DE112010003370T5

DE112010003370T5 - Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112010003370T5
Application number: DE112010003370T
Authority: DE
Inventors: Arinori Shimada; Subrata Saha; Ken Iwatsuki
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP2011120322A; JP5035641B2; WO2011065165A1; US20110127933A1; CN102577093A; US8497645B2; CN102577093B; DE112010003370B4

Abstract

Bereitgestellt wird eine Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung, die vorzugsweise einen AC-Elektromotor steuert, der einen größeren Betriebspunktbereich aufweist. Die Steuerungsvorrichtung enthält: einen Stromsteuerungsbereich; einen Spannungssteuerungsbereich, einen Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Stromsteuerungsperiode Pi basierend auf einem Zieldrehmoment TM des AC-Elektromotors; einen Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Spannungssteuerungsperiode Pv basierend auf einer Drehzahl ω des AC-Elektromotors; und einen Steuerungsperiodeneinstellungsbereich zum Einstellen der Stromsteuerungsperiode Pi und der Spannungssteuerungsperiode Pv basierend auf der Bestimmung des Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereichs und des Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereichs. Der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt gemäß dem Zieldrehmoment TM die Stromsteuerungsperiode Pi als einen Wert, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt. Der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt gemäß der Drehzahl ω die Spannungssteuerungsperiode Pv als einen Wert, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahl ω abnimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuerungsvorrichtungen zum Steuern einer Elektromotorantriebsvorrichtung, die einen Wechselrichter aufweist, der eine Gleichstrom(DC)-Spannung in eine Wechselstrom(AC)-Spannung umwandelt, um die AC-Spannung an einen AC-Elektromotor zu liefern.
HINTERGRUNDTECHNIK
Bekannt ist eine Steuerungsvorrichtung, die eine Elektromotorantriebsvorrichtung steuert, die einen Wechselrichter aufweist, der eine DC-Spannung von einer DC-Leistungsquelle in eine AC-Spannung umwandelt, um die AC-Spannung an einen AC-Elektromotor zu liefern, und die eine Stromrückführungssteuerung des AC-Elektromotors durchführt. Eine derartige Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung führt wiederholt beides, einen Stromsteuerungsprozess und einen Spannungssteuerungsprozess in jeder vorbestimmten Zeitperiode durch. Der Stromsteuerungsprozess ist ein Prozess zum Bestimmen eines Spannungsbefehlswerts basierend auf der Abweichung zwischen einem Strombefehlswert, der ein Befehlswert eines Stroms ist, der an eine Spule des AC-Elektromotors anzulegen ist, und einem Stromdetektionswert, der ein Detektionswert eines Stroms ist, der in der Spule fließt. Der Spannungssteuerungsprozess ist ein Prozess zum Erzeugen eines Schaltsteuerungssignals des Wechselrichters entsprechend dem Spannungsbefehlswert. Bezüglich der Zeitperiode zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses und des Spannungssteuerungsprozesses offenbart beispielsweise das nachfolgende Patentdokument 1 eine Struktur, bei der eine Stromsteuerungsperiode, die eine Zeitperiode ist zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses, 200 μs oder 400 μs beträgt.
[Betreffendes Stand der Technik Dokument]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Veröffentlichung des japanischen Patents mit der Nr. 3,890,907

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[Das durch die Erfindung zu lösende Problem]
Obwohl es nicht speziell in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, sind die Stromsteuerungsperiode und eine Spannungssteuerungsperiode (eine Periode zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses) typischerweise auf Werte gesetzt, beispielsweise feste Werte, die eine gewünschte Steuerungsperformance (beispielsweise Steuerungsantwortcharakteristiken, Rippelstrompegel und dergleichen) bei allen möglichen Betriebspunkten (beispielsweise Drehmoment, die Drehzahl und dergleichen) eines AC-Elektromotors erreichen. Die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode werden folglich gemäß dem Betriebspunkt gesetzt, bei dem die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode am kürzesten sind (im Folgenden als „Grenzbetriebspunkt” bezeichnet). Dadurch kann ein AC-Elektromotor entsprechend gesteuert werden, ungeachtet seines Arbeits- bzw. Betriebspunkts, selbst wenn die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode auf feste Werte gesetzt sind.
Bei der Struktur, bei der die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode auf einen festen Wert gesetzt sind, wie oben beschrieben, können jedoch der Stromsteuerungsprozess und der Spannungssteuerungsprozess möglicherweise mit einer unnötig kurzen Zeitperiode durchgeführt werden, wenn der AC-Elektromotor bei einem Betriebspunkt betrieben wird, der sich signifikant von dem Grenzbetriebspunkt unterscheidet. Dieses Problem kann signifikant werden, wenn die Steuerungsvorrichtung eine Vorrichtung ist zum Steuern eines AC-Elektromotors, der als Antriebskraftquelle in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder dergleichen montiert ist. Dies liegt daran, dass ein möglicher Betriebspunktbereich des AC-Elektromotors, der in derartigen Fahrzeugen montiert ist (im Folgenden als der „Betriebpunktbereich” bezeichnet) größer sein kann als der eines AC-Elektromotors, der im Wesentlichen in seinem Nennbetrieb konstant arbeitet. Der herkömmliche Aufbau, bei dem die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode auf feste Werte gesetzt sind, ist folglich nicht vorteilhaft für AC-Elektromotoren, die einen größeren Betriebspunktbereich haben können, wie beispielsweise AC-Elektromotoren, die als Antriebskraftquelle in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder dergleichen montiert sind.
Entsprechend ist die Implementierung von Steuerungsvorrichtungen für Elektromotorantriebsvorrichtungen wünschenswert, die vorzugsweise AC-Elektromotoren steuern, die einen größeren Betriebspunktbereich haben.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Elektromotorantriebsvorrichtung, die einen Wechselrichter enthält, der eine DC-Spannung in eine AC-Spannung umwandelt, um die AC-Spannung an einen AC-Elektromotor zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält: einen Stromsteuerungsbereich zum Durchführen eines Stromsteuerungsprozesses des Bestimmens eines Spannungsbefehlswerts basierend auf einer Abweichung zwischen einem Strombefehlswert, der ein Befehlswert eines Stroms ist, der an eine Spule des AC-Elektromotors zu liefern ist, und einem Stromdetektionswert, der ein Detektionswert eines Stroms ist, der in der Spule fließt; einen Spannungssteuerungsbereich zum Durchführen eines Spannungssteuerungsprozesses des Erzeugens eines Schaltsteuerungssignals des Wechselrichters entsprechend dem Spannungsbefehlswert; einen Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Stromsteuerungsperiode, die eine Periode zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses ist, basierend auf einem Zieldrehmoment des AC-Elektromotors; einen Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Spannungssteuerungsperiode, die eine Periode zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses ist, basierend auf einer Drehzahl des AC-Elektromotors; und einen Steuerungsperiodeneinstellungsbereich zum Einstellen bzw. Setzen der Stromsteuerungsperiode und der Spannungssteuerungsperiode basierend auf der Bestimmung durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich und den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich. In der Steuerungsvorrichtung bestimmt der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich gemäß dem Zieldrehmoment die Stromsteuerungsperiode als einen Wert, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn das Zieldrehmoment abnimmt, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt gemäß der Drehzahl die Spannungssteuerungsperiode als einen Wert, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahl abnimmt.
Mit der obigen charakteristischen Struktur wird die Stromsteuerungsperiode auf einen größeren Wert gesetzt, wenn das Zieldrehmoment des AC-Elektromotors abnimmt. Dadurch kann die Stromsteuerungsperiode entsprechend gemäß Antwortcharakteristiken des AC-Elektromotors gesetzt werden, die sich verschlechtern, wenn das Zieldrehmoment abnimmt. Dies kann die Möglichkeit reduzieren, dass der Spannungsbefehlswert mit einer derart kurzen Periode aktualisiert werden kann (der Stromsteuerungsprozess kann durchgeführt werden), dass der AC-Elektromotor nicht geeignet folgen kann.
Mit dem obigen charakteristischen Aufbau wird die Spannungssteuerungsperiode auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Drehzahl des AC-Elektromotors abnimmt. Dadurch kann die Spannungssteuerungsperiode geeignet gemäß einer zeitlichen Änderung einer Magnetpolposition eingestellt werden, die einen Drehwinkel eines Rotors des AC-Elektromotors angibt, die mit einer geringeren Rate auftritt, wenn die Drehzahl abnimmt. Dies kann die Möglichkeit reduzieren, dass das Schaltsteuerungssignal mit einer unnötigen kurzen Periode erzeugt werden kann (der Spannungssteuerungsprozess kann durchgeführt werden), um die Größe eines Wellenstroms bzw. Rippelstroms auf ein in der Praxis akzeptables Niveau zu reduzieren.
Gemäß dem obigen charakteristischen Aufbau können folglich die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode gemäß dem Betriebspunkt des AC-Elektromotors eingestellt werden, während die Möglichkeit reduziert wird, dass der Stromsteuerungsprozess und der Spannungssteuerungsprozess in einer unnötig kurzen Periode durchgeführt werden. Dies kann die Möglichkeit reduzieren, dass eine Betriebslast auf eine arithmetische Verarbeitungseinheit, die in der Steuerungsvorrichtung enthalten ist, unnötig zunehmen kann. Die Betriebslast, die eine Stromrückführungssteuerung der arithmetischen Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung betrifft, wird reduziert, wenn die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode zunehmen. Dadurch kann die arithmetische Verarbeitungseinheit leicht einen anderen Prozess parallel durchführen, oder dergleichen. Die Steuerungsvorrichtung für die Elektromotorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert vorzugsweise einen AC-Elektromotor, der einen größeren Betriebspunktbereich aufweisen kann.
Man beachte, dass in dem Fall, bei dem das Schaltsteuerungssignal des Wechselrichters ein PWM(Pulsbreitenmodulation)-Signal ist, das basierend auf einem Träger (einer Trägerwelle) erzeugt wird, Schaltverluste reduziert werden können, indem eine Trägerfrequenz gemäß einer Zunahme der Spannungssteuerungsperiode reduziert wird.
Die Stromsteuerungsperiode, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, ist vorzugsweise ein Wert, der basierend auf einer elektrischen Zeitkonstante des AC-Elektromotors eingestellt wird, die gemäß dem Zieldrehmoment bestimmt wird, und die Spannungssteuerungsperiode, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, ist ein Wert, der basierend auf einer Zeit gesetzt wird, die einem Zyklus eines elektrischen Winkels entspricht, der gemäß der Drehzahl bestimmt wird.
Eine minimale Aktualisierungsperiode des Spannungsbefehlswerts, dem der AC-Elektromotor geeignet folgen kann, nimmt zu, wenn das Zieldrehmoment (der Strombefehlswert) abnimmt, und diese minimale Aktualisierungsperiode kann entsprechend basierend auf der elektrischen Zeitkonstante abgeleitet werden. Mit dem obigen Aufbau kann eine derartige minimale Aktualisierungsperiode, die basierend auf der oben beschriebenen elektrischen Zeitkonstante abgeleitet wird, oder eine Periode, die nicht signifikant größer als die minimale Aktualisierungsperiode ist, als die Stromsteuerungsperiode gesetzt werden, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird. Dieser Aufbau ermöglicht das Setzen bzw. Einstellen einer entsprechenden Periode, die nicht unnötig kurz ist, als die Stromsteuerungsperiode gemäß dem Zieldrehmoment, während die Möglichkeit reduziert wird, das Steuerungsantwortcharakteristiken sich aufgrund der Steuerungsvorrichtung verschlechtern können.
Eine maximale Aktualisierungsperiode des Schaltsteuerungssignals, in der die Größe des Rippelstroms auf ein praktikables akzeptables Niveau unterdrückt wird, nimmt zu, wenn die Drehzahl abnimmt, und diese maximale Aktualisierungsperiode kann entsprechend basierend auf einer Zeit hergeleitet werden, die einem Zyklus des elektrischen Winkels entspricht. Mit dem obigen Aufbau kann eine derartige maximale Aktualisierungsperiode, die hergeleitet wird basierend auf der Zeit, die einem Zyklus des elektrischen Winkels entspricht, oder eine Periode, die nicht signifikant kürzer ist als diese Aktualisierungsperiode, als die Spannungssteuerungsperiode eingestellt bzw. gesetzt werden, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird. Diese Struktur erlaubt das Einstellen einer geeigneten Periode, die nicht unnötig kurz ist, als die Spannungssteuerungsperiode gemäß der Drehzahl, während die Möglichkeit reduziert wird, dass Rippelströme zunehmen können.
