DE102022128430A1 - Motorsteuervorrichtung und anomaliedetektionsverfahren für einen stromdetektor, der in einer motorsteuervorrichtung vorgesehen ist - Google Patents

Abstract

Eine Motorsteuervorrichtung enthält eine Anomaliebestimmungseinheit, die das Vorliegen einer Anomalie in einem Stromdetektor bestimmt. Die Anomaliebestimmungseinheit enthält z. B. eine U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung. Die U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung berechnet als einen Spannungsanweisungsschwellenwert (Ea) einen Wert, der erhalten wird, indem ein Totzeitspannungsfehler (Edt), der ein Spannungsfehler ist, der aufgrund einer Totzeit (Td) auftritt, zu einem idealen Spannungsanweisungsschwellenwert (Eir), der ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines vorgegebenen Bezugsstromwerts (Idef) mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, addiert wird, und gibt ein Signal aus, das eine Anomalie im Stromdetektor angibt, wenn der Effektivwert eines U-Phasen-Spannungsanweisungswerts (Eu*) gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert (Ea) ist und der Effektivwert eines Stromdetektionswerts (Iu) gleich oder kleiner als ein Stromdetektionsschwellenwert (Ia) ist, der kleiner als der Bezugsstromwert (Idef) ist.

Description

• QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
• Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-175896 , eingereicht am 27. Oktober 2021, die hier durch Bezugnahme einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung vollständig mit aufgenommen ist.
• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Spezifikation offenbart eine Motorsteuervorrichtung, die eine PMW-Steuerung durchführt, um eine Spannung an einen Dreiphasenmotor anzulegen, und ein Verfahren zum Detektieren einer Anomalie in einem Stromdetektor, der in dieser Motorsteuervorrichtung vorgesehen ist.
• HINTERGRUND
• Motorsteuervorrichtungen, die in Werkzeugmaschinen und dergleichen verwendet werden, sind konfiguriert, Motoren, Wechselrichter und dergleichen auf der Grundlage von Stromdetektionswerten vor Überstrom zu schützen. Wenn eine Anomalie in einem Stromdetektor auftritt, hat der Stromdetektor Schwierigkeiten, den Überstrom zu detektieren, und scheitert entsprechend beim Schutz. Deshalb wurden verschiedene Anomaliedetektionsverfahren für Stromdetektoren betrachtet.
• Zum Beispiel ist im Falle des Bereitstellens von Stromdetektoren für alle Stromleitungen die Dreiphasensumme von Dreiphasenwechselstromströmen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase null. Deshalb kann eine Anomalie, die in den Stromdetektoren auftritt, einfach detektiert werden.
• Ferner ist es selbst im Falle des Bereitstellens eines Stromdetektors für lediglich eine Phase unter Verwendung des Prinzips, dass ein Wert, der durch Multiplizieren eines Stromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, ein Spannungswert ist, möglich, eine Anomalie, die im Stromdetektor dieser Phase auftritt zu detektieren.
• Das Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren zum Detektieren einer Anomalie in einem Stromdetektor aus Stromdetektionswerten von zwei Phasen. In einer dq-Achsenebene, die ein Drehkoordinatensystem ist, ermöglichen ein Verwenden des Prinzips, dass sich drei Phasen eines festen Koordinatensystems relativ drehen, und ein Durchführen einer Motoransteuerungssteuerung auf der Grundlage des Stromdetektionswerts einer Phase eine Detektion einer Anomalie im Stromdetektor in einem Zustand, in dem der Einfluss einer Rückkopplung durch eine Stromsteuerung vermieden wird.
• Das Patentdokument 2 offenbart, dass dann, wenn der Stromdetektionswert null ist, ein Detektieren von Spannungsfluktuationen in einer Vor-PWM-Steuerungsgleichspannung, die durch einen Umrichter ausgegeben wird, eine Detektion einer Anomalie, die in einem Stromdetektor auftritt, ermöglicht, während der Motor sich nicht dreht. Ferner ist es, da die Anomaliedetektion auf der Grundlage des Stromdetektionswerts jedes Stromdetektors durchgeführt wird, möglich, einen Stromdetektor zu identifizieren, in dem eine Anomalie aufgetreten ist.
• ENTGEGENHALTUNGSLISTE
• PATENTLITERATUR
• Patentdokument 1: JP 2014-073009 A
• Patentdokument 2: JP 2001-157460 A
• In einer Motoransteuervorrichtung, die für eine Werkzeugmaschine oder dergleichen verwendet wird, wird dann, wenn eine Anomalie in einem Stromdetektor auftritt, während ein Motor antreibt, eine gewisse Anomalie detektiert, da der Motor nicht in der Lage ist, einer Anweisung zu folgen. Allerdings liegt dann, wenn ein Rotor in einem Zustand, in dem der Motor gestoppt ist, in einer bestimmten Stellung ist, eine Phase vor, in der der Motor sich nicht dreht, selbst wenn der Strom fließt. In einem derartigen Fall wird dann, wenn der Stromdetektionswert wegen der Anomalie im Stromdetektor 0 ist, die Anweisungsspannung zunehmen, während keine weitere Anomalie detektiert wird, weshalb ein Überstrom durch den Motor oder die Stromleitung fließen kann, was in einem Durchbrennen resultiert. Deshalb ist es nötig, eine Anomalie im Stromdetektor zu detektieren, während der Motor gestoppt ist.
• Im Falle der Verwendung des Prinzips, dass die Dreiphasensumme von Dreiphasenwechselstromströmen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase null ist, ist es zum Detektieren einer Anomalie im Stromdetektor nötig, einen fest zugeordneten Stromdetektor an jedem der elektrischen Drähte bereitzustellen. Allerdings erfordert das Durchführen einer Motoransteuerungssteuerung auf der Grundlage von Stromdetektionswerten von zwei Phasen unter Verwendung des Prinzips, dass die Dreiphasensumme von Dreiphasenwechselstromströmen null ist, eine Erhöhung der Anzahl von Stromdetektoren, was in erhöhten Kosten und einer erhöhten Vorrichtungsgröße resultiert.
• Ferner wird im Falle des Detektierens einer Anomalie des Stromdetektors unter Verwendung des Prinzips, dass ein Wert, der durch Multiplizieren des Stromwerts mit dem Motorwiderstandswert erhalten wird, der Spannungswert ist, kein Totzeitspannungsfehler berücksichtigt. Deshalb wird dann, wenn der Totzeitspannungsfehler groß ist, eine fehlerhafte Detektion, die bestimmt, dass er „anomal“ ist, auftreten, obwohl keine Anomalie im Stromdetektor vorliegt. Wenn eine Marge gesetzt wird, um eine derartige fehlerhafte Detektion zu vermeiden, wird dies ein Problem erhöhen, dass das Auftreten einer Anomalie nicht unverzüglich detektiert werden kann, wenn der Totzeitspannungsfehler klein ist, was zum Auftreten eines Detektionsfehlers führt.
