlsspannung VW1 in dem U-V-W-Koordinatensystem um.
  • Zusätzlich sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste U-Phasen-Befehlsspannung VU1, die erste V-Phasen-Befehlsspannung VV1 und die erste W-Phasen-Befehlsspannung VW1 in Form von sinusförmigen Signalen, die einen Mittelwert von 0 aufweisen und in der Phase voneinander um 120° im elektrischen Winkel versetzt sind.
  • Die erste Erzeugungseinheit 41i erzeugt die ersten Betriebssignale gUp1, gUn1, gVp1, gVn1, gWp1 und gWn1 auf der Grundlage der ersten U-Phasen-Befehlsspannung VU1, der ersten V-Phasen-Befehlsspannung VV1 und der ersten W-Phasen-Befehlsspannung VW1, die aus der ersten Spannungsumwandlungseinheit 41h ausgegeben werden. Dann gibt die erste Erzeugungseinheit 41i die erzeugten ersten Betriebssignale gUp1, gUn1, gVp1, gVn1, gWp1 und gWn1 jeweils zu den Schaltern SUp1, SUn1, SVp1, SVn1, SWp1 und SWn1 des ersten Wechselrichters 20A aus.
  • Die ersten Betriebssignale gUp1, gUn1, gVp1, gVn1, gWp1 und gWn1 können durch eine PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Betragsvergleichs zwischen jeder der ersten U-Phasen-Befehlsspannung VU1, der ersten V-Phasen-Befehlsspannung VV1 und der ersten W-Phasen-Befehlsspannung VW1 mit einem Trägersignal erzeugt werden. Zusätzlich kann als das Trägersignal ein Dreieckwellensignal verwendet werden.
  • Jedes der ersten Betriebssignale gUp1, gVp1 und gWp1 zum Betreiben der Oberzweigschalter SUp1, SVp1 und SWp1 des ersten Wechselrichters 20A ist komplementär zu einem entsprechenden der ersten Betriebssignale gUn1, gVn1 und gWn1 zum Betreiben der Unterzweigschalter SUn1, SVn1 und SWn1 des ersten Wechselrichter 20A. Folglich wird jeder der Oberzweigschalter SUp1, SVp1 und SWp1 abwechselnd mit einem entsprechenden der Unterzweigschalter SUn1, SVn1 und SWn1 eingeschaltet.
  • Demgegenüber weist die zweite Verarbeitungseinheit 42 weist eine zweite Stromumwandlungseinheit 42a, eine zweite Befehlsstromeinstelleinheit (die in 3 als 2. B.ST.E.E. abgekürzt ist) 42b, eine zweite γ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 42c, eine zweite δ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 42d, eine zweite Befehlsspannungseinstelleinheit (die in 3 als 2. B.SP.E.E. abgekürzt ist) 42e, eine zweite γ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 42f, eine zweite δ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 42g, eine zweite Spannungsumwandlungseinheit 42h und eine zweite Erzeugungseinheit (die in 3 als 2. E.E. abgekürzt ist) 42i auf.
  • Die zweite Stromumwandlungseinheit 42a wandelt die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ströme der zweiten Wicklungsgruppe 10B in dem U-V-W-Koordinatensystem in einen zweiten γ-Achsen-Strom Iγ2r und einen zweiten δ-Achsen-Strom Iδ2r in den γ-δ-Koordinatensystem auf der Grundlage eines zweiten geschätzten Winkels θγ2 und der V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV2 und IW2 um. Dabei wird der zweite geschätzte Winkel θγ2 durch eine Winkeladditionseinheit 51 als die Summe des ersten geschätzten Winkels θγ1 und der räumlichen Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B berechnet. Das heißt, dass der zweite geschätzte Winkel θγ2 gegenüber dem ersten geschätzten Winkel θγ1 um die räumliche Phasendifferenz Δθ vorgeschoben ist. Die V-Phasen- und W-Phasen-Ströme IV2 und IW2 werden durch die zweite Phasenstromerfassungseinheit 31B erfasst.
  • Die zweite Befehlsstromeinheit 42b stellt auf der Grundlage des Befehlsdrehmoments Trq* einen zweiten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ2* und einen zweiten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ2* ein.
  • Es sei bemerkt, dass der erste γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ1* der erste δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ1*, der zweite γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ2* und der zweite δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ2* durch die ersten und zweiten Befehlsstromeinstelleinheiten 42a und 42b derart eingestellt werden, dass das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 10 in Übereinstimmung mit dem Befehlsdrehmoment Trq* gebracht wird.
  • Zusätzlich können der erste γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ1* und der zweite γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ2* derart eingestellt werden, dass sie entweder gleich zueinander sind oder sich voneinander unterscheiden. Gleichermaßen können der der erste δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ1* und der zweite δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ2* derart eingestellt werden, dass sie entweder gleich zu einander sind oder sich voneinander unterscheiden.
  • Die zweite γ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 42c berechnet eine zweite γ-Achsen-Stromabweichung ΔIγ2 durch Subtrahieren des zweiten γ-Achsen-Stroms Iγ2r von dem zweiten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ2*.
