DE112015005178T5 - Leistungsumsetzungsvorrichtung und elektrische Servolenkungsvorrichtung unter Verwendung derselben - Google Patents

Leistungsumsetzungsvorrichtung und elektrische Servolenkungsvorrichtung unter Verwendung derselben Download PDF

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Kimihisa FURUKAWA
Shigehisa Aoyagi
Takuro Kanazawa
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Miniaturisierung und eine Verbesserung der Produktivität einer Leistungsumsetzungsvorrichtung, eine Unterdrückung des Temperaturanstiegs eines Glättungskondensators und eine Verringerung der Motorgeräusche gleichzeitig zu lösen. Die Leistungsumsetzungsvorrichtung (100) der Erfindung enthält einen Glättungskondensator (210, 310), eine erste Leistungsumsetzungseinheit (200) und eine zweite Leistungsumsetzungseinheit (300), die parallelgeschaltet sind, und eine Steuereinheit (250), die auf der Grundlage eines Ausgangsspannungsvektors und eines PWM-Trägers einen PWM-Puls erzeugt. Die Steuereinheit enthält eine Korrektureinheit (255), die einen vorgegebenen Ausgangsspannungsvektorwert in zwei oder mehr verschiedene Ausgangsspannungsvektorwerte so korrigiert, dass ein Durchschnittswert in einer Periode des PWM-Trägers der vorgegebene Ausgangsspannungsvektorwert wird. Die Korrektureinheit korrigiert einen ersten Ausgangsspannungsvektorwert in einer ersten Periode und korrigiert einen zweiten Ausgangsspannungsvektorwert in einer zweiten Periode, die von der ersten Periode verschieden ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumsetzungsvorrichtung und insbesondere auf eine Leistungsumsetzungsvorrichtung, die in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung verwendet wird.
  • Technischer Hintergrund
  • In den letzten Jahren ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung einer elektromechanischen integrierten Struktur vorgeschlagen worden, in der die Motorwicklungen von insgesamt drei oder mehr Phasen in einem Motorgehäuse vorgesehen sind, insgesamt zwei Leistungsumsetzungseinheiten in einem Gehäuse einer Leistungsumsetzungsvorrichtung vorgesehen sind und diese Gehäuse miteinander verbunden sind. Ein Beispiel eines Systems der elektromechanischen integrierten Struktur ist in der PTL 1 offenbart. Zusätzlich ist eine PWM-Steuerung als ein Schema des Steuerns eines Dreiphasenmotors unter Verwendung einer Gleichstrom-Leistungsquelle und der Leistungsumsetzungseinheit wohlbekannt. Bei der PWM-Steuerung werden ein durch den Motor fließender Stromwert und eine Motordrehzahl detektiert, wobei ein Spannungsbefehlswert für die Leistungsumsetzungseinheit basierend auf einem von einem Host gegebenen Befehlswert und dem Detektionsergebnis berechnet wird, so dass das Drehmoment des Motors und die Motordrehzahl auf einen Sollwert gesteuert werden können.
  • Hier wird ein Detektionsverfahren, bei dem die Leistungsumsetzungseinheit und eine Verdrahtungseinheit, die elektrisch mit dem Motor verbunden ist, verwendet werden, um zu detektieren, als ein Verfahren zum Detektieren des zu jeder Phase des Motors fließenden Stroms erläutert. In einem derartigen Verfahren sollten jedoch drei Stromdetektoren und Detektionsverdrahtungen in jeder der beiden Leistungsumsetzungseinheiten enthalten sein, wobei in einer Steuereinheit ferner Operationsverstärker enthalten sein sollten, um die von den Detektoren erhaltenen Werte zu verstärken. Deshalb weist die Leistungsumsetzungsvorrichtung eine vergrößerte Größe auf, wobei ein Verbindungsprozess eine Belastung wird.
  • Ein weiteres Verfahren zum Detektieren des zu jeder Phase des Motors fließenden Stroms ist z. B. in der PTL 2 offenbart. Die in der PTL 2 offenbarte Technik ist ein Schema zum Erhalten des zu jeder Phase des Motors fließenden Stroms nur unter Verwendung eines Stromdetektors durch das Synchronisieren der PWM-Schaltperiode jeder Phase mit einem Stromdetektionszeitpunkt des Stromdetektors. Zusätzlich ist die Technik ein Schema, bei dem eine Korrektursteuerung ausgeführt wird, um zu bewirken, dass ein Durchschnittswert der Spannungsvektoren Vs' und Vs'' mit einem Spannungsvektor Vs ausgeglichen wird, um Zeit zum Detektieren des Stroms sicherzustellen und um den zu den jeweiligen Phasen des Motors fließenden Stromwert zu erhalten, wenn sich die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Phasen der Leistungsumsetzungseinheiten einander nähern, wobei kein ausreichender Zeitraum sichergestellt ist, damit der Stromdetektor den Strom detektiert. Eine Steuertechnik zum Verwirklichen der Detektion durch das Ausgleichen des Durchschnittswerts der Spannungsvektoren Vs' und Vs'' mit dem Spannungsvektor Vs wird als ein ”Überlagerungssystem harmonischer Wellen” bezeichnet.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
    • PTL 1: JP 2011-250489 A
    • PTL 2: JP 11-4594 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsumsetzungsvorrichtung zu schaffen, die einen Spannungsbefehlswert auf der Grundlage eines zu einem Motor fließenden Stroms berechnet und den Motor steuert, um einen Sollbetrieb auszuführen, um eine Zunahme des zu einem Glättungskondensator fließenden effektiven Stroms zu unterdrücken, während die Motorgeräusche unterdrückt werden, wenn ein Überlagerungssystem harmonischer Wellen verwendet wird.