Wenn die Stromsteuerungsperiode, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, kürzer als die Spannungssteuerungsperiode ist, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, stellt der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich vorzugweise die Spannungssteuerungsperiode auf einen gleichen Wert ein, wie die Stromsteuerungsperiode, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird.
In dem Spannungssteuerungsprozess wird das Schaltsteuerungssignal des Wechselrichters typischerweise basierend auf dem Spannungsbefehlswert bestimmt, der durch den jüngsten Stromsteuerungsprozess bestimmt worden ist. Wenn die Stromsteuerungsperiode kurzer als die Spannungssteuerungsperiode ist, kann ein Teil des Aktualisierungsergebnisses des Spannungsbefehlswerts durch den Stromsteuerungsprozess nicht auf den Spannungssteuerungsprozess reflektiert werden, und der Spannungsbefehlswert kann unnötig oft aktualisiert werden. Die obige Struktur ist in der Lage alle Ergebnisse der Stromsteuerungsprozesse effizient zu verwenden. Man beachte, dass das Einstellen der Spannungssteuerungsperiode auf einen kleineren Wert gemäß der Stromsteuerungsperiode kaum Probleme verursacht.
Die Steuerungsvorrichtung enthält ferner einen Steuerungsperiodenspeicherungsbereich, der eine Stromsteuerungsperiodenkarte speichert, die die Stromsteuerungsperiode für jede von einer Mehrzahl von Zieldrehmomentregionen definiert, die gesetzt bzw. eingestellt werden, indem ein möglicher Bereich des Zieldrehmoments in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird, und der eine Spannungssteuerungsperiodenkarte speichert, die die Spannungssteuerungsperiode für jede von einer Mehrzahl von Drehzahlregionen definiert, die gesetzt bzw. eingestellt werden, indem ein möglicher Bereich der Drehzahl in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird. In der Steuerungsvorrichtung definiert die Stromsteuerungsperiodenkarte die Stromsteuerungsperiode, die schrittweise zunimmt, wenn die Zieldrehmomentregion abnimmt, und die Spannungssteuerungsperiodenkarte definiert die Spannungssteuerungsperiode, die schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahlregion abnimmt. Der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt ferner die Stromsteuerungsperiode durch Bezugnahme auf die Stromsteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich gespeichert ist, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt die Spannungssteuerungsperiode durch Bezugnahme auf die Spannungssteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich gespeichert ist.
Mit diesem Aufbau können der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich entsprechend die Stromsteuerungsperiode und die Spannungssteuerungsperiode bestimmen, indem lediglich Bezug genommen wird auf die Stromsteuerungsperiodenkarte und die Spannungssteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich gespeichert sind. Dies kann den Aufbau des Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereichs und des Spannungsperiodenbestimmungsbereichs vereinfachen, und kann die Möglichkeit reduzieren, dass die Betriebslast der arithmetischen Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung bei der Bestimmung der Stromsteuerungsperiode und der Spannungssteuerungsperiode signifikant zunehmen kann.
Der Stromsteuerungsprozess ist vorzugsweise ein Stromrückführungssteuerungsprozess zum Bestimmen des Spannungsbefehlswerts, indem mindestens eine Proportionalsteuerung (bzw. -regelung) und Integralsteuerung (bzw. -regelung) durchgeführt werden, basierend auf der Abweichung zwischen dem Strombefehlswert und dem Stromdetektionswert, und beides, ein Proportionalsteuerungsgewinn, der ein Steuerungsgewinn der Proportionalsteuerung ist, und ein Integralsteuerungsgewinn, der ein Steuerungsgewinn der Integralsteuerung ist, werden gemäß der Stromsteuerungsperiode geändert.
Mit diesem Aufbau können der Proportionalsteuerungsgewinn und der Integralsteuerungsgewinn entsprechend eingestellt werden, während die Möglichkeit eines „Overshoot”-Phänomens und eine Verschlechterung der Fähigkeit des Stromdetektionswerts dem Strombefehlswert zu folgen reduziert werden, wenn die Stromsteuerungsperiode geändert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das den Aufbau einer Elektromotorantriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt einen Graphen, der konzeptionell eine Stromsteuerungsperiodenkarte und eine Spannungssteuerungsperiodenkarte gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel der Beziehung zwischen einer d-Achsen-Induktivität und q-Achsen-Induktivität, und einem Strom zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird das vorliegende Ausführungsbeispiel in Bezug auf ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Elektromotorantriebsvorrichtung 1 als eine Vorrichtung strukturiert ist zum Antreiben eines IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Electric Motor) 4, im Folgenden einfach als „Elektromotor 4” bezeichnet, der als AC-Elektromotor dient, der durch einen Dreiphasenwechselstrom betrieben wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert eine Steuerungsvorrichtung 2 die Elektromotorsteuerungsvorrichtung 1 zum Durchführen einer Stromrückführungssteuerung des Elektromotors 4, indem ein Vektorsteuerungsverfahren bzw. eine Vektorregelung verwendet wird. Spezieller, wie in 2 gezeigt, enthält die Steuerungsvorrichtung 2 einen Stromsteuerungsbereich 24 zum Durchführen eines Stromsteuerungsprozesses in jeder Stromsteuerungsperiode Pi, und einen Spannungssteuerungsbereich 10 zum Durchführen eines Spannungssteuerungsprozesses in jeder Spannungssteuerungsperiode Pv. Wie in 3 gezeigt, ist die Steuerungsvorrichtung 2 charakterisiert durch das Einstellen der Stromsteuerungsperiode Pi und der Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß einem Betriebspunkt des Elektromotors 4, der bestimmt ist durch eine Drehzahl ω und ein Zieldrehmoment TM, und ist auch charakterisiert durch die Beziehung zwischen der Stromsteuerungsperiode Pi und der Spannungssteuerungsperiode Pv, die gesetzt sind, und dem Betriebspunkt des Elektromotors 4. Die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 und die Steuerungsvorrichtung 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden im Folgenden im Einzelnen beschrieben.
1. Aufbau der Elektromotorantriebsvorrichtung
Zuerst wird der Aufbau der Elektromotorantriebsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 enthält einen Wechselrichter 6 zum Umwandeln einer DC-Spannung Vdc in eine AC-Spannung, um die AC-Spannung an den Elektromotor 4 zu liefern. Man beachte, dass der Elektromotor 4 aufgebaut ist, um auch als ein elektrischer Generator zu arbeiten, falls dies erforderlich ist. Der Elektromotor 4 wird beispielsweise verwendet als Antriebskraftquelle von Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und dergleichen. Die Elektromotorantriebsvorrichtung enthält eine DC-Leistungsquelle 3 zum Erzeugen der DC-Spannung Vdc und einen Glättungskondensator C1 zum Glatten der DC-Spannung Vdc von der DC-Leistungsquelle 3. Beispielsweise können verschiedene Sekundärbatterien (Akkus), wie beispielsweise Nickel-Wasserstroff-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus, Kondensatoren, Kombinationen davon oder dergleichen als DC-Leistungsquelle 3 verwendet werden. Die DC-Spannung Vdc, die die Spannung der DC-Leistungsquelle 3 ist, wird von einem Spannungssensor 1 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben. Man beachte, dass die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 einen Wandler enthalten kann zum Hochstufen oder Runterstufen der Spannung der DC-Leistungsquelle 3, und ein Ausgangssignal des Wandlers kann als die DC-Spannung Vdc an den Wechselrichter 6 geliefert werden.
Der Wechselrichter 6 ist eine Vorrichtung zum Umwandeln der DC-Spannung Vdc in eine AC-Spannung, um die AC-Spannung an den Elektromotor 4 zu liefern. Der Wechselrichter 6 enthält eine Mehrzahl von Sätzen von Schaltbauteilen E1 bis E6 und Dioden D1 bis D6. Der Wechselrichter 6 enthält ein Paar von Schaltbauteilen für jede der drei Phasen (U-Phase, V-Phase, und W-Phase) des Elektromotors 4. Spezieller enthält der Wechselrichter 6 ein oberes U-Phasenzweigelement bzw. Schaltbauteil E1 und ein unteres U-Phasenzweigelement E2 bzw. Schaltbauteil, ein oberes V-Phasenzweigelement E3 bzw. Schaltbauteil und ein unteres V-Phasenzweigelement E4 bzw. Schaltbauteil, und ein oberes W-Phasenzweigelement E5 bzw. Schaltbauteil und ein unteres W-Phasenzweigelement E6 bzw. Schaltbauteil. In diesem Beispiel werden IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors = Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) als Schaltbauteile E1 bis E6 verwendet. Der Emitter des oberen Zweigschaltbauteils E1, E3, E5 jeder Phase, und der Kollektor des unteren Zweigschaltbauteils E2, E4, E6 jeder Phase ist mit einer Spule einer entsprechenden Phase (eine U-Phasenspule Mu, eine V-Phasenspule Mv, oder eine W-Phasenspule Mw) des Elektromotors 4 verbunden. In der folgenden Beschreibung werden diese drei Phasenspulen manchmal zusammengefasst als „Spulen Mu, Mv, Mw” bezeichnet, sofern die Spulen nicht spezifiziert werden müssen. Der Kollektor des oberen Zweigschaltbauteils E1, E3, E5 jeder Phase ist mit einer Systemspannungsleitung 51 verbunden, und der Emitter des unteren Zweigbauteils E2, E4, E6 jeder Phase ist mit einer negativen Leitung 52 verbunden. Die Dioden D1 bis D6, die jeweils als Freilaufdioden arbeiten, sind jeweils parallel zu den Schaltbauteilen E1 bis E6 geschaltet. Man beachte, dass zusätzlich zu den IGBTs, Leistungstransistoren verschiedener Strukturen, wie beispielsweise Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren, Metalloxidhalbleiter(MOS)-Transistoren als die Schaltbauteile E1 bis E6 verwendet werden können.
Die Schaltbauteile E1 bis E6 werden jeweils durch Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 ein/aus-geschaltet, die von der Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben werden. Der Wechselrichter 6 wandelt folglich die DC-Spannung Vdc in eine AC-Spannung um, um die AC-Spannung an den Elektromotor 4 zu liefern, wodurch der Elektromotor 4 veranlasst wird ein Ausgangsdrehmoment gemäß dem Zieldrehmoment TM auszugeben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schaltbauteile E1 bis E6 ein/aus-geschaltet durch Pulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung oder Rechteckwellensteuerung, was später beschrieben wird, gemäß den Schaltsteuerungssignalen S1 bis S6. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 Gateansteuersignale zum Ansteuern der Gates der Schaltbauteile E1 bis E6. Wenn der Elektromotor 4 als elektrischer Generator arbeitet, wandelt der Wechselrichter 6 eine erzeugte AC-Spannung in eine DC-Spannung um, um die DC-Spannung an die Systemspannungsleitung 51 zu liefern. Ein Strom jeder Phase, der in der Spule Mu, Mv, Mw jeder Phase des Elektromotors 4 fließt, spezieller jeder von einem U-Phasenstrom Iur, einem V-Phasenstrom Ivr, und einem W-Phasenstrom Iwr, wird durch einen Stromsensor 42 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben.
Eine Magnetpolposition θ eines Rotors des Elektromotors 4 wird zu jedem Zeitpunkt durch einen Drehsensor 43 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben. Der Drehsensor 43 ist beispielsweise durch einen Resolver bzw. Drehmelder gebildet. Die Magnetpolposition θ stellt einen Drehwinkel des Rotors in einem elektrischen Winkel dar. Das Zieldrehmoment TM des Elektromotors 4 wird in die Steuerungsvorrichtung 2 als Anforderungssignal eingegeben, beispielsweise von einer anderen Steuerungsvorrichtung, wie etwa einer nicht gezeigten Fahrzeugsteuerungsvorrichtung.