  • Die zweite δ-Achsen-Stromabweichungsberechnungseinheit 42d berechnet eine zweite δ-Achsen-Stromabweichung ΔIδ2 durch Subtrahieren des zweiten δ-Achsen-Stroms Iδ2r von dem zweiten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ2*.
  • Die zweite Befehlsspannungseinstelleinheit 42e stellt auf der Grundlage der zweiten γ-Achsen-Stromabweichung ΔIγ2 eine zweite γ-Achsen-Spannung Vγ2r als die Stellgröße zur Regelung des zweiten γ-Achsen-Stroms Iγ2r auf den zweiten γ-Achsen-Befehlsstrom Iγ2* ein. Weiterhin stellt die zweite Befehlsspannungseinstelleinheit 42e ebenfalls auf der Grundlage der zweiten δ-Achsen-Stromabweichung ΔIδ2 eine zweite δ-Achsen-Spannung Vδ2r als die Stellgröße zur Regelung des zweiten δ-Achsen-Stroms Iδ2r auf den zweiten δ-Achsen-Befehlsstrom Iδ2* ein. Zusätzlich kann als die vorstehend beschriebene Regelung eine PI-Regelung verwendet werden.
  • Die zweite γ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 42f überlagert eine zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h auf die zweite γ-Achsen-Spannung Vγ2r und gibt das Ergebnis der Überlagerung als eine zweite γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ2* aus. Dabei wird die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h durch eine später zu beschreibende Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt.
  • Die zweite δ-Achsen-Spannungsüberlagerungseinheit 42g überlagert eine zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h auf die zweite δ-Achsen-Spannung Vδ2r und gibt das Ergebnis der Überlagerung als eine zweite δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ2* aus. Dabei wird die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h ebenfalls durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt.
  • Es sei bemerkt, dass die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h sich bei einer Winkelgeschwindigkeit ändern, die ausreichend höher als die elektrische Winkelgeschwindigkeit der Grundwellenkomponenten der zweiten γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ2* und der zweiten δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ2* ist.
  • Die zweite Spannungsumwandlungseinheit 42h wandelt die zweite γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ2* und die zweite δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ2* in dem γδ-Koordinatensystem auf der Grundlage der zweiten γ-Achsen-Befehlsspannung Vγ2*, der zweiten δ-Achsen-Befehlsspannung Vδ2*, der durch die Spannungserfassungseinheit 30 erfassten Leistungsquellenspannung VDC und des zweiten geschätzten Winkels θγ2 in eine zweite U-Phasen-Befehlsspannung VU2, eine zweite V-Phasen-Befehlsspannung VV2 und eine zweite W-Phasen-Befehlsspannung VW2 in dem U-V-W-Koordinatensystem um.
  • Zusätzlich sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite U-Phasen-Befehlsspannung VU2, die zweite V-Phasen-Befehlsspannung VV2 und die zweite W-Phasen-Befehlsspannung VW2 in Form von sinusförmigen Signalen, die einen Mittelwert von 0 aufweisen und in der Phase voneinander um 120° im elektrischen Winkel versetzt sind.
  • Die zweite Erzeugungseinheit 42i erzeugt die zweiten Betriebssignale gUp2, gUn2, gVp2, gVn2, gWp2 und gWn2 auf der Grundlage der zweiten U-Phasen-Befehlsspannung VU2, der zweiten V-Phasen-Befehlsspannung VV2 und der zweiten W-Phasen-Befehlsspannung VW2, die aus der zweiten Spannungsumwandlungseinheit 42h ausgegeben werden. Dann gibt die zweite Erzeugungseinheit 42i die erzeugten zweiten Betriebssignale gUp2, gUn2, gVp2, gVn2, gWp2 und gWn2 jeweils zu den Schaltern SUp2, SUn2, SVp2, SVn2, SWp2 und SWn2 des zweiten Wechselrichters 20B aus.
  • Die zweiten Betriebssignale gUp2, gUn2, gVp2, gVn2, gWp2 und gWn2 können durch eine PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Betragsvergleichs zwischen jeder der zweiten U-Phasen-Befehlsspannung VU2, der zweiten V-Phasen-Befehlsspannung VV2 und der zweiten W-Phasen-Befehlsspannung VW2 mit einem Trägersignal erzeugt werden. Zusätzlich kann als das Trägersignal ein Dreieckwellensignal verwendet werden.
  • Jedes der zweiten Betriebssignale gUp2, gVp2 und gWp2 zum Betreiben der Oberzweigschalter SUp2, SVp2 und SWp2 des zweiten Wechselrichters 20B ist komplementär zu einem entsprechenden der zweiten Betriebssignale gUn2, gVn2 und gWn2 zum Betreiben der Unterzweigschalter SUn2, SVn2 und SWn2 des zweiten Wechselrichter 20B. Folglich wird jeder der Oberzweigschalter SUp2, SVp2 und SWp2 abwechselnd mit einem entsprechenden der Unterzweigschalter SUn2, SVn2 und SWn2 eingeschaltet.
