DE102019114482A1

DE102019114482A1 - Motorsteuerungsgerät, Steuerungsverfahren dafür und Programm

Info

Publication number: DE102019114482A1
Application number: DE102019114482.5A
Authority: DE
Inventors: Yu Sasaki; Yuki Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-05
Also published as: JP7047602B2; CN110557078B; CN110557078A; JP2019213284A; US10742152B2; US20190372498A1

Abstract

Ein Motorsteuerungsgerät weist einen Wechselrichter mit Schaltelementen, eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts einer Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert und eine Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors durch Schalten der Schaltelemente unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des AD-Umwandlungswerts auf. Wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, beschafft sie den Phasenstromwert zu Zeitpunkten von zumindest einem von t=τ/8, 3τ/8 und t=5τ/8, 7τ/8, und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte um. Wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswert kleiner als der Schwellwert ist, beschafft sie den Phasenstromwert zu einem Zeitpunkt von t=τ/2, und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Motorsteuerungsgerät zur Steuerung eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors, ein Steuerungsverfahren dafür und ein Programm.
Ein Motorsteuerungsgerät, das einen durch einen Stromsensor erfassten Phasenstromwert eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors in einen digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, einen Strombefehlswert auf der Grundlage dieses umgewandelten AD-Umwandlungswerts erzeugt und ein Schaltelement eines Wechselrichters auf der Grundlage des Strombefehlswert zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors schaltet, ist bekannt (beispielsweise japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichungen JP 2010 - 148 301 A und JP 2008 - 265 645 A ).
Das in der JP 2010 - 148 301 A offenbarte Motorsteuerungsgerät korrigiert den Strombefehlswert, um das Auftreten einer Schaltstörung (noise) des Wechselrichters zu verhindern. Jedoch hat der Erfinder ein Problem gefunden, dass die Korrektur des Strombefehlswerts eine Verzerrung der Wellenform des Strombefehlswerts verursachen kann, so dass die Motorsteuerung nachteilig beeinträchtigt wird. Der Erfinder hat ein weiteres Problem gefunden, dass das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-265645 offenbarte Motorsteuerungsgerät bei Änderung eines Tastgrades ein Auftreten der Schaltstörung des Wechselrichters nicht verhindert werden kann, so dass die Motorsteuerung nachteilig beeinträchtigt werden kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung wurde zum Lösen eines derartigen Problems gemacht. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Motorsteuerungsgerät, das in der Lage ist, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und sehr genau einen Motor steuern kann, ein zugehöriges Steuerungsverfahren und ein Programm bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Motorsteuerungsgerät, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist, ein Steuerungsverfahren, wie es in Patentanspruch 5 angegeben ist, oder durch ein Programm gelöst, wie es in Patentanspruch 6 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Eine beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Motorsteuerungsgerät mit:

einem Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
einer Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
einer Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
einer Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung umgewandelten AD-Umwandlungswert.

Wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, beschafft sie den Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters ist, den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert umwandelt und diesen dann ausgibt, und,
wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, diese den Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung zu einem Zeitpunkt t=τ/2 beschafft, den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert umwandelt und dann diesen ausgibt.
Gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung kann, falls die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie der Schwellwert ist,
wenn ein elektrischer Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, die Umwandlungseinrichtung Phasenstromwerte aus der Stromerfassungseinrichtung zu den Zeitpunkten von t=τ/8 und 7τ/8 beschaffen, die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandelt und dann diese ausgibt, und,
wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, die Umwandlungseinrichtung einen Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung zu den Zeitpunkten von t=3τ/8 und 5τ/8 beschafft, die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandeln und diese dann ausgeben.
Gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung kann, wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, sie die Phasenstromwerte aus der Stromerfassungseinrichtung zu den Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und zu den Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8 beschaffen, und die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandeln, kann die Umwandlungseinrichtung einen Durchschnittswert des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=τ/8 und des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=7τ/8 berechnen, und den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte ausgeben, und kann die Umwandlungseinrichtung einen Durchschnittswert des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=3τ/8 und des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=5τ/8 berechnen und den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte ausgeben.
Gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung kann die Umwandlungseinrichtung die Phasenstromwerte von zwei Phasen unter den Phasenstromwerten von drei Phasen aus der Stromerfassungseinrichtung in die AD-Umwandlungswerte umwandeln und den AD-Umwandlungswert einer verbleibenden einen Phase auf der Grundlage eines relationalen Ausdrucks zwischen den umgewandelten AD-Umwandlungswerten der zwei Phasen und des Phasenstromwerts der drei Phasen berechnen.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Verfahren zur Steuerung eines Motorsteuerungsgeräts, das aufweist:

einen Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
eine Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung umgewandelten AD-Umwandlungswert. Das Verfahren kann Verfahren aufweisen:
- wenn bestimmt wird, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters ist, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert umwandelt und darauffolgendes Ausgeben davon, und,
- wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu einem Zeitpunkt t=τ/2, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert und darauffolgendes Ausgeben davon.

Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe ist ein Programm für ein Motorsteuerungsgerät, das aufweist:

einen Wechselrichter, der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden,
eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors ausgegeben wird,
eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und
eine Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung umgewandelten AD-Umwandlungswert. Das Programm kann einen Computer veranlassen, auszuführen:
- wenn bestimmt wird, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters ist, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert umwandelt und darauffolgendes Ausgeben davon, und,
- wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu einem Zeitpunkt t=τ/2, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert und darauffolgendes Ausgeben davon.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Motorsteuerungsgerät, das in der Lage ist, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und einen Motor genau zu steuern, ein zugehöriges Steuerungsverfahren und ein Programm bereitzustellen.
Die vorstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen umfassender verständlich, die lediglich zur Veranschaulichung dienen, und somit nicht als die vorliegende Offenbarung begrenzend betrachtet werden sollen.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine schematische Systemkonfiguration eines Motorsteuerungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
2 zeigt eine Darstellung, die Schaltzeitpunkte der drei Phasen veranschaulicht, wenn ein Strombefehlswert klein ist,
3 zeigt eine Darstellung, die Schaltzeitpunkte der drei Phasen veranschaulicht, wenn der Strombefehlswert groß ist,
4 zeigt eine Darstellung, die Definitionen von D1 und D2 veranschaulicht,
5 zeigt ein Flussidagramm, das einen Ablauf eines Motorsteuerungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
6 zeigt eine Darstellung, die Schaltzeitpunkte der drei Phasen veranschaulicht, wenn der Strombefehlswert groß ist, und
7 zeigt ein Flussidagramm, das einen Ablauf eines Motorsteuerungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine schematische Systemkonfiguration eines Motorsteuerungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Ein Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel steuert einen Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11. Der Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 weist beispielsweise einen Rotor und einen Stator auf, und ist aus einer U-Phase, einer V-Phase und W-Phase zusammengesetzt.
Das Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist einen Wechselrichter 2, einen Stromsensor 3, einen AD-Wandler 4, eine dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5, eine Berechnungseinheit 6, eine Stromsteuerungseinheit 7, einen Winkelsensor 8, eine dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 und eine Trägermodulationseinheit 10 auf.
Es sei bemerkt, dass einen Haupt-Hardware-Konfiguration des Motorsteuerungsgeräts 1 einen Mikrocomputer, der beispielsweise aus einer CPU (Zentralverarbeitungseinheit) zusammengesetzt ist, die eine Berechnungsverarbeitung und eine Steuerungsverarbeitung usw. durchführt, einen Speicher, der aus einem ROM (Festwertspeicher) und einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) zusammengesetzt ist, der ein Berechnungsprogramm und ein Steuerungsprogramm usw. speichert, die durch die CPU ausgeführt werden, ein Steuerungsprogramm und eine Schnittstelleneinheit (I/F), die Signale nach und von außerhalb eingibt und ausgibt. Die CPU, der Speicher und die Schnittstelleneinheit sind miteinander über einen Datenbus oder dergleichen verbunden.
Der Wechselrichter 2 weist eine Schalteinheit 21, die eine Leistungsumwandlung durchführt, und eine Ansteuerungseinheit 22 auf, die die Schalteinheit 21 ansteuert. Die Schalteinheit 21 weist beispielsweise eine Vielzahl von Schaltelementen wie einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einen Shunt-Widerstand auf.
Der Wechselrichter 2 wandelt einen Gleichstromwert in einen Drei-Phasen-Wechselstromwert durch Ein- und Ausschalten der Schaltelemente der Schalteinheit 21 entsprechend einem PWM-Signal aus der Trägermodulationseinheit 10 um. Der Wechselrichter 2 gibt Drei-Phasen-Stromwerte, die in Wechselstrom umgewandelt worden sind, zu dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 aus.
Der Stromsensor 3 ist ein spezifisches Beispiel für eine Stromerfassungseinrichtung. Der Stromsensor 3 erfasst einen aus dem Wechselrichter 2 zu jeder Phase des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 ausgegebenen Phasenstromwert. Der Stromsensor 3 gibt den erfassten Phasenstromwert jeder Phase zu dem AD-Wandler 4 aus.
Der AD-Wandler 4 ist ein spezifisches Beispiel für eine Umwandlungseinrichtung. Der AD-Wandler 4 beschafft die analogen Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in digitale Phasenstromwerte um (die nachstehend als AD-Umwandlungswerte bezeichnet sind). Der AD-Wandler 4 gibt die umgewandelten AD-Umwandlungswerte der jeweiligen Phasen zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Die dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 berechnet einen dq-Achsen-Stromwert (d-Achsen- und q-Achsen-Stromwerte) des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 auf der Grundlage des AD-Umwandlungswerts jeder Phase aus dem AD-Wandler 4 und eines Drei-Phasen-Spannungsbefehlswerts aus der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9. Dabei ist als ein Koordinatensystem, das sich synchron mit der Drehung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 dreht, eine Richtung eines Magnetflusses eines Permanentmagneten des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 als eine d-Achse definiert, und ist eine Achse, die senkrecht zu der d-Achse ist, als eine q-Achse definiert. Die dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 gibt den berechneten dq-Achsen-Stromwert zu der Berechnungseinheit 6 aus.