2. Aufbau der Steuerungsvorrichtung
Funktionen der Steuerungsvorrichtung 2, die in 1 gezeigt ist, werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf 2 nachfolgend beschrieben. Man beachte, dass die Funktion bezüglich des Einstellens der Steuerungsperioden, was ein Hauptbesttandteil der vorliegenden Erfindung ist, später in Abschnitt 3 beschrieben wird. Jeder funktionale Bereich der Steuerungsvorrichtung 2, der nachfolgend beschrieben wird, wird durch Hardware und/oder Software (ein Programm) zum Durchführen verschiedener Verarbeitungen von Eingangsdaten gebildet, indem eine Logikschaltung verwendet wird, wie beispielsweise ein Mikrocomputer als ein Kernbauteil. Wie oben beschrieben, werden das Zieldrehmoment TM und die Magnetpolposition θ in die Steuerungsvorrichtung 2 eingegeben. Der U-Phasenstrom Iur, der V-Phasenstrom Ivr und der W-Phasenstrom Iwr werden ebenfalls in die Steuerungsvorrichtung 2 eingegeben. Die Steuerungsvorrichtung 2 führt eine Rückführungssteuerung bzw. Regelung durch, indem ein Vektorsteuerungsverfahren verwendet wird, basierend auf dem Zieldrehmoment TM, der Magnetpolposition θ, der Drehzahl ω des Elektromotors 4, die von der Magnetpolposition θ abgeleitet wird, und den Strömen Iur, Ivr, Iwr jeder Phase, und bestimmt einen d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und einen q-Achsenspannungsbefehlswert Vq, nämlich Spannungsbefehlswerte von Spannungen, die an den Elektromotor 4 zu liefern sind. Bei dem Vektorsteuerungsverfahren stellt die d-Achse eine Magnetflussrichtung eines Feldmagneten dar und die q-Achse stellt eine Richtung dar, die um π/2 einem elektrischen Winkel bezüglich der Richtung des Feldmagneten vorauseilt. Die Steuerungsvorrichtung 2 erzeugt die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 zum Antreiben des Wechselrichters 6 und gibt diese basierend auf den d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und dem q-Achsenspannungsbefehlswert Vq aus und führt eine Antriebssteuerung des Elektromotors 4 über den Wechselrichter 6 durch. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und der q-Achsenspannungsbefehlswert Vq einem „Spannungsbefehlswert” in der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden diese Zwei-Achsen-Spannungsbefehlswerte manchmal zusammen als „Spannungsbefehlswerte Vd, Vq” bezeichnet, sofern diese Spannungsbefehlswerte nicht spezifiziert werden müssen.
Wie in 2 gezeigt, enthält ein Strombefehlsbestimmungsbereich 7 zum Bestimmen eines d-Achsenstrombefehlswerts Id und eines q-Achsenstrombefehlswert Iq als Befehlswerte eines Stroms, der an die Spule Mu, Mv, Mw des Elektromotors 4 anzulegen ist, einen d-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 21 und einen q-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 22. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der d-Achsenstrombefehlswert Id und der q-Achsenstrombefehlswert Iq einem „Strombefehlswert” in der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden diese Zwei-Achsen-Strombefehlswerte manchmal zusammen als „Strombefehlswerte Id, Iq” bezeichnet, sofern diese Strombefehlswerte nicht spezifiziert werden müssen.
Das Zieldrehmoment TM wird in den d-Achsen-Strombefehlswertherleitungsbereich 21 eingegeben. Der d-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 21 leitet einen d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb basierend auf dem eingegebenen Zieldrehmoment TM her. Der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb entspricht einem Befehlswert eines d-Achsenstroms in dem Fall des Durchführens einer maximalen Drehmomentsteuerung. Die maximale Drehmomentsteuerung bezeichnet eine Steuerung zum Einstellen einer Stromphase, so dass das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 4 bei dem gleichen Strom am größten wird. Bei der maximalen Drehmomentsteuerung kann das Drehmoment am effizientesten für die Ströme erzeugt werden, die an die Spule Mu, Mv, Mw des Elektromotors 4 angelegt werden. Man beachte, dass die Stromphase eine Phase eines resultierenden Vektors des d-Achsenstrombefehlswerts Id und des q-Achsenstrombefehlswerts Iq bezüglich der q-Achse bezeichnet.
Der d-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 21 nimmt beispielsweise Bezug auf eine Karte, um den d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb gemäß dem Wert des Zielmoments TM herzuleiten. Der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb, der folglich hergeleitet wurde, wird in einen Subtrahierer 23 eingegeben. Ein d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert Δid, der durch einen nachfolgend beschriebenen Stromeinstellungsbefehlswertherleitungsbereich 31 hergeleitet wird, wird ebenfalls in den Subtrahierer 23 eingegeben. Wie durch die Gleichung (1) nachfolgend gezeigt, subtrahiert der Subtrahierer 23 den d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId von dem d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb, um einen eingestellten d-Achsenstrombefehlswert Id herzuleiten. Id = Idb – ΔId (1)
Das Zieldrehmoment TM und der Achsenstromeinstellungsstromwert ΔId werden in den q-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 22 eingegeben. Der q-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 22 leitet einen q-Achsenstrombefehlswert Iq basierend auf dem eingegebenen Zieldrehmoment TM und dem eingegebenen d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId her. Der q-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 22 nimmt beispielsweise Bezug auf eine Karte, um den q-Achsenstrombefehlswert Iq gemäß dem Zieldrehmoment TM und dem d-Achsenstromeinstellungsstromwert ΔId herzuleiten.
Der d-Achsenstrombefehlswert Id und der q-Achsenstrombefehlswert Iq, die wie oben beschrieben hergeleitet werden, werden in den Stromsteuerungsbereich 24 eingegeben. Ein tatsächlicher d-Achsenstrom Idr und ein tatsächlicher q-Achsenstrom Iqr werden ebenfalls von einem Dreiphasen/Zweiphasen-Umwandlungsbereich 27 in den Stromsteuerungsbereich 24 eingegeben, und die Drehzahl ω des Elektromotors 4 wird von einem Drehzahlherleitungsbereich 28 in den Stromsteuerungsbereich 24 eingegeben. Der tatsächliche d-Achsenstrom Idr und der tatsächlich q-Achsenstrom Iqr werden hergeleitet, indem eine Dreiphasen/Zweiphasen-Umwandlung durch den Dreiphasen/Zweiphasen-Umwandlungsbereich 27 basierend auf dem U-Phasenstrom Iur, dem V-Phasenstrom Ivr und dem W-Phasenstrom Iwr durchgeführt wird, die von dem Stromsensor 42 detektiert werden (siehe 1) und basierend auf der Magnetpolposition θ, die von dem Drehsensor 43 (siehe 1) detektiert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der tatsächliche d-Achsenstrom Idr und der tatsächliche q-Achsenstrom Iqr einem „Stromdetektionswert” in der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden der tatsächliche d-Achsenstrom Idr und der tatsächliche q-Achsenstrom Iqr manchmal zusammen als „Stromdetektionswert Idr, Iqr” bezeichnet, sofern diese Zwei-Achsen-Ströme Idr, Iqr nicht spezifiziert werden müssen. Die Drehzahl ω des Elektromotors 4 wird durch den Drehzahlherleitungsbereich 28 basierend auf der von dem Drehsensor 43 (siehe 1) detektierten Magnetpolposition θ hergeleitet.
Die Stromsteuerungsperiode Pi wird auch von einem Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14, der nachfolgend beschrieben wird, in den Stromsteuerungsbereich 24 eingegeben. Der Stromsteuerungsbereich 24 führt einen Stromsteuerungsprozess in jeder Stromsteuerungsperiode Pi durch. Der Stromsteuerungsprozess ist ein Prozess zum Bestimmen der Spannungsbefehlswerte Vd, Vq basierend auf der Abweichung zwischen den Befehlswerten Id, Iq, die Befehlswerte der Ströme sind, die an die Spulen Mu, Mv, Mw des Elektromotors 4 anzulegen sind, und den Stromdetektionswerten Idr, Iqr, die Detektionswerte der Ströme sind, die in den Spulen Mu, Mv, Mw fließen.
Spezieller leitet der Stromsteuerungsbereich 24 einen d-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vdb her, indem ein Proportional-Integral-Steuerungsbetrieb (ein PI-Regelung) durchgeführt wird basierend auf der Abweichung zwischen dem d-Achsenstromsteuerungswert Id und dem tatsächlichen d-Achsenstrom Idr, wie nachfolgend durch den Ausdruck (2) gezeigt. Der Stromsteuerungsbereich 24 leitet auch einen q-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vqb her, indem die Proportional-Integral-Steuerungsoperation basierend auf der Abweichung zwischen dem q-Achsenstrombefehlswert Iq und dem tatsächlichen q-Achsenstrom Iqr durchgeführt wird, wie nachfolgend durch den Ausdruck (3) gezeigt. Vdb = (Kpd + Kid/s) × (Id – Idr) (2) Vqb = (Kpq + Kiq/s) × (Iq – Iqr) (3)
Kpd und Kpq stellen den d-Achsen- bzw. q-Achsen-Proportionalsteuerungsgewinn dar, Kid und Kiq stellen den d-Achsen- und q-Achsen-Integralsteuerungsgewinn dar und s stellt einen Laplace-Operator dar. Man beachte, dass vorzugsweise auch ein Proportional-Integral-Differential-Steuerungsbetrieb (eine PID-Regelung) anstelle der PI-Regelung durchgeführt wird.
Der Stromsteuerungsbereich 24 leitet den d-Achsenspannungsbefehlswert Vd her, indem ein d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd zu dem d-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vdb hinzuaddiert wird, wie nachfolgend durch den Ausdruck (4) gezeigt. Der Stromsteuerungsbereich 24 leitet auch den q-Achsenspannungsbefehlswert Vq her, indem ein q-Achsenspannungseinstellungswert ΔVq zu dem q-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vqb hinzuaddiert wird, wie durch den nachfolgenden Ausdruck (5) gezeigt. Vd = Vdb + ΔVd (4) Vq = Vqb + ΔVq (5)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd und der q-Achsenspannungseinstellungwert ΔVq durch die folgenden Ausdrücke (6), (7) gegeben. ΔVd = –Eq (6) ΔVq = Ed + Em (7)
Ed stellt eine d-Achsenankerreaktion dar, und ist gegeben durch das Produkt aus der Drehzahl ω, der d-Achseninduktivität Ld und dem tatsächlichen d-Achsenstrom Idr. Eq stellt eine q-Achsenankerreaktion dar, und ist gegeben aus dem Produkt der Drehzahl ω, der q-Achseninduktivität Lq und dem tatsächlichen q-Achsenstrom Iur. Em stellt eine induzierte Spannung dar, die durch eine Ankerflusskopplung eines Dauermagneten (nicht gezeigt) erzeugt wird, und ist gegeben durch das Produkt aus einer induzierten Spannungskonstanten MIf, die bestimmt wird durch einen Effektivwert der Ankerflusskopplung des Dauermagneten, und der Drehzahl ω. Man beachte, dass in diesem Beispiel der Dauermagnet in dem Rotor positioniert ist.
Der d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und der q-Achsenspannungsbefehlswert Vq, die von dem Stromsteuerungsbereich 24 hergeleitet werden, werden in einen Modulationsratenherleitungsbereich 29 eingegeben. Die DC-Spannung Vdc, die durch den Spannungssensor 41 detektiert wird, wird ebenfalls in den Modulationsratenherleitungsbereich 29 eingegeben. Der Modulationsratenherleitungsbereich 29 leitet einen Modulationsrate M basierend auf diesen eingegebenen Werten gemäß dem folgenden Ausdruck (8) her. M = √(Vd² + Vq²)/Vdc (8)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Modulationsrate M ein Verhältnis eines effektiven Werts einer Fundamentalwellenkomponenten einer Ausgangsspannungswellenform des Wechselrichters 6 zu der DC-Spannung Vdc und wird hier hergeleitet als ein effektiver Wert einer Dreiphasenleitungsspannung, die durch die DC-Spannung Vdc geteilt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Modulationsrate M einem Spannungsindex, der die Größe des Spannungsbefehlswert Vd, Vq bezüglich der DC-Spannung Vdc zu dem Zeitpunkt darstellt.
Wenn die Drehzahl ω des Elektromotors 4 zunimmt, nehmen auch die induzierte Spannung und eine AC-Spannung zu, die erforderlich ist zum Antreiben des Elektromotors 4 (im Folgenden als „erforderliche Spannung” bezeichnet). Wenn diese erforderlich Spannung die maximal mögliche AC-Spannung übersteigt, die von dem Wechselrichter 6 als Ergebnis der Umwandlung der DC-Spannung Vdc zu dem Zeitpunkt (im Folgenden als „maximale Ausgangsspannung”) ausgegeben werden kann, können die Ströme, die für die Spulen erforderlich sind, nicht länger angelegt werden, und der Elektromotor 4 kann nicht geeignet gesteuert werden. Die Steuerungsvorrichtung 2 ist folglich aufgebaut, um eine nachfolgend beschriebene Feldschwächungssteuerung durchzuführen, in einer Region, wo die Modulationsrate M, die die erforderliche Spannung des Elektromotors 4 für die maximale Ausgangsspannung basierend auf der DC-Spannung Vdc darstellt, größer ist als ein theoretisch maximaler Wert „0,78”. Der d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId wird folglich basierend auf der Modulationsrate M hergeleitet, die von dem Modulationsratenherleitungsbereich 29 hergeleitet wird, und der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb wird basierend auf dem hergeleiteten d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId eingestellt. Man beachte, dass die erforderliche Spannung und die maximale Ausgangsspannung miteinander verglichen werden können als ein effektiver Wert der AC-Spannung.