  • Die Winkelschätzeinheit (die in 3 als W.S.E. abgekürzt ist) 50 schätzt den ersten geschätzten Winkel θγ1 auf der Grundlage des ersten δ-Achsen-Stroms Iδ1r, der aus der ersten Stromumwandlungseinheit 41a ausgegeben wird. Genauer extrahiert die Winkelschätzeinheit 50 zunächst die Hochfrequenzkomponente aus dem ersten δ-Achsen-Strom Iδ1r. Weiterhin stellt in dem Fall, in dem der elektrische Winkel der rotierenden elektrischen Maschine 10 derart variiert wird, dass er verschiedene Werte annimmt, diesen Wert des elektrischen Winkels, bei dem die extrahierte Hochfrequenzkomponente das Minimum ist, als den ersten geschätzten Winkel θγ1 ein. Zusätzlich kann die Extraktion der Hochfrequenzkomponente beispielsweise durch ein Bandpassfilter oder ein Hochpassfilter ausgeführt werden.
  • Es sei bemerkt, dass der erste geschätzte Winkel θγ1 ebenfalls in anderen Weisen geschätzt werden kann. Beispielsweise kann der erste geschätzte Winkel θγ1 ebenfalls auf der Grundlage des aus der zweiten Stromumwandlungseinheit 42a ausgegeben zweiten δ-Achsen-Strom Iδ2r geschätzt werden. Alternativ kann der erste geschätzte Winkel θγ1 ebenfalls derart geschätzt werden, dass das Vektorprodukt des Vektors der an eine der Phasenwicklungen der ersten Wicklungsgruppe 10A angelegten Hochfrequenzspannung und des Vektors des Hochfrequenzstroms, der in der Phasenwicklung bei Anlegen der Hochfrequenzspannung fließt, Null wird.
  • Die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit (die in 3 als R.HF.SP.E.E. abgekürzt ist) 60 ist bereitgestellt, um während der Drehmomentsteuerung der rotierenden elektrischen Maschine 10 sowohl die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h als auch die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h einzustellen, die zum Schätzen des ersten geschätzten Winkels θγ1 notwendig sind.
  • Zusätzlich kann die rotierende elektrische Maschine 10 entweder als eine Schenkelpolmaschine oder eine Nichtschenkelpolmaschine konfiguriert sein. Im Allgemeinen wird die Drehwinkelschätzung durch Überlagerung von Hochfrequenzspannungen bei Schenkelpolmaschinen angewendet. Jedoch ist, selbst wenn die rotierende elektrische Maschine 10 als eine Nichtschenkelpolmaschine konfiguriert ist, es immer noch möglich, den Drehwinkel der Maschine 10 durch Überlagerung der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h zu schätzen. Genauer fließen beim Starten der Kraftmaschine 14 hohe Ströme in den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10, was ein Auftreten einer magnetischen Sättigung in der rotierenden elektrischen Maschine 10 verursacht. Bei dem Auftreten der magnetischen Sättigung werden die d-Achsen-Induktivität und die q-Achsen-Induktivität in der rotierenden elektrischen Maschine 10 unterschiedlich voneinander, wodurch es ermöglicht wird, den Drehwinkel der Kraftmaschine 10 durch Überlagerung der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h zu schätzen.
  • Die Phasenbetriebseinheit (die in 3 als P.B.E. abgekürzt ist) 61 stellt die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h auf der Grundlage der durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellten ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ein. Die Phasenbetriebseinheit 61 stellt ebenfalls die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h auf der Grundlage der durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellten ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ein.
  • 4(a) zeigt die durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellte erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h. 4(b) zeigt die durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellte erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h.
  • Wie es in 4(a) gezeigt ist, ist die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf eine erste Amplitude V1 eingestellt ist. Demgegenüber ist, wie es in 4(b) gezeigt ist, die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf eine zweite Amplitude V2 eingestellt ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Frequenzen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h derart eingestellt, dass sie gleich zueinander sind. Weiterhin sind die Phasen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ebenfalls derart eingestellt, dass sie gleich zueinander sind. Das heißt, dass der Zeitpunkt, zu dem das Vorzeichen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h von negativ auf positiv geändert wird, mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, zu dem das Vorzeichen der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h von negativ auf positiv geändert wird, wobei der Zeitpunkt, zudem das Vorzeichen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h von positiv auf negativ geändert wird, mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, zu dem das Vorzeichen der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h von positiv auf negativ geändert wird. Zusätzlich können die erste Amplitude V1 und die zweite Amplitude V2 derart eingestellt werden, dass sie entweder gleich zueinander sind oder sich voneinander unterscheiden.
  • 4(c) zeigt die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h, die durch die Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt wird. 4(d) zeigt die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h, die durch die Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt wird.