  • Die Lösung des Problems
  • Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung setzt eine Gleichspannungseingabe von einer Gleichstrom-Leistungsquelle in eine Wechselspannung um, um einen Motor zu steuern, wobei sie enthält: einen Glättungskondensator, der die Gleichspannung glättet; eine erste Leistungsumsetzungseinheit, die eine Brückenschaltung enthält, um die Leistung umzusetzen; eine zweite Leistungsumsetzungseinheit, die eine Brückenschaltung enthält, um die Leistung umzusetzen, und die mit der ersten Leistungsumsetzungseinheit parallelgeschaltet ist; und eine Steuereinheit, die einen PWM-Puls auf der Grundlage eines Ausgangsspannungsvektors und eines PWM-Trägers erzeugt, wobei die Steuereinheit einen ersten PWM-Puls, um einen Ausgang der ersten Leistungsumsetzungseinheit zu steuern, auf der Grundlage eines ersten Ausgangsspannungsvektors erzeugt und einen zweiten PWM-Puls, um einen Ausgang der zweiten Leistungsumsetzungseinheit zu steuern, auf der Grundlage eines zweiten Ausgangsspannungsvektors erzeugt, wobei die Steuereinheit eine Korrektureinheit enthält, die einen vorgegebenen Ausgangsspannungsvektorwert korrigiert, so dass er zwei oder mehr verschiedene Ausgangsspannungsvektorwerte ist, so dass ein Durchschnittswert in einer Periode des PWM-Trägers der vorgegebene Ausgangsspannungsvektorwert wird, und wobei die Korrektureinheit die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in einer ersten Periode ausführt, die eine der mehreren Perioden des PWM-Trägers ist, und die Korrektur des zweiten Ausgangsspannungsvektorwerts in einer zweiten Periode ausführt, die eine der mehreren Perioden des PWM-Trägers ist und von der ersten Periode verschieden ist.
  • Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird eine Leistungsumsetzungsvorrichtung geschaffen, die durch zwei Leistungsumsetzungseinheiten konfiguriert ist, die einen Stromdetektor in einer Gleichstrom-Sammelschiene enthalten, so dass eine Zunahme des effektiven Stroms eines Glättungskondensators zwischen einer Leistungsquelle und dem Stromdetektor unterdrückt werden kann, während die Motorgeräusche durch das intermittierende Festlegen einer Periode für die Überlagerung harmonischer Wellen der jeweiligen Leistungsumsetzungseinheiten unterdrückt werden. Andere durch die Erfindung erhaltene Wirkungen werden aus den Beschreibungen der Ausführungsformen offensichtlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Stromlaufplan einer Leistungsumsetzungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die eine Stromsignalform eines Glättungskondensators 210 einer ersten Leistungsumsetzungseinheit in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Stromsignalform eines Glättungskondensators 310 einer zweiten Leistungsumsetzungseinheit in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 4 ist eine Motorstrom-Signalform in der ersten Ausführungsform.
  • 5 ist ein Stromlaufplan der Leistungsumsetzungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die eine Anwendung eines Überlagerungssystems harmonischer Wellen in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 7 ist ein Stromlaufplan der Leistungsumsetzungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform.
  • 8 ist eine graphische Darstellung, die die Analyseergebnisse eines Effektivwertes eines Welligkeitsstroms des Glättungskondensators unter Verwendung einer Motordrehzahl als einen Parameter veranschaulicht.
  • 9 ist eine graphische Darstellung, die eine Anwendung des Überlagerungssystems harmonischer Wellen in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 10 ist eine graphische Darstellung, die ein Schätzergebnis einer Stromdetektionsrate unter Verwendung einer Modulationsrate als einen Parameter veranschaulicht.
  • 11 ist ein Stromlaufplan der Leistungsumsetzungsvorrichtung in einer fünften Ausführungsform.
  • 12 ist eine graphische Darstellung zum Beschreiben einer Ausführungsform einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung.
  • 13 ist eine graphische Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration der Leistungsumsetzungsvorrichtung in einem herkömmlichen Beispiel veranschaulicht.
  • 14 ist eine graphische Darstellung, die eine Stromsignalform des Glättungskondensators in einem Fall veranschaulicht, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in dem herkömmlichen Beispiel angewendet wird.
  • 15 ist eine graphische Darstellung, die eine Stromsignalform des Glättungskondensators in einem Fall veranschaulicht, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in dem herkömmlichen Beispiel angewendet wird.
  • 16 ist eine graphische Darstellung, die eine Motorstrom-Signalform in einem Fall veranschaulicht, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in dem herkömmlichen Beispiel angewendet wird.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der Erfindung bezüglich der Zeichnungen beschrieben. Ferner sind die gleichen Komponenten in den jeweiligen Zeichnungen mit den gleichen Symbolen bezeichnet, wobei die redundante Beschreibung weggelassen wird. Zusätzlich wird ein Überlagerungssystem harmonischer Wellen des Standes der Technik unter Verwendung der 13 bis 15 beschrieben.
  • 14 veranschaulicht ein Schema, in dem die Stromwerte der jeweiligen Phasen des Motors unter Verwendung eines Stromdetektors durch das Synchronisieren der PWM-Schaltperioden der jeweiligen Phasen mit dem Stromdetektionszeitpunkt des Stromdetektors erhalten werden. In 14 sind eine PWM-Dreieckwelle bei einer Betriebszeitsteuerung der Leistungsumsetzungsvorrichtung, die Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* der jeweiligen Phasen einer Dreiphasen-Brückenschaltung einer Leistungsumsetzungseinheit und eine Stromsignalform Ic eines Glättungskondensators zwischen der Dreiphasen-Brückenschaltung und einer Gleichstrom-Leistungsquelle graphisch dargestellt. Die Periode A nach 14 veranschaulicht eine Periode, nachdem die PWM-Dreiecksignalform den Spannungsbefehlswert Vv* übersteigt, bis sie den Spannungsbefehlswert Vw* übersteigt. Eine Periode A ist eine Periode, wenn ein Stromwert, der in der U-Phase des Motors fließt, durch das Synchronisieren der PWM-Schaltperiode mit dem Stromdetektionszeitpunkt detektiert wird.
  • Wenn sich die PWM-Dreieckwelle und der Spannungsbefehlswert bei der Betriebszeitsteuerung der Leistungsumsetzungsvorrichtung in der in 14 veranschaulichten Relation befinden, fließt der Strom, der eine in der Zeichnung veranschaulichte Signalform aufweist, in den Glättungskondensator. Weil sich jedoch der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase und der Spannungsbefehlswert Vv* der V-Phase einander nähern, ist die Breite der Periode schmal, wobei der Strom durch den Stromdetektor schwer zu detektieren ist.
