DE112014007197T5

DE112014007197T5 - Antriebs-steuerungsvorrichtung für einen mehrwicklungsmotor

Info

Publication number: DE112014007197T5
Application number: DE112014007197.8T
Authority: DE
Inventors: Yuriko Okamoto; Akira Satake; Hiromitsu Suzuki; Ritaka Nakamura; Masahiko Tsukakoshi
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2017-08-24
Also published as: WO2016079839A1; JP5866070B1; CN107210697B; US10103674B2; JPWO2016079839A1; CN107210697A; US20170310264A1

Abstract

In einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor, der einen Leistungswandler zum Treiben einer Wicklungsgruppe pro jeder Wicklungsgruppe eines Mehrwicklungsmotors mit einer Mehrzahl von Sätzen von Wicklungsgruppen aufweist, ist eine Kompensationswert-Berechnungseinheit vorgesehen, die durch Verwendung eines Signals einer ersten Steuerung, die einen ersten Leistungswandler steuert, der eine erste Wicklungsgruppe unter den Wicklungsgruppen treibt, einen Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals der anderen Steuerung bezieht, der den anderen Leistungswandler steuert, der von dem ersten Leistungswandler verschieden ist, und zwar auf der Basis des Kompensationswerts, der von der Kompensationswert-Berechnungseinheit bezogen wird, wird ein Signal der anderen Steuerung kompensiert, um den anderen Leistungswandler zu steuern, und der ersten Leistungswandler wird gesteuert, ohne ein Signal einer ersten Steuerung zu kompensieren.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung, die eine Antriebssteuerung eines Mehrwicklungsmotors durchführt, der eine Mehrzahl von Sätzen von Wicklungsgruppen aufweist, die unabhängig sind, und zwar in einem Motor, bei dem eine Mehrzahl von Leistungswandlern verwendet wird.
Stand der Technik
Ein Mehrwicklungsmotor ist ein Motor, der eine Mehrzahl von Sätzen von Wicklungsgruppen aufweist, die in einem Motor unabhängig sind, und er wird weitverbreitet verwendet, da ein Mehrwicklungsmotor Vorteile hat, wie beispielsweise, dass die Wicklung gebündelt wird, um dazu imstande zu sein, eine größere Kapazität und ein größeres Drehmoment zu erhalten, und für jede von mehreren Wicklungsgruppen kann eine Steuerung durchgeführt werden, und die Harmonischen eines Motors können verringert werden.
Als Antriebseinrichtung für einen Mehrwicklungsmotor ist eine Steuerungseinrichtung wohlbekannt, welche eine solche Konfiguration hat, dass der Antrieb durchgeführt wird, indem eine Mehrzahl von Leistungssteuerungen verwendet wird. Es ergibt sich ein dahingehender Vorteil, dass durch Verwendung der Leistungswandler Motoren mit verschiedenen Kapazitäten angetrieben werden können, ohne die Hauptschaltung eines Wandlers zu verändern.
Als ein Problem betreffend die Steuerung eines Mehrwicklungsmotors ist es bekannt, dass in einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen eine magnetische Kopplung zwischen den Wicklungsgruppen erzeugt wird, und es wird ein Einfluss auf die Wicklungsgruppen untereinander erzeugt. Es besteht ein dahingehendes Problem, dass die Steuerungs-Leistungsfähigkeit durch die Zwischengruppen-Beeinflussung verschlechtert wird, die durch die magnetische Kopplung verursacht wird, so dass sich eine Verschlechterung des Steuerungs-Ansprechverhaltens und des Stromrippels ergibt.
Als ein Weg zum Lösen des oben erwähnten Problems ist ein Steuerungsverfahren bekannt, bei welchem ein Durchschnittsstrom und ein Differenzstrom in zwei Wicklungsgruppen in einer Hauptschaltung getrennt werden, die eine solche Konfiguration haben, dass zwei Wechselrichtervorrichtungen vom Spannungsquellentyp vorhanden sind, die parallel zu zwei Mehrwicklungsmotoren geschaltet sind. Eine Stromsteuerung wird so durchgeführt, dass eine Durchschnittskomponente, die zu einer Ausgabe eines Motors beiträgt, einem Befehlswert folgt.
Andererseits wird die Steuerung so durchgeführt, dass ein Differenzstrom zwischen Wicklungsgruppen Null wird, um ein Ungleichgewicht zwischen einer Mehrzahl von Gruppen von Wicklungsgruppen zu unterbinden. Wenn das oben erwähnte Prinzip verwendet wird, dann wird ein Ungleichgewicht zwischen zwei Wicklungsgruppen beseitigt, und es werden ein Rippel mit niedrigem Drehmoment und ein hohes Ansprechverhalten verwirklicht. (siehe beispielsweise Patentdokument 1.)
Hinsichtlich einer Steuerungseinrichtung, bei welcher jede Strom-Steuerungseinrichtung für jede Wicklungsgruppe in einem Mehrwicklungsmotor vorgesehen ist, ist ein Verfahren wohlbekannt, bei welchem der q-Achsenstrom so gesteuert wird, dass der magnetische Fluss in jeder Wicklungsgruppe gleichförmig gesteuert wird. Das gleiche Drehmoment wird jeder Gruppe zugewiesen, und eine Phase zur Magnetpoleinstellung, die im Voraus eingestellt worden ist, wird einer Koordinatenumwandlungseinrichtung einer Strom-Steuerungseinrichtung zugewiesen, um eine Magnetpolposition zu kompensieren. Wenn das Obige ausgeführt wird, kann eine Effizienzverringerung verbessert werden, die durch ein Strom-Ungleichgewicht zwischen Wicklungsgruppen hervorgerufen wird, und Vibrationen können unterdrückt werden. (siehe beispielsweise Patentdokument 2.)
Ferner offenbart das Patentdokument 3 eine Technologie hinsichtlich einer Kompensation von Zwischengruppen-Beeinflussung. Um einen Spannungs-Befehlswert von jeder Wicklungsgruppe zu kompensieren, ist der jeweilige Nichtbeeinflussungs-Steuerungsteil vorgesehen, der Spannungs-Kompensationswert wird einem Zwei-Weg von jedem Nichtbeeinflussungs-Steuerungsteil zugewiesen, um die Nichtbeeinflussungs-Kompensation durchzuführen.
Gemäß der Konfiguration, bei welcher unter einer Mehrzahl von Steuerungseinrichtungen mittels einer Nebensteuerungseinrichtung, die eine Steuerung durchführt, wenn ein Befehl von einer Hauptsteuerungseinrichtung empfangen wird, eine Steuerung einer zweiten Gruppe durchgeführt wird, wird jedoch bestimmt, dass die Berechnung von einer Hauptsteuerungseinrichtung durchgeführt wird, und zwar vor einer Berechnung, die von einer Nebensteuerungseinrichtung durchgeführt wird, und selbst dann, wenn eine Kommunikation von einer Hauptsteuerungseinrichtung zu einer Nebensteuerungseinrichtung durchgeführt werden kann, kann eine Kommunikation von einer Nebensteuerungseinrichtung zu einer Hauptsteuerungseinrichtung nicht durchgeführt werden.
Demzufolge kann beispielsweise selbst dann, wenn eine Kompensation von einer ersten Gruppe zu einer zweiten Gruppe durchgeführt werden kann, eine Kompensation von einer zweiten Gruppe zu einer ersten Gruppe nicht durchgeführt werden. Demzufolge kann ein Nichtbeeinflussungs-Kompensationsverfahren, das in dem Patentdokument 3 offenbart ist, nicht auf die Konfiguration angewendet werden, bei welcher eine Steuerung eines Mehrwicklungsmotors mittels einer Hauptsteuerungseinrichtung und einer Nebensteuerungseinrichtung durchgeführt wird.