Die Berechnungseinheit 6 addiert den dq-Achsen-Stromwert aus der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 und den dq-Achsen-Strombefehlswert (die d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehlswerte) entsprechend einem Motordrehmomentbefehlswert, um einen Strombefehlswert zu berechnen. Die Berechnungseinheit 6 gibt den berechneten Strombefehlswert zu der Stromsteuerungseinheit 7 aus.
Die Stromsteuerungseinheit 7 ist ein spezifisches Beispiel für eine Stromsteuerungseinrichtung. Die Stromsteuerungseinheit 7 führt einen Proportional-Integral-Reglungsprozess (PI-Regelungsprozess) oder dergleichen auf der Grundlage des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 durch, um den dq-Achsen-Spannungsbefehlswert (die d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehlswerte) zu berechnen. Die Stromsteuerungseinheit 7 führt eine Regelung derart durch, dass ein Statorstrom des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 dem eingegebenen Strombefehlswert nachfolgt.
Genauer berechnet die Stromsteuerungseinheit 7 zunächst eine d-Achsen-Stromabweichung und eine q-Achsen-Stromabweichung. Die Stromsteuerungseinheit 7 berechnet die d-Achsen-Stromabweichung und die q-Achsen-Stromabweichung durch subtrahieren eines dq-Achsen-Ist-Stroms von dem dq-Achsen-Strombefehl jeweils für jede der d-Achse und der q-Achse. Dann führt die Stromsteuerungseinheit 7 einen Proportional-Integral-Reglungsprozess zur Berechnung eines d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq und eines q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd (die nachstehend als dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd bezeichnet sind) derart durch, dass die d-Achsen-Stromabweichung und die q-Achsen-Stromabweichung jeweils null werden. Die Stromsteuerungseinheit 7 gibt die berechneten dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Der Winkelsensor 8 ist in dem Drei-Phasen-Wechselstrommotor 11 vorgesehen und erfasst einen Drehwinkel eines Rotors des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11. Der Winkelsensor 8 gibt den erfassten Drehwinkel zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 berechnet einen elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors auf der Grundlage des Drehwinkels aus dem Winkelsensor 8. Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 führt einen Koordinatenumwandlungsprozess und dergleichen an den dq-Achsen-Spannungsbefehlswerten Vq und Vd, die durch die Stromsteuerungseinheit 7 berechnet worden sind, auf der Grundlage des berechneten elektrischen Winkels des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 durch, um einen Phasenspannungsbefehlswert zu berechnen. Genauer wandelt die dq-Phasen-Umwandlungseinheit 9 die dq-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vq und Vd auf der Grundlage des berechneten elektrischen Winkels in Spannungsbefehlswerte entsprechend den drei Phasen des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 um, das heißt, berechnet Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw, die dem Koordinatenumwandlungsprozess unterzogen worden sind, in den U-Phasen-Spannungsbefehlswert, den V-Phasen-Spannungsbefehlswert und den W-Phasen-Spannungsbefehlswert. Die dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 gibt die berechneten Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw zu der Trägermodulationseinheit 10 aus.
Die Trägermodulationseinheit 10 erzeugt einen PWM-Zählerwert (ein PWM-Trägersignal) unter Verwendung eines Zeitgebers (Timer), der bei einem vorbestimmten Zyklus arbeitet. Die Trägermodulationseinheit 10 vergleicht die Phasenspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw aus der dq-Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 mit dem PWM-Zählerwert, um ein PWM-(Pulsbreitenmodulations-) Signal zu erzeugen. Die Trägermodulationseinheit 10 gibt das erzeugte PWM-Signal zu dem Wechselrichter 2 aus.
Es sei bemerkt, dass eine Störung (ein Schaltstörung) in einem durch den Stromsensor erfassen Phasenstromwert jeder Phase zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn das Schaltelement des Wechselrichters geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der AD-Wandler den von den Stromsensoren erfassten Phasenstromwert jeder Phase in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, wird die Schaltstörung auf den AD-Umwandlungswert überlagert, was die Motorsteuerung nachteilig beeinträchtigen kann.
Demgegenüber beschafft in dem Motorsteuerungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, dieser den Phasenstromwert jeder Phase aus dem Stromsensor 3 zu Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8, wandelt den beschafften Phasenstromwert jeder Phase in einen AD-Umwandlungswert um und gibt diesen aus. Weiterhin beschafft, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, dieser den Phasenstromwert jeder Phase aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2, wandelt den beschafften Phasenstromwert jeder Phase in den AD-Umwandlungswert um und gibt diesen aus.