  • 15 veranschaulicht ein Schema, in dem eine Korrektursteuerung ausgeführt wird, um zu verursachen, dass ein Durchschnittswert der Spannungsvektoren Vs' und Vs'' mit einem Spannungsvektor Vs ausgeglichen ist, um einen Zeitraum zum Detektieren des Stroms sicherzustellen und um den Stromwert, der zu den jeweiligen Phasen des Motors fließt, zu erhalten. Eine Steuertechnik zum Verwirklichen einer Stromdetektion durch das Ausgleichen des Durchschnittswerts der Spannungsvektoren Vs' und Vs'' mit dem Spannungsvektor Vs wird als ”Überlagerungssystem harmonischer Wellen” bezeichnet. In dem in 15 veranschaulichten Überlagerungssystem harmonischer Wellen ist die Breite der des Periode A durch das Ändern des Spannungsbefehlswerts Vu** der U-Phase in der ersten/letzten Hälfte der Dreieckwelle verbreitert, um es zu ermöglichen, dass der Stromdetektor den U-Phasen-Strom detektiert. Ferner ist ein Durchschnittswert von Vu** gleich Vu* nach 14. Zusätzlich sind neben der in 15 veranschaulichten Technik viele andere Techniken für das Überlagerungssystem harmonischer Wellen vorgeschlagen worden, wobei die gleiche Wirkung auch durch das Anwenden der anderen Techniken erhalten werden kann.
  • In dieser Weise wird ein Zeitraum, der zum Detektieren des Stroms ausreichend ist, nicht sichergestellt, weil sich die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen nähern. Selbst in einem Fall, in dem eine Periode auftritt, in der der Motorstrom nicht normal detektiert wird, werden die zu den jeweiligen Phasen des Motors fließenden Ströme nur durch einen Stromdetektor in einer Gleichstrom-Sammelschiene detektiert, wenn das Überlagerungssystem harmonischer Wellen verwendet wird.
  • In dem Überlagerungssystem harmonischer Wellen gibt es jedoch einen Bedarf, eine neue Periode (die Periode B) zu schaffen, wenn ein Rückstrom [fließt], um einen Erregungszeitraum einer Periode in einer Trägerperiode (der Periode A in 15) zu verlängern und um den Durchschnittswert des Spannungsbefehlswerts auszugleichen. Deshalb wird, wie aus einem Vergleich zwischen den Signalformen eines Glättungskondensatorstroms Ic, die in den 14 und 15 veranschaulicht sind, ersichtlich ist, ein Effektivwert des zu dem Glättungskondensator fließenden Stroms vergrößert, wenn das Überlagerungssystem harmonischer Wellen angewendet wird. Im Ergebnis gibt es insofern ein Problem, als der Glättungskondensator zunehmend erwärmt wird. Als der Glättungskondensator wird normalerweise ein Elektrolytkondensator mit einer großen Kapazität verwendet. Der Elektrolytkondensator ist jedoch eine Komponente mit einer Wärme-Lebensdauer, wobei folglich das Überlagerungssystem harmonischer Wellen schließlich eine Zuverlässigkeit des Leistungsumsetzungssystems verringert.
  • Andererseits wird ein Schema betrachtet, um eine Zunahme des effektiven Stromwerts des Glättungskondensators zu unterdrücken, indem die Synchronisation nur bei dem Stromdetektionszeitpunkt der Leistungsumsetzungsvorrichtung vorgenommen wird, ohne das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in jeder Periode der PWM zu betreiben. In einem derartigen Schema wird jedoch eine mit einer Stromdetektionsperiode synchronisierte Welligkeits-Signalform am Ende des Motorausgangsdrahtanschlusses der Leistungsumsetzungseinheit erzeugt. Die in 16 veranschaulichte Motorstrom-Signalform zeigt z. B., dass eine Überlagerung harmonischer Wellen in der Periode T1 nicht ausgeführt wird, wobei die Überlagerung harmonischer Wellen in der Periode T2 für die Detektion ausgeführt wird. Im Ergebnis sind in der im Motorstrom erschienenen Welligkeits-Signalform Frequenzkomponenten enthalten, die gleich der oder kleiner als die Periode eines PWM-Trägers sind. Deshalb gibt es ein Problem, dass anormale Töne, die gleich der oder kleiner als die Periode des PWM-Trägers sind (d. h., die sich in einem hörbaren Bereich befinden), von dem Motor erzeugt werden, der ein Rauschgenerator ist. Insbesondere ist eine Komponente innerhalb eines Fahrzeugs, wie z. B. ein oben beschriebenes elektrisches Servolenkungssystem, für einen leisen Betrieb erforderlich.
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist es signifikant wichtig, die Minimierung der Leistungsumsetzungsvorrichtung, die Verbesserung der Produktivität, die Unterdrückung des Temperaturanstiegs des Glättungskondensators und die Verringerung der Motorgeräusche zu lösen.
  • Die erste Ausführungsform
  • Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Verwendung der 1 bis 4 beschrieben. 1 ist ein Stromlaufplan, der die gesamte Konfiguration der Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100, die die Leistung einer Gleichstrom-Leistungsquelle 20 von Gleichstrom in Wechselstrom umsetzt, ist mit einem Motor 400 verbunden, der die elektrische Energie in mechanische Energie umsetzt und antreibt. Hier ist die Antriebsvorrichtung 10 durch die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 und den Motor 400 konfiguriert. Der Motor 400 ist z. B. als ein Dreiphasenmotor konfiguriert.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 enthält zwei Leistungsumsetzungseinheiten einer Leistungsumsetzungseinheit 200 und einer Leistungsumsetzungseinheit 300. In der Leistungsumsetzungseinheit 200 sind sechs Halbleiterelemente, die eine Dreiphasen-Brückenschaltung 200 bilden, zum Umsetzen der Gleichstromleistung in den Dreiphasenwechselstrom vorgesehen. Als das Halbleiterelement gibt es ein Leistungshalbleiterelement, wie z. B. einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate).
  • In der Nähe der Gleichstrom-Leistungsquelle 20 von der Dreiphasen-Brückenschaltung 220 sind zwischen den positiven und den negativen Anschlussdrähten ein oder mehrere Glättungskondensatoren 210 vorgesehen, um die Spannung zu glätten. Der Glättungskondensator 210 ist unter Verwendung eines Elektrolytkondensators mit ausreichender Kapazität oder eines Hybrid-Elektrolytkondensators mit einem leitfähigen Polymer hergestellt.