Literatur zum Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1 Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 1993-260 792 A
Patentdokument 2 Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2004-032 849 A
Patentdokument 3 Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2003-153 585 A

Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Hinsichtlich einer Steuerungseinrichtung, bei welcher ein Mehrwicklungsmotor mittels einer Mehrzahl von Leistungswandlern angetrieben wird, besteht ein dahingehendes Problem, dass ein Steuerungssystem infolge von Zwischengruppen-Beeinflussung instabil wird, die durch magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen hervorgerufen wird, und es ist schwierig, ein gutes Ansprechverhalten zu verwirklichen, was einen Stromrippel hervorruft.
Als Verfahren zum Lösen des oben erwähnten Problems gibt es ein Steuerungsverfahren, bei welchem eine Steuerung durchgeführt wird, bei der ein Durchschnittswert und ein Differenzwert von jeder Wicklung eines Mehrwicklungsmotors getrennt werden, was in dem Patentdokument 1 offenbart ist. Gemäß diesem Verfahren muss jedoch die Konfiguration eines Strom-Steuerungssystems entsprechend dem Motor geändert werden. Daher muss die Spezifikation des Leistungswandlers für jeden Motor verändert werden, und im Ergebnis wird die Anzahl von Schritten groß, und demzufolge ist die Entwicklung ineffektiv.
Bei herkömmlichen Steuerungsverfahren gilt ferner Folgendes: Wenn eine Zwischenwicklungs-Steuerung durchgeführt wird, ist eine Zweiweg-Kommunikation notwendig. Hinsichtlich einer Zweiweg-Kommunikation besteht ein dahingehender Nachteil, dass die Anzahl von Teilen erhöht wird und eine synchrone Berechnung verkompliziert wird. Demzufolge verwenden einige Steuerungseinrichtungen die Konfiguration einer Einweg-Kommunikation. Hinsichtlich der oben erwähnten Einweg-Steuerungseinrichtung besteht ein dahingehendes Problem, dass der oben erwähnte Stand der Technik nicht darauf angewendet werden kann.
In Anbetracht des oben erwähnten Problems zielt diese Erfindung darauf ab, eine Steuerungseinrichtung für einen Mehrwicklungsmotor anzugeben, die eine einfache Konfiguration hat, bei welcher selbst bei einer Einweg-Kommunikation eine Beeinflussung zwischen den Wicklungsgruppen unterbunden werden kann und ein Steuerungssystem stabilisiert werden kann.
Wege zum Lösen der Probleme
In einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor, der mehrere Sätze von Wicklungsgruppen hat, die jeweils den Wicklungsgruppen entspricht, weist die Antriebs-Steuerungsvorrichtung Folgendes auf: einen Leistungswandler, der eine Wicklungsgruppe treibt, einen Stromdetektor, der einen Strom in der Wicklungsgruppe detektiert, eine Steuerung, die den Leistungswandler zum Treiben der Wicklungsgruppe auf der Basis einer Stromabweichung zwischen einem Stromwert der Wicklungsgruppe, der von dem Stromdetektor detektiert wird, und einem Strombefehlswert der Wicklungsgruppe steuert, der eingegeben wird, und wobei die Antriebs-Steuerungsvorrichtung ferner eine Kompensationswert-Berechnungseinheit aufweist, die durch Verwendung eines Signals einer ersten Steuerung, die einen ersten Leistungswandler steuert, der eine erste Wicklungsgruppe unter den Wicklungsgruppen steuert, einen Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals der anderen Steuerung bezieht, der den anderen Leistungswandler steuert, der von dem ersten Leistungswandler verschieden ist,
wobei auf der Basis von dem Kompensationswert, der von dem Kompensationswert-Berechnungseinheit bezogen wird, ein Signal der anderen Steuerung kompensiert wird und der andere Leistungswandler gesteuert wird, und der erste Leistungswandler gesteuert wird, ohne ein Signal der ersten Steuerung zu kompensieren.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung kann ein Einfluss unterbunden werden, der durch die Totzeit verursacht wird, selbst in einer Steuerungskonfiguration einer Einweg-Kommunikation kann eine Beeinflussung zwischen den Wicklungsgruppen unterbunden werden, und ein Steuerungssystem kann stabilisiert werden, d. h. es gibt eine dahingehende Wirkung, dass eine Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor mit einer einfachen Konfiguration erhalten werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
2 ist ein q-Achsen-Blockdiagramm, um ein Motormodell eines Zweiwicklungsmotors anzugeben, um das Prinzip der Erfindung zu beschreiben.
3 ist ein Blockdiagramm, um ein Motormodell eines Zweiwicklungsmotors mit einem Eingang und einem Ausgang von nur einer Gruppe auszudrücken, um das Prinzip der Erfindung zu beschreiben.
4 ist ein Bode-Diagramm bei der Steuerung eines Zweiwicklungsmotors zum Beschreiben des Prinzips der Erfindung.
5 ist ein Diagramm, das eine Tabelle einer Motorkonstante zeigt, die verwendet wird, um ein Bode-Diagramm gemäß 4 zu zeichnen.
6 ist ein Blockdiagramm, das erstellt wird, indem eine Verstärkungs-Einstellungseinheit zu einem Blockdiagramm eines Motormodells gemäß 3 hinzugefügt wird, um das Prinzip der Erfindung zu beschreiben.
7 ist ein detaillierteres Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
8 ist ein erstes Diagramm, das das Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors zeigt, zum Beschreiben der Wirkung einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
9 ist ein zweites Diagramm, das das Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors zeigt, zum Beschreiben der Wirkung einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
11 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt.
13 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt.
14 ist ein detaillierteres Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt.
15 ist ein detaillierteres Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt.
16 ist ein detaillierteres Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung zeigt.
18 ist ein erstes Diagramm, das das Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors zeigt, zum Beschreiben der Wirkung einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung.
19 ist ein zweites Diagramm, das das Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors zeigt, zum Beschreiben der Wirkung einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung.
Ausführungsformen zum Realisieren der Erfindung
Gemäß dem Stand der Technik wird beispielsweise zwischen zwei Sätzen von Wicklungsgruppen eine Steuerung durchgeführt, um eine Beeinflussung in beiden Wicklungsgruppen zu kompensieren, oder es wird eine Steuerung durchgeführt, so dass der Strom in beiden Wicklungsgruppen übereinstimmt. Das heißt, in zwei Sätzen von Wicklungsgruppen ist es ein hauptsächliches Ziel, eine Symmetriesteuerung durchzuführen. Die Totzeit in einem Steuerungssystem zwischen einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen wurde jedoch bislang nicht betrachtet. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass der Einfluss der Totzeit in einem Steuerungssystem bei der Stromsteuerung eines Mehrwicklungsmotors einer der Gründe ist, dass die Zwischengruppen-Beeinflussung instabil ist, und haben die Unterdrückung einer Zwischengruppen-Beeinflussung realisiert, indem sie eine asymmetrische Steuerung durchführen.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt. Bei der Ausführungsform 1 wird ein Fall als ein Beispiel beschrieben, bei welchem bei einem Mehrwicklungsmotor eine Antriebssteuerung eines Zweiwicklungsmotors durchgeführt wird, der zwei Sätze von Wicklungsgruppen aufweist, d. h. eine erste Wicklungsgruppe 20a und eine zweite Wicklungsgruppe 20b. Eine Antriebs-Steuerungsvorrichtung 50 eines Mehrwicklungsmotors zum Durchführen einer Antriebssteuerung eines Mehrwicklungsmotors 2 weist Leistungswandler 1a und 1b auf, die Energie umwandeln, die von Energiequellen 6a und 6b zugeführt wird, um jede Wicklungsgruppe zu versorgen, und die eine Stromsteuerung hinsichtlich der Leistungswandler 1a und 1b durchführt, damit ein Strom, der in jeder Wicklungsgruppe fließt, mit einem eingegebenen Strombefehlswert übereinstimmt.