  • Wie es in 4(c) gezeigt ist, ist die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf die erste Amplitude V1 eingestellt ist (d.h., derart eingestellt ist, dass sie gleich zu der Amplitude der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ist). Weiterhin ist die Frequenz der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h derart eingestellt, dass sie gleich zu der Frequenz der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ist. Weiterhin wird die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h durch Vorschieben einer Hochfrequenzspannung, die gegenüber der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h um einen halben Zyklus (d.h. 180° im elektrischen Winkel) versetzt ist, um die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10 erhalten. Anders ausgedrückt wird die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h erhalten, indem zunächst die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h invertiert wird und dann diese um die räumliche Phasendifferenz Δθ vorgeschoben wird.
  • Demgegenüber ist, wie es in 4(d) gezeigt ist, die δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf die zweite Amplitude V2 eingestellt ist (d.h. derart eingestellt ist, dass sie gleich zu der Amplitude der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ist). Weiterhin ist die Frequenz der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h derart eingestellt, dass sie gleich zu der Frequenz der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ist. Weiterhin wird die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h erhalten, indem eine Hochfrequenzspannung, die gegenüber der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h um einen halben Zyklus (d.h. 180° im elektrischen Winkel) versetzt ist, um die räumliche Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B der rotierenden elektrischen Maschine 10 vorgeschoben wird. Anders ausgedrückt wird die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h erhalten, indem zunächst die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h invertiert wird und diese dann um die räumliche Phasendifferenz Δθ vorgeschoben wird.
  • 5 zeigt die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h, die jeweils auf die erste γ-Achsen-Spannung Vγ1r und die erste δ-Achsen-Spannung Vδ1r überlagert sind.
  • Zusätzlich ist in 5 ebenfalls der Gesamtantriebsspannungsvektor VVr gezeigt, der der resultierende Vektor eines ersten Antriebsspannungsvektor Vr1 und eines zweiten Antriebsspannungsvektors Vr2 ist. Der erste Antriebspannungsvektor Vr1 ist durch die erste γ-Achsen-Spannung Vγ1r und die erste δ-Achsen-Spannung Vδ1r definiert. Der zweite Antriebsspannungsvektor Vr2 ist durch die zweite γ-Achsen-Spannung Vγ2r und die zweite δ-Achsen-Spannung Vδ2r definiert.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, erstrecken sich ein erster Hochfrequenzspannungsvektor Vh1, der durch die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und die erste δ-Achsen-Hochfrequenz-Spannung Vδ1h definiert (oder zusammengesetzt) ist, sich von dem distalen Ende des Gesamtantriebsspannungsvektors VVr. Der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 wird an die erste Wicklungsgruppe 10A angelegt. Das Vorzeichen von jeder der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h wird zyklisch invertiert (oder wechselt zyklisch zwischen positiv und negativ). Daher wird die Richtung des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 ebenfalls zyklisch invertiert, wie es durch einen gestrichelten Pfeil in 5 gezeigt ist.
  • 6 zeigt sowohl den Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 als auch einen zweiten Hochfrequenzspannungsvektor Vh2, der an die zweite Wicklungsgruppe 10B angelegt wird. Der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2, der durch die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h definiert ist, erstreckt sich ebenfalls von dem distalen Ende des Gesamtantriebsspannungsvektors VVr. Das Vorzeichen von jeder der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h wird zyklisch invertiert. Daher wird die Richtung des zweiten Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 ebenfalls zyklisch invertiert, wie es mit einem gestrichelten Pfeil in 6 gezeigt ist. Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Betrag des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 gleich zu dem Betrag des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1.
  • Weiterhin bilden, wie es in 6 gezeigt ist, in den γ-δ-Koordinatensystem der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 einen Winkel von (180° + Δθ) miteinander. Folglich bilden, wie es in 7 gezeigt ist, in dem U-V-W-Koordinatensystem der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1, der sich von dem distalen Ende des ersten Antriebsspannungsvektors Vr1 erstreckt, und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2, der sich von dem distalen Ende des zweiten Antriebspannungsvektor Vr2 erstreckt, einen Winkel von 180° miteinander. Das heißt, dass in dem U-V-W-Koordinatensystem der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 sich parallel zu einander jeweils in entgegengesetzter Richtungen erstrecken. Folglich werden der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 gegenseitig ausgelöscht, wodurch der Betrag des resultierenden Vektors des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 gleich 0 gemacht wird. Somit ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, ein Geräusch der rotierenden elektrischen Maschine 10 zu reduzieren, das aufgrund von Anlegen der Hochfrequenzspannungen zum Schätzen des Drehwinkels (oder des elektrischen Winkels) der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugt wird.
  • Zusätzlich sind in 7 ebenfalls aktive Spannungsvektoren V1 bis V6 gezeigt. Dabei sind V1 und V4 die aktiven U-Phasen-Spannungsvektoren jeweils in entgegengesetzten Richtungen, sind V3 und V6 die aktiven V-Phasen-Spannungsvektoren jeweils in entgegengesetzte Richtungen, und sind V2 und V5 die aktiven W-Phasen-Spannungsvektoren jeweils in entgegengesetzte Richtungen.
  • Im Vergleich dazu bilden gemäß dem Stand der Technik, wie es in 8 gezeigt ist, der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 in dem γ-δ-Koordinatensystem einen Winkel von 180° miteinander.