Somit ist es möglich, wenn der Stromwert groß ist, den Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird, gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem der Stromsensor 3 jeden Phasenstromwert beschafft und diesen in den AD-Umwandlungswert umwandelt, zu verschieben. Daher wird, selbst wenn der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert jeder Phase in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, die Schaltstörung nicht auf den AD-Umwandlungswert überlagert, wodurch ermöglicht wird, eine exzellente Steuerbarkeit beizubehalten. Das heißt, dass es möglich ist, das Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Demgegenüber ist, wenn der Strombefehlswert klein ist, der Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird, von dem Zeitpunkt entfernt, zu dem der Stromsensor 3 jeden Phasenstrom beschafft und diesen in den AD-Umwandlungswert umwandelt. Somit kann der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert von dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2 beschaffen, ohne dass dies durch die Schaltstörung beeinträchtigt wird, und den beschafften Phasenstromwert in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandeln.
2 zeigt eine Darstellung, die die Schaltzeitpunkte (Schalt-Zeitsteuerungen, Schalt-Timings) der drei Phasen veranschaulicht, wenn der Strombefehlswert klein ist. In 2 repräsentiert die vertikale Achse die Zeit t, wobei ein Zyklus des PWM-Signals τ angibt. Die horizontale Achse repräsentiert den elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11. Die Linie (1) (t=τ/2) gibt den Zeitpunkt an, zu dem der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert von dem Stromsensor 3 beschafft.
Wenn eine Amplitude A des Strombefehlswert kleiner als ein Schwellwert At ist und der Strombefehlswert klein ist, wie es in 2 gezeigt ist, ist der Zeitpunkt (der Zeitpunkt, zu dem die drei Phasen geschaltet werden), zu dem das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird, von dem Zeitpunkt entfernt, zu dem der Stromsensor 3 jeden Phasenstromwert beschafft und diesen in den AD-Umwandlungswert umwandelt (die Linie (1)). Zu diesem Zeitpunkt wird, selbst wenn der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert jeder Phase in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, die Schaltstörung kaum auf den AD-Umwandlungswert überlagert.
Daher beschafft, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 kleiner als der Schwellwert At ist, dieser den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2, und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den digitalen AD-Umwandlungswert um. Die Zeit t=τ/2 ist ein Spitzenwertzeitpunkt des PWM-Zählerwerts. Der Schwellwert At ist in einem Speicher oder dergleichen vorab gespeichert.
3 zeigt eine Darstellung, die den Zeitpunkt (Timing) veranschaulicht, zu dem die drei Phasen geschaltet werden, wenn der Strombefehlswert groß ist.
In 3 repräsentiert die vertikale Achse die Zeit t und gibt ein Zyklus des PWM-Signals τ an. Die horizontale Achse repräsentiert den elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11. Die Linie (2) (Zeiten t=τ/8 und 3τ/8) gibt den Zeitpunkt an, zu dem der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 beschafft.
Wenn die Amplitude A größer als oder gleich wie der Schwellwert At des Strombefehlswerts ist, und der Strombefehlswert groß ist, wie es in 3 gezeigt ist, überlappt sich der Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters geschaltet wird, mit dem Zeitpunkt, zu dem der Stromsensor jeden Phasenstrom erfasst (den Zeitpunkt der Zeit t=τ/2). Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der AD-Wandler den Phasenstromwert jeder Phase in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, die Schaltstörung auf den AD-Umwandlungswert überlagert, wodurch die Steuerbarkeit verschlechtert wird.
Daher beschafft gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist, dieser die analogen Phasenstromwerte aus dem Stromsensor zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8 (die Zeitpunkte der Linie (2)), und wandelt diese dann in die digitalen AD-Umwandlungswerte um. Der AD-Wandler 4 gibt den umgewandelten AD-Umwandlungswert zu der dq/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Somit ist es, wenn der Strombefehlswert groß ist, möglich, den Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird, gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem der Stromsensor 3 jeden Phasenstromwert beschafft und diesen in den AD-Umwandlungswert umwandelt zu verschieben. Daher wird, selbst wenn der AD-Wandler 4 den Phasenstromwert jeder Phase in den digitalen AD-Umwandlungswert umwandelt, die Schaltstörung nicht auf den AD-Umwandlungswert überlagert, wodurch effektiv eine Verschlechterung der Steuerbarkeit verhindert wird.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6 oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, der Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 von dem Zeitpunkt entfernt, zu dem die drei Phasen geschaltet werden.
Somit wandelt, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, der AD-Wandler 4 den analogen Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 in den digitalen AD-Umwandlungswert zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 um. Der AD-Wandler gibt den umgewandelten AD-Umwandlungswert zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Weiterhin ist, wie es in 3 gezeigt ist, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, der Zeitpunkt der Zeit t=3τ/8 von dem Zeitpunkt des Schaltens der drei Phasen entfernt.
Somit wandelt, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, der AD-Wandler den analogen Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=3τ/8 in den digitalen AD-Umwandlungswert um. Der AD-Wandler 4 gibt dem umgewandelten AD-Umwandlungswert zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus.