• Die Technik, die in Patentdokument 1 offenbart ist, verwendet das Prinzip, dass die drei Phasen des festen Koordinatensystems sich in der dq-Achsenebene, die das Drehkoordinatensystem ist, relativ drehen. Deshalb ist es schwierig, eine Anomalie im Stromdetektor zu detektieren, während der Motor gestoppt ist. Ferner ist es schwierig, einen Stromdetektor zu identifizieren, in dem eine Anomalie aufgetreten ist.
• Die Technik, die in Patentdokument 2 offenbart ist, bezieht sich auf Spannungsfluktuationen der Gleichspannungsausgabe durch den Umrichter, um eine Anomalie im Stromdetektor zu detektieren, wenn der Stromdetektionswert null ist. Deshalb kann die Anomalie sogar detektiert werden, während der Motor gestoppt ist. Allerdings ist in Industriemaschinen wie z. B. Werkzeugmaschinen die Verwendung von mehreren Motoren üblich und zwei oder mehr Motorsteuervorrichtungen können mit einem Umrichter verbunden sein. In diesem Fall treten möglicherweise Spannungsfluktuationen aufgrund des Einflusses, wenn weitere Motoren angesteuert werden, auf. Deshalb wird eine fehlerhafte Detektion auftreten, wenn ein weiterer Motor, der mit demselben Umrichter verbunden ist, arbeitet, während ein Zielmotor gestoppt ist.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Die Motorsteuervorrichtung, die in der vorliegenden Spezifikation offenbart ist, ist eine Motorsteuervorrichtung, die ein Ansteuern eines Dreiphasenmotors steuert und eine Stromsteuereinheit, die konfiguriert ist, einen Spannungsanweisungswert für jede von drei Phasen auszugeben, eine PWM-Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Gleichspannungsausgabe von einem Umrichter durch Modulieren einer Pulsbreite des Schaltens gemäß dem Spannungsanweisungswert in eine Wechselspannung umzusetzen und die umgesetzte Spannung an eine Stromleitung jeder von drei Phasen des Dreiphasenmotors anzulegen, einen oder mehrere Stromdetektoren, die für mindestens eine von Dreiphasenstromleitungen vorgesehen sind, um den Wert des Stroms, der durch die Stromleitung fließt, als einen Stromdetektionswert zu detektieren, und eine Anomaliebestimmungseinheit, die konfiguriert ist, das Vorliegen einer Anomalie im Stromdetektor zu bestimmen, enthält. Die Anomaliebestimmungseinheit berechnet als einen Spannungsanweisungsschwellenwert einen Wert, der erhalten wird, indem ein Totzeitspannungsfehler, der ein Spannungsfehler ist, der aufgrund einer Totzeit des Schaltens auftritt, zu einem idealen Spannungsanweisungsschwellenwert, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines vorgegebenen Bezugsstromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, addiert wird, und gibt ein Signal aus, das eine Anomalie im Stromdetektor angibt, wenn der Effektivwert des Spannungsanweisungswerts gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert ist und der Effektivwert des Stromdetektionswerts gleich oder kleiner als ein Stromdetektionsschwellenwert ist, der kleiner als der Bezugsstromwert ist.
• In diesem Fall kann die Anomaliebestimmungseinheit als den Totzeitspannungsfehler einen Wert berechnen, der durch Multiplizieren der Totzeit mit einer Trägerfrequenz und einem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird.
• Ferner kann die Stromsteuereinheit eine Totzeitausgleichsvorrichtung enthalten, die als den Spannungsanweisungswert für jede von drei Phasen einen Wert ausgibt, der durch Addieren eines Totzeitausgleichswerts zu einem Vorausgleichsspannungsanweisungswert für jede von drei Phasen, der auf der Grundlage eines Drehmomentanweisungswerts berechnet wird, erhalten wird. Wenn ein Stromanweisungswert einen vorgegebenen Totzeitausgleichsstromparameter überschreitet, kann die Totzeitausgleichsvorrichtung den Totzeitausgleichswert berechnen, der gleich einem vorgegebenen Totzeitausgleich-Spannungsparameter ist. Wenn der Stromanweisungswert gleich oder kleiner als der Totzeitausgleichsstromparameter ist, kann die Totzeitausgleichsvorrichtung den Totzeitausgleichswert berechnen, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters mit einem Verhältnis vom Stromanweisungswert zum Totzeitausgleichsstromparameter erhalten wird.
• Ferner kann die Anomaliebestimmungseinheit als den Totzeitspannungsfehler einen Wert berechnen, der durch Multiplizieren der Totzeit mit der Trägerfrequenz und dem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird. Ferner kann die Anomaliebestimmungseinheit den Totzeitspannungsfehler berechnen, der gleich dem Totzeitausgleich-Spannungsparameter ist.
• Ferner kann die Anomaliebestimmungseinheit als einen berechneten Totzeitspannungsfehlerwert den Wert, der durch Multiplizieren der Totzeit mit der Trägerfrequenz und dem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird, berechnen und kann als den Totzeitspannungsfehler den größeren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters und des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts berechnen.
• Ferner kann die Anomaliebestimmungseinheit als den berechneten Totzeitspannungsfehlerwert den Wert, der durch Multiplizieren der Totzeit mit der Trägerfrequenz und dem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird, berechnen und kann als den Totzeitspannungsfehler den kleineren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters und des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts berechnen.
• Ein Anomaliedetektionsverfahren für einen Stromdetektor, der in der vorliegenden Spezifikation offenbart ist, enthält ein Berechnen als einen Spannungsanweisungsschwellenwert eines Werts, der erhalten wird, indem ein Totzeitspannungsfehler, der ein Spannungsfehler ist, der aufgrund einer Totzeit des Schaltens zum Anlegen einer Spannung an einen Motor auftritt, zu einem idealen Spannungsanweisungsschwellenwert, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines vorgegebenen Bezugsstromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, addiert wird, und ein Ausgeben eines Signals, das eine Anomalie im Stromdetektor angibt, wenn der Effektivwert eines Spannungsanweisungswerts gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert ist und der Effektivwert eines Stromdetektionswerts, der durch den Stromdetektor detektiert wird, gleich oder kleiner als ein Stromdetektionsschwellenwert ist, der kleiner als der Bezugsstromwert ist.