Grundsätzlich weisen Steuerungen 30a und 30b, die die Steuerung durchführen, Folgendes auf: Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheiten 8a und 8b, die einen dreiphasigen Stromwert von jeder Wicklungsgruppe von den Stromdetektoren 40a und 40b entgegennehmen, um diese in zwei Phasen auf einer einzugebenden Rotationskoordinate umzuwandeln, Stromsteuerungseinheiten 23a und 23b, die einen Spannungs-Befehlswert aus einem Strombefehl berechnen, der hinsichtlich jeder Wicklungsgruppe eingegeben wird, und Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheiten 3a und 3b, die einen zweiphasigen Spannungs-Befehlswert in einen dreiphasigen Spannungs-Befehlswert umwandeln, und zwar einzeln. Hier ist eine Steuerungsantwort, d. h. eine Steuerungsverstärkung der Stromsteuerungseinheit 23a so eingestellt, dass sie gleich groß wie diejenige der Stromsteuerungseinheit 23b ist.
Die Antriebs-Steuerungsvorrichtung 50 gemäß Ausführungsform 1 weist ferner eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 zum Berechnen eines Kompensationswerts zum Kompensieren von Beeinflussungen auf, die durch eine magnetische Kopplung zwischen Wicklungsgruppen hervorgerufen wird, und die Steuerung 30b zum Steuern der zweiten Wicklungsgruppe 20b weist eine Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 9 zum Hinzufügen des Kompensationswerts zu einem Spannungs-Befehlswert und eine Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 auf. Mittels der Stromsteuerungseinheiten 23a und 23b, beispielsweise durch Verwendung einer PI-Regelung, kann ein Stromwert jeder Wicklungsgruppe einem einzugebenden Strombefehlswert folgen, und zwar mit dem gewünschten Stromsteuerungs-Ansprechverhalten.
Gemäß der Erfindung kann ein Teil zum Durchführen einer Antriebssteuerung einer ersten Wicklungsgruppe als ein Teil bezeichnet werden, zu welchem „ein erster/ein erstes/eine erste” hinzugefügt ist. Das heißt, ein Leistungswandler 1a kann als ein erster Leistungswandler 1a bezeichnet werden, und eine Steuerung 30a kann als eine erste Steuerung 30a bezeichnet werden. Ferner kann ein Teil zum Durchführen einer Antriebssteuerung von Wicklungsgruppen, die von einer ersten Wicklungsgruppe verschieden ist, als ein Teil bezeichnet werden, zu dem „anderer/anderes/andere” hinzugefügt ist. Das heißt, ein Leistungswandler 1b kann als ein anderer Leistungswandler 1a bezeichnet werden, und eine Steuerung 30b kann als eine andere Steuerung 30b bezeichnet werden, usw.
Bei einem Mehrwicklungsmotor wird eine Zwischengruppen-Beeinflussung zu einer Störung, wenn eine Stromsteuerung für jede Wicklungsgruppe durchgeführt wird, und es besteht die Möglichkeit, dass die Zwischengruppen-Beeinflussung ein Steuerungssystem störend beeinflussen kann, d. h. dass das Steuerungssystem instabil gemacht wird. Gemäß der Erfindung wird daher eine Kompensation durch eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 durchgeführt, so dass der Einfluss von Störungen verringert wird, die durch die Beeinflussung verursacht werden, und es wird eine Stabilisierung eines Strom-Strom-Steuerungssystems erzielt.
Um das Prinzip zu beschreiben, wird ein q-Achsen-Blockdiagramm eines Motormodells eines Zweiwicklungsmotors in 2 gezeigt. In 2 gilt Folgendes: Das Zeichen vq1 bezeichnet die q-Achsenspannung der ersten Wicklungsgruppe. Das Zeichen vq2 bezeichnet die q-Achsenspannung der zweiten Wicklungsgruppe. Das Zeichen vq1_int bezeichnet eine Störung der q-Achsenspannung, die von der zweiten Wicklungsgruppe auf die erste Wicklungsgruppe durch Zwischengruppen-Beeinflussung einwirkt. Das Zeichen vq2_int bezeichnet eine Störung der q-Achsenspannung, die von der ersten Wicklungsgruppe auf die zweite Wicklungsgruppe durch Zwischengruppen-Beeinflussung einwirkt.
Das Zeichen iq1 bezeichnet den q-Achsenstrom der ersten Wicklungsgruppe. Das Zeichen iq2 bezeichnet den q-Achsenstrom der zweiten Wicklungsgruppe. Die Zeichen R1 und R2 bezeichnen einen Wicklungswiderstand einer ersten Wicklungsgruppe bzw. einer zweiten Wicklungsgruppe, und zwar einzeln. Die Zeichen L_1q und L_2q bezeichnen eine transformierte Eigeninduktivität einer ersten Wicklungsgruppe bzw. einer zweiten Wicklungsgruppe der q-Achse, und zwar einzeln. Das Zeichen M bank bezeichnet eine transformierte Gegeninduktivität zwischen Wicklungsgruppen.
Das Zeichen R_bank bezeichnet den Widerstand der Zwischentransformation zwischen Gruppen. Das Zeichen s bezeichnet den Differenzialoperator der Laplace-Transformation. Hier ist die transformierte Induktivität eine Induktivität, die als ein Primärmodell ausgedrückt wird, das nur einen einfachen Widerstand und eine einfache Spule enthält, wobei der Eingang eines Motormodells als ein Ankerstrom verwendet wird und der Ausgang eines Motormodells als eine Ankerspannung verwendet wird.
Es zeigt sich bei dem Motor, der in 2 gezeigt ist, dass die Spannungen vq1_int und vq2_int in jede Wicklungsgruppe als gegenseitige Störungen infolge von Beeinflussung der Kopplung zwischen den Gruppen eingegeben werden. Da die Störung eine Beeinflussung zwischen den Gruppen verursacht, wird sie kompensiert, so dass sie das oben Erwähnte aufhebt.
Gemäß Ausführungsform 1 gilt Folgendes: Sogar bei einer Steuerungskonfiguration, bei welcher nur eine Einweg-Kommunikation durchgeführt werden kann, wird hinsichtlich aller Wicklungsgruppen, um eine Nichtbeeinflussung durchzuführen, in Hinblick auf die eine Richtung, in welcher die Kommunikation durchgeführt werden kann, zusätzlich zum Kompensieren eines Spannungsbefehls durch Verringern des Einflusses eines Rückkopplungsterms, der die Totzeit der Steuerung enthält, eine Nichtbeeinflussung verwirklicht.
Das oben erwähnte Prinzip wird auf der Basis eines Blockdiagramms gemäß 3 beschrieben, in welchem ein Modell eines Mehrwicklungsmotors ausgedrückt ist, mit der Eingabe und der Ausgabe von nur einer Gruppe. Der Zwischengruppen-Beeinflussungsteil in einem Motormodell, das in 3 gezeigt ist, beinhaltet die Totzeit, Ti und Tv. Ti bezeichnet die Totzeit des gegenwärtigen Abtastens, und Tv bezeichnet die Totzeit von der Spannungsbefehl-Ausgabe bis zur Reflexion. vq2_int in 3 bezeichnet eine Spannungsstörung, die von einer ersten Wicklungsgruppe auf eine zweite Wicklungsgruppe einwirkt, und zwar auf die gleiche Weise wie diejenige gemäß 2, und iq2_int bezeichnet eine Stromstörung, die von einer Störungsspannung vq2_int erzeugt wird.