Nachstehend ist ein Verfahren zur Einstellung des vorstehend beschriebenen Schwellwerts At beschrieben.
Wie es in 4 gezeigt ist, sind D1 und D2 definiert, und ist der Schwellwert At eingestellt. Wenn die AD-Umwandlung zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2 durchgeführt wird, nähert sich der Zeitpunkt der AD-Umwandlung dem Zeitpunkt an, zu dem die drei Phasen an der Position von D1 geschaltet werden. Somit wird an der Position von D1 der AD-Umwandlungswert am meisten durch die Schaltstörung beeinträchtigt. Demgegenüber nähert sich, wenn die AD-Umwandlung zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 oder 3τ/8 durchgeführt wird, der Zeitpunkt der AD-Umwandlung sich dem Zeitpunkt an, zu dem die drei Phasen an der Position von D2 geschaltet werden. Daher wird der AD-Umwandlungswert an der Position D2 am meisten durch die Schaltstörung beeinträchtigt. Somit werden D1 und D2 miteinander in der nachstehend beschriebenen Weise verglichen.
In dem Fall von D1≥D2 wird der analoge Phasenstromwert von dem Stromsensor 3 in den digitalen AD-Umwandlungswert zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2 umgewandelt.
In dem Fall von D1<D2 wird die Zeit t=τ/8 oder 3τ/8 entsprechend dem elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 ausgewählt, und wird der analoge Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem ausgewählten Zeitpunkt in den digitalen AD-Umwandlungswert umgewandelt.
Daher ist, wie es in der nachstehenden Gleichung gezeigt ist, ein Amplitudenwert, der D1=D2 erfüllt, der Schwellwert At. $\begin{array}{l} \begin{matrix} Vv = \frac{1}{2} A cos (θ + \frac{2}{3} π) + \frac{1}{2} \\ T_{V 1} = \frac{1}{2} - \frac{1}{2} Vv = \frac{1}{4} - \frac{1}{4} A cos (θ + \frac{2}{3} π) \\ D 1 = \frac{1}{2} - T_{V 1} = \frac{1}{2} - {\frac{1}{4} - \frac{1}{4} A cos (\frac{π}{3} + \frac{2}{3} π)} = - \frac{1}{4} A + \frac{1}{4} \end{matrix} \\ \begin{matrix} V u = \frac{1}{2} A cos θ + \frac{1}{2} \\ T_{U 1} = \frac{1}{2} - \frac{1}{2} Vv = \frac{1}{4} - \frac{1}{4} A cos θ \\ D2 = \frac{1}{8} - T_{U 1} = \frac{1}{8} - {\frac{1}{4} - \frac{1}{4} A cos \frac{π}{6}} = \frac{\sqrt{3}}{8} A - \frac{1}{8} \end{matrix} \\ D 1 = D 2 \\ \begin{matrix} - \frac{1}{4} A_{t} + \frac{1}{4} = \frac{\sqrt{3}}{8} A_{t} - \frac{1}{8} \\ A_{t} = 3 (2 - \sqrt{3}) \approx 0.803848 \end{matrix} \end{array}$
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist, beschafft er die analogen Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8 und wandelt diese in die digitalen AD-Umwandlungswerte um. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt.
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswert aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist, kann er den analogen Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=5τ/8 und 7τ/8 beschaffen und diese in die digitalen AD-Umwandlungswerte umwandeln. Selbst in diesem Fall ist es, wie in dem Fall der Zeitpunkte der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8, wenn der Strombefehlswert groß ist, möglich, den Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement des Wechselrichters 2 geschaltet wird, gegenüber dem Zeitpunkt, zu dem der Stromsensor 3 jeden Phasenstromwert beschafft und diesen in den AD-Umwandlungswert umwandelt, zu verschieben. Daher ist es möglich, ein Auftreten der Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
5 zeigt ein Flussdiagram, das einen Ablauf eines Motorsteuerungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Der AD-Wandler 4 bestimmt, ob die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (Schritt S101).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (JA in Schritt S101), bestimmt er, dass der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 einer von (a) 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ und (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist (Schritt S102).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0 ≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, beschafft er den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um (Schritt S103).
Wenn demgegenüber der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, beschafft er den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt t=3τ/8 und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um (Schritt S104).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 nicht größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (NEIN in Schritt S101), beschafft er den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2 und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um (Schritt S105).