• Gemäß der Technik, die in der vorliegenden Spezifikation offenbart ist, wird die Anomaliebestimmung unter Verwendung des Spannungsanweisungswerts jeder Phase, des Stromdetektionswerts und des Schwellenwerts, der den Totzeitspannungsfehler reflektiert, durchgeführt. Deshalb können Anomalien ohne fehlerhafte Detektionen unverzüglich detektiert werden, bevor ein übermäßiger Strom fließt.
• Figurenliste
• Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden auf der Grundlage der folgenden Figuren beschrieben; es zeigen:
• 1 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung veranschaulicht;
• 2 eine Zeichnung, die ein Beispiel von Strom/Spannungs-Kennlinien veranschaulicht;
• 3 ein Blockdiagramm, das eine weitere beispielhafte Konfiguration der Motorsteuervorrichtung veranschaulicht;
• 4 eine Zeichnung, die eine beispielhafte Konfiguration einer U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung veranschaulicht; und
• 5 ein Blockdiagramm, das eine weitere beispielhafte Konfiguration der Motorsteuervorrichtung veranschaulicht.
• BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung veranschaulicht. Ein Umrichter 5 ist auf seiner Eingangsseite mit einer Dreiphasenwechselstromversorgung 6 verbunden und gibt eine Gleichspannung aus, die einen Stromversorgungsspannungswert Ep aufweist. Dieser Umrichter 5 ist mit einer oder mehreren (im veranschaulichten Beispiel zwei) Motorsteuervorrichtungen 100 verbunden. Die Motorsteuervorrichtung 100 enthält eine Stromsteuereinheit 1, die eine Drehmomentanweisungswertausgabe durch eine übergeordnete Steuervorrichtung (die nicht dargestellt ist) empfängt und Spannungsanweisungswerte Eu*, Ev* und Ew* zum Ansteuern eines Dreiphasenmotors 3 berechnet, eine PWM-Steuereinheit 2, die eine Gleichspannung durch Modulieren der Pulsbreite des Schaltens gemäß den Spannungsanweisungswerten Eu*, Ev* und Ew* in eine Dreiphasenwechselspannung umsetzt und die umgesetzte Spannung an jeweilige Motorstromleitungen anlegt, einen Stromdetektor 7, der einen U-Phasenstrom detektiert, einen Stromdetektor 8, der einen V-Phasenstrom detektiert, eine U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9, die eine Anomalie im Stromdetektor 7 detektiert, und eine V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10, die eine Anomalie im Stromdetektor 8 detektiert. Physisch können die Stromsteuereinheit 1, die PWM-Steuereinheit 2, die U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 und die V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10 durch einen Computer konfiguriert sein, der einen Prozessor und einen Speicher enthält, oder können durch eine elektrische Schaltung konfiguriert sein. Ferner führt die PWM-Steuereinheit 2 eine Pulsbreitenmodulation unter Verwendung einer Trägerschwingung, die eine vorgegebene Trägerfrequenz Fc aufweist, durch. Ferner ist beim Schalten eine vorgegebene Totzeit Td vorgesehen.
• Die U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 und die V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10 verwenden einen Spannungsanweisungsschwellenwert Ea und einen Stromdetektionsschwellenwert Ia auf der Grundlage von Strom/Spannungs-Kennlinien, um eine Anomalie im Stromdetektor auf der Grundlage des Spannungsanweisungswerts und des Stromdetektionswerts zu bestimmen. In 2 repräsentiert eine durchgezogene Linie tatsächliche Strom/Spannungs-Eigenschaften, in denen ein Spannungsfehler aufgrund der Totzeit in der PWM-Steuerung auftritt. Eine gestrichelte Linie in 2 repräsentiert ideale Strom/Spannungs-Eigenschaften, falls keine Totzeit vorhanden ist, wobei ein Wert, der durch Multiplizieren eines Stromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, als ein Spannungswert ausgedrückt wird. Wie weithin bekannt ist, ist ein Totzeitspannungsfehler Edt ein Wert, der durch Multiplizieren der Totzeit Td mit einer Trägerfrequenz Fca und dem Stromversorgungsspannungswert Ep erhalten wird. Das heißt, Edt = Td × Fca × Ep.
• Die U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 bestimmt, dass eine Anomalie im Stromdetektor 7 aufgetreten ist, wenn ein U-Phasen-Spannungsanweisungseffektivwert gleich oder größer als der vorgegebene Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ist und ein U-Phasen-Stromdetektionseffektivwert gleich oder kleiner als der vorgegebene Stromdetektionsschwellenwert Ia ist, und gibt ein U-Phasen-Stromdetektoranomaliesignal zur übergeordneten Steuervorrichtung (die nicht dargestellt ist) aus. Die V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10 führt eine ähnliche Verarbeitung durch.
• Der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea und der Stromdetektionsschwellenwert Ia werden auf der Grundlage eines Bezugsstroms Idef eingestellt. Für den Wert des Bezugsstroms wird keine bestimmte Einschränkung Idef festgelegt, solange er kleiner als ein zulässiger maximaler Strom ist. Entsprechend kann z. B. ein Nennstrom Ir, der kontinuierlich zugeführt werden kann, als der Bezugsstrom Idef behandelt werden.
• Der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ist eine Ist-Spannungswert, wenn der Bezugsstrom Idef fließt. Zum Beispiel ist theoretisch unter der Annahme, dass der Nennstrom Ir der Bezugsstrom Idef ist, der Spannungswert, wenn der Nennstrom Ir fließt, ein Wert, der durch Multiplizieren des Nennstroms Ir mit dem Motorwiderstandswert, der ein idealer Spannungsanweisungsschwellenwert Eir in 2 ist, erhalten wird. Allerdings ist tatsächlich, da der Totzeitspannungsfehler Edt unvermeidbar ist, der Ist-Spannungswert, wenn der Nennstrom Ir fließt, ein Wert, der durch Addieren des Totzeitspannungsfehlers Edt zum idealen Spannungsanweisungsschwellenwert Eir erhalten wird. Deshalb verwendet dieses Beispiel die folgende Formel (1), um den Spannungsanweisungsschwellenwert Ea zu berechnen. Das Verwenden eines derartigen Werts als den Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ermöglicht eine zeitnahe Detektion von Anomalien in den Stromdetektoren 7 und 8, bevor ein Strom fließt, der nicht kleiner als der Nennstrom Ir ist.
• $$\text{Ea}=\text{Eir}+\text{Edt}$$