  • Zusätzlich sei bemerkt, dass: gemäß dem Stand der Technik der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 sich in 8 überlappen; daher ist, zum Zwecke des Unterscheidens des Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 voneinander, der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 in 8 derart dargestellt, dass er von dem distalen Ende des Gesamtantriebspannungsvektors VVr versetzt ist.
  • Weiterhin bilden bei Anlegen des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 gemäß dem Stand der Technik, wie es in 9 gezeigt ist, in den U-V-W-Koordinatensystem der erste Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 und der zweite Hochfrequenzspannungsvektor Vh2 einen Winkel miteinander, der gleich zu der räumlichen Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10a und 10B ist. Folglich wird der Betrag des resultierenden Vektors des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 ungleich 0. Somit ist es gemäß dem Stand der Technik unmöglich, ein Geräusch der rotierenden elektrischen Maschine 10, das aufgrund eines Anlegens der Hochfrequenzspannungen erzeugt wird, so effektiv wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu reduzieren.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt, und werden die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h durch die Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt, so dass in dem U-V-W-Koordinatensystem der Betrag des resultierenden Vektors des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2, die jeweils an die ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B angelegt werden, kleiner als der Betrag von jedem des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 werden. Genauer wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Betrag des resultierenden Vektors des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 und des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 Null.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird es möglich, zuverlässig und effektiv ein Geräusch der rotierenden elektrischen Maschine 10 zu reduzieren, das aufgrund des Anlegens der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h zum Schätzen des Drehwinkels der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugt wird.
  • Weiterhin werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h zunächst durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt. Dann werden die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h durch die Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt, indem auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B die Phasen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h versetzt werden. Genauer hat gemäß dem Ausführungsbeispiel jede der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h, die durch die Phasenbetriebseinheit 61 eingestellt werden, dieselbe Amplitude und Frequenz wie eine entsprechende der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h, die durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 eingestellt werden.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird es möglich, leicht und in geeigneter Weise die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h einzustellen.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • 10 zeigt die Konfiguration eines Steuerungsgeräts 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die Konfiguration des Steuerungsgeräts 40 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu der Konfiguration des Steuerungsgeräts 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 3). Dementsprechend sind nachstehend lediglich die Unterschiede dazwischen beschrieben.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuerungsgerät 40 eine erste Hochfrequenzspannungseinstelleinheit (die in 10 als 1. HF.SP.E.E. in 10 abgekürzt ist) 62a und eine zweite Hochfrequenzspannungseinstelleinheit (die in 10 als 2. HF.SP.E.E. abgekürzt ist) 62b anstelle der Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit 60 und der Phasenbetriebseinheit 61 auf, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind.
  • Die erste Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62a ist bereitgestellt, um während der Drehmomentsteuerung der rotierenden elektrischen Maschine 10 sowohl die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h als auch die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h einzustellen. Demgegenüber ist die zweite Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62b vorgesehen, um während der Drehmomentsteuerung der rotierenden elektrischen Maschine 10 sowohl die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h als auch die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h einzustellen.
  • 11(a) zeigt die durch die erste Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62a eingestellte erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h. 11(b) zeigt die durch die erste Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62a eingestellte erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h.
  • Wie es in 11(a) gezeigt ist, ist die erste γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf die erste Amplitude V1 eingestellt ist. Demgegenüber ist, wie es in 11(b) gezeigt ist, die erste δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Amplitude auf die zweite Amplitude V2 eingestellt ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Frequenzen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h beide auf fa eingestellt. Weiterhin sind die Phasen der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h derart eingestellt, dass sie gleich zueinander sind. Zusätzlich können die erste Amplitude V1 und die zweite Amplitude V2 derart eingestellt sein, dass sie entweder gleich zueinander sind oder sich voneinander unterscheiden.
  • 11(c) zeigt die durch die zweite Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62b eingestellte zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h. 11(d) zeigt die durch die zweite Hochfrequenzspannungseinstelleinheit 62b eingestellte zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h.
  • Wie es in 11(c) gezeigt ist, ist die zweite γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Frequenz auf fb eingestellt ist, die niedriger als die Frequenz fa der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ist. Genauer ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Frequenz fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h derart eingestellt, dass sie 1/3 der Frequenz fa der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ist. Weiterhin ist, wie es in 11(d) gezeigt ist, die zweite δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h ebenfalls in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals, dessen Frequenz auf fb eingestellt ist. Weiterhin sind die Phasen der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h derart eingestellt, dass sie gleich zueinander sind.