Der AD-Wandler 4 gibt den umgewandelten AD-Umwandlungswert zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus (Schritt S106).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswert größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, der Phasenstromwert jeder Phase aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8 beschafft, wird der beschaffte Phasenstromwert jeder Phase in den AD-Umwandlungswert umgewandelt, und wird dann ausgegeben. Demgegenüber wird, wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswert kleiner als der Schwellwert ist, der Phasenstromwert jeder Phase aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2 beschafft, wird der beschaffte Phasenstromwert jeder Phase in den AD-Umwandlungswert umgewandelt, und dann ausgegeben. Dadurch ist es möglich, ein Auftreten einer Schaltstörung zu verhindern und den Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Zweites Ausführungsbeispiel
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Offenbarung beschafft, wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswert aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist, dieser die Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8 zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Zeitpunkten der Zeiten t=5τ/8 und 7τ/8, und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in die digitalen AD-Umwandlungswerte um. Da durch die Beschaffung einer Vielzahl von Phasenstromwerten, Umwandelung von jeden der beschafften Phasenstromwerte in die AD-Umwandlungswerte und Berechnen eines Durchschnittswerts des AD-Umwandlungswerts ein Durchschnitt der AD-Umwandlungswerte gebildet wird, kann die AD-Umwandlungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
6 zeigt eine Darstellung, die den Zeitpunkt veranschaulicht, zu dem die drei Phasen geschaltet werden, wenn der Strombefehlswert groß ist.
In 6 repräsentiert die vertikale Achse die Zeit t und gibt ein Zyklus des PWM-Signals τ an. Die horizontale Achse repräsentiert den elektrischen Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11. Die Linie (3) (Zeiten t=5τ/8 und 7τ/8) gibt den Zeitpunkt an, zu dem der AD-Wandler 4 den Phasenstrom aus dem Stromsensor 3 beschafft.
Wie es in 6 gezeigt ist, sind, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0 ≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, die Zeitpunkte der Zeiten t=τ/8 und 7τ/8 von dem Zeitpunkt, zu dem die drei Phasen geschaltet werden, entfernt.
Somit beschafft, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0 ≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, der AD-Wandler 4 die Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten t=τ/8 und 7τ/8 und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in die digitalen AD-Umwandlungswerte um.
Der AD-Wandler 4 berechnet den Durchschnittswert des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 und des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=7τ/8, und gibt den Durchschnittswert der berechneten AD-Umwandlungswerte zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Wie es in 6 gezeigt ist, sind, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, die Zeitpunkte der Zeiten t=3τ/8 und 5τ/8 von dem Zeitpunkt, zu dem die Drei Phasen geschaltet werden, entfernt.
Somit beschafft, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, der AD-Wandler 4 die Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=3τ/8 und 5τ/8, und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in die digitalen AD-Umwandlungswerte um.
Der AD-Wandler 4 berechnet den Durchschnittswert des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=3τ/8 und des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=5τ/8 und gibt den Durchschnittswert der berechneten AD-Umwandlungswerte zu der dq-Achse-Stromerzeugungseinheit 5 aus.
Es sei bemerkt, dass der AD-Wandler 4 den Durchschnittswert der Phasenstromwerte berechnen kann, die durch den Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 7τ/8 erfasst werden, und den Durchschnittswert der berechneten Phasenstromwerten in den AD-Umwandlungswert umwandeln kann. Gleichermaßen kann der AD-Wandler 4 den Durchschnittswert der Phasenstromwerte berechnen, die durch den Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=3τ/8 und 5τ/8 erfasst werden, und den Durchschnittswert der errechneten Phasenstromwerte in den AD-Umwandlungswert umwandeln.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Motorsteuerungsverfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Der AD-Wandler 4 bestimmt, ob die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (Schritt S201).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (JA in Schritt S201) ist der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 einer von (a) 0≤θ<6⊓, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6 oder 11⊓/6≤θ<2⊓ und (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6 oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 (Schritt S202).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (a) 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6 oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, beschafft er den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 7τ/8, wobei der beschaffte Phasenstrom in den AD-Umwandlungswert umgewandelt wird (Schritt S203).
Der AD-Wandler 4 berechnet den Durchschnittswert des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/8 und des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=7τ/8 und gibt den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte zu der dq-Achsen-Stromerzeugungseinheit 5 aus (Schritt S204).
Wenn demgegenüber der AD-Wandler 4 bestimmt, dass der elektrische Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors 11 (b) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, beschafft er die Phasenstromwerte aus dem Stromsensor 3 zu den Zeitpunkten der Zeiten t=3τ/8 und 5τ/8 und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in die AD-Umwandlungswerte um (Schritt S205).
Der AD-Wandler 4 berechnet den Durchschnittswert des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=3τ/8 und des AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt der Zeit t=5τ/8 und gibt den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte zu der dq-Achse-Stromerzeugungseinheit 5 aus (Schritt S206).
Wenn der AD-Wandler 4 bestimmt, dass die Amplitude A des Strombefehlswerts aus der Berechnungseinheit 6 nicht größer als oder gleich wie der Schwellwert At ist (NEIN in Schritt S201), beschafft er den Phasenstromwert aus dem Stromsensor 3 zu dem Zeitpunkt der Zeit t=τ/2, wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um und gibt den umgewandelten AD-Umwandlungswert zu der dq-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 9 aus (Schritt S207).