Ein Destabilisierungs-Phänomen, das durch die Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen wird, tritt in einem idealen Zustand nicht auf, in welchem es keine Totzeit gibt, und ein Destabilisierungs-Phänomen tritt nur in dem Fall auf, in welchem die Totzeit in dem Zwischengruppen-Beeinflussungsterm enthalten ist. Ein Bode-Diagramm, das das Obige zeigt, ist in 4 dargestellt. Das Bode-Diagramm wird in dem Fall erhalten, in welchem ein Zweiwicklungsmotor mit dem Satz des Steuerungs-Ansprechverhaltens von 800 rad/s gesteuert wird, wenn ein Strombefehl vq1 eingegeben wird und ein Stromausgang eines Motormodells iq1 ausgegeben wird.
In einem Fall, in welchem eine gekrümmte Linie einer durchgezogenen Linie die Totzeit Ti = 0,5 ms, Tv = 1,0 ms angibt, gibt eine unterbrochene Linie einen in einem idealen Zustand an, in welchem es keine Totzeit gibt, eine Zeichnung in einer oberen Stufe ist ein Graph der Verstärkung, und eine Zeichnung in einer unteren Stufe ist ein Graph der Phase. Motorkonstanten, die verwendet werden, sind in einer Tabelle in 5 gezeigt. Es ist gemäß 4 erkennbar, dass in einem Fall, in welchem es keine Totzeit gibt, bei der Frequenz von 800 rad/s, die Verstärkung sich dem Nullwert annähert, und die Steuerung kann mit einem Stromsteuerungs-Ansprechverhalten durchgeführt werden, das eingestellt ist, und die Verstärkung wölbt sich nicht aus.
Daher ist das Steuerungssystem stabil. In einem Fall wiederum, in welchem es eine Totzeit gibt, wölbt sich die Verstärkung aus, und zwar sogar dann, wenn die Frequenz jenseits der 1000 rad/s liegt, die Verstärkung 0 dB oder mehr beträgt, und die Phasenverzögerung bei der Nulldurchgangsfrequenz der Verstärkung 180° oder mehr beträgt, d. h. das Steuerungssystem ist instabil. Wie oben erwähnt, wurde herausgefunden, dass ein Einbeziehen der Totzeit in ein Steuerungssystem das Steuerungssystem instabil macht.
Wenn gemäß der Erfindung der Einfluss eines Rückkopplungsterms verringert wird, der die Totzeit enthält, wird eine Nichtbeeinflussung verwirklicht. Um das oben Erwähnte zu verwirklichen, ist das Einstellen einer Verstärkung eines Stromsteuerungs-Ansprechverhaltens wirksam. Konkret wird bei der Ausführungsform 1 ein Spannungs-Befehlswert, der von einer Stromsteuerungseinheit 23b einer zweiten Wicklungsgruppe ausgegeben wird, mittels einer Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 so korrigiert, dass die Steuerungsverstärkung klein ist. Ein Blockdiagramm, das erstellt wird, indem eine Verstärkungs-Einstellungseinheit dem Motormodell in 3 hinzugefügt wird, ist in 6 dargestellt, und Kg in 6 bezeichnet eine Einstellungseinheit. Ein Vorsehen der Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 zum Korrigieren, so dass die Steuerungsverstärkung klein wird, bedeutet, dass die Steuerungsverstärkung einer zweiten Wicklungsgruppe so eingestellt wird, dass sie kleiner als die Steuerungsverstärkung einer ersten Wicklungsgruppe ist.
Das heißt, hier wird eine Konfiguration beschrieben, bei welcher ein Steuerungs-Ansprechverhalten, d. h. eine Steuerungsverstärkung einer Stromsteuerungseinheit 23a, so eingestellt wird, dass es gleich groß ist wie dasjenige einer Stromsteuerungseinheit 23b, und eine Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 ist in einer Steuerung 30b in einer zweiten Wicklungsgruppe vorgesehen. Es versteht sich jedoch, dass auch ohne ein Vorsehen der Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 die Steuerungsverstärkung der Stromsteuerungseinheit 23b in der zweiten Wicklungsgruppe so eingestellt werden kann, dass sie kleiner ist als die Steuerungsverstärkung der Stromsteuerungseinheit 23b in der ersten Wicklungsgruppe.
Es ist aus 6 erkennbar, dass durch Einstellen der Steuerungsverstärkung der zweiten Wicklungsgruppe derart, dass sie kleiner ist als die Steuerungsverstärkung der ersten Wicklungsgruppe, der Einfluss eines Werts, der rückkoppelt, inklusive der Totzeit e^–Ti and e^–Tv über eine Steuerung der zweiten Wicklungsgruppe unterbunden werden kann. Demzufolge kann eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden.
Wie oben erwähnt, wird ein Spannungs-Befehlswert berechnet, an welchem die Nichtbeeinflussung ausgeführt wird, und ein Spannungs-Befehlswert jeder Wicklungsgruppe wird bestimmt. In einer ersten Wicklungsgruppe wird mittels einer Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheit 3a, die einen zweiphasigen Spannungs-Befehlswert auf einer Rotationskoordinate, der aus einer Stromsteuerungseinheit 23a ausgegeben wird, in einen dreiphasigen Wert umwandelt, ein dreiphasiger Spannungs-Befehlswert berechnet, um diesen an einen Leistungswandler 1a auszugeben.
In einer zweiten Wicklungsgruppe wird ein Kompensationswert, der erhalten wird, wenn in einer Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 gerechnet wird, zu einem zweiphasigen Spannungs-Befehlswert auf einer Rotationskoordinate hinzugefügt, der aus einer Stromsteuerungseinheit 23a ausgegeben wird, und zwar in einer Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 9. Mittels einer Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheit 3b, die einen zweiphasigen Spannungs-Befehlswert auf einer Rotationskoordinate umwandelt, zu welchem der Kompensationswert mittels der Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 9 hinzugefügt wird, so dass er ausgegeben wird, wird ein dreiphasiger Spannungs-Befehlswert berechnet, so dass er an einen Leistungswandler 1a ausgegeben wird.
Die Leistungswandler 1a und 1b wandeln eine Spannung der Energiequellen 6a und 6b in eine Spannung um, die einem Spannungs-Befehlswert von Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheiten 3a und 3b entspricht, um sie an jede Wicklungsgruppe eines Mehrwicklungsmotors 2 auszugeben. In den Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheiten 3a und 3b und den Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheiten 8a und 8b ist es hier nötig, in einem Fall, in welchem es eine Phasendifferenz zwischen Wicklungsgruppen gibt, die Phasendifferenz sogar in einer Phase zu berücksichtigen, die bei der Koordinatenumwandlung verwendet wird, und auf die Notwendigkeit zur Anpassung zwischen den Wicklungsgruppen zu achten.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein konkretes Beispiel der Stromsteuerungseinheiten 23a und 23b zeigt, und den Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 in 1. Die Stromsteuerungseinheiten 23a und 23b weisen Folgendes auf: Stromabweichungs-Berechnungseinheiten 7a und 7b, die eine Abweichung zwischen einem Strombefehl berechnen, indem sie einen Ausgangsstrom rückführen, der aus einer Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinaten-Umwandlungseinheit eingegeben wird; und Strom-Steuerungseinrichtungen 4a und 4b, die einen Spannungs-Befehlswert auf der Basis eines Berechnungsergebnisses der Stromabweichungs-Berechnungseinheiten 7a und 7b berechnen.