  • Ein Stromdetektor 230 ist zwischen der Dreiphasen-Brückenschaltung 220 und dem negativen Anschlussdraht des Glättungskondensators 210 vorgesehen, um einen Phasenstrom des Motors zu detektieren. Als der Stromdetektor 230 wird normalerweise ein Widerstand mit einem kleinen Widerstand verwendet, wobei andere Stromdetektoren, wie z. B. ein Stromtransformator, verwendet werden können. Eine Normalmodus-Drosselspule 281 und ein Kondensator 282 sind als die Rauschunterdrückungskomponenten in der Nähe der Gleichstrom-Leistungsquelle 20 von dem Glättungskondensator 210 angeordnet.
  • Ferner kann ein Relais in jedem Draht vorgesehen sein, um die Leistungsumsetzungseinheit 200 und Leistungsumsetzungseinheit 300 elektrisch mit dem Motor 400 zu verbinden, um die Schaltung für einen Notfall ein-/auszuschalten, obwohl dies nicht veranschaulicht ist. Als ein Relais kann ein Halbleiterelement, wie z. B. ein MOSFET, oder ein mechanisches elektromagnetisches Relais verwendet werden. Zusätzlich kann ein Relais in der Nähe der Gleichstrom-Leistungsquelle 20 von der Normalmodus-Drosselspule 281 oder in der Nähe der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 vorgesehen sein. Als ein Relais kann ein bidirektionales Relais oder ein mechanisches elektromagnetisches Relais, in dem zwei MOSFETs mit dem gleichen Potential an ihren Source-Elektroden in Reihe geschaltet sind, verwendet werden. Ferner ist die Konfiguration der Leistungsumsetzungseinheit 300 die gleiche wie die der Leistungsumsetzungseinheit 200, wobei die ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
  • Als Nächstes wird eine Steuereinheit der Leistungsumsetzungsvorrichtung beschrieben. Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 enthält eine Steuereinheit 250. Die Steuereinheit 250 enthält die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 und empfängt einen Strombefehlswert von der Antriebsvorrichtung 10, um den Motor auf einen Sollwert zu steuern. Zusätzlich enthält die Steuereinheit 250 eine Stromdetektionseinheit 253 und eine Stromdetektionseinheit 353, die einen von dem Stromdetektor 230 und einem Stromdetektor 330 erhaltenen Spannungswert verstärken und einen Stromdetektionswert an die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 senden.
  • Die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 erzeugt die Spannungsbefehle Vu1*, Vv1*, Vw1*, Vu2*, Vv2* und Vw2*, die an die jeweiligen Phasen der Dreiphasen-Brückenschaltung 220 und einer Dreiphasen-Brückenschaltungen 320 gesendet werden, auf der Grundlage des Strombefehlswerts und des Stromdetektionswerts. Hier wird der Spannungsbefehlswert für die Leistungsumsetzungseinheit 200 gemeinsam als V1* bezeichnet, während der Spannungsbefehlswert für die Leistungsumsetzungseinheit 300 gemeinsam als V2* bezeichnet wird.
  • Die erzeugten Spannungsbefehle V1* und V2* werden an eine PWM-Erzeugungseinheit 251 ausgegeben. Die PWM-Erzeugungseinheit 251 gibt einen Gate-Spannungsbefehl an die jeweiligen Halbleiterelemente der Dreiphasen-Brückenschaltung 220 und der Dreiphasen-Brückenschaltung 230 aus. Ferner wird die PWM-Erzeugungseinheit 251 im Allgemeinen in den Leistungsumsetzungseinheiten in 1 verwendet, wobei sie für die Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 separat vorgesehen sein kann.
  • Die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 enthält ferner eine Spannungsbefehls-Korrektureinheit 255. In einem Fall, in dem sich die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Phasen der Leistungsumsetzungseinheit einander nähern oder miteinander synchronisiert sind und es folglich keinen ausreichenden Zeitraum gibt, dass der Stromdetektor den Strom detektiert, wie in 14 veranschaulicht ist, korrigiert die Spannungsbefehls-Korrektureinheit 255 den Spannungsbefehl, um zu bewirken, dass der Durchschnittswert der Spannungsbefehle einer Periode der PWM-Signalform ausgeglichen ist. Im Ergebnis kann ein ausreichender Zeitraum sichergestellt sein, um die Stromdetektion ausführen, wobei die Stromdetektion unter Verwendung des Stromdetektors 230 und des Stromdetektors 330, die in der Gleichstrom-Sammelschiene vorgesehen sind, ausgeführt werden kann.
  • Die Halbleiterelemente der Dreiphasen-Brückenschaltung 220 und der Dreiphasen-Brückenschaltung 320 werden auf der Grundlage des von der Steuereinheit 250 gesendeten Gate-Spannungsbefehls ein- oder ausgeschaltet. Die Ausgabe des Motors 400 wird durch das Umsetzen der von der Gleichstrom-Leistungsquelle 20 zugeführten Gleichstromleistung in eine Dreiphasen-Wechselstromleistung gesteuert, so dass sie ein Sollwert ist.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung über die Operationen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300, insbesondere des Überlagerungssystems harmonischer Wellen, gegeben. Ferner wird in der folgenden Beschreibung angenommen, dass eine Stromdetektionsperiode jeder Leistungsumsetzungseinheit einmal pro zwei Perioden des PWM-Trägers abgeschlossen wird.
  • Als eine Betriebsbedingung bei einer Zeitsteuerung der Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 wird ein Zustand angenommen, in dem sich die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen nicht nähern und ein ausreichender Zeitraum, um den Strom zu detektieren, sichergestellt werden kann. In diesem Fall wird der von der Antriebsvorrichtung 10 übertragene Strombefehlswert von der Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 in die Leistungsumsetzungseinheit 200 und die Leistungsumsetzungseinheit 300 gleich aufgeteilt. Die PWM-Erzeugungseinheit 251 gibt den Gate-Spannungsbefehl an die Dreiphasen-Brückenschaltung 220 und an die Dreiphasen-Brückenschaltung 330 auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts aus. Im Ergebnis geben die Leistungsumsetzungseinheit 200 und die Leistungsumsetzungseinheit 300 im Wesentlichen die gleiche Spannung und im Wesentlichen den gleichen Strom an den Motor 400 aus.