Spezieller werden die Modulationsrate M, die von dem Modulationsratenherleitungsbereich 29 hergeleitet wird, und der theoretische maximale Wert „0,78” der Modulationsrate M in einen Subtrahierer 30 eingegeben. Der Substrahierer 30 subtrahiert „0,78” von der Modulationsrate M, um eine Modulationsratenabweichung ΔM herzuleiten, wie nachfolgend durch den Ausdruck (9) gezeigt. ΔM = M – 0,78 (9)
Man beachte, dass obwohl die Modulationsratenabweichung ΔM hergeleitet wird, indem „0,78” von der Modulationsrate M in diesem Beispiel subtrahiert wird, ist es auch möglich einen Wert kleiner als „0,78” von der Modulationsrate M zu subtrahieren.
Die Modulationsratenabweichung ΔM, die von dem Subtrahierer 30 hergeleitet wird, wird in den Stromeinstellungsbefehlswertherleitungsbereich 31 eingegeben. Der Stromeinstellungsbefehlswertherleitungsbereich 31 integriert die Modulationsratenabweichung ΔM, indem ein vorbestimmter Gewinn verwendet wird, um einen integrierten Wert ΣΔM zu berechnen. Wenn der integrierte Wert ΣΔM positiv ist, multipliziert der Stromeinstellungsbefehlswertherleitungsbereich 31 den integrierten Wert ΣΔM mit einer Proportionalitätskonstanten, um den d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId (> 0) herzuleiten. Wenn der integrierte Wert ΣΔM Null oder kleiner ist, setzt der Stromeinstellungsbefehlswertherleitungsbereich 31 den d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId auf Null. Der d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId, der folglich hergeleitet wurde, wird von dem d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb subtrahiert, wie durch die obige Gleichung (1) gezeigt, um den d-Achsenstrombefehlswert Id herzuleiten. Es wird also eine Normalfeldsteuerung durchgeführt, wenn der d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId Null ist (ΔId = 0), und eine Feldschwächungssteuerung wird durchgeführt, wenn der d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId positiv ist (ΔId > 0).
In diesem Zusammenhang bezeichnet die Normalfeldsteuerung eine Feldsteuerung, bei der der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb, der von dem d-Achsenstrombefehlswertherleitungsbereich 21 hergeleitet wird, nicht eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird also die maximale Drehmomentsteuerung während der Normalfeldsteuerung durchgeführt. Die Feldschwächungssteuerung bezeichnet eine Feldsteuerung, bei der der d-Achsenstrombefehlswert Idb eingestellt wird, um einen Feldfluss des Elektromotors 4 zu schwächen, verglichen zu der Normalfeldsteuerung. Bei der Feldschwächungssteuerung wird also der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb eingestellt, um einer Stromphase vorauszueilen, verglichen mit der Normalfeldsteuerung, sodass ein Magnetfluss in einer derartigen Richtung von einer Ankerspule erzeugt wird, dass der Feldfluss des Elektromotors 4 geschwächt.
Ein Modusteuerungsbereich 5 wählt einen auszuführenden Steuerungsmodus aus einer Mehrzahl von Steuerungsmodi basierend auf dem Betriebszustand des Elektromotors 4 aus, enthaltend die Drehzahl ω und das Zieldrehmoment TM, und steuert den Betriebszustand jedes Teils der Steuerungsvorrichtung 2 gemäß dem ausgewählten Steuerungsmodus. Wie in 2 gezeigt, werden die Drehzahl ω, das Zieldrehmoment TM, die Modulationsrate M und der d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId in den Modussteuerungsbereich 5 eingegeben, und der Steuerungsbetrieb des Modussteuerungsbereichs 5 wird basierend auf diesen eingegebenen Werten durchgeführt. Obwohl der Modussteuerungsbereich 5 grundsätzlich einen Steuerungsmodus basierend auf dem eingegebenen Zieldrehmoment TM und der eingegeben Drehzahl ω auswählt, kann eine gegebene Grenze für den Steuerungsmodusauswahlbetrieb vorgesehen werden, basierend auf dem d-Achsenstromeinstellungsbefehlswert ΔId.
Was die Spannungswellenformsteuerung betrifft, die durchgeführt wird, indem der Wechselrichter 6 basierend auf den Spannungsbefehlswerten Vd, Vq gesteuert wird, ist die Steuerungsvorrichtung 2 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgebaut, um in der Lage zu sein, die PWM-Steuerung und die Rechteckwellensteuerung durchzuführen. Bezüglich der Feldsteuerung zum Steuern des Feldflusses des Elektromotors 4 ist die Steuerungsvorrichtung 2 auch aufgebaut, um in der Lage zu sein, die normale Feldsteuerung durchzuführen, bei der der d-Achsenstrombasisbefehlswert Idb, der basierend auf dem Zieldrehmoment TM bestimmt wird, nicht eingestellt wird, und die Feldschwächungssteuerung durchzuführen, bei der der d-Achsenstrombefehlswert Idb eingestellt wird, um den Feldfluss des Elektromotors 4 zu schwachen. Der Modussteuerungsbereich 5 wählt einen von der Mehrzahl von Steuerungsmodi, indem die Spannungswellenformsteuerung und die Feldsteuerung kombiniert werden. Beispielsweise kann der Modussteuerungsbereich 5 wie folgt aufgebaut sein. Wenn die Modulationsrate M gleich 0,78 oder größer ist, wählt der Modussteuerungsbereich 5 einen Steuerungsmodus, bei dem die Rechteckwellensteuerung zusammen mit der Feldschwächungssteuerung durchgeführt wird. Wenn die Modulationsrate kleiner als 0,78 ist, wählt der Modussteuerungsbereich 5 einen Steuerungsmodus aus, bei dem die PWM-Steuerung zusammen mit der normalen Feldsteuerung (die maximale Drehmomentsteuerung) durchgeführt wird. Man beachte, dass eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen ist, da die PWM-Steuerung und die Rechteckwellensteuerung bekannt sind. Die PWM-Steuerung und die Rechteckwellensteuerung werden nachfolgend nur kurz beschrieben.
Bei der PWM-Steuerung werden die Schaltbauteile E1 bis E6 des Wechselrichters 6 ein/aus-geschaltet basierend auf AC-Spannungswellenformen (AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw, wie nachfolgend beschrieben), die auf den Spannungsbefehlswerten Vd, Vq basiert. Spezieller ist jede von der U-, V- und W-Phasenausgangsspannungswellenform (PWM-Wellenformen) des Wechselrichters 6 durch einen Satz von Impulsen gebildet, der gebildet ist durch Perioden mit hohem Pegel, während denen die oberen Zweigschaltelemente E1, E3, E5 EIN sind, und Perioden mit niedrigem Pegel, während denen die unteren Zweigschaltelemente E2, E4, E6 EIN sind, und das Tastverhältnis der Pulse wird derart gesteuert, dass deren Fundamentalwellenkomponente ähnlich geformt, wie eine im Wesentlichen sinusförmige Welle in einer bestimmten Zeitperiode. Bei der PWM-Steuerung kann die Modulationsrate M in dem Bereich von „0 bis 0,78” geändert werden. Eine derartige PWM-Steuerung enthält eine Raumvektor-PWM-Steuerung (SVPWM-Steuerung), eine Sinuswellen-PWM-Steuerung, eine Übermodulations-PWM-Steuerung und dergleichen. Man beachte, dass bei der PWM-Steuerung die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 (PWM-Signale) zum Steuern des Schaltens der Schaltbauteile EI bis E6 basierend auf einem Vergleich zwischen den AC-Spannungsbefehlswerten Vu, Vv, Vw und einem Träger (einer Trägerwelle) erzeugt werden. Bei der SVPWM-Steuerung wird eine PWM-Wellenform direkt erzeugt, indem ein digitaler Betrieb durchgeführt wird, statt basierend auf einem Vergleich mit dem Träger. In diesem Fall kann jedoch ebenso gesagt werden, dass die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 (die PWM-Signale) basierend auf einem virtuellen Träger erzeugt werden.
Bei der Rechteckwellensteuerung werden die Schaltbauteile E1 bis E6 einmal in jedem Zyklus des elektrischen Winkels des Elektromotors 4 ein/aus-geschaltet. Jede von der U-, V- und W-Phasenausgangsspannungswellenform des Wechselrichters 6 wird also gesteuert, um eine Rechteckwelle aufzuweisen, bei der eine Periode mit hohem Pegel und eine Periode mit niedrigem Pegel abwechselnd in jedem Zyklus erscheinen, und das Verhältnis der Periode mit hohem Pegel zu der Periode mit niedrigem Pegel 1:1 beträgt. In diesem Fall werden die U-, V- und W-Phasenausgangsspannungswellenformen mit einer Phasendifferenz von 120° zueinander ausgegeben. Bei der Rechteckwellensteuerung ist die Modulationsrate M auf den maximalen Wert „0,78” festgelegt.
Der Spannungssteuerungsbereich 10 führt einen Spannungssteuerungsprozess des Erzeugens der Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 des Wechselrichters 6 entsprechend den Spannungsbefehlswerten Vd, Vq durch. In diesem Beispiel führt der Spannungssteuerungsbereich 10 selektiv die PWM-Steuerung und die Rechteckwellensteuerung basierend auf der Steuerungsmodusauswahl des Modussteuerungsbereichs 5 durch. Man beachte, dass die Spannungssteuerungsperiode Pv von dem Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14, der nachfolgend beschrieben wird, in den Spannungssteuerungsbereich 10 eingegeben wird (in diesem Beispiel in beide, einen Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 und einen Steuerungssignalerzeugungsbereich 26). Der Spannungssteuerungsbereich 16 führt in jeder Spannungssteuerungsperiode Pv den Spannungssteuerungsprozess durch.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, enthält der Spannungssteuerungsbereich 10 den Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 und den Steuerungssignalerzeugungsbereich 26. Der d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und der q-Achsenspannungsbefehlswert Vq werden in den Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 eingegeben. Die Magnetpolposition 8, die durch den Drehsensor 43 detektiert wird (siehe 1), und die Spannungssteuerungsperiode Pv werden auch in dem Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 eingegeben. Der Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 führt eine Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlung des d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und des q-Achsenspannungsbefehlswerts Vq durch, indem die Magnetpolposition θ verwendet wird, wodurch Dreiphasen-AC-Spannungsbefehlswerte hergeleitet werden, nämlich der U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu, der V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv und der W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw. In diesem Beispiel wird dieser Prozess in jeder Spannungssteuerungsperiode Pv durchgeführt. Da die Wellenformen dieser AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw in Abhängighkeit von dem Steuerungsmodus variieren, gibt der Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 die AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw, die jeweils in Abhängigkeit von dem Steuerungsmodus eine andere Spannungswellenform aufweisen, an den Steuerungssignalerzeugungsbereich 26 aus.
Spezieller, wenn ein Befehl zum Durchführen der PWM-Steuerung von dem Modussteuerungsbereich 5 angelegt wird, gibt der Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 die AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw aus, die jeweils eine AC-Spannungswellenform gemäß der PWM-Steuerung aufweisen. Wenn ein Befehl zum Durchführen der Rechteckwellensteuerung von dem Modussteuerungsbereich 5 angelegt wird, gibt der Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 die AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw aus, die jeweils eine AC-Spannungswellenform gemäß der Rechteckwellensteuerung aufweisen. Wenn die Rechteckewellensteuerung durchgeführt wird, können die AC-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv, Vw als Befehlswerte der Phase ausgegeben werden, um die Schaltbauteile E1 bis E6 des Wechselrichters 6 ein/aus-zuschalten. Diese Befehlswerte sind Befehlswerte, die Ein/Aus-Steuerungssignalen der Schaltbauteile E1 bis E6 entsprechen, und stellen die Phase der Magnetpolposition θ dar, die den Zeitablauf des Ein- oder Aus-Schaltens der Schaltbauteile E1 bis E6 angibt.
Der U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu, der V-Phasen-Spannungswert Vv und der W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw, die von dem Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsbereich 25 erzeugt werden, werden in den Steuerungssignalerzeugungsbereich 26 eingegeben. Die Spannungssteuerungsperiode Pv wird auch in den Steuerungssignalerzeugungsbereich 26 eingegeben. Der Steuerungssignalerzeugungsbereich 26 erzeugt die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 zum Steuern der Schaltbauteile E1 bis E6 des Wechselrichters 6 von 1 gemäß diesen AC-Spannungsbefehlswerten Vu, Vv, Vw. In diesem Beispiel wird dieser Prozess in jeder Spannungssteuerungsperiode Pv durchgeführt. Der Wechselrichter 6 schaltet die Schaltbauteile E1 bis E6 gemäß den Schaltsteuerungssignalen S1 bis S6 ein bzw. aus. Die PWM-Steuerung oder die Rechteckwellensteuerung des Elektromotors 4 wird in dieser Art und Weise durchgeführt.