Drittes Ausführungsbeispiel
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist, obwohl der AD-Wandler 4 die Phasenstromwerte der drei Phasen in digitale AD-Umwandlungswerte umwandelt, die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Beispielsweise ist, wenn ein kostengünstiger AD-Wandler verwendet wird oder ein Zyklus der PWM kurz ist, die Umwandlungszeit des AD-Wandlers lang, was eine Umwandlung der Phasenstromwerte der Drei Phasen in die digitalen AD-Umwandlungswerte erschwert.
In einem derartigen Fall kann der AD-Wandler 4 lediglich die Phasenstromwerte von zwei Phasen in die digitalen AD-Umwandlungswerte umwandeln. Der AD-Wandler 4 kann den AD-Umwandlungswert für die verbleibende eine Phase durch die nachfolgende Gleichung berechnen (die Summe der Stromwert der Drei Phasen = 0). $Iu + Iv + Iw = 0$
Beispielsweise wandelt der AD-Wandler 4 die Phasenstromwerte der U-Phase und der V-Phase in die digitalen AD-Umwandlungswerte um und berechnet den AD-Umwandlungswert der verbleibenden W-Phase durch die vorstehend beschriebene Gleichung.
Weiterhin wandelt, wie es in dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wenn der AD-Wandler 4 die AD-Umwandlung zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 3τ/8 sowie zu den Zeitpunkten der Zeiten t=5τ/8 und 7τ/8 durchführt, er die Phasenstromwerte der U-Phase und der V-Phase in digitale AD-Umwandlungswerte zu den Zeitpunkten der Zeiten t=τ/8 und 7τ/8 jeweils um und berechnet dann den AD-Umwandlungswert der verbleibenden W-Phase durch die vorstehend beschriebene Gleichung.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitung für zwei Phasen für die AD-Umwandlungsverarbeitung ausreichend, und somit kann die Verarbeitungslast des AD-Wandler 4 reduziert werden. Da ein kostengünstiger AD-Wandler verwendet werden kann, können die Kosten reduziert werden.
Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele veranschaulicht, und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung begrenzen. Diese neuen Ausführungsbeispiele können in verschiedenen anderen Formen als die vorstehend beschriebenen implementiert werden. Verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen können ohne Abweichen von der Idee der vorliegenden Offenbarung gemacht werden. Diese Ausführungsbeispiele und Modifikationen der Ausführungsbeispiele sind in dem Umfang und der Idee der vorliegenden Offenbarung enthalten und in der vorliegenden Offenbarung enthalten, die in den Patentansprüchen und äquivalenten Umfang der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind.
Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise ebenfalls dadurch verwirklicht werden, in dem eine CPU veranlasst wird, ein Computerprogramm auszuführen, dass die in 5 und 7 gezeigten Prozess durchführt.
Das Programm kann unter Verwendung irgendeiner Art nichtflüchtiger computerlesbarer Medien gespeichert und einem Computer bereitgestellt werden. Nichtflüchtige computerlesbare Medien umfassen irgendeine Art von greifbaren Speichermedien. Beispiele für nicht flüchtige computerlesbare Medien umfassen magnetische Speichermedien (wie Floppy Disk, Magnetbänder, Festplatten usw.), optische Magnetspeichermedien (beispielsweise magneto-optische Scheiben), CD-ROM, CD-R, CD-R/W und Halbleiterspeicher (wie ein Mask-ROM, PROM (programmierbares ROM), EPROM (löschbares PROM), Flash-ROM, RAM usw.) auf.
Das Programm kann einem Computer unter Verwendung irgendeiner Art von flüchtigen computerlesbaren Medien bereitgestellt werden. Beispielsweise für flüchtige computerlesbare Medien weisen elektrische Signale, optische Signale und elektromagnetische Wellen auf. Flüchtige computerlesbare Medien können das Programm einem Computer über eine verdrahtete Kommunikationsleitung (beispielsweise elektrische Drähte und optische Glasfaser) oder einer drahtlosen Kommunikationsleitung bereitstellen.
Aus der vorstehend beschriebenen Offenbarung geht hervor, dass die Ausführungsbeispiele der Offenbarung in verschiedenerlei Weise variiert werden können. Derartige Variationen sollen nicht als eine Abweichung von der Idee und dem Umfang der Offenbarung betrachtet werden, und alle derartigen Modifikationen, wie sie für den Fachmann selbstverständlich sind, sollen in dem Umfang der nachstehend beschriebenen Patentansprüche enthalten sein.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein Motorsteuerungsgerät einen Wechselrichter mit Schaltelementen, eine Stromerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Phasenstromwerts einer Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert und eine Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors durch Schalten der Schaltelemente unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des AD-Umwandlungswerts auf. Wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, beschafft sie den Phasenstromwert zu Zeitpunkten von zumindest einem von t=τ/8, 3τ/8 und t=5τ/8, 7τ/8, und wandelt die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte um. Wenn die Umwandlungseinrichtung bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswert kleiner als der Schwellwert ist, beschafft sie den Phasenstromwert zu einem Zeitpunkt von t=τ/2, und wandelt den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert um.