  • Als Nächstes wird betrachtet, dass sich die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen der Leistungsumsetzungseinheit einander nähern und ein ausreichender Zeitraum, um den Strom zu detektieren, nicht sichergestellt werden kann. Weil sich die Spannungsbefehlswerte nähern, ist es schwierig, den U-Phasen-Strom in der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 zu detektieren, wie in 14 veranschaulicht ist. Deshalb detektieren die jeweiligen Leistungsumsetzungseinheiten den U-Phasen-Strom durch das Anwenden des in 15 veranschaulichten Überlagerungssystems harmonischer Wellen.
  • Hier führt die Leistungsumsetzungseinheit 200 die Stromdetektion in der Periode T2 unter den Perioden T1 und T2 aus, die die Stromdetektionsperiode (d. h., zwei Perioden des PWM-Trägers) sind, wie in 2 veranschaulicht ist, wobei sie außerdem die Korrektur des Spannungsbefehlswerts durch die Überlagerung harmonischer Wellen nur in der Periode T2 ausführt. Andererseits führt die Leistungsumsetzungseinheit 300 die Stromdetektion und die Korrektur des Spannungsbefehlswerts durch die Überlagerung harmonischer Wellen in der Periode T1 aus, um einen Zeitpunkt zu verschieben, um das Überlagerungssystem harmonischer Wellen auf der Grundlage der Leistungsumsetzungseinheit 200 auszuführen, wie in 3 veranschaulicht ist. In dieser Weise wird die Anzahl der Überlagerungen harmonischer Wellen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 in der Stromdetektionsperiode (d. h., zwei Perioden des PWM-Trägers) auf einmal gesetzt, wobei die Zeitsteuerung festgelegt wird, dass sie in den jeweiligen Leistungsumsetzungseinheiten angepasst ist.
  • 4 veranschaulicht mehrere Perioden der Signalformen des Motordrahtstroms durch das oben beschriebene Stromdetektionsschema. Die Stromsignalform des Motordrahtes wird ein Wert, der durch das Addieren der Ausgaben der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 erhalten wird. Die durch die Überlagerung harmonischer Wellen verursachte Welligkeits-Signalform erscheint in der Leistungsumsetzungseinheit 300 in der Periode T1 und in der Leistungsumsetzungseinheit 200 in der Periode T2. Es wird jedoch keine neue Frequenzkomponente, die gleich der oder kleiner als die Periode des PWM-Trägers ist, in der Welligkeits-Signalform, die in dem Motordraht erscheint, durch das Verschieben der Stromdetektionszeitpunkte der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 um eine Trägerperiode erzeugt. Im Ergebnis werden keine neuen Geräusche im hörbaren Bereich erzeugt, wie in 16 veranschaulicht ist, selbst wenn das Überlagerungssystem harmonischer Wellen intermittierend ausgeführt wird.
  • Bei der oben beschriebenen Konfiguration kann eine Zunahme des effektiven Stromwerts des Glättungskondensators, die durch das Überlagerungssystem harmonischer Wellen verursacht wird, unterdrückt werden, wobei im Ergebnis ein Temperaturanstieg des Glättungskondensators unterdrückt werden kann. Die Unterdrückung des Temperaturanstiegs des Glättungskondensators führt nicht nur zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit, sondern außerdem zu einer Verringerung der Kapazität des Glättungskondensators und weiter zu einer Verringerung der Anzahl der Komponenten.
  • Weil die Ausgaben der beiden Leistungsumsetzungsvorrichtungen addiert werden, ist zusätzlich die in dem Motorausgangsdrahtanschluss der Leistungsumsetzungsvorrichtung erscheinende Welligkeits-Signalform gleich dem Fall der herkömmlichen Leistungsumsetzungsvorrichtung, in der eine Leistungsumsetzungseinheit vorgesehen ist. Mit anderen Worten, selbst wenn die Anzahl der Überlagerungen harmonischer Wellen verringert ist, ist die Frequenzkomponente des von dem Motor (der Geräuschquelle) erzeugten Geräuschs nicht gleich der oder kleiner als die Frequenz des PWM-Trägers, wobei das Geräusch im hörbaren Bereich unterdrückt wird.
  • Weil weiterhin die Anzahl der Stromdetektoren, die in der Leistungsumsetzungseinheit vorgesehen sind, auf eins gesetzt ist, sind eine Miniaturisierung der Leistungsumsetzungsvorrichtung und eine Verbesserung der Produktivität außerdem verwirklicht.
  • Ferner ist diese Ausführungsform so beschrieben worden, dass der Glättungskondensator 210 und ein Glättungskondensator 310 in jeder Leistungsumsetzungseinheit einzeln enthalten sind. Der Glättungskondensator kann jedoch zwischen den Leistungsumsetzungseinheiten 200 und 300 und der Gleichstrom-Leistungsquelle 20 angeordnet sein und gemeinsam verwendet werden.
  • Zusätzlich ist beschrieben worden, dass der Stromdetektor 230 in der Nähe der negativen Elektrode der Gleichstrom-Sammelschiene vorgesehen ist. Der Stromdetektor 230 kann jedoch in dem Draht auf der Seite der positiven Elektrode, wo die Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Glättungskondensator 210 angeschlossen sind, und in dem Draht an der positiven Elektrode, wo die Leistungsumsetzungseinheit 300 und der Glättungskondensator 310 angeschlossen sind, separat vorgesehen sein.
  • Weiterhin ist in dieser Ausführungsform angenommen worden, dass die Stromdetektionsperiode das Zweifache der PWM-Periode ist. Die Periode kann jedoch gleich dem oder großer als das Zweifache sein oder kann eine intermittierende Periode sein, die in einem Bereich lang ist, der kein Geräuschproblem des Motors verursacht, dessen Spannungsbefehlswert durch die Überlagerung harmonischer Wellen korrigiert wird, so dass er an die Stromdetektionsperiode angepasst ist. Zu diesem Zeitpunkt können die intermittierenden Perioden der jeweiligen Leistungsumsetzungseinheiten voneinander verschieden sein. Die Periode der Überlagerung harmonischer Wellen kann z. B. an eine Zeitsteuerung eines gemeinsamen Vielfachen der jeweiligen intermittierenden Perioden angepasst sein.