3. Auhfbau der funktionalen Bereiche, die das Einstellen der Steuerungsperioden betreffhen
Der Aufbau jedes funktionalen Bereichs, der das Einstellen der Steuerungsperioden betrifft, was ein Hauptbestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Folgenden beschrieben. Wie in 2 gezeigt, enthält die Steuerungsvorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12, einen Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13, einen Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 und einen Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 als funktionale Bereiche.
Der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt die Stromsteuerungsperiode Pi, die eine Periode ist zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses, basierend auf dem eingegebenen Zieldrehmoment TM des Elektromotors 4. Die Stromsteuerungsperiode Pi wird wiederholt zu vorbestimmten Stromsteuerungszeiten bestimmt, wodurch die Stromsteuerungsperiode Pi gemäß dem Zieldrehmoment TM bei dem Stromsteuerungszeitablauf bestimmt wird. Die Stromsteuerungsperiode Pi, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, wird an den Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 ausgegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt, nimmt der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 Bezug auf eine Stromsteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsabschnitt 15 gespeichert ist, und bestimmt die Stromsteuerungsperiode Pi, die einem Zieldrehmomentbereich des Zieldrehmoments TM bei der Stromsteuerungszeitgebung zugeordnet ist, als die Periode zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses. Man beachte, dass in der Stromsteuerungsperiodenkarte die Stromsteuerungsperiode Pi definiert ist, um schrittweise zuzunehmen, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt. Folglich kann durch bloße Bezugnahme auf die Stromsteuerungsperiodenkarte der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 die Stromsteuerungsperiode Pi gemäß dem Zieldrehmoment TM bestimmen, sodass die Stromsteuerungsperiode Pi schrittweise zunimmt, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt. Dadurch kann die Stromsteuerungsperiode Pi geeignet gemäß Antwortcharakteristiken des Elektromotors 4 gesetzt werden, die sich verschlechtern, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt. Dies reduziert auch die Möglichkeit, dass die Spannungsbefehlswerte mit einer derart kurzen Periode aktualisiert werden können (der Stromsteuerungsprozess kann durchgeführt werden), dass der Elektromotor nicht geeignet folgen kann. Man beachte, dass die Stromsteuerungsperiodenkarte später im Einzelnen beschrieben wird.
Der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt die Spannungssteuerungsperiode Pv, die eine Periode ist zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses, basierend auf der eingegebenen Drehzahl ω des Elektromotors 4. Die Spannungssteuerungsperiode Pv wird wiederholt zu vorbestimmten Spannungssteuerungszeiten bestimmt, wodurch die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß der Drehzahl ω zu der Spannungssteuerungszeitgebung bestimmt wird. Die Spannungssteuerungsperiode Pv, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt wird, wird an den Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 ausgegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt, nimmt der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 Bezug auf eine Spannungssteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 gespeichert ist, und bestimmt die Spannungssteuerungsperiode Pv, die einem Drehzahlbereich der Drehzahl ω bei der Spannungssteuerungszeitgebung zugeordnet ist, als die Periode zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses. Man beachte, dass in der Spannungssteuerungsperiodenkarte die Spannungssteuerungsperiode Pv definiert ist, um schrittweise zuzunehmen, wenn die Drehzahl ω abnimmt. Durch bloße Bezugnahme auf die Spannungssteuerungsperiodenkarte kann folglich der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß der Drehzahl ω bestimmen, sodass die Spannungssteuerungsperiode Pv schrittweise zunimmt, wenn sich die Drehzahl ω reduziert. Dadurch kann die Spannungssteuerungsperiode Pv geeignet gemäß einer zeitlichen Änderung der Magnetpolposition eingestellt werden, die den Drehwinkel des Rotors (nicht gezeigt) des Elektromotors 4 angibt, was bei einer geringeren Rate passiert, wenn die Drehzahl ω abnimmt. Dies kann die Möglichkeit reduzieren, dass die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 mit einer unnötigen kurzen Periode erzeugt werden können (der Spannungssteuerungsprozess kann durchgeführt werden), um die Größe von Rippelströmen auf ein in der Praxis akzeptables Niveau zu reduzieren. Man beachte, dass die Spannungssteuerungsperiodenkarte später im Einzelnen beschrieben wird.
Der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 setzt die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv basierend auf der Bestimmung des Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereichs 12 und des Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereichs 13. In diesem Beispiel werden der Vorgang des Bestimmens der Stromsteuerungsperiode Pi durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 und der Vorgang des Bestimmens der Spannungssteuerungsperiode Pv durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 wiederholt bei vorbestimmten Zeitabläufen, wie oben beschrieben, durchgeführt. Grundsätzlich setzt der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 die Periode des Durchführens des Stromsteuerungsprozesses, indem der gleiche Wert an den Stromsteuerungsbereich 24 ausgegeben wird, wie der der Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt worden ist. Der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 setzt auch die Periode zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses, indem dem Spannungssteuerungsbereich 10 der gleiche Wert ausgegeben wird, wie der der Spannungssteuerungsperiode Pv, der von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt worden ist. Da der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 aufgebaut ist, um die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv in dieser Art und Weise zu setzen, können die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß dem Betriebspunkt des Elektromotors 4 eingestellt werden, während die Möglichkeit reduziert wird, dass der Stromsteuerungsprozess und der Spannungssteuerungsprozess mit einer unnötig kurzen Periode durchgeführt werden. Dies reduziert die Möglichkeit, dass eine Betriebslast auf eine arithmetische Verarbeitungseinheit, die in der Steuerungsvorrichtung 2 enthalten ist, unnötig zunimmt. Die Betriebslast, die die Rückführungssteuerung bzw. Regelung der arithmetischen Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung 2 betrifft, wird reduziert, wenn die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv zunehmen. Durch diesen Aufbau kann die arithmetische Verarbeitungseinheit einen anderen Prozess parallel oder dergleichen einfach durchzuführen.
Man beachte, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 aufgebaut ist, um die Spannungssteuerungsperiode Pv für den Spannungssteuerungsbereich 10 auf den gleichen Wert zu setzen, wie die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt worden ist, wenn die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt worden ist, kürzer ist als die Spannungssteuerungsperiode Pv, die von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt worden ist. Der Aufbau gemäß diesem Beispiel, also der Aufbau, bei dem der Spannungssteuerungsprozess, der von dem Spannungssteuerungsbereich 10 durchgeführt wird, die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 des Wechselrichters 6 basierend auf dem Spannungsbefehlswerten Vd, Vq bestimmt, die von dem jüngsten Stromsteuerungsprozess bestimmt worden sind, kann die Möglichkeit reduzieren, dass ein Teil des Aktualisierungsergebnisses der Spannungsbefehlswerte Vd, Vq durch den Stromsteuerungsprozess nicht auf den Spannungssteuerungsprozess reflektiert bzw. abgebildet werden kann, und die Spannungsbefehlswerte Vd, Vq unnötig oft aktualisiert werden können.
Der Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 speichert die Stromsteuerungsperiodenkarte und die Spannungssteuerungsperiodenkarte. Die Stromsteuerungsperiodenkarte definiert die Stromsteuerungsperiode Pi für jede von einer Mehrzahl von Zieldrehmomentregionen, die eingestellt werden, indem ein möglicher Bereich des Zieldrehmoments TM in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird. Die Spannungssteuerungsperiodenkarte definiert die Spannungssteuerungsperiode Pv für jede von einer Mehrzahl von Drehzahlregionen, die gesetzt sind, indem ein möglicher Bereich der Drehzahl ω in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird.
3 zeigt konzeptionell die Stromsteuerungsperiodenkarten und die Spannungssteuerungsperiodenkarte auf einem Graphen, wobei die Abszisse die Drehzahl ω und die Ordinate das Zieldrehmoment TM angeben. Man beachte, dass in 3 die Grenze einer Region, wo der Elektromotor 4 betreibbar ist, durch eine durchgezogenen Linie gezeigt ist, und in diesem Beispiel stellt ω3 einen maximalen möglichen Wert der Drehzahl ω dar, und TM3 stellt einen maximal möglichen Wert des Zieldrehmoments TM dar. In dem Beispiel von 3 ist eine Basisbetriebsperiode als eine Referenzperiode auf „100 μs” gesetzt und die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv sind auf ein ganzzahliges Vielfaches der Basisbetriebsperiode gesetzt. Man beachte, dass die Basisbetriebsperiode bestimmt werden kann gemäß der Periode des Trägers zum Erzeugen der Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 bei der PWM-Steuerung. Beispielsweise kann die Basisbetriebsperiode die Hälfte der Periode des Trägers sein. Man beachte, dass 3 die Stromsteuerungsperiodenkarte und die Spannungssteuerungsperiodenkarte in Kombination zeigt, um diese Karten, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 gespeichert sind, darzustellen. Die Stromsteuerungsperiodenkarten und die Spannungssteuerungsperiodenkarte können jedoch kombiniert sein, um als zweidimensionale Karte in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 gespeichert zu sein, oder die Stromsteuerungsperiodenkarte und die Spannungssteuerungsperiodenkarte können in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 als Karten gespeichert sein, die voneinander unabhängig sind.
Wie in 3 gezeigt, definiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Stromsteuerungsperiodenkarte die Stromsteuerungsperiode Pi für jede von drei Zieldrehmomentregionen, die gesetzt werden, indem ein möglicher Bereich des Zieldrehmoments TM in drei Regionen unterteilt wird, die sich nicht überlappen. Spezieller sind die folgenden drei Zieldrehmomentregionen in der Stromsteuerungsperiodenkarte gesetzt: eine Region, wo das Zieldrehmoment TM gleich TM1 oder kleiner ist (im Folgenden als „erste Zieldrehmomentregion A1” bezeichnet); eine Region, wo das Zieldrehmoment TM größer als TM1 ist und TM2 oder kleiner ist (im Folgenden als „zweite Zieldrehmomentregion A2 bezeichnet”); und eine Region, wo das Zieldrehmoment TM größer ist als TM2 und gleich TM3 oder kleiner ist (im Folgenden als „dritte Zieldrehmomentregion A3” bezeichnet). Die Stromsteuerungsperiode Pi von „800 μs” wird der ersten Zieldrehmomentregion A1 zugeordnet, die Stromsteuerungsperiode Pi von „400 μs” wird der zweiten Zieldrehmomentregion A2 zugeordnet, und die Stromsteuerungsperiode Pi von „200 μs” wird der dritten Zieldrehmomentregion A3 zugeordnet. Die Stromsteuerungsperiodenkarte definiert folglich Stromsteuerungsperiode Pi, die schrittweise zunimmt, wenn die Zieldrehzahlregion kleiner wird.
Andererseits, wie in 3 gezeigt, definiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spannungssteuerungsperiodenkarte die Spannungssteuerungsperiode Pv für jede von drei Drehzahlregionen, die gesetzt werden, indem ein möglicher Bereich der Drehzahl ω in drei Regionen unterteilt wird, die sich nicht überlappen. Spezieller werden die folgenden drei Drehzahlregionen in der Spannungssteuerungsperiodenkarte gesetzt: eine Region, wo die Drehzahl ω gleich ω1 oder kleiner ist (im Folgenden als „erste Drehzahlregion B1” bezeichnet); eine Region, wo die Drehzahl ω größer als ω1 ist und gleich ω2 oder kleiner ist (im Folgenden als „zweite Drehzahlregion B2” bezeichnet); und eine Region, wo die Drehzahl ω größer als ω2 ist und gleich ω3 oder kleiner ist (im Folgenden als „dritte Drehzahlregion B3” bezeichnet). Die Spannungssteuerungsperiode Pv von „400 μs” wird der ersten Drehzahlregion B1 zugeordnet, die Spannungssteuerungsperiode Pv von „200 μs” wird der zweiten Drehzahlregion P2 zugeordnet, und die Spannungssteuerungsperiode Pv von „100 μs” wird der dritten Drehzahlregion 133 zugeordnet. Die Spannungssteuerungsperiodenkarte definiert folglich die Spannungssteuerungsperiode Pv, die schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahlregion kleiner wird.
Wie oben beschrieben, ist der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 aufgebaut, um die Spannungssteuerungsperiode Pv auf den gleichen Wert zu setzen, wie die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt worden ist, wenn die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, kürzer ist als die Spannungssteuerungsperiode Pv, die von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt wird. In dem Beispiel von 3 wird die Spannungssteuerungsperiode Pv in dieser Art und Weise eingestellt, wenn das Zieldrehmoment TM des Elektromotors 4 in der dritten Zieldrehmomentregion A3 liegt, und wenn die Drehzahl ω in der ersten Drehzahlregion B1 liegt. In diesem Fall bestimmt spezieller der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 „400 μs” als die Spannungssteuerungsperiode Pv. Die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, beträgt jedoch „200 μs”, was kleiner als „400 μs” ist. Folglich setzt der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 die Spannungssteuerungsperiode Pv auf „200 μs” anstatt auf „400 μs”.