  
• Für den Stromdetektionsschwellenwert Ia wird keine bestimmte Einschränkung festgelegt, so lang er kleiner als der Bezugsstrom Idef ist. Mit anderen Worten wird in diesem Beispiel ein Wert, der kleiner ist als der Strom, der zugeführt werden soll, wenn der Spannungsanweisungseffektivwert der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ist, als der Stromdetektionsschwellenwert Ia gesetzt. Zum Beispiel wird in diesem Beispiel der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea unter Bezugnahme auf den Nennstrom Ir erhalten. Wenn der Spannungsanweisungseffektivwert den Spannungsanweisungsschwellenwert Ea in einem Zustand erreicht, in dem keine Anomalie in den Stromdetektoren 7 und 8 vorliegt, sollte der detektierte Stromwert gleich dem Nennstrom Ir sein. Deshalb wird in diesem Beispiel der Stromdetektionsschwellenwert Ia als ein Wert eingestellt, der kleiner als der Nennstrom Ir ist, und insbesondere ein Wert, der durch Multiplizieren des Nennstroms Ir mit einen geeigneten Multiplikator „A“ erhalten wird, der nicht kleiner als 0 ist und kleiner als 1 ist, wie durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird. Der Multiplikator „A“ kann ein Wert sein, der unter Berücksichtigung von Schaltungsfehlern, Berechnungsfehlern und Margen bestimmt wird. Allerdings wird in diesem Beispiel unter der Annahme, dass der Stromdetektionswert im Falle eines Fehlers, der in den Stromdetektoren 7 und 8 auftritt, im Wesentlichen null ist, der Stromdetektionsschwellenwert Ia z. B. zu 0,5 % des Nennstroms Ir gesetzt; d. h. einem Wert, der erhalten wird, wenn A = 0,005.
• $$\text{Ia}=\text{Ir}\times \text{A}\left(0\leqq \text{A}<1\right)$$