Bei der Ausführungsform 1 wird ein Kompensationswert hinsichtlich einer zweiten Wicklungsgruppe zum Unterbinden von Zwischengruppen-Beeinflussung erhalten, indem in der Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 unter Verwendung einer Spannungs-Befehlswert einer ersten Wicklungsgruppe eine Berechnung durchgeführt wird. Bei dieser Berechnung ist beispielsweise die Verstärkung in der Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 in der d-Achse und der q-Achse als G_ad und G_aq einzeln angegeben, und sie wird so eingestellt, dass Folgendes gilt:
Hierbei ist L_1d eine transformierte Eigeninduktivität der ersten Wicklungsgruppe in der d-Achse.
Es werden nachstehend die Prinzipien der oben erwähnten Kompensation beschrieben. Wie in 2 gezeigt, wird hinsichtlich einer Zwischengruppen-Beeinflussung eines Mehrwicklungsmotors ein magnetischer Fluss, der von der anderen Wicklungsgruppe erzeugt wird, hinsichtlich eines Stroms verkettet, der in der einen Wicklungsgruppe fließt, und eine Spannung in einer Richtung, die die Veränderung des magnetischen Flusses verhindert, wird in der einen Wicklungsgruppe erzeugt. Eine Spannung, die von anderen Wicklungsgruppen erzeugt wird, wird zu einer Störung.
Daher fügt eine Kompensationsspannung eine Störung hinzu, die als ein Spannungsbefehl mit umgekehrten Vorzeichen angenommen wird, um die Störung aufzuheben und eine Kompensation durchzuführen. Durch das oben Beschriebene kann in einem Motormodell in 2 der Zwischengruppen-Beeinflussungsterm aufgehoben werden. Ferner kann in einem Hochfrequenzbereich, der ausreichend größer ist als eine Zeitkonstante eines Motors, die Näherung wie folgt vorgenommen werden, und durch eine einfachere Berechnung kann eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden.
Im Allgemeinen wird hinsichtlich des Motorantriebs der Motor mit einer Grundfrequenz in einem Frequenzbereich angetrieben, der ausreichend hoch ist, und zwar hinsichtlich einer Frequenz, die von einer Motor-Zeitkonstante bestimmt wird. Daher kann durch Verwendung der oben erwähnten einfachen Berechnung eine ausreichende Nichtbeeinflussungs-Wirkung erhalten werden.
Gemäß der Erfindung ist eine erste Wicklungsgruppe eine Hauptsteuerungseinrichtung. Wenn eine erste Wicklungsgruppe verwendet wird, so wird daher ein Spannungs-Befehlswert einer zweiten Wicklungsgruppe kompensiert. Wie oben erwähnt, ist eine erste Wicklungsgruppe eine Hauptsteuerungseinrichtung, ohne die oben erwähnte Kompensation durchzuführen, hinsichtlich eines Spannungs-Befehlswerts einer zweiten Wicklungsgruppe, indem eine Steuerungsverstärkung einer Steuerungseinrichtung einer zweiten Wicklungsgruppe angepasst wird, kann eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden.
Wenn das oben erwähnte Vorgehen durchgeführt wird, kann auch ein Einfluss einer Zwischengruppen-Beeinflussung hinsichtlich einer ersten Wicklungsgruppe unterbunden werden. Dies rührt daher, dass eine nachteilige Beeinflussung zur Steuerungs-Leistungsfähigkeit, die durch die Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen wird, ein Wert ist, der eine Totzeit zum Zurückkehren zur eigenen Gruppe über die andere Wicklungsgruppe enthält, und um das oben Erwähnte zu unterbinden, ist es wirksam, eine Strom-Steuerungsverstärkung der anderen Wicklungsgruppen so einzustellen, dass sie klein ist. Beispielsweise wird eine Strom-Steuerungsverstärkung wie folgt eingestellt.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Übertragungsfunktion G_c2d' und G_c2q' von dem Eingang der Strom-Steuerungseinrichtung 4b zu dem Ausgang einer Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 wie folgt ausgedrückt.
Hier ist Kg eine Anpassungsverstärkung, beispielsweise zum Unterbinden von nachteiligen Einflüssen der Totzeit, und sie ist als eine Konstante von Kg < 1,0 eingestellt. In den Formeln (1) und (2) sind K_pd1, K_id1, K_pd2 und K_id2 eine Proportionalverstärkung und eine Integralverstärkung einer d-Achsen-Stromsteuerung, und zwar einzeln, und K_pq1, K_iq1, K_pq2 und K_iq2 sind eine Proportionalverstärkung und eine Integralverstärkung einer q-Achsen-Stromsteuerung, und sie werden gemäß einer Stromsteuerungsantwort eingestellt.
Um die Wirkung der Verstärkungs-Einstellungseinheit 10 zu beschreiben, wird in 8 und 9 das Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors gezeigt. Zur Vereinfachung ist es hinsichtlich eines Zweiwicklungsmotors so eingestellt, dass zwei Wicklungsgruppen symmetrisch sind, eine Konstante des Motors einer ersten Wicklungsgruppe gleich derjenigen einer zweiten Wicklungsgruppe ist, und eine Konstante einer Steuerungsachse-d-Achse gleich derjenigen einer Steuerungsachse-q-Achse ist. Als Motorkonstante wird ein Wert verwendet, der in einer Tabelle in 5 angegeben ist.
8 und 9 zeigen eine q-Achsenstrom-Ausgangswellenform, die in einem Zweiwicklungsmotor simuliert wird, der ein Kopplungsverhältnis Mbank/L1 = 0,33 hat, wenn eine Kompensationsverstärkung so eingestellt ist, dass sie gleich Gad = Gaq = Mbank/L1 = 0,33 ist und ein Stufensignal in einen q-Achsenstrombefehl beider Wicklungsgruppen eingegeben wird. Hinsichtlich der Zeichen in dem Graphen gibt iqref1 einen q-Achsenstrombefehl der ersten Wicklungsgruppe an, iqout1 gibt eine q-Achsenstromausgabe der ersten Wicklungsgruppe an, iqref2 gibt einen zweiten q-Achsenstrombefehl der zweiten Wicklungsgruppe an, und iqout2 gibt eine q-Achsenstromausgabe der zweiten Wicklungsgruppe an, und zwar einzeln.
8 zeigt den Fall, wo eine Strom-Steuerungsverstärkung einer zweiten Wicklungsgruppe gleich derjenigen einer ersten Wicklungsgruppe ist, KG = 1, d. h. einen Fall, in welchem eine Verstärkung nicht angepasst wird. 9 zeigt den Fall, in dem eine Strom-Steuerungsverstärkung einer zweiten Wicklungsgruppe das 0,7-Fache derjenigen einer ersten Wicklungsgruppe beträgt, d. h. eine Stromwellenform, wenn KG = 0,7. In dem Graphen von 8, in welchem die Verstärkung einer zweiten Wicklungsgruppe nicht angepasst wird, wird eine Stromvibration allmählich groß, so dass sie divergiert.
In dem Fall von 9, in welcher die Verstärkung angepasst wird, kann herausgefunden werden, dass, nachdem ein Stufenbefehl eingegeben worden ist, die Steuerung stabil betrieben wird. Demzufolge kann bestätigt werden, dass durch Anpassen der Verstärkung einer einzelnen Gruppe eine Destabilisierung unterbunden werden kann, die durch Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen wird. Wie oben erwähnt, gilt herkömmlicherweise Folgendes: Wenn eine Symmetriesteuerung so weit wie möglich durchgeführt wird, dann ist beabsichtigt, die Zwischengruppen-Beeinflussung zu unterbinden. Gemäß der Erfindung gilt jedoch Folgendes: Wenn eine Nichtbeeinflussungssteuerung durchgeführt wird, kann der Einfluss der Totzeit in einem Steuerungssystem verringert werden, und es kann gezeigt werden, dass die Zwischengruppen-Beeinflussung unterbunden wird.