  • Die Amplitude der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h ist auf eine dritte Amplitude V3 eingestellt, die kleiner als die erste Amplitude V1 (d.h. die Amplitude der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h) ist. Die Amplitude der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h ist auf eine vierte Amplitude V4 eingestellt, die kleiner als die zweite Amplitude V2 (d.h. die Amplitude der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h) ist. Der Abfallzeitpunkt der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h ist gegenüber dem Anstiegszeitpunkt der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h um einen vorbestimmten Winkel β versetzt. Der Abfallzeitpunkt der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h ist ebenfalls gegenüber dem Anstiegszeitpunkt der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h um den vorbestimmten Winkel β versetzt. Zusätzlich kann der Winkel β auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz Δθ zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A und 10B vorbestimmt werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Frequenzen fa der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h derart eingestellt, dass sie sich von den Frequenzen fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h unterscheiden, so dass das Spektrum von Geräusch, das durch das Anlegen der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h erzeugt wird, verteilt wird. Folglich wird es möglich, den Spitzenwert des Geräuschs abzusenken.
  • Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Frequenzen fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h derart eingestellt, dass sie niedriger als die Frequenzen fa der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h und der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h sind. Jedoch sind die Spitzenwerte der Hochfrequenzströme, die in der zweiten Wicklungsgruppe 10B bei Anlegen des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 fließen, umso höher, je niedriger die Frequenzen fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h sind. Folglich kann es schwierig sein, effektiv das Geräusch selbst mit Anlegen des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 an die erste Wicklungsgruppe 10A und dem Anlegen des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 an die zweite Wicklungsgruppe 10B zu reduzieren.
  • Im Hinblick auf das vorstehend Beschriebene wird, wie es in 12 gezeigt ist, je kleiner die Frequenz fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h in Bezug auf die Frequenz fa der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h ist, umso kleiner die Amplitude der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h (d.h. die dritte Amplitude V3) in Bezug auf die Amplitude der ersten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ1h (d.h. die erste Amplitude V1) eingestellt. Gleichermaßen wird, je niedriger die Frequenz fb der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h in Bezug auf die Frequenz fa der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h ist, umso kleiner die Amplitude der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h (d.h. die vierte Amplitude V4) in Bezug auf die Amplitude der ersten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ1h (d.h. die zweite Amplitude V2) eingestellt. Folglich wird es möglich, die Spitzenwerte der Hochfrequenzströme abzusenken, die in der zweiten Wicklungsgruppe 10B bei Anlegen des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 fließen. Als Ergebnis wird es möglich, das Geräusch effektiv zu reduzieren.
  • Zusätzlich können die ersten bis vierten Amplituden V1 bis V4 derart eingestellt werden, dass die Spitzenwerte der Hochfrequenzströme, die in der zweite Wicklungsgruppe 10B bei Anlegen des zweiten Hochfrequenzspannungsvektors Vh2 fließen, gleich zu den Spitzenwerten der Hochfrequenzströme werden, die in der ersten Wicklungsgruppe 10A bei Anlegen des ersten Hochfrequenzspannungsvektors Vh1 fließen.
  • Weiterhin können die Frequenzen der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h auf feste Werte eingestellt werden oder können variabel sein. Weiterhin können in dem Fall, in dem die Frequenzen der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h variabel sind, die dritten und vierten Amplituden V3 und V4 auf der Grundlage der variablen Frequenzen fb der zweiten γ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vγ2h und der zweiten δ-Achsen-Hochfrequenzspannung Vδ2h und entsprechend der Beziehung zwischen V3, V4, und fb eingestellt werden, wie es in 12 gezeigt ist.
  • Obwohl die vorstehend beschrieben besonderen Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen ohne Abweichen von der erfinderischen Idee gemacht werden können.
  • Beispielsweise weist gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die rotierende elektrische Maschine 10 die erste Wicklungsgruppe 10A und die zweite Wicklungsgruppe 10B auf. Das heißt, dass die Anzahl der Wicklungsgruppen, die in der rotierenden elektrischen Maschine 10 enthalten sind, gleich 2 ist. Jedoch kann die Anzahl der Wicklungsgruppen, die in der rotierenden elektrischen Maschine 10 enthalten sind, 3 oder mehr sein.
  • 13 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die rotierende elektrische Maschine 10 eine erste Wicklungsgruppe 10A; eine zweite Wicklungsgruppe 10B und eine dritte Wicklungsgruppe 10C aufweist. Zusätzlich sei bemerkt, dass aus Gründen der Einfachheit lediglich die U-Phasen-Wicklungen UA, UB und UC der drei Wicklungsgruppen 10A, 10B und 10C in 13 gezeigt sind.
  • Insbesondere sind in diesem Beispiel, wie es in 13 gezeigt ist, die ersten, zweiten und dritten Wicklungsgruppen 10A, 10B und 10C in dem Stator 13 derart gewickelt, dass: die räumliche Phasendifferenz Δθ1 zwischen den ersten und zweiten Wicklungsgruppen 10A du 10B gleich 20° im elektrischen Winkel ist, und die räumliche Phasendifferenz Δθ2 zwischen den ersten und dritten Wicklungsgruppen 10A und 10C gleich 40° im elektrischen Winkel ist. Das heißt, dass die räumliche Phasendifferenz Δθ1 zwischen der U-Phasen-Wicklung UA der ersten Wicklungsgruppe 10A und der U-Phasen-Wicklung UB der zweiten Wicklungsgruppe 10B gleich 20° im elektrischen Winkel ist, und die räumliche Phasendifferenz Δθ2 zwischen der U-Phasen-Wicklung UA der ersten Wicklungsgruppe 10A und der U-Phasen-Wicklung UC der dritten Wicklungsgruppe 10C gleich 40° im elektrischen Winkel ist. Zusätzlich entspricht in diesem Beispiel die erste Wicklungsgruppe 10A einer "Referenzwicklungsgruppe" und entsprechen die zweiten und dritten Wicklungsgruppen 10B und 10C "Restwicklungsgruppen".