  
• Wie oben beschrieben ist, wird in diesem Beispiel der Ist-Spannungswert, wenn der Bezugsstrom Idef fließt, unter Berücksichtigung des Totzeitspannungsfehlers Edt berechnet. Dieser Ist-Spannungswert wird als der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea gesetzt. Ferner wird ein Wert, der kleiner als der Bezugsstrom Idef ist, als der Stromdetektionsschwellenwert Ia gesetzt. In diesem Fall ist es dann, wenn der Stromdetektionswert kleiner als der Stromdetektionsschwellenwert Ia ist, obwohl der Spannungseffektivwert gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ist, möglich, zu bestimmen, dass eine Anomalie in den Stromdetektoren 7 und 8 aufgetreten ist. Ferner können, da der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ein Wert ist, der den Totzeitspannungsfehler Edt reflektiert, eine fehlerhafte Detektion und ein Detektionsfehler wirksam verhindert werden.
• Als nächstes wird eine weitere beispielhafte Technik zum Detektieren einer Anomalie in den Stromdetektoren 7 und 8 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Eine Motorsteuervorrichtung 100 von 3 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung 100 von 1 dadurch, dass ein Totzeitausgleich hinzugefügt wird. Deshalb werden dieselben Konfigurationen durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird unterlassen. Im Beispiel von 1 werden U-Phasen- , V-Phasen- und W-Phasen-Spannungsanweisungswerte Eu*, Ev* und Ew* im festen Koordinatensystem von der Stromsteuereinheit 1 ausgegeben, jedoch ist ein Durchführen einer dq-Umsetzung in der Stromsteuereinheit 1 möglich. Eine Stromsteuereinheit 1, die in 3 veranschaulicht ist, enthält eine Anweisungswertberechnungseinheit 12 und eine Totzeitausgleichsvorrichtung 11. Die Anweisungswertberechnungseinheit 12 enthält eine dq-Achsen-Stromanweisungswert-Berechnungseinheit 13, eine dq-Achsen-Spannungsanweisungswert-Berechnungseinheit 14, Dreiphasenumsetzer 15 und 16 und einen dq-Umsetzer 17.
• Die dq-Achsen-Stromanweisungswert-Berechnungseinheit 13 berechnet einen d-Achsen-Stromanweisungswert und einen q-Achsenstromanweisungswert in einem dq-Drehkoordinatensystem aus einer Drehmomentanweisungswertausgabe durch eine übergeordnete Steuervorrichtung (die nicht dargestellt ist). Der dq-Umsetzer 17 setzt einen U-Phasen-Stromdetektionswert Iu und einen V-Phasen-Stromdetektionswert Iv im festen Koordinatensystem in einen d-Achsen-Stromdetektionswert und einen q-Achsenstromdetektionswert im dq-Drehkoordinatensystem um. Die dq-Achsen-Spannungsanweisungswert-Berechnungseinheit 14 erlangt einen d-Achsen-Spannungsanweisungswert vor einem Totzeitausgleich aus dem d-Achsen-Stromanweisungswert und dem d-Achsen-Stromdetektionswert und erlangt einen q-Achsenspannungsanweisungswert vor einem Totzeitausgleich aus dem q-Achsenstromanweisungswert und dem q-Achsenstromdetektionswert. Der Dreiphasenumsetzer 15 führt eine inverse dq-Umsetzung durch, um den d-Achsen-Spannungsanweisungswert vor einem Totzeitausgleich und den q-Achsenspannungsanweisungswert vor einem Totzeitausgleich im dq-Drehkoordinatensystem in Spannungsanweisungswerte Eu*', Ev*' und Ew*' vor einem Totzeitausgleich im festen Koordinatensystem umzuwandeln. Ferner führt der Dreiphasenumsetzer 16 eine inverse dq-Umsetzung durch, um den d-Achsen-Stromanweisungswert und den q-Achsenstromanweisungswert in das dq-Drehkoordinatensystem, das von der dq-Achsen-Stromanweisungswert-Berechnungseinheit 13 ausgegeben wird, in Stromanweisungswerte Iu*, Iv* und Iw* im festen Koordinatensystem umzuwandeln.
• Der Totzeitausgleichsvorrichtung 11 enthält einen Totzeitausgleichswertrechner 18. Der Totzeitausgleichswertrechner 18 berechnet einen U-Phasen-Totzeitausgleichswert Eudt, der in der Totzeitausgleichsvorrichtung 11 zur U-Phasen-Spannungsanweisung Wert Eu*' vor einem Totzeitausgleich hinzugefügt wird. Der Totzeitausgleichswertrechner 18 berechnet einen V-Phasen-Totzeitausgleichswert Evdt, der in der Totzeitausgleichsvorrichtung 11 zum V-Phasen-Spannungsanweisungswert Ev*' vor einem Totzeitausgleich hinzugefügt wird. Der Totzeitausgleichswertrechner 18 berechnet einen W-Phasen-Totzeitausgleichswert Ewdt, der in der Totzeitausgleichsvorrichtung 11 zum W-Phasen-Spannungsanweisungswert Ew*' vor einem Totzeitausgleich hinzugefügt wird. Der Totzeitausgleichswertrechner 18 führt eine Berechnung für jeden des U-Phasen-Totzeitausgleichswerts Eudt, des V-Phasen-Totzeitausgleichswerts Evdt und des W-Phasen-Totzeitausgleichswerts Ewdt durch, jedoch wird lediglich die U-Phase unten beschrieben.
• Der Totzeitausgleichswertrechner 18 besitzt einen Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp und einen Totzeitausgleichsstromparameter Idt für jeden Motor. Der Totzeitausgleichsstromparameter Idt ist ein Stromwert, bei dem der Totzeitspannungsfehler Edt beginnt, sich zu stabilisieren, und der Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp ist der Totzeitspannungsfehler Edt nach der Stabilisierung. Das heißt, wie in 2 veranschaulicht ist, nimmt der Totzeitspannungsfehler Edt mit zunehmender Spannung in einem Bereich zu, in dem der Strom kleiner als ein vorgegebener Wert; d. h. der Totzeitausgleichsstromparameter Idt ist. Andererseits wird in einem Bereich, in dem der Strom gleich oder größer als der Totzeitausgleichsstromparameter Idt ist, der Totzeitspannungsfehler bei dem Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp, der ein vorgegebener Wert ist, stabilisiert.
• Wenn der U-Phasen-Stromanweisungswert Iu* den Totzeitausgleichsstromparameter Idt überschreitet, gibt der Totzeitausgleichswertrechner 18 den Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp als den U-Phasen-Totzeitausgleichswert Eudt wie in der folgenden Formel (3) aus. Wenn der U-Phasen-Stromanweisungswert Iu* gleich oder kleiner als der Totzeitausgleichsstromparameter Idt ist, gibt der Totzeitausgleichswertrechner 18 als den U-Phasen-Totzeitausgleichswert Eudt einen Wert aus, der durch Multiplizieren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters Edtp mit einem Verhältnis des U-Phasen-Stromanweisungswerts Iu* zum Totzeitausgleichsstromparameter Idt wie in der folgenden Formel (4) erhalten wird.
• $$\text{Eudt}=\text{Edtp}\left(\text{Iu}*>\text{Idt}\right)$$