Bei dem Nichtbeeinflussungs-Steuerungsverfahren gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung kann durch Verwendung von nur einer Einweg-Kommunikation die Zwischengruppen-Nichtbeeinflussungssteuerung eines Multiplex-Wicklungsmotors verwirklicht werden. Es versteht sich jedoch, dass selbst bei einer Steuerungseinrichtung, bei welcher eine Zweiweg-Kommunikation durchgeführt werden kann, durch Verwendung dieses Nichtbeeinflussungsverfahrens eine Nichtbeeinflussung durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 2
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt. Bei der Ausführungsform 2 wird ein Fall als Beispiel beschrieben, in welchem eine Antriebssteuerung für einen Dreiwicklungsmotor mit drei Sätzen von Wicklungsgruppen bei einem Mehrwicklungsmotor durchgeführt wird.
Hinsichtlich einer Stromsteuerung einer dritten Wicklungsgruppe ist die Konfiguration die gleiche wie das Verhältnis einer zweiten Wicklungsgruppe hinsichtlich einer ersten Wicklungsgruppe bei der Ausführungsform 1, und bei der Ausführungsform 2 sind ein Leistungswandler 1c, eine Koordinatenumwandlungseinrichtung 3c, eine Strom-Steuerungseinrichtung 4c, eine Stromabweichungs-Berechnungseinheit 7c, eine Koordinatenumwandlungseinrichtung 8c und eine Verstärkungs-Einstellungseinheit 10b zu den Konfigurationskomponenten in 7 hinzugefügt, die die Konfiguration der Ausführungsform 1 zeigt.
Hinsichtlich der Berechnung des Kompensationswerts der Zwischengruppen-Beeinflussung wird ferner bei einer Kompensationswert-Berechnungseinheit 51 unter Verwendung eines Spannungsbefehls einer zweiten Wicklungsgruppe der Kompensationswert der Zwischengruppen-Beeinflussung einer dritten Wicklungsgruppe berechnet, und in einem Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 9 wird der Kompensationswert der Zwischengruppen-Beeinflussung hinzugefügt.
In einer dritten Wicklungsgruppe wird nicht nur zwischen einer ersten Wicklungsgruppe und einer zweiten Wicklungsgruppe, sondern auch zwischen einer ersten Wicklungsgruppe und einer dritten Wicklungsgruppe und zwischen einer zweiten Wicklungsgruppe und einer dritten Wicklungsgruppe eine Zwischenwicklungs-Kopplung erzeugt.
Der Strom und die Spannung jeder Wicklungsgruppe werden auch von der oben erwähnten Zwischenwicklungs-Kopplung beeinflusst, und daher kann durch das Durchführen einer Nichtbeeinflussungs-Kompensation auch zwischen einer zweiten Wicklungsgruppe und einer dritten Wicklungsgruppe eine Nichtbeeinflussungs-Kompensation mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Demzufolge werden in einer Kompensationswert-Berechnungseinheit 51 neue Kompensationsterme Ga2d, Ga2q, Ga3d und Ga3q hinzugefügt. Hier wird die Kompensation nicht in einer Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe durchgeführt.
Auch bei der Ausführungsform 2 können auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 eine Strom-Steuerungsverstärkung und eine Kompensationswert-Berechnungsgleichung eingestellt werden. Hinsichtlich einer Kompensationswert-Berechnungsgleichung kann diese auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 so eingestellt werden, dass sie Störungen aufhebt, die von Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen werden.
Ferner sind die Strom-Steuerungseinrichtungen 4a, 4b und 4c gemäß einem Stromsteuerungs-Ansprechverhalten jeder Wicklungsgruppe eingestellt. Hinsichtlich der Anpassungsverstärkung kann beispielsweise, wenn die Anpassungsverstärkung so eingestellt wird, dass sie konstant ist, wie z. B. K_g2 < 1,0; K_g3 < 1,0; der Einfluss eines Wertes verringert werden, der die Totzeit enthält und zur eigenen Gruppe über eine Steuerungseinrichtung einer anderen Gruppe zurückkehrt.
Daher kann eine Nichtbeeinflussung durchgeführt werden. In dem Fall, dass die Anzahl von Wicklungsgruppen vier oder mehr beträgt, gilt ferner Folgendes: Wenn ein Befehlswert von anderen Wicklungsgruppen verwendet wird, kann ein Kompensationswert der Zwischengruppen-Beeinflussung berechnet werden. Ohne eine Kompensation der Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe durchzuführen, kann daher eine Nichtbeeinflussungs-Kompensation durchgeführt werden.
Demzufolge kann auch in einem Mehrwicklungsmotor, der drei oder mehr Sätze von Wicklungsgruppen enthält, der Einfluss der Störung verringert werden, die durch Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen wird. Im Ergebnis kann ein stabiler Antrieb durchgeführt werden. Es versteht sich, dass auch bei anderen Ausführungsformen als der Ausführungsform 2 hinsichtlich eines Motors mit drei oder mehr Sätzen von Wicklungsgruppen auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 2 eine Nichtbeeinflussung entsprechend der Anzahl von Wicklungsgruppen durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 3
11 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt. Das Merkmal der Ausführungsform 3 ist derart, dass ein Kompensationswert als ein Spannungswert aus einer Stromabweichung bezogen wird. Die übrigen Konfigurationskomponenten sind die gleichen wie diejenigen gemäß Ausführungsform 1.
Eine Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor 50 weist eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 52 auf, und die Kompensationswert-Berechnungseinheit 52 führt eine Berechnung eines Kompensationswerts als einen Spannungswert durch Eingeben eines Signals einer Stromabweichung zwischen einem Strombefehlswert einer Wicklungsgruppe, bei der die Kompensation nicht durchgeführt wird, d. h. in 11 einer ersten Wicklungsgruppe, und einem Ausgangsstrom eines Motors durch. In den Ausführungsformen 1 und 2 ist die Information, die zur Berechnung des Kompensationswerts verwendet wird, um die Zwischengruppen-Beeinflussung zu unterbinden, eine Spannung.
Das Merkmal einer Strom-Steuerungseinrichtung 4a ist bekannt, und durch das Durchführen einer Kompensationswertberechnung auf der Basis des Merkmals, kann eine Kompensationswertberechnung aus einem Stromwert auf die gleiche Weise durchgeführt werden. Demzufolge hat bei der Ausführungsform 3 eine Steuerungseinrichtung die Konfiguration, dass die Berechnung aus einem Stromwert durchgeführt wird. Eine Anpassungsverstärkung 10 und andere Steuerungsberechnungen sind die gleichen wie diejenigen der Ausführungsformen 1 und 2.
Wie oben erwähnt, kann durch das Durchführen einer Kompensationswertberechnung unter Verwendung eines Signals einer Stromabweichung ebenfalls eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden. Gemäß Ausführungsform 3 wird ein Kompensationswert nicht durch eine Strom-Steuerungsverstärkung einer ersten Wicklungsgruppe beeinflusst. Dadurch gibt es selbst in dem Fall, dass die Einstellung eines Stromsteuerungs-Ansprechverhaltens jeder Gruppe verändert wird, den Vorteil, dass die Einstellung der Kompensationswertberechnung einfach ist.
Ausführungsform 4
12 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt. Das Merkmal bei der Ausführungsform 4 ist, dass eine Kompensationswertberechnung durchgeführt wird, indem ein Signal eines Strombefehlswerts verwendet wird. Die übrigen Konfigurationskomponenten sind die gleichen wie diejenigen gemäß Ausführungsform 1.
Eine Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor 50 weist eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 53 auf, welche eine Spannungs-Kompensationswertberechnung aus einem Strombefehlswert durchführt. Hier enthält ein Befehlswert keine Information eines Ausgangsstroms, und eine Zwischengruppen-Beeinflussung, die durch einen Strom hervorgerufen wird, der tatsächlich fließt, wird nicht berücksichtigt.