  • Weiterhin ist in diesem Beispiel, wie es in 14 gezeigt ist, ein zweiter Hochfrequenzspannungsvektor Vh2, der an die zweite Wicklungsgruppe 10B angelegt wird, in der Phase gegenüber einem ersten Hochfrequenzspannungsvektor Vh1, der an die erste Wicklungsgruppe 10A angelegt wird, um (360°/N + Δθ1) (d.h. 140°) im elektrischen Winkel versetzt, wobei N die Anzahl der Wicklungsgruppen repräsentiert, die in der rotierenden elektrischen Maschine 10 enthalten sind, und in diesem Beispiel gleich 3 ist. Weiterhin ist ein dritte Hochfrequenzspannungsvektor Vh3, der an die dritte Wicklungsgruppe 10C angelegt wird, in der Phase gegenüber dem ersten Hochfrequenzspannungsvektor Vh1 um (360°/N × 2 + Δθ2) (d.h. 280°) im elektrischen Winkel versetzt. Zusätzlich sei bemerkt, dass 14 lediglich eine schematische Darstellung ist und nicht genau die tatsächlichen Winkel zwischen den Hochfrequenzspannungsvektoren Vh1, Vh2 und Vh3 reflektiert.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die an die erste Wicklungsgruppe 10B angelegten Hochfrequenzspannungen Vγ1h und Vδ1h und die an die zweite Wicklungsgruppe 10B angelegten Hochfrequenzspannungen Vγ2h und Vδ2h derart eingestellt, dass in dem U-V-W-Koordinatensystem der Betrag des resultierenden Vektors der ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren Vh1 und Vh2 Null wird. Jedoch können die an die erste Wicklungsgruppe 10A angelegten Hochfrequenzspannungen Vγ1h und Vδ1h und die an die zweite Wicklungsgruppe 10B angelegten Hochfrequenzspannungen Vγ2h und Vδ2h ebenfalls derart eingestellt werden, dass in dem U-V-W-Koordinatensystem der Betrag des resultierenden Vektors der ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren Vh1 und Vh2 kleiner als der Betrag von jedem der ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren Vh1 und Vh2, jedoch nicht gleich Null wird. In diesem Fall bilden in dem γ-δ-Koordinatensystem die ersten und zweiten Hochfrequenzspannungsvektoren Vh1 und Vh2 zusammen einen Winkel, der nahe an jedoch nicht gleich (180° + Δθ) ist. Folglich ist es in diesem Fall immer noch möglich, ein Geräusch der rotierenden elektrischen Maschine 10 zu reduzieren, das aufgrund des Anlegens der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h erzeugt wird.
  • Gemäß dem vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jede der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h in der Form eines Rechteckwellenimpulssignals. Jedoch kann jede der Hochfrequenzspannungen Vγ1h, Vδ1h, Vγ2h und Vδ2h in der Form von beispielsweise einem sinusförmigen Signal sein.
  • Gemäß dem vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Phasen der rotierenden elektrischen Maschine 10 drei. Jedoch kann die Anzahl der Phasen der rotierenden elektrischen Maschine alternativ zwei, vier oder mehr sein.
  • Ein Drehwinkelschätzgerät weist auf: eine Hochfrequenzspannungseinstelleinheit, die Hochfrequenzspannungen einstellt; eine Schaltungsbetriebseinheit, die eine elektrische Leistungsumwandlungsschaltung betreibt, um jede der Hochfrequenzspannungen an eine Entsprechende von Wicklungsgruppen einer rotierenden elektrischen Maschine anzulegen; und eine Drehwinkelschätzeinheit, die einen Drehwinkel der rotierenden elektrischen Maschine auf der Grundlage von zumindest einem von Hochfrequenzströmen schätzt, die in den Wicklungsgruppen bei Anlegen der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen fließen. Weiterhin stellt die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart ein, dass in einem festen Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine der Betrag eines resultierenden Vektors einer Vielzahl von Hochfrequenzspannungsvektoren, die jeweils an die Wicklungsgruppen angelegt werde, kleiner als der Betrag von jedem der Hochfrequenzspannungsvektoren wird.