  
• $$\text{Eudt}=\text{Edtp}\times \left(\text{Iu}*/\text{Idt}\right)\left(\text{Iu}\leqq \text{Idt}\right)$$

  
• Hier ist der Nennstrom Ir (und somit der Bezugsstrom Idef) gleich oder größer als der Totzeitausgleichsstromparameter Idt. Deshalb ermöglicht ein Verwenden des Totzeitausgleich-Spannungsparameters Edtp als den Totzeitspannungsfehler Edt in der U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 und der V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10 der Anomaliebestimmungseinheit 4, eine Anomaliebestimmung ohne Vorliegen zusätzlicher Parameter einfach durchzuführen. Allerdings ist der Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp ein Parameter, der für jeden Motor abgestimmt wird, und ein gewisser Fehler ist unvermeidbar.
• Als nächstes wird eine weitere beispielhafte Technik zum Detektieren einer Anomalie im Stromdetektor unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine Zeichnung, die eine beispielhafte Konfiguration der U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 veranschaulicht. Die U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 enthält einen U-Phasen-Spannungsanweisungs-Effektivwertrechner 22, einen Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner 23, einen U-Phasen-Stromdetektions-Effektivwertrechner 24, einen Stromdetektions-Schwellenwertrechner 25 und eine U-Phasen-Anomaliesignalausgabevorrichtung 26. Der U-Phasen-Spannungsanweisungs-Effektivwertrechner 22 erlangt einen U-Phasen-Spannungsanweisungseffektivwert aus dem U-Phasen-Spannungsanweisungswert Eu*. Der U-Phasen-Stromdetektions-Effektivwertrechner 24 erlangt einen U-Phasen-Stromdetektionseffektivwert aus dem U-Phasen-Stromdetektionswert Iu.
• Der Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner 23 empfängt den Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp zusätzlich zu der Totzeit Td, der Trägerfrequenz Fca und dem Stromversorgungsspannungswert Ep. Der Totzeitausgleich-Spannungsparameter Edtp ist ein Wert, der für jeden Motor eingestellt wird, wie oben beschrieben ist, und ist ein Totzeitspannungsfehlerwert nach Stabilisierung. Der Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner 23 berechnet einen berechneten Totzeitspannungsfehlerwert Edtc auf der Grundlage der folgenden Formel (5). Das heißt, der berechnete Totzeitspannungsfehlerwert Edtc ist ein Wert, der durch Multiplizieren der Totzeit Td mit der Trägerfrequenz Fca und dem Stromversorgungsspannungswert Ep erhalten wird. Ferner schaltet der Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner 23 einen Schalter 29 in einer derartigen Weise, dass der größere des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts Edtc und des Totzeitausgleich-Spannungsparameters Edtp, der für jeden Motor eingestellt ist, als der Totzeitspannungsfehler Edt ausgegeben wird.
• $$\text{Edtc}=\text{Td}\times \text{Fca}\times \text{Ep}$$