Die Bereitstellung eines derartigen Steuerungsperiodenspeicherungsbereichs 15 ermöglicht es dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 und dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 geeignet die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv zu bestimmen, indem lediglich Bezug genommen wird auf die Stromsteuerungsperiodenkarte und die Spannungssteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 gespeichert sind. Dies kann den Aufbau des Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereichs 12 und Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereichs 13 vereinfachen, und kann auch die Möglichkeit reduzieren, dass die Betriebslast auf die arithmetische Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung 2 signifikant zunimmt bei der Bestimmung der Stromsteuerungsperiode Pi und der Spannungssteuerungsperiode Pv.
Der Wert der Stromsteuerungsperiode Pi, der durch die Stromsteuerungsperiodenkarte definiert wird, wird basierend auf einer elektrischen Zeitkonstante T des Elektromotors 4 gesetzt, die bestimmt wird gemäß dem Zieldrehmoment TM. Dies wird im Folgenden im Einzelnen beschrieben. Die minimale Periode zum Aktualisieren der Spannungsbefehlswerte Vd, Vq, denen der Elektromotor 4 geeignet folgen kann (im Folgenden als „minimale Stromsteuerungsperiode” bezeichnet), nimmt zu, wenn das Zieldrehmoment TM (die Strombefehlswerte Id, Iq) abnimmt, und diese minimale Stromsteuerungsperiode kann geeignet hergeleitet werden basierend auf der elektrischen Zeitkonstanten T. Die elektrische Zeitkonstante T des Elektromotors 4 ist gegeben durch T = (L/R), durch einen Ankerwicklungswiderstand R und eine Induktivität L. Die minimale Stromsteuerungsperiode kann hergeleitet werden, indem die elektrische Zeitkonstante T beispielsweise mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird. Man beachte, dass beispielsweise ein Koeffizient, der auf einem maximal möglichen Wert einer Änderungsrate des Zieldrehmoments TM basiert, als vorbestimmter Koeffizient verwendet werden kann.
Durch Berücksichtigung der elektrischen Zeitkonstante T kann die minimale Stromsteuerungsperiode oder eine Periode, die nicht signifikant länger ist als die minimale Stromsteuerungsperiode, als die Stromsteuerungsperiode Pi gesetzt werden, wodurch eine geeignete Periode, die nicht unnötig lang ist, als die Stromsteuerungsperiode Pi gesetzt werden kann gemäß dem Zieldrehmoment TM, während die Möglichkeit reduziert wird, dass die Steuerungsantwortcharakteristiken sich aufgrund der Steuerungsvorrichtung 2 verschlechtern.
4 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel zeigt für die Beziehung zwischen der d-Achsen-Induktivität Ld und der q-Achseninduktivität Lq, und einem Strom in dem Elektromotor 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Man beachte, dass in 4 die Abszisse einen d-Achsenstrom für die d-Achsen-Induktivität Ld angibt, und einen q-Achsen-Strom für die q-Achsen-Induktivität Lq angibt. Man beachte, dass obwohl der d-Achsenstrom und der q-Achsenstrom einfach als ein Strom I in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet werden, der Strom I den d-Achsenstrom angibt, wenn auf eine physikalische Größe Bezug genommen wird, die die d-Achse betrifft, beispielsweise die d-Achseninduktivität Ld, und den q-Achsenstrom angibt, wenn auf eine physikalische Größe Bezug genommen wird, die die q-Achse betrifft, wie beispielsweise die q-Achsen-Induktivität Lq.
In dem Beispiel von 4 ändert sich q-Achsen-Induktivität Ld mehr als die d-Achseninduktivität Ld bezüglich des Stroms I. Die q-Achseninduktivität Lq ist größer als die d-Achseninduktivität Ld in dem gesamten Bereich des Stromwerts in 4. Eine elektrische Zeitkonstante Tq (= Lq/R) der q-Achsen ist größer als eine elektrische Zeitkonstante Td (= Ld/R) der d-Achsen in der gesamten Region des Stromwerts in 4. Entsprechend ist die Antwort in der q-Achse kleiner als in der d-Achse, und in diesem Beispiel wird die Beziehung der Stromsteuerungsperiode Pi zwischen unterschiedlichen Zieldrehmomentregionen, wie sie in der Stromsteuerungsperiodenkarte definiert sind, basierend auf der elektrischen Zeitkonstante Tq der q-Achse, die eine geringere Antwort aufweist, eingestellt, wie nachfolgend beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, stellt Lq1 die q-Achseninduktivität Lq dar, wenn der Strom I gleich I1 ist, Lq2 stellt die q-Achsen-Induktivität Lq dar, wenn der Strom I gleich I2 ist, und Lq3 stellt die q-Achsen-Induktivität Lq dar, wenn der Strom I gleich I3 ist. Man beachte, dass der Strom I1 ein Strom ist, der einem Wert des Zieldrehmoments TM (TM1) entspricht, der eine obere Grenze in der ersten Zieldrehmomentregion A1 definiert, der Strom I2 ist ein Strom, der einem Wert des Zieldrehmoments TM (TM2) entspricht, der die obere Grenze der zweiten Zieldrehmomentregion A2 definiert, und der Strom I3 ist ein Strom, der einem Wert des Zieldrehmoments TM (TM3) entspricht, der die obere Grenze in der dritten Zieldrehmomentregion A3 definiert. Wie in 4 gezeigt, ist Lq1 das Vierfache von Lq3 und Lq2 ist das Doppelte von Lq3.
Wenn eine Änderung des Ankerwicklungswiderstands R bezüglich des Stroms I ignoriert werden kann, ist die elektrische Zeitkonstante Tq (= Lq1/R) der q-Achse, wenn der Strom I gleich I1 ist, das Vierfache der elektrischen Zeitkonstante Tq (= Lq3/R) der q-Achse, wenn der Strom I gleich I3 ist, und die elektrische Zeitkonstante Tq (= Lq2/R) der q-Achse, wenn der Strom I gleich I2 ist, ist das Doppelte der elektrischen Zeitkonstante Tq (Lq3/R) der q-Achse, wenn der Strom I gleich I3 ist. Wie in 3 gezeigt, ist die Beziehung der Stromsteuerungsperiode Pi zwischen unterschiedlichen Zieldrehmomentregionen, wie in der Stromsteuerungsperiodenkarte definiert, aus Sicht dieser Beziehung bezüglich der elektrischen Zeitkonstante Tq der q-Achse gesetzt. Die Stromsteuerungsperiode Pi ist also derart gesetzt, dass die Stromsteuerungsperiode Pi, die der ersten Zieldrehmomentregion A1 zugeordnet ist, deren oberen Grenze durch das Zieldrehmoment TM1 definiert ist, das dem Strom I1 entspricht, und dass die Stromsteuerungsperiode Pi, die der zweiten Drehzahlregion A2 zugeordnet ist, deren obere Grenze definiert ist durch das Zieldrehmoment TM2, das dem Strom I2 entspricht, jeweils das Vierfache (in diesem Beispiel „800 μs”) und das Doppelte (in diesem Beispiel „400 μs”) der Stromsteuerungsperiode Pi (in diesem Beispiel „200 μs”) sind, die der dritten Zieldrehmomentregion A3 zugeordnet ist, deren obere Grenze definiert ist durch das Zieldrehmoment TM3, das dem Strom I3 entspricht.
Dagegen wird der Wert der Spannungssteuerungsperiode Pv, der durch die Spannungssteuerungsperiodenkarte definiert ist, basierend auf der Zeit gesetzt, die einem Zyklus des elektrischen Winkels entspricht, der gemäß der Drehzahl ω bestimmt wird (im Folgenden einfach als „Elektrowinkelzykluszeit” bezeichnet). Dies wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die maximale Periode zum Aktualisieren der Schaltsteuerungssignale S1 bis S6, bei der die Größe von Rippelströmen auf ein in der Praxis akzeptables Niveau unterdrückt wird (im Folgenden als „maximale Spannungssteuerungsperiode” bezeichnet) nimmt zu, wenn die Drehzahl ω abnimmt, und diese maximale Spannungssteuerungsperiode kann geeignet basierend auf der Elektrowinkelzykluszeit hergeleitet werden. Die Elektrowinkelzykluszeit kann basierend auf der Drehzahl ω und der Anzahl von Magnetpolen hergeleitet werden, und nimmt zu, wenn die Drehzahl ω abnimmt. Spezieller ist die Elektrowinkelzykluszeit proportional zum Kehrwert der Drehzahl ω. Die maximale Spannungssteuerungsperiode kann hergeleitet werden, indem die Elektrowinkelzykluszeit durch eine vorbestimmte Konstante geteilt wird. Man beachte, dass die vorbestimmte Konstante beispielsweise „10” sein kann.
Durch Berücksichtigung der Elektrowinkelzykluszeit kann die maximale Spannungssteuerungsperiode, wie oben beschrieben, oder eine Periode, die nicht signifikant kürzer ist als die maximale Stromsteuerungsperiode, als die Spannungssteuerungsperiode Pv gesetzt werden, wodurch eine geeignete Periode, die nicht unnötig kurz ist, als die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß der Drehzahl ω gesetzt werden kann, während die Möglichkeit reduziert wird, dass Rippelströme zunehmen können.
In dem in 3 gezeigten Beispiel sind die Drehzahl ω1 und die Drehzahl ω2 „1/4” bzw. „1/2” von der Drehzahl ω3. Die Elektrowinkelzykluszeit, die der Drehzahl ω1 entspricht, und die Elektrowinkelzykluszeit, die der Drehzahl ω2 entspricht, sind also das Vierfache und das Zweifache der Elektrowinkelzykluszeit, die der Drehzahl ω3 entspricht. Wie in 3 gezeigt, wird die Beziehung der Spannungssteuerungsperiode Pv von unterschiedlichen Drehzahlregionen, wie in der Spannungssteuerungsperiodenkarte definiert, aus Sicht dieser Beziehung bezüglich der Elektrowinkelzykluszeit gesetzt. Die Spannungssteuerungsperiode Pv wird also so gesetzt, dass die Spannungssteuerungsperiode Pv, die der ersten Drehzahlregion B1 zugeordnet ist, deren obere Grenze durch die Drehzahl ω1 definiert ist, und die Spannungssteuerungsperiode Pv, die der zweiten Drehzahlregion B2 zugeordnet ist, deren obere Grenze durch die Drehzahl ω2 definiert ist, jeweils das Vierfache (in diesem Beispiel „400 μs”) und das Zweifache (in diesem Beispiel „200 μs”) der Spannungssteuerungsperiode Pv (in diesem Beispiel „100 μs”) sind, die der dritten Drehzahlregion B3 zugeordnet ist, deren oberen Grenze durch die Drehzahl ω3 definiert ist.
Wie oben beschrieben, führt der Stromsteuerungsbereich 24 ein Stromrückführungssteuerungsprozess durch zum Bestimmen der Spannungsbefehlswerte Vd, Vq, indem eine Proportionalsteuerung (bzw. -regelung) und Integralsteuerung (bzw. -regelung) basierend auf der Abweichung zwischen dem Strombefehlswert Id, Iq und dem Stromdetektionswert Idr, Iqr durchgeführt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der d-Achsen-Proportionalsteuerungsgewinn Kpd, der q-Achsenproportionalsteuerungsgewinn Kpd, der d-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kid und der q-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kiq, die in dem Stromrückführungssteuerungsprozess verwendet werden, durch die folgenden Ausdrücke gegeben, durch die d-Achsen-Induktivität Ld, die q-Achseninduktivität Lq und den Ankerwicklungswiderstand R. Kpd = ωc × Ld (10) Kpq = ωc × Lq (11) Kid = Kiq = ωc × R (12)
In den obigen Ausdrücken stellt ωc eine Grenzwinkelfrequenz dar, die das Reziproke der Zielantwortzeitkonstanten ist. Man beachte, dass die Grenzwinkelfrequenz ωc grundsätzlich willkürlich bestimmt werden kann, obwohl es eine obere Grenze gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi gibt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden der d-Achsenproportionalsteuerungsgewinn Kpd, der q-Achsenproportionalsteuerungsgewinn Kpq, der d-Achsenintegralsteuerungsgewinn, und der q-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kiq gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert. Es werden also sowohl die Proportionalsteuerungsgewinne Kpd, Kpq als auch die Integralsteuerungsgewinne Kid, Kiq gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert. Dadurch können die Proportionalsteuerungsgewinne Kpd, Kpq und die Integralsteuerungsgewinne Kid, Kiq geeignet gesetzt werden, während die Möglichkeit reduziert wird für ein „Overshoot”-Phänomen und eine Verschlechterung der Fähigkeit der Stromdetektionswerte Idr, Iqr, den Strombefehlswerten Id, Iq zu folgen, wenn die Stromsteuerungsperiode Pd geändert wird.