  • Die zweite Ausführungsform
  • Die Beschreibung wird über die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Verwendung der 5 und 6 gegeben. Ferner werden die mit der ersten Ausführungsform gemeinsamen Konfigurationen weggelassen.
  • Die Steuereinheit 250 in dieser Ausführungsform enthält eine Temperaturdetektionseinheit 256, die die Temperatur des Glättungskondensators 210 detektiert, und eine Temperaturdetektionseinheit 356, die die Temperatur des Glättungskondensators 310 detektiert. Hier enthalten die Beispiele eines Temperaturmessverfahrens ein Verfahren des direkten Anzeigens einer Temperatur durch das Anschließen eines Thermoelements, ein Verfahren des Schätzens einer Temperatur von einem Thermistor, der an demselben Substrat angebracht ist, und ein Verfahren des Berechnens einer inneren Temperatur unter Verwendung einer von einer Größe des Erregerstroms abgeleiteten Wärmemenge und einer thermischen Zeitkonstanten, die durch einen äquivalenten Thermokreis ausgedrückt ist.
  • Zusätzlich sind der Glättungskondensator 210 und der Glättungskondensator 310 durch eine obere Temperaturgrenze Tmax geregelt. Die Steuereinheit 250 überwacht die Temperaturen der jeweiligen Glättungskondensatoren während einer Periode, wenn die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 arbeitet. Im Folgenden wird ein Steuerschema in einem Zustand, in dem eine Glättungskondensatortemperatur gleich oder kleiner als Tmax ist, durch das Klassifizieren der Steuerung in zwei Fälle unter Verwendung von 6 beschrieben.
  • <Der Fall 1>
  • Der Fall 1 ist als ein Fall definiert, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 nicht intermittierend arbeitet, wenn die Glättungskondensatortemperatur Tc kleiner als Tmax ist. Im Fall 1 ist die Periode Ti0 des Überlagerungssystems harmonischer Wellen gleich der Periode des PWM-Trägers, wenn die Glättungskondensatortemperatur Tc kleiner als Tmax (Tc < Tmax) ist.
  • Danach, wenn die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 weiterarbeitet und die Temperatur irgendeines oder beider des Glättungskondensators 210 und des Glättungskondensators 310 gleich oder größer als Tmax wird, wenden eine oder beide der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 die intermittierende Steuerung des Überlagerungssystems harmonischer Wellen an, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist. Die Periode Ti1 der angewendeten intermittierenden Steuerung ist so festgelegt, dass sie Ti1 > Ti0 erfüllt.
  • <Der Fall 2>
  • Andererseits ist der Fall 2 als ein Fall definiert, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 intermittierend arbeitet, wenn die Glättungskondensatortemperatur Tc kleiner als Tmax ist. Die Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen zu diesem Zeitpunkt ist um Ti2 größer als die Periode des PWM-Trägers.
  • Danach, wenn die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 weiterarbeitet und die Temperatur irgendeines oder beider des Glättungskondensators 210 und des Glättungskondensators 310 gleich oder größer als Tmax wird, wenden eine oder beide der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 die Steuerung so an, dass die intermittierende Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen im Vergleich zu dem Fall Tc < Tmax vergrößert ist. Mit anderen Worten, die Periode Ti3 der intermittierenden Steuerung in dem Fall von Tc > Tmax ist so festgelegt, dass sie Ti3 > Ti2 erfüllt.
  • Bei der Steuerung, wie sie oben beschrieben worden ist, wird die Temperatur des Glättungskondensators überwacht, wobei der Glättungskondensator durch das intermittierende Ausführen des Überlagerungssystems harmonischer Wellen in einem Fall, in dem die Glättungskondensatortemperatur gleich einem oder größer als ein zulässiger Wert ist, geschützt werden kann.
  • Zusätzlich kann in einer Periode, wenn die Glättungskondensatortemperatur gleich dem oder kleiner als der zulässige Wert ist, die Stromdetektionsperiode festgelegt werden, so dass sie gleich der Periode des PWM-Trägers ist oder sich der Periode des PWM-Trägers nähert. Deshalb kann das Schema der Erfindung sogar auf ein System angewendet werden, das einen Bedarf aufweist, die Motorsteuerung mit einer hohen Genauigkeit durch die Verkürzung der Stromdetektionsperiode zu steuern.
  • Die dritte Ausführungsform
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß einer dritten Ausführungsform wird unter Verwendung der 7 bis 9 beschrieben. Ferner werden die mit der ersten oder der zweiten Ausführungsform gemeinsamen Konfigurationen weggelassen.
  • 7 ist ein Stromlaufplan, der die gesamte Konfiguration der Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform enthält im Vergleich zu der Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ferner eine Positionsdetektionsvorrichtung 257, die eine Drehzahl des Motors 400 detektiert. Als die Positionsdetektionsvorrichtung 257 kann ein Drehmelder oder ein GMR-Sensor (Riesenmagnetowiderstandssensor) verwendet werden.
  • Eine durch die Positionsdetektionsvorrichtung 257 detektierte Motordrehzahl Rm wird in die Steuereinheit 250 eingegeben. Ein unterer Grenzwert Rmin der Motordrehzahl ist in der Steuereinheit 250 festgelegt. Die Steuereinheit 250 vergleicht die durch die Positionsdetektionsvorrichtung 257 detektierte Motordrehzahl Rm mit dem unteren Grenzwert Rmin der Motordrehzahl.
  • 8 veranschaulicht die Analyseergebnisse des Effektivwerts des Welligkeitsstroms des Glättungskondensators in einem Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen nicht angewendet wird, und in einem Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen angewendet wird. In 8 bedeutet der Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen nicht angewendet wird, einen Fall, in dem der Stromwert des Motors von mehreren Motordrähten direkt detektiert wird, wenn der Motorstrom konstant ist. Zusätzlich bedeutet der Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen angewendet wird, einen Fall, in dem der Stromwert des Motors unter Verwendung des Stromdetektors, der in der Gleichstrom-Sammelschiene vorgesehen ist, erhalten wird, wenn der Motorstrom konstant ist, und einen Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in jeder Periode des PWM-Trägers unter Verwendung der Motordrehzahl Rm als ein Parameter angewendet wird.