  
• $$\text{Edt}=\text{max}\left(\text{Edtp},\text{Edtc}\right)$$

  
• Der Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner 23 berechnet einen Spannungsanweisungsschwellenwert Ea durch Addieren des Totzeitspannungsfehlers Edt zum idealen Spannungsanweisungsschwellenwert Eir, wie durch Formel (1) ausgedrückt wird. Zum Beispiel können im Falle der Verwendung als den idealen Spannungsanweisungsschwellenwert Eir des idealen Spannungswerts bei dem Nennstrom, der aus dem Nennstrom Ir erhalten wird, der dem Motorwiderstandswert kontinuierlich zugeführt werden kann, Anomalien unverzüglich detektiert werden, bevor ein Strom fließt, der nicht kleiner als der Nennstrom Ir ist. Der Stromdetektionsschwellenwert Ia wird als der Wert gesetzt, der durch Multiplizieren des Nennstroms Ir mit dem geeigneten Multiplikator „A“ erhalten wird, der nicht kleiner als 0 ist und kleiner als 1 ist, wie in Formel (2) ausgedrückt ist. In diesem Fall können Schaltungsfehler, Berechnungsfehler und Margen berücksichtigt werden, wenn der Multiplikator „A“ eingestellt wird. Allerdings kann der Einfachheit halber unter der Annahme, dass im Falle eines Fehlers im Stromdetektor ein Wert nahe 0 ausgegeben wird, der Stromdetektionsschwellenwert Ia z. B. zu 0,5 % des Nennstroms Ir gesetzt werden.
• Die U-Phasen-Anomaliesignalausgabevorrichtung 26 bestimmt, dass der Stromdetektor 7 anomal ist, wenn der U-Phasen-Spannungsanweisungseffektivwert gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ist und der U-Phasen-Stromdetektionseffektivwert gleich oder kleiner als der Stromdetektionsschwellenwert Ia ist, und gibt ein U-Phasen-Stromdetektoranomaliesignal zu einer übergeordneten Steuervorrichtung (die nicht dargestellt ist) aus. Die V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 10 führt eine Verarbeitung ähnlich der der U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung 9 durch. Da allerdings der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea und der Stromdetektionsschwellenwert Ia denselben Wert aufweisen, können sie abgeleitet werden.
• Als nächstes wird eine weitere beispielhafte Technik zum Detektieren einer Anomalie in den Stromdetektoren 7 und 8 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Eine Motorsteuervorrichtung von 5 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung von 3 lediglich in der internen Konfiguration der Stromsteuereinheit 1 und gleicht der Motorsteuervorrichtung von 3 in weiteren Konfigurationen. Entsprechend werden in der Motorsteuervorrichtung von 5 dieselben Konfigurationen wie die der Motorsteuervorrichtung von 3 durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird unterlassen. In der Motorsteuervorrichtung von 5 wird eine Dreiphasenrückkopplungssteuerung durch die Stromsteuereinheit 1 durchgeführt. Die Stromsteuereinheit 1 enthält eine Dreiphasenstromanweisungswert-Berechnungseinheit 34 und eine Dreiphasenspannungsanweisungswert-Berechnungseinheit 35, die in einer Anweisungswertberechnungseinheit 12 vorgesehen sind. Die Dreiphasenstromanweisungswert-Berechnungseinheit 34 empfängt eine Drehmomentanweisungswertausgabe durch eine übergeordnete Steuervorrichtung (die nicht dargestellt ist) und gibt einen Stromanweisungswert für jede von drei Phasen aus. Die Dreiphasenspannungsanweisungswert-Berechnungseinheit 35 empfängt den Stromanweisungswert für jede von drei Phasen und die U-Phasen- und V-Phasen-Stromdetektionswerte und gibt Spannungsanweisungswerte Eu*', Ev*' und Ew*' vor einem Totzeitausgleich aus. Allerdings ist die Konfiguration, die hier beschrieben wird, ein reines Beispiel und die interne Konfiguration der Stromsteuereinheit 1 kann geändert werden, solange die Stromsteuereinheit 1 den Spannungsanweisungswert im festen Koordinatensystem ausgibt.
• Ferner ist die Beschreibung bisher ein reines Beispiel und weitere Konfigurationen können geeignet geändert werden, solange als der Spannungsanweisungsschwellenwert Ea ein Wert verwendet wird, der den Totzeitspannungsfehler Edt reflektiert. Zum Beispiel wird im Beispiel von 4 der größere des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts Edtc und des Totzeitausgleich-Spannungsparameters Edtp als der Totzeitspannungsfehler Edt verwendet, um eine Marge sicherzustellen und eine fehlerhafte Detektion zu verhindern. Allerdings kann ein Wählen des kleineren des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts Edtc und des Totzeitausgleich-Spannungsparameters Edtp und ein Setzen eines strengeren Schwellenwerts wünschenswert sein, um einen Detektionsfehler zu verhindern. Das heißt, der Totzeitspannungsfehler Edt kann auf der Grundlage der folgenden Formel (7) festgelegt werden.
• $$\text{Edt}=\text{min}\left(\text{Edtp},\text{Edtc}\right)$$

  
• Ferner kann selbst dann, wenn kein Totzeitspannungsausgleich durchgeführt wird, ein Totzeitspannungsfehlerparameter oder dergleichen statt des Totzeitausgleich-Spannungsparameters getrennt vorgesehen sein und verwendet werden, wenn der Totzeitspannungsfehler Edt festlegt wird.
• Ferner kann in der Beschreibung oben, obwohl die Installation der Stromdetektoren auf die U-Phase und die V-Phase beschränkt ist, die Phase jedes Stromdetektors, der installiert werden soll, geeignet geändert werden. Entsprechend kann, um eine Anomalie im Stromdetektor jeder Phase zu detektieren, ein fest zugeordneter Stromdetektor für jede von drei Phasen installiert sein. Alternativ kann lediglich ein repräsentativer Stromdetektor für eine von drei Phasen installiert sein.
• In jedem Fall ist es gemäß den Techniken, die in der vorliegenden Spezifikation offenbart sind, möglich, eine Anomalie in einem Stromdetektor auf der Grundlage von Strom/Spannungs-Kennlinien unter Berücksichtigung des Totzeitspannungsfehlers einfach zu detektieren. Deshalb ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion aufgrund des Totzeitspannungsfehlers zu verhindern oder zu verhindern, dass im Falle einer Anomalie ein Strom fließt, der den Nennstrom überschreitet.
• Bezugszeichenliste

1

Stromsteuereinheit

2

PWM-Steuereinheit

3

Dreiphasenmotor

4

Anomaliebestimmungseinheit

5

Umrichter

6

Dreiphasenwechselstromversorgung

7, 8

Stromdetektor

9

U-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung

10

V-Phasen-Anomaliebestimmungsvorrichtung

11

Totzeitausgleichsvorrichtung

12

Anweisungswertberechnungseinheit

13

dq-Achsen-Stromanweisungswert-Berechnungseinheit

14

dq-Achsen-Spannungsanweisungswert-Berechnungseinheit

15, 16

Dreiphasenumsetzer

17

dq-Umsetzer

18

Totzeitausgleichswertrechner

19, 20, 21

Addierer

22

U-Phasen-Spannungsanweisungs-Effektivwertrechner

23

Spannungsanweisungs-Schwellenwertrechner

24

u-Phasen-Stromdetektions-Effektivwertrechner

25

Stromdetektions-Schwellenwertrechner

26

U-Phasen-Anomaliesignalausgabevorrichtung

27, 28, 33

Multiplikator

29

Schalter

30

Addierer

31, 32

Parameter

34

Dreiphasenstromanweisungswert-Berechnungseinheit

35

Dreiphasenspannungsanweisungswert-Berechnungseinheit

100

Motorsteuervorrichtung

• 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 2021175896 [0001]
• JP 2014073009 A [0007]
• JP 2001157460 A [0007]