  • 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 2016-144325 [0001]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • "Ein justiertes Stromsteuerungssystem für auf eine Signalzuführung basierte sensorlose Positionsteuerung und Parameteridentifikation", Suk-Hwa Jung et al., IEEJ Transactions on Industry Application, Vol. 132, Nr. 3, pp 418 bis 425 [0003]

Claims (6)

  1. Drehwinkelschätzgerät für eine rotierende elektrische Maschine, wobei das Drehwinkelschätzgerät bei einem System angewendet ist, das die rotierende elektrische Maschine und eine elektrische Leistungsumwandlungsschaltung aufweist, wobei die rotierende elektrische Maschine einen Stator mit einer Vielzahl von darin gewickelten Wicklungsgruppen aufweist, jede der Wicklungsgruppen von einer anderen der Wicklungsgruppen versetzt ist, um eine räumliche Phasendifferenz dazwischen aufzuweisen, die elektrische Leistungsumwandlungsschaltung elektrisch mit den Wicklungsgruppen verbunden ist, um Spannungen an die Wicklungsgruppen anzulegen, wobei das Drehwinkelschätzgerät aufweist: eine Hochfrequenzspannungseinstelleinheit, die eine Vielzahl von Hochfrequenzspannungen einstellt, die sich bei einer Winkelgeschwindigkeit ändern, die höher als eine elektrische Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine ist; eine Schaltungsbetriebseinheit, die die elektrische Leistungsumwandlungsschaltung betreibt, um jede der durch die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen an eine entsprechende der Wicklungsgruppen anzulegen; und eine Drehwinkelschätzeinheit, die einen Drehwinkel der rotierenden elektrischen Maschine auf der Grundlage von zumindest einem von Hochfrequenzströmen schätzt, die in den Wicklungsgruppen bei Anlegen der Hochfrequenzspannungen an die Wicklungsgruppen fließen, wobei die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart einstellt, dass in einem festen Koordinatensystem der rotierenden elektrischen Maschine der Betrag eines resultierenden Vektors einer Vielzahl von Hochfrequenzvektoren, die jeweils an die Wicklungsgruppen angelegt werden, kleiner als der Betrag von jedem der Hochfrequenzspannungsvektoren ist.
  2. Drehwinkelschätzgerät nach Anspruch 1, wobei die Wicklungsgruppen eine Referenzwicklungsgruppe und zumindest eine Restwicklungsgruppe aufweisen, wobei die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit aufweist: eine Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit, die die an die Referenzwicklungsgruppe angelegten Hochfrequenzspannungen einstellt, und eine Phasenbetriebseinheit, die die an die zumindest eine Restwicklungsgruppe angelegten Hochfrequenzspannungen einstellt, indem sie auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen der Referenzwicklungsgruppe und der zumindest einen Restwicklungsgruppe die Phasen der durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen versetzt, und die Schaltungsbetriebseinheit die elektrische Leistungsumwandlungsschaltung betreibt, um die durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen an die Referenzwicklungsgruppe anzulegen, und die durch die Phasenbetriebseinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen an die zumindest eine Restwicklungsgruppe anzulegen.
  3. Drehwinkelschätzgerät nach Anspruch 2, wobei die Phasenbetriebseinheit die an die zumindest eine Restwicklungsgruppe angelegte Hochfrequenzspannungen einstellt, indem sie auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen der Referenzwicklungsgruppe und der zumindest einen Restwicklungsgruppe und dem Quotienten eines Zyklus im elektrischen Winkel der rotierenden elektrischen Maschine dividiert durch die Anzahl der Wicklungsgruppen die Phasen der durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen versetzt.
  4. Drehwinkelschätzgerät nach Anspruch 2, wobei jede der durch die Phasenbetriebseinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen dieselbe Amplitude und Frequenz wie eine Entsprechende der durch die Referenz-Hochfrequenzspannungs-Einstelleinheit eingestellten Hochfrequenzspannungen aufweist.
  5. Drehwinkelschätzgerät nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit die Hochfrequenzspannungen auf der Grundlage der räumlichen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen derart einstellt, dass in dem festen Koordinatensystem der Betrag des resultierenden Vektors der Hochfrequenzspannungsvektoren Null wird.
  6. Drehwinkelschätzgerät nach Anspruch 1, wobei die Wicklungsgruppen eine Referenzwicklungsgruppe und zumindest eine Restwicklungsgruppe aufweisen, die Hochfrequenzspannungseinstelleinheit einstellt: Frequenzen der Hochfrequenzspannungen derart, dass die Frequenzen derjenigen der Hochfrequenzspannungen, die an die Referenzwicklungsgruppe angelegt werden, höher als die Frequenzen derjenigen der Hochfrequenzspannungen sind, die an die zumindest eine Restwicklungsgruppe angelegt werden, und Amplituden der Hochfrequenzspannungen derart, dass, je geringer die Frequenzen derjenigen der Hochfrequenzspannungen sind, die an die zumindest eine Restwicklungsgruppe angelegt werden, in Bezug auf die Frequenzen derjenigen der Hochfrequenzspannungen sind, die an die Referenzwicklungsgruppe angelegt werden, umso kleiner die Amplituden derjenigen der Hochfrequenzspannungen, die an die zumindest eine Restwicklungsgruppe angelegt werden, in Bezug auf die Amplituden derjenigen der Hochfrequenzspannungen sind, die an die Referenzwicklungsgruppe angelegt werden.
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