Spezieller werden in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die Proportionalsteuerungsgewinne Kpd, Kpq als auch die Integralsteuerungsgewinne Kid, Kiq gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert, indem die Grenzwinkelfrequenz ωc gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert wird. Beispielsweise wird die Grenzwinkelfrequenz ωc mit der gleichen Rate geändert, wie die Stromsteuerungsperiode Pi. Wenn die Stromsteuerungsperiode Pi mit N (wobei N ein positiver Wert ist) multipliziert wird, kann also auch die Grenzwinkelfrequenz ωc mit N multipliziert werden.
Wie oben beschrieben, sind in der PWM-Steuerung die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 des Wechselrichters 6 PWM-Signale, die basierend auf dem Träger erzeugt werden. Wenn die Steuerungsvorrichtung 2 aufgebaut ist, um in der Lage zu sein die Frequenz des Trägers (die Trägerfrequenz) zu schalten, können Schaltverluste reduziert werden, indem die Steuerungsvorrichtung 2 so strukturiert wird, dass die Trägerfrequenz reduziert wird gemäß einer Zunahme der Spannungssteuerungsperiode Pv. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 2 derart strukturiert sein, dass die Trägerfrequenz und die Spannungssteuerungsperiode Pv gleichzeitig geschaltet werden, während eine gegebene Beziehung zwischen dem Zyklus des Trägers und der Spannungssteuerungsperiode Pv aufrecht erhalten bleibt (beispielsweise der Zyklus des Trägers ist der Gleiche oder das Doppelte der Spannungssteuerungsperiode Pv).
Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß dem Betriebspunkt des Elektromotors 4 gesetzt werden, während die Möglichkeit reduziert wird, dass der Stromsteuerungsprozess und der Spannungssteuerungsprozess mit einer unnötig kurzen Periode durchgeführt werden. Dies kann die Möglichkeit reduzieren, dass die Betriebslast auf die arithmetische Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung 2 unnötig zunehmen kann. Darüber hinaus wird die Betriebslast, die zu der Stromrückführungssteuerung der arithmetischen Verarbeitungseinheit der Steuerungsvorrichtung 2 gehört, reduziert, wenn die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv zunehmen. Diese Struktur ermöglicht der arithmetischen Verarbeitungseinheit in einfacher Weise einen anderen Prozess parallel oder dergleichen durchzuführen.
4. Andere Ausführungsbeispiele

(1) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem drei Zieldrehmomentregionen gesetzt werden, indem der mögliche Bereich des Zieldrehmoments TM in drei Regionen unterteilt wird, die sich nicht überlappen, wie in 3 gezeigt. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, und es ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung irgendeine Anzahl (beispielsweise zwei, vier oder dergleichen) von Zieldrehmomentregionen zu setzen, die andere ist als drei, basierend auf einen möglichen Bereich des Zieldrehmoments TM. Vorzugsweise wird auch eine Mehrzahl von Zieldrehmomentregionen gesetzt, indem der mögliche Bereich des Zieldrehmoments TM in eine Mehrzahl von Regionen, die sich überlappen, unterteilt wird. Bei dieser Struktur, wenn das Zieldrehmoment TM zu dem Zeitpunkt, bei der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 die Stromsteuerungsperiode Pi bestimmt, in einem Überlappungsbereich benachbarter Zieldrehmomentregionen ist, kann bestimmt werden, zu welcher Zieldrehmomentregion dieses Zieldrehmoment TM gehört, basierend auch auf einem Index, der ein anderer ist als das Zieldrehmoment TM (die Drehzahl ω, die Modulationsrate M, ob der Elektromotor 4 als Elektromotor oder als Elektrogenerator arbeitet, oder dergleichen).
(2) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem drei Drehzahlregionen gesetzt werden, indem der mögliche Bereich der Drehzahl ω in drei Regionen unterteilt wird, die sich nicht überlappen, wie in 3 gezeigt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, es ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung irgendeine Anzahl (beispielweise zwei, vier oder dergleichen) von Drehzahlregionen zu setzen, die eine andere ist als drei, basierend auf dem möglichen Bereich der Drehzahl ω. Vorzugsweise wird auch eine Mehrzahl von Drehzahlregionen gesetzt, indem der mögliche Bereich der Drehzahl ω in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird, die sich überlappen. Bei dieser Struktur, wenn die Drehzahl ω zu dem Zeitpunkt, bei der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 die Spannungssteuerungsperiode Pv bestimmt, ein Überlappungsbereich benachbarter Drehzahlregionen ist, kann bestimmt werden, zu welcher Drehzahlregion diese Drehzahl ω gehört, basierend auch auf einem Index, der ein anderer ist als die Drehzahl ω (das Zieldrehmoment TM, die Modulationsrate M, ob der Elektromotor 4 als Elektromotor oder Elektrogenerator arbeitet, oder dergleichen).
(3) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 die Stromsteuerungsperiode Pi bestimmt, indem Bezug genommen wird auf die Stromsteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich (15) gespeichert ist, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich (13) die Spannungssteuerungsperiode Pv bestimmt, indem auf die Spannungssteuerungsperiodenkarte Bezug genommen wird, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 gespeichert ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise bestimmt der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 auch vorzugsweise die Stromsteuerungsperiode Pi basierend auf einem vorbestimmten Ausdruck gemäß dem Zieldrehmoment TM. in jedem Fall, verschieden zu dem obigen Ausführungsbeispiel, bei dem Stromsteuerungsperiode Pi als ein Wert bestimmt wird, der schrittweise zunimmt, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt, wird vorzugsweise die Stromsteuerungsperiode Pi als ein Wert bestimmt, der kontinuierlich zunimmt, wenn das Zieldrehmoment TM abnimmt. Vorzugsweise bestimmt der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 auch die Spannungssteuerungsperiode Pv basierend auf einem vorbestimmten Ausdruck gemäß der Drehzahl ω. In jedem Fall, ungleich dem obigen Ausführungsbeispiel, bei dem die Spannungssteuerungsperiode Pv als ein Wert bestimmt wird, der schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahl ω abnimmt, wird vorzugsweise auch die Spannungssteuerungsperiode Pv als ein Wert bestimmt, der kontinuierlich zunimmt, wenn die Drehzahl ω abnimmt.
(4) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem, wenn die Stromsteuerungsperiode Pi, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, kürzer als die Spannungssteuerungsperiode Pv, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt worden ist, der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 die Spannungssteuerungsperiode Pv auf den gleichen Wert setzt, wie die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Vorzugsweise setzt der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich 14 auch die Spannungssteuerungsperiode Pv auf den Wert, der von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt wird, selbst wenn die Stromsteuerungsperiode Pi, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, kürzer ist als die Spannungssteuerungsperiode Pv, die von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt wird. Bei einer derartigen Struktur werden vorzugsweise die Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 des Wechselrichters 6 nicht nur basierend auf den Spannungsbefehlswerten Vd, Vq erzeugt, die durch den jüngsten Stromsteuerungsprozess bestimmt werden, sondern auch basierend auf Spannungsbefehlswerten Vd, Vq, die durch einen früheren Stromsteuerungsprozess bestimmt wurden, in dem Spannungssteuerungsprozess des Spannungssteuerungsbereichs 10.
(5) Das obigen Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd und der q-Achsenspannungseinstellungswert ΔVq durch die Ausdrücke (6) und (7) gegeben sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen, das der d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd und der q-Achsenspannungseinstellungswert ΔVq durch die nachfolgenden Ausdrücke (13) und (14) gegeben sind. ΔVd = Vzd – Eq (13) ΔVq = Vzq + Ed + Em (14)
Vzd stellt einen d-Achsen Spannungsabfall dar, und ist gegeben durch das Produkt des Ankerwicklungswiderstands R und des tatsächlichen d-Achsenstroms Idr. Vzq stellt einen q-Achsenspannungsabfall dar, und ist gegeben durch das Produkt aus dem Ankerwicklungswiderstand R und dem tatsächlichen q-Achsenstrom Iqr. Vorzugsweise werden auch der d-Achsenstrombefehlswert Id und der q-Achsenstrombefehlswert Iq anstelle des tatsächlichen d-Achsenstroms Idr und des tatsächlichen q-Achsenstroms Iqr verwendet, um den d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd und den q-Achsenspannungseinstellungswert ΔVq basierend auf den Ausdrücken (6) und (7) herzuleiten, oder den Ausdrücken (13) und (14). Vorzugsweise werden der d-Achsenspannungseinstellungswert ΔVd und der q-Achsenspannungseinstellungswert ΔVq auch auf Null gesetzt, um also den d-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vdb und den q-Achsenspannungsbasisbefehlswert Vqb so wie sie sind als den d-Achsenspannungsbefehlswert Vd und den q-Achsenspannungsbefehlswert Vq zu verwenden.
(6) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 auf die Stromsteuerungsperiodenkarte Bezug nimmt, um die Stromsteuerungsperiode Pi zu bestimmen, die der Zieldrehmomentregion zugeordnet ist, zu der das Zieldrehmoment TM zum Zeitpunkt der Bestimmung der Stromsteuerungsperiode Pi gehört, als eine Periode zum Durchführen des Stromsteuerungsprozesses. Darüber hinaus ist das obige Ausführungsbeispiel beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 Bezug nimmt auf die Spannungssteuerungsperiodenkart, um die Spannungssteuerungsperioden Pv zu bestimmen, die der Drehzahlregion zugeordnet ist, zu der die Drehzahl ω zum Zeitpunkt der Bestimmung der Spannungssteuerungsperiode Pv gehört, als eine Periode zum Durchführen des Spannungssteuerungsprozesses. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Hysterese an der Grenze zwischen benachbarten Zieldrehzahlregionen bereitzustellen, um einen Grenzwert in dem Fall zu setzen, bei dem das Zieldrehmoment TM auf einen Wert zunimmt, der größer ist als ein Grenzwert in dem Fall, bei dem das Zieldrehmoment TM abnimmt. Es ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Hysterese an der Grenze zwischen benachbarten Drehzahlregionen bereitzustellen, um einen Grenzwert in dem Fall, bei dem die Drehzahl ω zunimmt, auf einen Wert zu setzen, der größer ist als ein Grenzwert, in dem Fall, bei dem die Drehzahl ω abnimmt.
(7) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem die Stromsteuerungsperiode Pi, die durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 bestimmt wird, ein Wert ist, der basierend auf der elektrischen Zeitkonstanten T des Elektromotors 4 gesetzt worden ist, die gemäß der Drehzahl TM bestimmt wird, und die Spannungssteuerungsperiode Pv, die von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 bestimmt wird, ein Wert ist, der basierend auf der Zeit gesetzt wird, die einem Zyklus des Elektrowinkels entspricht, der gemäß der Drehzahl ω bestimmt wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise hat die Stromsteuerungsperiode Pi vorzugsweise einen Wert, der basierend auf einem anderen Index gesetzt wird (beispielsweise der Kehrwert des Zieldrehmoments TM, oder dergleichen) anstatt auf der elektrischen Zeitkonstanten T zu basieren. Vorzugsweise hat die Spannungssteuerungsperiode Pv auch einen Wert, der gesetzt wird basierend auf einem anderen Index (beispielsweise der Kehrwert der Drehzahl ω, oder dergleichen) anstatt auf der Zeit zu basieren, die einem Zyklus des elektrischen Winkels entspricht.
(8) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem TM1, TM2 und TM3, die die Grenzen der Zieldrehmomentregionen definieren, bestimmt werden basierend auf Charakteristiken der q-Achsen-Induktivität Lq, wie in 4 gezeigt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, und die Werte des Zieldrehmoments TM, die die Grenzen der Zieldrehmomentregionen definieren, können willkürlich und unabhängig voneinander gesetzt werden. Beispielsweise werden die Werte des Zieldrehmoments TM, die die Grenzen der Zieldrehmomentregionen definieren, derart gesetzt, dass der mögliche Bereich des Zieldrehmoments TM im Wesentlichen gleich unterteilt wird. Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem ω1, ω2 und ω3, die die Grenzen der Zieldrehmomentregionen definieren, bestimmt werden, so dass ω1 und ω2 gleich „1/4” bzw. „1/2” von ω3 sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, und die Werte der Drehzahl ω, die die Grenzen der Drehzahlregionen definieren, können willkürlich und unabhängig voneinander gesetzt werden. Beispielsweise sind die Werte der Drehzahl ω, die die Grenzen der Drehzahlregionen definieren, vorzugsweise derart gesetzt, dass der mögliche Bereich der Drehzahl ω im Wesentlichen gleich unterteilt wird.