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 2010148301 A [0002, 0003]
JP 2008265645 A [0002]

Claims

Motorsteuerungsgerät (1) mit: einem Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, einer Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, einer Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und einer Stromsteuerungseinrichtung (7) zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters (2) unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung (4) umgewandelten AD-Umwandlungswert, wobei, wenn die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, sie den Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8 beschafft, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters (2) ist, den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert umwandelt und diesen dann ausgibt, und, wenn die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, diese den Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu einem Zeitpunkt t=τ/2 beschafft, den beschafften Phasenstromwert in den AD-Umwandlungswert umwandelt und dann diesen ausgibt.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei, wenn die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, wenn ein elektrischer Winkel des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) 0≤θ<⊓/6, 3⊓/6≤θ<5⊓/6, 7⊓/6≤θ<9⊓/6, oder 11⊓/6≤θ<2⊓ ist, die Umwandlungseinrichtung (4) Phasenstromwerte aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu den Zeitpunkten von t=τ/8 und 7τ/8 beschafft, die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandelt und dann diese ausgibt, und, wenn der elektrische Winkel θ des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ⊓/6≤θ<3⊓/6, 5⊓/6≤θ<7⊓/6, oder 9⊓/6≤θ<11⊓/6 ist, die Umwandlungseinrichtung (4) einen Phasenstromwert aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu den Zeitpunkten von t=3τ/8 und 5τ/8 beschafft, die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandelt und diese dann ausgibt.
Motorsteuerungsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Umwandlungseinrichtung (4) bestimmt, dass die Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie der Schwellwert ist, sie die Phasenstromwerte aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu den Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und zu den Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8 beschafft, und die beschafften Phasenstromwerte in AD-Umwandlungswerte umwandelt, die Umwandlungseinrichtung (4) einen Durchschnittswert des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=τ/8 und des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=7τ/8 berechnet, und den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte ausgibt, und die Umwandlungseinrichtung (4) einen Durchschnittswert des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=3τ/8 und des umgewandelten AD-Umwandlungswerts zu dem Zeitpunkt von t=5τ/8 berechnet und den berechneten Durchschnittswert der AD-Umwandlungswerte ausgibt.
Motorsteuerungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umwandlungseinrichtung (4) die Phasenstromwerte von zwei Phasen unter den Phasenstromwerten von drei Phasen aus der Stromerfassungseinrichtung (3) in die AD-Umwandlungswerte umwandelt und den AD-Umwandlungswert einer verbleibenden einen Phase auf der Grundlage eines relationalen Ausdrucks zwischen den umgewandelten AD-Umwandlungswerten der zwei Phasen und des Phasenstromwerts der drei Phasen berechnet.
Verfahren zur Steuerung eines Motorsteuerungsgeräts (1), das aufweist: einen Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, eine Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und eine Stromsteuerungseinrichtung (7) zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters (2) unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung (4) umgewandelten AD-Umwandlungswert, wobei das Verfahren aufweist: wenn bestimmt wird, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters (2) ist, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert umwandelt und darauffolgendes Ausgeben davon, und, wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu einem Zeitpunkt t=τ/2, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert und darauffolgendes Ausgeben davon.
Programm für ein Motorsteuerungsgerät (1), das aufweist: einen Wechselrichter (2), der eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die konfiguriert sind, ein- und ausgeschaltet zu werden, eine Stromerfassungseinrichtung (3) zur Erfassung eines Phasenstromwerts, der aus dem Wechselrichter (2) zu jeder Phase eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) ausgegeben wird, eine Umwandlungseinrichtung (4) zur Umwandlung des durch die Stromerfassungseinrichtung (3) erfassten Phasenstromwerts in einen digitalen AD-Umwandlungswert, und eine Stromsteuerungseinrichtung (7) zur Steuerung des Drei-Phasen-Wechselstrommotors (11) durch Schalten der Schaltelemente des Wechselrichters (2) unter Verwendung eines Strombefehlswerts auf der Grundlage des durch die Umwandlungseinrichtung (4) umgewandelten AD-Umwandlungswert, wobei das Programm einen Computer veranlasst, auszuführen: wenn bestimmt wird, dass eine Amplitude des Strombefehlswerts größer als oder gleich wie ein Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung (3) zu zumindest einem von Zeitpunkten von t=τ/8 und 3τ/8 und Zeitpunkten von t=5τ/8 und 7τ/8, wobei τ ein Zyklus eines PWM-Signals zur Steuerung der Schaltelemente des Wechselrichters (2) ist, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert umwandelt und darauffolgendes Ausgeben davon, und, wenn bestimmt wird, dass die Amplitude des Strombefehlswerts kleiner als der Schwellwert ist, Beschaffen des Phasenstromwerts aus der Stromerfassungseinrichtung zu einem Zeitpunkt t=τ/2, Umwandeln des beschafften Phasenstromwerts in den AD-Umwandlungswert und darauffolgendes Ausgeben davon.