Claims (8)

1. Motorsteuervorrichtung, die ein Ansteuern eines Dreiphasenmotors steuert und Folgendes umfasst: eine Stromsteuereinheit, die konfiguriert ist, einen Spannungsanweisungswert für jede von drei Phasen auszugeben; eine PWM-Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Gleichspannungsausgabe von einem Umrichter durch Modulieren einer Pulsbreite des Schaltens gemäß dem Spannungsanweisungswert in eine Wechselspannung umzusetzen und die umgesetzte Spannung an eine Stromleitung jeder von drei Phasen des Dreiphasenmotors anzulegen; einen oder mehrere Stromdetektoren, die für mindestens eine von Dreiphasenleistungsleitungen vorgesehen sind, um den Wert des Stroms, der durch die Stromleitung fließt, als einen Stromdetektionswert zu detektieren; und eine Anomaliebestimmungseinheit, die konfiguriert ist, das Vorliegen einer Anomalie im Stromdetektor zu bestimmen, wobei die Anomaliebestimmungseinheit als einen Spannungsanweisungsschwellenwert einen Wert berechnet, der erhalten wird, indem ein Totzeitspannungsfehler, der ein Spannungsfehler ist, der aufgrund einer Totzeit des Schaltens auftritt, zu einem idealen Spannungsanweisungsschwellenwert, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines vorgegebenen Bezugsstromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, addiert wird, und ein Signal ausgibt, das eine Anomalie im Stromdetektor angibt, wenn der Effektivwert des Spannungsanweisungswerts gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert ist und der Effektivwert des Stromdetektionswerts gleich oder kleiner als ein Stromdetektionsschwellenwert ist, der kleiner als der Bezugsstromwert ist.
2. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anomaliebestimmungseinheit als den Totzeitspannungsfehler einen Wert berechnet, der durch Multiplizieren der Totzeit mit einer Trägerfrequenz und einem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird.
3. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromsteuereinheit eine Totzeitausgleichsvorrichtung enthält, die als den Spannungsanweisungswert für jede von drei Phasen, einen Wert ausgibt, der durch Addieren eines Totzeitausgleichswerts zu einem Vorausgleichsspannungsanweisungswert für jede von drei Phasen, der auf der Grundlage eines Drehmomentanweisungswerts berechnet wird, erhalten wird, die Totzeitausgleichsvorrichtung dann, wenn ein Stromanweisungswert einen vorgegebenen Totzeitausgleichsstromparameter überschreitet, den Totzeitausgleichswert berechnet, der gleich einem vorgegebenen Totzeitausgleich-Spannungsparameter ist, und die Totzeitausgleichsvorrichtung dann, wenn der Stromanweisungswert gleich oder kleiner als der Totzeitausgleichsstromparameter ist, den Totzeitausgleichswert berechnet, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters mit einem Verhältnis vom Stromanweisungswert zum Totzeitausgleichsstromparameter erhalten wird.
4. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anomaliebestimmungseinheit als den Totzeitspannungsfehler einen Wert berechnet, der durch Multiplizieren der Totzeit mit einer Trägerfrequenz und einem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird.
5. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anomaliebestimmungseinheit den Totzeitspannungsfehler berechnet, der gleich dem Totzeitausgleich-Spannungsparameter ist.
6. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anomaliebestimmungseinheit als einen berechneten Totzeitspannungsfehlerwert einen Wert berechnet, der durch Multiplizieren der Totzeit mit einer Trägerfrequenz und einem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird, und als den Totzeitspannungsfehler den größeren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters und des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts berechnet.
7. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anomaliebestimmungseinheit als einen berechneten Totzeitspannungsfehlerwert einen Wert berechnet, der durch Multiplizieren der Totzeit mit einer Trägerfrequenz und einem Stromversorgungsspannungswert der Gleichspannung erhalten wird, und als den Totzeitspannungsfehler den kleineren des Totzeitausgleich-Spannungsparameters und des berechneten Totzeitspannungsfehlerwerts berechnet.
8. Anomaliedetektionsverfahren für einen Stromdetektor, der in einer Motorsteuervorrichtung vorgesehen ist, das Folgendes umfasst: Berechnen als einen Spannungsanweisungsschwellenwert eines Werts, der erhalten wird, indem ein Totzeitspannungsfehler, der ein Spannungsfehler ist, der aufgrund einer Totzeit des Schaltens zum Anlegen einer Spannung an einen Motor auftritt, zu einem idealen Spannungsanweisungsschwellenwert, der ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines vorgegebenen Bezugsstromwerts mit einem Motorwiderstandswert erhalten wird, addiert wird; und Ausgeben eines Signals, das eine Anomalie im Stromdetektor angibt, wenn der Effektivwert eines Spannungsanweisungswerts gleich oder größer als der Spannungsanweisungsschwellenwert ist und der Effektivwert eines Stromdetektionswerts, der durch den Stromdetektor detektiert wird, gleich oder kleiner als ein Stromdetektionsschwellenwert ist, der kleiner als der Bezugsstromwert ist.

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