(9) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der d-Achsen-Proportionalsteuerungsgewinn Kpd, der q-Achsenpropartionalsteuerungsgewinn Kpq, der d-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kid, der q-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kiq durch die Ausdrücke (10) bis (12) gegeben sind, und sowohl die Proportionalsteuerungsgewinne Kpd, Kqp, als auch die Integralsteuerungsgewinne Kid, Kiq werden gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert, indem die Grenzwinkelfrequenz ωc gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt und es ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass die Grenzwinkelfrequenz ωc nicht gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert wird, und die Gewinne nur mit einer Änderung der Induktivität Ld, Lq oder einer Änderung des Ankerwicklungswiderstands A geändert werden.
(10) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der d-Achsen-Proportionalsteuerungsgewinn Kpd, der q-Achsenproportionalsteuerungsgewinn Kpq, der d-Achsen-Integralsteuerungsgewinn Kid und der q-Achsenintegralsteuerungsgewinn Kiq durch die Ausdrücke (10) bis (12) gegeben sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, und es ist auch eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass diese Gewinne unabhängig voneinander gesetzt werden, ohne Verwendung einer gemeinsamen physikalischen Größe (in dem obigen Ausführungsbeispiel die Grenzwinkelfrequenz ωc). In diesem Fall wird vorzugsweise auch nur ein Teil der Gewinne gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert, und der verbleibende Teil der Gewinne wird nicht gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi geändert. Beispielsweise ist es möglich von der Proportionalsteuerungsgewinnen Kpd, Kpq und den Integralsteuerungsgewinnen Kid, Kiq einen gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi zu ändern, und nicht die anderen Gewinne gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi zu ändern. Der hier verwendete Ausdruck „nicht den Gewinn gemäß der Stromsteuerungsperiode Pi ändern” bedeutet nicht notwendigerweise, dass der Gewinn ein fester Wert ist, sondern gibt ein Konzept an, das die Struktur enthält, bei der der Gewinn basierend auf einem Index geändert wird, der ein anderer ist als die Stromsteuerungsperiode Pi.
(11) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der AC-Elektromotor (der Elektromotor 4) ein IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Electric Motor) ist, der durch einen Dreiphasenwechselstrom betrieben wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein. SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Electric Motor) als Elektromotor 4 verwendet werden. Zusätzlich zu den Synchronelektromotoren kann ein Induktionselektromotor oder dergleichen beispielsweise als Elektromotor 4 verwendet werden. Ein Einphasenwechselstrom oder ein Mehrphasenwechselstrom, der ein anderer ist als der Dreiphasenwechselstrom, beispielsweise ein Zweiphasenwechselstrom, Vierphasenwechselstrom oder Wechselstrom mit mehr Phase können als Wechselstrom verwendet werden, der an einen derartigen AC-Elektromotor geliefert wird.
(12) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem die Stromsteuerungsperiode Pi bestimmt wird durch den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 gemäß dem Zieldrehmoment TM, die Spannungssteuerungsperiode Pv wird durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 gemäß der Drehzahl ω bestimmt, und die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv werden auf ein ganzzahliges Vielfaches der Basisbetriebsperiode gesetzt. In diesem Fall können der Stromsteuerungsprozess des Stromsteuerungsbereichs 24 und der Spannungssteuerungsprozess des Spannungssteuerungsbereichs 12 gleichzeitig auftreten. Wenn der Stromsteuerungsprozess und der Spannungssteuerungsprozess gleichzeitig auftreten, wird vorzugsweise der Spannungssteuerungsprozess vor dem Stromsteuerungsprozess durchgeführt. Dadurch, dass dem Spannungssteuerungsprozess eine Priorität gegenüber dem Stromsteuerungsprozess gegeben wird, ist die Stromsteuerungsperiode Pi nicht auf ein ganzzahliges Vielfaches der Basisbetriebsperiode begrenzt, und kann auch bestimmt werden, um gleich oder größer zu sein als die Spannungssteuerungsperiode Pv.
(13) Das obige Beispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem der U-Phasenstrom Iur, der V-Phasenstrom Ivr und der W-Phasenstrom Iwr von dem Stromsensor 42 detektiert werden, und die Magnetpolposition θ von dem Drehsensor 43 detektiert wird. In diesem Fall werden vorzugsweise die Dreiphasenströme Iur, Ivr, Iwr und die Magnetpolposition θ in Synchronisation mit der Spannungssteuerungsperiode Pv einmal oder mehrmals in der Spannungssteuerungsperiode Pv detektiert, und vorzugsweise werden auch die Dreiphasenströme Iur, Ivr, Iwr und die Magnetpolposition θ in Synchronisation mit der Stromsteuerungsperiode Pi einmal oder mehrmals in der Stromsteuerungsperiode Pi detektiert. Ebenso wird vorzugsweise eine Detektion der Dreiphasenströme Iur, Ivr, Iwr und der Magnetpolposition θ durchgeführt, ohne in Synchronisation zu sein mit der Stromsteuerungsperiode Pi oder der Spannungssteuerungsperiode Pv, sondern um die Dreiphasenströme Iur, Ivr, Iwr und die Magnetpolposition θ in Synchronisation mit einer vorbestimmten Drehperiode (beispielsweise ein elektrischer Winkel von 360°) einmal oder mehrmals in der vorbestimmten Drehperiode zu detektieren.
(14) Das obige Ausführungsbeispiel ist beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem das Zieldrehmoment TM in den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 eingegeben wird, und der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 die Stromsteuerungsperiode Pi basierend auf dem eingegebenen Zieldrehmoment TM und durch Bezugnahme auf den Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 bestimmt. Darüber hinaus ist das obige Ausführungsbeispiel beschrieben worden in Bezug auf ein Beispiel, bei dem die Drehzahl ω in den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 eingegeben wird, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 die Spannungssteuerungsperiode Pv basierend auf der eingegeben Drehzahl ω und durch Bezugnahme auf den Steuerungsperiodenspeicherungsabschnitt 15 bestimmt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass das Zieldrehmoment TM und die Drehzahl ω in den Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 eingegeben werden, und der Steuerungsperiodenspeicherungsbereich 15 die Stromsteuerungsperiode Pi und die Spannungssteuerungsperiode Pv gemäß dem Zieldrehmoment TM und der Drehzahl ω an den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 und den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 ausgibt. In diesem Fall ist es auch möglich das Zieldrehmoment TM nicht in den Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich 12 einzugeben. Es ist auch möglich, die Drehzahl ω nicht in den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich 13 einzugeben.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise für Steuerungsvorrichtungen verwendet zum Steuern einer Elektromotorantriebsvorrichtung, die einen Wechselrichter enthält, der eine DC-Spannung in eine AC-Spannung umwandelt, um die AC-Spannung an einen AC-Elektromotor zu liefern.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotorantriebsvorrichtung
2: Steuerungsvorrichtung
4: Elektromotor(AC-Elektromotor)
6: Wechselrichter
10: Spannungssteuerungsbereich
12: Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich
13: Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich
14: Steuerungsperiodeneinstellungsbereich
15: Steuerungsperiodenspeicherungsbereich
24: Stromsteuerungsbereich
Id: d-Achsen Strombefehlswert (Strombefehlswert)
Iq: q-Achsen Strombefehlswert (Strombefehlswert)
Idr: tatsächlicher d-Achsenstrom (Stromdetektionswert)
Iqr: tatsächlicher q-Achsenstrom (Stromdetektionswert)
Pi: Stromsteuerungsperiode
Pv: Spannungssteuerungsperiode
S1–S6: Schaltsteuerungssignal
TM: Zieldrehmoment
Vd: d-Achsen Spannungsbefehlswert (Spannungsbefehlswert)
Vq: q-Achsen Spannungsbefehlswert (Spannungsbefehlswert)
ω: Drehzahl

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 3890907 [0003]

Claims

Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Elektromotorantriebsvorrichtung, die einen Wechselrichter enthält, der eine DC-Spannung in eine AC-Spannung umwandelt, um die AC-Spannung an den AC-Elektromotor zu liefern, enthaltend: einen Stromsteuerungsbereich zum Durchführen eines Stromsteuerungsprozesses des Bestimmens eines Spannungsbefehlswerts basierend auf einer Abweichung zwischen einem Strombefehlswert, der ein Befehlswert eines Stroms ist, der an eine Spule des AC-Elektromotors anzulegen ist, und einem Stromdetektionswert, der ein Detektionswert eines Stroms ist, der in der Spule fließt; einen Spannungssteuerungsbereich zum Durchführen eines Spannungssteuerungsprozesses des Erzeugen eines Schaltsteuerungssignals des Wechselrichters entsprechend dem Spannungsbefehlswert; einen Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Stromsteuerungsperiode, die eine Periode ist zum Durchführen eines Stromsteuerungsprozesses, basierend auf einem Zieldrehmoment des AC-Elektromotors; einen Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich zum Bestimmen einer Spannungssteuerungsperiode, die eine Periode ist zum Durchführen eines Spannungssteuerungsprozesses, basierend auf einer Drehzahl des AC-Elektromotors; und einen Steuerungsperiodeneinstellungsbereich zum Setzen der Stromsteuerungsperiode und der Spannungssteuerungsperiode basierend auf der Bestimmung des Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereichs und des Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereichs, wobei der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich gemäß dem Zieldrehmoment die Stromsteuerungsperiode als einen Wert bestimmt, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn das Zieldrehmoment abnimmt, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich gemäß der Drehzahl die Spannungssteuerungsperiode als einen Wert bestimmt, der kontinuierlich oder schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahl abnimmt.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Stromsteuerungsperiode, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, einen Wert hat, der basierend auf einer elektrischen Zeitkonstante des AC-Elektromotors gesetzt ist, die gemäß dem Zieldrehmoment bestimmt ist, und die Spannungssteuerungsperiode, die durch den Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt ist, einen Wert hat, der gesetzt wird basierend auf einer Zeit, die einem Zyklus eines elektrischen Winkels entspricht, der gemäß der Drehzahl bestimmt ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der wenn die Stromsteuerungsperiode, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, kürzer ist als die Spannungssteuerungsperiode, die von dem Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird, der Steuerungsperiodeneinstellungsbereich die Spannungssteuerungsperiode auf den gleichen Wert setzt wie der der Stromsteuerungsperiode, die von dem Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich bestimmt wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit: einem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich, der eine Stromsteuerungsperiodenkarte speichert, die die Stromsteuerungsperiode für jede von einer Mehrzahl von Zieldrehmomentregionen definiert, die gesetzt sind durch Teilen eines möglichen Bereichs des Zieldrehmoments in eine Mehrzahl von Regionen, und eine Spannungssteuerungsperiodenkarte, die die Spannungssteuerungsperiode für jede von einer Mehrzahl von Drehzahlregionen definiert, die gesetzt sind durch Teilen eines möglichen Bereichs der Drehzahl in eine Mehrzahl von Regionen, wobei die Stromsteuerungsperiodenkarte die Stromsteuerungsperiode definiert, die schrittweise zunimmt, wenn die Zieldrehmomentregion abnimmt, die Spannungssteuerungsperiodenkarte, die die Spannungssteuerungsperiode definiert, die schrittweise zunimmt, wenn die Drehzahlregion abnimmt, und der Stromsteuerungsperiodenbestimmungsbereich die Stromsteuerungsperiode bestimmt durch Bezugnahme auf die Stromsteuerungsperiodenkarte, die in dem Stromperiodenspeicherungsbereich gespeichert ist, und der Spannungssteuerungsperiodenbestimmungsbereich die Spannungssteuerungsperiode bestimmt durch Bezugnahme auf die Spannungssteuerungsperiodenkarte, die in dem Steuerungsperiodenspeicherungsbereich gespeichert ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Stromsteuerungsprozess ein Stromrückführungssteuerungsprozess ist zum Bestimmen des Spannungsbefehlswerts, indem mindestens eine Proportionalsteuerung und Integralsteuerung basierend auf der Abweichung zwischen dem Strombefehlswert und dem Stromdetektionswert durchgeführt werden, und beide, ein Proportionalsteuerungsgewinn, der ein Steuerungsgewinn der Proportionalsteuerung ist, und ein Integralsteuerungsgewinn, der ein Steuerungsgewinn der Integralsteuerung ist, werden gemäß der Stromsteuerungsperiode geändert.