  • Wie aus 8 deutlich ersichtlich ist, ist in einem Fall, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen in jeder Periode des PWM-Trägers angewendet wird und die Motordrehzahl verringert ist, der Effektivwert des Welligkeitsstroms des Glättungskondensators unter dem Einfluss des Überlagerungssystems harmonischer Wellen vergrößert. Dies ist so, weil sich die Spannungsbefehlswerte der jeweiligen Phasen in einem System nähern, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen angewendet wird, wenn die Motordrehzahl verringert ist und eine Periode, in der die Stromdetektion schwierig ist, vergrößert ist.
  • In der Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform schaltet die Steuereinheit 250 die Steuerung durch das Vergleichen der Motordrehzahl Rm mit dem vorgegebenen unteren Grenzwert Rmin. In 9 sind zwei Fälle als ein Steuerverfahren in einem Fall, in dem die Motordrehzahl Rm größer als Rmin ist, beschrieben.
  • <Der Fall 1>
  • Der Fall 1 ist als ein Fall definiert, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 nicht intermittierend arbeitet, wenn die Motordrehzahl Rm größer als Rmin ist. Im Fall 1 ist die Periode Ti0 des Überlagerungssystems harmonischer Wellen gleich der Periode des PWM-Trägers, wenn die Motordrehzahl Rm größer als Rmin (Rm > Rmin) ist.
  • Danach, wenn die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 weiterarbeitet und die Motordrehzahl Rm kleiner als Rmin ist, wenden eine oder beide der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 die intermittierende Steuerung des Überlagerungssystems harmonischer Wellen an, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist. Die Periode Ti1 der angewendeten intermittierenden Steuerung ist so festgelegt, dass sie Ti1 > Ti0 erfüllt.
  • <Der Fall 2>
  • Andererseits ist der Fall 2 als ein Fall definiert, in dem das Überlagerungssystem harmonischer Wellen der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 intermittierend arbeitet, wenn die Motordrehzahl Rm größer als Rmin ist. Die Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen zu diesem Zeitpunkt ist um Ti2 größer als die Periode des PWM-Trägers.
  • Danach, wenn die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 weiterarbeitet und die Motordrehzahl Rm kleiner als Rmin ist, wenden eine oder beide der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Leistungsumsetzungseinheit 300 die Steuerung so an, dass die intermittierende Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen im Vergleich zu dem Fall Rm > Rmin vergrößert ist. Mit anderen Worten, die Periode Ti3 der intermittierenden Steuerung in dem Fall Rm < Rmin ist so festgelegt, dass sie Ti3 > Ti2 erfüllt.
  • Zusätzlich kann das Steuerschema gemäß dieser Ausführungsform, das oben beschrieben worden ist, gleichzeitig mit der Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform angewendet werden. Unter der Bedingung des Falls 1 kann selbst in einem Fall, in dem die Motordrehzahl Rm gleich oder kleiner als Rmin wird, die Anwendung des Überlagerungssystems harmonischer Wellen in der Periode des PWM-Trägers z. B. in einem Fall starten, in dem die Glättungskondensatortemperatur Tc gleich der oder kleiner als die obere Grenze Tmax ist. Zusätzlich unter den Bedingungen des Falls 2 kann selbst in einem Fall, in dem die Motordrehzahl Rm gleich oder kleiner als Rmin wird, die Steuerung des Vergrößerns der Periode zum Anwenden des Überlagerungssystems harmonischer Wellen in einem Fall nicht ausgeführt werden, in dem die Glättungskondensatortemperatur Tc gleich der oder kleiner als die obere Grenze Tmax ist.
  • Bei der Steuerung, wie sie oben beschrieben worden ist, kann das Ansteigen der Glättungskondensatortemperatur durch das Ausführen eines anderen Steuerfaktors als die Temperatur des Glättungskondensators selbst unterdrückt werden. In der Motorsteuerung ist die Motordrehzahl ein Wert, der normalerweise detektiert wird, wobei eine zusätzliche Detektionskomponente nicht notwendig sein kann.
  • Zusätzlich ändert sich in einem Fall, in dem die Motordrehzahl groß ist, der Strom schnell. Deshalb wird die Stromänderung in einem Fall verzögert, in dem die Motordrehzahl gering ist, so dass die Stromdetektionsperiode verkürzt werden kann, selbst wenn ein System den Strom in einer kurzen Stromdetektionsperiode detektiert und die Steuerung des Motors mit einer hohen Genauigkeit erfordert. In einem derartigen System können das Aufrechterhalten der Motorsteuerleistung und das Unterdrücken des Temperaturanstiegs des Glättungskondensators verwirklicht sein, selbst wenn die intermittierende Steuerung in einer Periode ausgeführt wird, wenn die Motordrehzahl Rm, die auf den Temperaturanstieg des Glättungskondensators wirkt, kleiner als die untere Grenze Rmin ist.
  • Weiterhin kann durch das Anwenden des Bestimmungsergebnisses des Temperaturdetektionswerts des Glättungskondensators zusammen mit dem Schema dieser Ausführungsform die Steuerung der Glättungskondensatortemperatur unter Verwendung von zwei Parametern verwirklicht sein, wobei die Zuverlässigkeit der Leistungsumsetzungsvorrichtung verbessert werden kann und der Betriebsbereich der Motorsteuerung mit einer hohen Genauigkeit weiter verbreitert werden kann.
  • Die vierte Ausführungsform
  • Anschließend wird die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Während der Effektivwert des Welligkeitsstroms des Glättungskondensators unter Verwendung der Motordrehzahl als ein Parameter in 8, die die dritte Ausführungsform veranschaulicht, geschätzt wird, wird in dieser Ausführungsform eine PWM-Modulationsrate als ein Parameter verwendet.
  • 10 ist eine graphische Darstellung, die eine Stromdetektionsrate der Leistungsumsetzungsvorrichtung veranschaulicht, in der die PWM-Modulationsrate als ein Parameter verwendet wird. Das Ergebnis nach 10 zeigt, dass eine detektierbare Rate des Stroms unter Verwendung der PWM-Modulationsrate als ein Parameter in einem Fall geschätzt wird, in dem ein in der Gleichstrom-Sammelschiene vorgesehener Stromdetektor verwendet wird, selbst wenn das Überlagerungssystem harmonischer Wellen nicht angewendet wird. Wie aus 10 deutlich ersichtlich ist, ändert sich die Stromdetektionsrate größtenteils bezüglich einer bestimmten Modulationsrate.