In einem Fall jedoch, in welchem ein Signal eines Strombefehlswerts, der von Steuerungssystemen einer höheren Ebene inklusive Geschwindigkeitssteuerung, Positionssteuerung usw. vorgegeben wird, schnell verändert wird, kann, indem ein Signal eines Strombefehlswerts für eine Kompensationswertberechnung verwendet wird, der Einfluss, der durch den Veränderungswert als Zwischengruppen-Beeinflussung hervorgerufen wird, unterbunden werden.
Hinsichtlich der Berechnung einer Kompensationswert-Berechnungseinheit 53 wird eine Kompensationswertberechnung durchgeführt, um die Beeinflussung zwischen den Wicklungsgruppen in den gleichen wie den anderen Ausführungsformen aufzuheben. In einem Fall, in welchem die Befehlswerte gleich sind, kann durch Verwendung eines Signals eines Strombefehlswerts von anderen Wicklungsgruppen die gleiche Wirkung erzielt werden. Wie oben erwähnt, können, wenn ein Signal eines Strombefehlswerts verwendet wird, eine Nichtbeeinflussung eines Mehrwicklungsmotors und ein stabiles Antreiben eines Motors erzielt werden.
Ausführungsform 5
13 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt. Gemäß der Konfiguration gemäß Ausführungsform 5 wird als Stromwert ein Kompensationswert für die Zwischengruppen-Beeinflussung erhalten. Mit Ausnahme des Teils einer Kompensationswertberechnung ist die Konfiguration die gleiche wie diejenige bei der Ausführungsform 1.
Ein Signal zur Kompensationswertberechnung, das von einer Stromsteuerungseinheit 23a ausgegeben wird, wird in eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 54 eingegeben. Die Kompensationswert-Berechnungseinheit 54 bezieht einen Strom-Kompensationswert durch ein Signal zur Kompensationswertberechnung, das eingegeben wird, um einen Strom-Kompensationswert auszugeben, und der Strom-Kompensationswert wird einem Strombefehlswert mittels einer Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 90 hinzugefügt, um die Kompensation durchzuführen.
In 13 wird hinsichtlich einer ersten Wicklungsgruppe keine Kompensation durchgeführt, und hinsichtlich einer zweiten Wicklungsgruppe wird ein Kompensationswert berechnet, und zwar mittels eines Signals zur Kompensationswertberechnung, das von einer Stromsteuerungseinheit 23a einer ersten Wicklungsgruppe empfangen wird, um eine Nichtbeeinflussungs-Kompensation durchzuführen.
Wie oben erwähnt, kann gemäß dem Merkmal der Ausführungsform 5 nur durch eine Einweg-Kommunikation von einer ersten Wicklungsgruppe zu einer zweiten Wicklungsgruppe eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden. Auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 kann dieses Nichtbeeinflussungsverfahren jedoch auch auf eine Steuerungseinrichtung angewendet werden, die die Konfiguration hat, bei welcher eine Zweiweg-Kommunikation durchgeführt werden kann.
Daher versteht es sich, dass eine solche Nichtbeeinflussung durchgeführt werden kann. Da selbst bei einer Zweiweg-Kommunikation das Nichtbeeinflussungsverfahren verwendet werden kann, das das gleiche ist wie dasjenige in dem Fall einer Einweg-Kommunikation, ist es nicht notwendig, die Steuerungsschaltung wegen des Kommunikationsweges zu verändern. Daher ergibt sich ein Vorteil, dass das System standardisiert werden kann.
14 ist ein Blockdiagramm zum Beschreiben eines Beispiels einer Strom-Kompensationswertberechnung in Details. Eine Antriebs-Steuerungsvorrichtung 50 hat die Konfiguration, bei welcher ein Kompensationswert zum Durchführen von Zwischengruppen-Beeinflussung als Stromwert von der Kompensationswert-Berechnungseinheit 54 bezogen wird. Der Kompensationswert, der in der Kompensationswert-Berechnungseinheit 54 mittels eines Signals einer Stromabweichung berechnet wird, die von einer Stromabweichungs-Berechnungseinheit 7a einer ersten Wicklungsgruppe berechnet wird, zwischen einem Ausgangsstrom einer ersten Wicklungsgruppe und einem Strombefehlswert wird einem Strombefehlswert einer zweiten Wicklungsgruppe in der Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 90 hinzugefügt, und mittels einer Stromabweichungs-Berechnungseinheit 7b wird eine Abweichung zwischen einem Ausgangsstrom berechnen und dann in eine Strom-Steuerungseinrichtung 4b eingegeben.
Auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 kann eine Strom-Steuerungsverstärkung durch die Gleichung (1) und die Gleichung (2) eingestellt werden, und hinsichtlich einer Kompensationswert-Berechnungseinheit wird auf die gleiche Weise eine Kompensationswertberechnung durchgeführt, um die Zwischengruppen-Beeinflussung aufzuheben.
In 15 und 16 werden Beispiele gezeigt, in welchen die Strom-Kompensationswertberechnung verschieden ist. Als ein Signal zur Kompensationswertberechnung werden in 15 ein Spannungsbefehl einer ersten Wicklungsgruppe und in 16 ein Strombefehl einer ersten Wicklungsgruppe verwendet, und zwar einzeln. In 15 wird eine Strom-Kompensationswertberechnung durchgeführt, indem ein Signal eines Spannungs-Befehlswerts verwendet wird, und das Merkmal der Strom-Steuerungseinrichtung 4a ist bekannt. Daher kann auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1 durch Durchführen einer Kompensationswertberechnung und einer Verstärkungseinstellung die Wirkung der Nichtbeeinflussung erhalten werden.
In 16 wird die Kompensationswertberechnung durchgeführt, indem ein Signal eines Strombefehlswerts verwendet wird, und auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 4 wird eine Zwischengruppen-Beeinflussung kompensiert, die durch eine Stromvariation verursacht wird, die einer schnellen Veränderung des Befehlswerts des oberen Systems entspricht, und eine Nichtbeeinflussung kann verwirklicht werden. In einem Fall, in welchem die Befehlswerte gleich sind, kann selbst unter Verwendung eines Strombefehlswerts einer zweiten Wicklungsgruppe die gleiche Wirkung erzielt werden.
Wenn die Kompensationswertberechnung und die Strom-Steuerungsverstärkung geeignet eingestellt werden, kann – wie oben erwähnt – mit der Konfiguration gemäß Ausführungsform 5 die Nichtbeeinflussungs-Wirkung erhalten werden, die die gleiche ist wie diejenige in dem Fall, in welchem eine Kompensation durch eine Spannung durchgeführt wird. Daher kann die Wirkung zum Stabilisieren eines Stromsteuerungssystems und ein hohes Ansprechverhalten erhalten werden. Hinsichtlich des Falles, in welchem die Anzahl von Wicklungsgruppen 3 oder mehr beträgt, kann auf die gleiche Weise durch Verwendung dieses Verfahrens eine Nichtbeeinflussung verwirklicht werden.
Ausführungsform 6
17 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung zeigt. Bei den Ausführungsformen 1 bis 5 ist eine Verstärkungs-Einstellungseinheit zum Einstellen der Steuerungsverstärkung einer Steuerung einer Wicklungsgruppe vorgesehen, um eine Kompensation durchzuführen, und sie ist so eingestellt, dass die Steuerungsverstärkung einer Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b kleiner ist als die Steuerungsverstärkung einer ersten Wicklungsgruppe 30a.
Bei der Ausführungsform 6 ist nur eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 vorgesehen, welche einen Kompensationswert zum Kompensieren eines Spannungs-Befehlswerts einer Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b berechnet, indem sie ein Signal einer Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe 30a verwendet, und eine Verstärkungs-Einstellungseinheit ist in der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b nicht vorgesehen. Das heißt, die Einstellung ist derart, dass eine Steuerungsverstärkung der Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe 30a gleich einer Steuerungsverstärkung der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b ist.
Wie oben erwähnt, kann ohne das Durchführen einer Verstärkungseinstellung nur durch Kompensieren eines Signals der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b durch den Kompensationswert, der durch Berechnen erhalten wird, eine Nichtbeeinflussung durchgeführt werden. Selbst wenn beispielsweise ein Strom-Ansprechverhalten einer Stromsteuerungseinheit 23a der Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe 30a und dasjenige einer Stromsteuerungseinheit 23b der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b, die Steuerungsverstärkungen sind, klein ist, kann in einem System, in welchem eine Stromabweichung klein gemacht werden kann, d. h. ein Stromwert jeder Wicklungsgruppe nahe dem Strombefehlswert gemacht werden kann, sogar durch Einstellen einer Steuerungsverstärkung der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b, so dass sie gleich einer Steuerungsverstärkung der Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe 30a ist, eine Nichtbeeinflussung realisiert werden.
In 18 und 19 wird ein Simulationsergebnis eines Zweiwicklungsmotors in einem Fall gezeigt, in welchem eine Verstärkungs-Einstellungseinheit nicht vorgesehen ist. Eine durchgezogene Linie in 18 zeigt die q-Achsenstromausgabe iqout1 einer ersten Wicklungsgruppe und eine q-Achsenstromausgabe iqout2 einer zweiten Wicklungsgruppe in einem Fall, in welchem ein Steuerungssignal einer zweiten Wicklungsgruppe nicht kompensiert wird.
In 19 sind in einem System, das das gleiche ist wie dasjenige in 18, die q-Achsenstromausgabe iqout1 einer ersten Wicklungsgruppe und eine q-Achsenstromausgabe iqout2 einer zweiten Wicklungsgruppe in einem Fall gezeigt, in welchem eine Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 und eine Kompensationswert-Hinzufügungseinheit 9 in 17 vorgesehen sind, um ein Steuerungssignal einer zweiten Wicklungsgruppe zu kompensieren.
Wie oben erwähnt, ist zu erkennen, dass es einige Bedingungen zum Erreichen einer Nichtbeeinflussung gibt, indem keine Verstärkungs-Einstellungseinheit in der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b vorgesehen wird, und zwar nur durch Einstellen einer Steuerungsverstärkung der Steuerung einer ersten Wicklungsgruppe 30a, so dass sie gleich einer Steuerungsverstärkung der Steuerung einer zweiten Wicklungsgruppe 30b ist, und Hinzufügen eines Kompensationswerts, der von der Kompensationswert-Berechnungseinheit 5 berechnet wird.
Hier ist eine Konfiguration beschrieben, bei welcher eine Verstärkungs-Einstellungseinheit nicht in der Konfiguration vorgesehen ist, die der Konfiguration gemäß 7 bei der Ausführungsform 1 entspricht. Es versteht sich jedoch, dass es einige Bedingungen zum Erreichen einer Nichtbeeinflussung auf die gleiche Weise selbst in der Konfiguration gibt, bei welcher eine Verstärkungseinstellung nicht in der Konfiguration von anderen Ausführungsformen vorgesehen ist.
Wie oben erwähnt, gilt gemäß der Erfindung Folgendes: Wenn eines von einem Signal einer ersten Steuerung zum Steuern eines ersten Leistungswandlers zum Antreiben einer ersten Wicklungsgruppe, einem Kompensationswert zum Kompensieren von einem von einem Signal einer anderen Steuerung zum Steuern eines Leistungswandlers, der von dem ersten Leistungswandler verschieden ist, bezogen wird, um eines von einem Signal zu kompensieren, wird durch Steuern des anderen Leistungswandlers, nicht durch Kompensieren eines Signals der ersten Steuerung, sondern durch Steuern des ersten Leistungswandlers der Einfluss der Totzeit des Steuerungssystems verringert, und eine Steuerungseinrichtung für einen Mehrwicklungsmotor kann verwirklicht werden, die eine Zwischengruppen-Beeinflussung unterbinden kann.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung in der bevorzugten Form in den Einzelheiten der Konstruktion und der Kombination und verändert werden kann, und dass die Anordnung von Teilen modifiziert werden kann, ohne von dem Grundgedanken und dem Umfang der Erfindung in der nachstehend beanspruchten Form abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1a: Leistungswandler (erster Leistungswandler)
1b: Leistungswandler (zweiter Leistungswandler)
1c: Leistungswandler (zweiter Leistungswandler)
2: Mehrwicklungsmotor
30a: Steuerung (erste Steuerung)
30b: Steuerung (andere Steuerung)
40a: Stromdetektor
40b: Stromdetektor
40c: Stromdetektor
5: Kompensationswert-Berechnungseinheit
51: Kompensationswert-Berechnungseinheit
52: Kompensationswert-Berechnungseinheit
53: Kompensationswert-Berechnungseinheit
54: Kompensationswert-Berechnungseinheit

Claims

Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor, der eine Mehrzahl von Sätzen von Wicklungsgruppen aufweist, wobei die Antriebs-Steuerungsvorrichtung entsprechend jeder der Wicklungsgruppen Folgendes aufweist: – einen Leistungswandler, der eine Wicklungsgruppe treibt, – einen Stromdetektor, der einen Strom in der Wicklungsgruppe detektiert, und – eine Steuerung, die den Leistungswandler zum Treiben der Wicklungsgruppe auf der Basis einer Stromabweichung zwischen einem Stromwert der Wicklungsgruppe, der von dem Stromdetektor detektiert wird, und einem Strombefehlswert der Wicklungsgruppe steuert, der eingegeben wird, und wobei die Antriebs-Steuerungsvorrichtung ferner eine Kompensationswert-Berechnungseinheit aufweist, die durch Verwendung eines Signals einer ersten Steuerung, die einen ersten Leistungswandler steuert, der eine erste Wicklungsgruppe unter den Wicklungsgruppen steuert, einen Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals der anderen Steuerung bezieht, der den anderen Leistungswandler steuert, der von dem ersten Leistungswandler verschieden ist, wobei auf der Basis von dem Kompensationswert, der von dem Kompensationswert-Berechnungseinheit bezogen wird, ein Signal der anderen Steuerung kompensiert wird und der andere Leistungswandler gesteuert wird, und der erste Leistungswandler gesteuert wird, ohne ein Signal der ersten Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 1, wobei eine Steuerungsverstärkung der anderen Steuerung kleiner ist als eine Steuerungsverstärkung der ersten Steuerung.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Steuerung einen Spannungs-Befehlswert zum Steuern des Leistungswandlers unter Verwendung der Stromabweichung bezieht, um den Leistungswandler zu steuern.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal des Spannungs-Befehlswerts der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals des Spannungs-Befehlswerts der anderen Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal der Stromabweichung der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals des Spannungs-Befehlswerts der anderen Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal des Strombefehlswerts der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals des Spannungs-Befehlswerts der anderen Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal der Stromabweichung der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals des Strombefehlswerts der anderen Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal des Spannungs-Befehlswerts der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals des Strombefehlswerts der anderen Steuerung zu kompensieren.
Antriebs-Steuerungsvorrichtung für einen Mehrwicklungsmotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kompensationswert-Berechnungseinheit ein Signal des Strombefehlswerts der ersten Steuerung verwendet, um den Kompensationswert zum Kompensieren eines Signals der Stromabweichung der anderen Steuerung zu kompensieren.