  • Die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 gemäß dieser Ausführungsform legt einen Referenzwert der Modulationsrate fest und vergleicht den Referenzwert mit der aus dem Strombefehlswert berechneten PWM-Modulationsrate. Die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 ändert den Start oder den Stopp der intermittierenden Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen oder eine Größe der Periode gemäß dem Vergleichsergebnis.
  • Bei der Steuerung, wie sie oben beschrieben worden ist, ist der Steuerparameter der Steuerung zum Unterdrücken des Temperaturanstiegs des Glättungskondensators vergrößert und ist die Steuerbarkeit verbessert. Ein Referenzwert des Motorstroms wird ferner für die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit festgelegt, während er zu der Modulationsrate äquivalent ist, wobei dann die Periode der intermittierenden Steuerung auf der Grundlage der Größe des Motorstroms geändert werden kann.
  • Die fünfte Ausführungsform
  • 11 ist ein Stromlaufplan der Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 gemäß einer fünften Ausführungsform. Diese Ausführungsform zeigt die Antriebsvorrichtung 10, die die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100, die aus der Leistungsumsetzungseinheit 200 und der Steuereinheit 250 hergestellt ist, und einen Motor 400 enthält. Ferner ist das Symbol der Leistungsumsetzungsvorrichtung das gleiche wie das der Leistungsumsetzungseinheit 200 der obigen Ausführungsformen, wobei die gleichen Konfigurationen wie jene der obigen Ausführungsformen weggelassen werden.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 enthält die Temperaturdetektionseinheit 256, die eine Temperatur des Glättungskondensators 210 detektiert. Zusätzlich enthält die Spannungsbefehls-Berechnungseinheit 252 eine obere Temperaturgrenze Tmax des Glättungskondensators 210.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 100 wendet das Überlagerungssystem harmonischer Wellen auf jede Trägerperiode der PWM-Signalform für eine Gegenmaßnahme der Geräusche an, wenn die Temperatur des Glättungskondensators 210 kleiner als die obere Grenze Tmax ist. In einem Fall, in dem die Temperatur des Glättungskondensators 210 gleich der oder größer als die obere Grenze Tmax wird, wird das Überlagerungssystem harmonischer Wellen intermittierend ausgeführt, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist. Zusätzlich wird in einem Fall, in dem die Temperatur des Glättungskondensators 210 gleich der oder größer als die obere Grenze Tmax wird, wie in dem Fall 2 in der zweiten Ausführungsform beschrieben worden ist, die Periode des Überlagerungssystems harmonischer Wellen gesteuert, so dass sie groß ist.
  • Bei der Konfiguration, wie sie oben beschrieben worden ist, tritt das Geräuschproblem in einem normalen Zeitraum nicht auf, selbst wenn das System eine kleine Trägerfrequenz aufweist. Wenn die Glättungskondensatortemperatur die obere Grenze erreicht, wird zusätzlich das Überlagerungssystem harmonischer Wellen gesteuert, so dass es intermittierend ausgeführt wird, so dass die Zuverlässigkeit der Leistungsumsetzungsvorrichtung verbessert ist.
  • Wie in der vierten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann weiterhin die Zeitsteuerung der intermittierenden Steuerung des Überlagerungssystems harmonischer Wellen durch das Starten oder Stoppen der Steuerung des intermittierenden Ausführens des Überlagerungssystems harmonischer Wellen oder durch das Auswählen der Motordrehzahl, des Motorstroms oder der Modulationsrate als einen Parameter, um die Länge der Periode der intermittierenden Steuerung zu ändern, und das Festlegen des Referenzwerts für jeden Parameter geändert werden. Selbst in einem derartigen Fall kann die gleiche Wirkung erhalten werden.
  • Die sechste Ausführungsform
  • 12 ist eine sechste Ausführungsform, in der die Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewendet ist. Wie in 12 veranschaulicht ist, erzeugt die Antriebsvorrichtung 10 ein Drehmoment durch ein Getriebe 4, das an einer Drehwelle einer Lenkung 1 eines Fahrzeugs befestigt ist, wobei sie die Lenkung gemäß der Lenkung 1 unterstützt. Hier verwendet die Antriebsvorrichtung 10 die oben beschriebene Steuertechnik.
  • Wie oben beschrieben worden ist, enthält die elektrische Servolenkungsvorrichtung dieser Ausführungsform eine minimierte Leistungsumsetzungsvorrichtung, so dass sie für ein Fahrzeug verwendet werden kann, das einen kleinen Montageraum aufweist, wobei verschiedene Fahrzeugtypen entwickelt werden können. Zusätzlich enthält die elektrische Servolenkungsvorrichtung dieser Ausführungsform eine geräuschreduzierte Leistungsumsetzungsvorrichtung, so dass die Antriebsvorrichtung in der Nähe eines Fahrers vorgesehen sein kann. Zusätzlich unterdrückt die elektrische Servolenkungsvorrichtung dieser Ausführungsform den Temperaturanstieg des Glättungskondensators in der Leistungsumsetzungsvorrichtung, so dass ein System mit einer hohen Zuverlässigkeit verwirklicht werden kann.
  • Während die obige Ausführungsform so beschrieben worden ist, dass der Motor eine Dreiphasenkonfiguration aufweist, kann die Erfindung ferner die gleiche Wirkung in einem System erreichen, in dem drei oder mehr Motorwicklungen in demselben Motorgehäuse vorgesehen sind.
  • Während die Leistungsumsetzungsvorrichtung so beschrieben worden ist, dass sie zwei Leistungsumsetzungseinheiten aufweist, kann die gleiche Wirkung wie die der oben beschriebenen Ausführungsform durch das Ausführen der intermittierenden Steuerung der Leistungsumsetzungseinheiten anders als eine Referenz-Leistungsumsetzungseinheit selbst in einem Fall, in dem es mehrere Leistungsumsetzungseinheiten gibt, erhalten werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Gleichstrom-Leistungsquelle
    100
    Leistungsumsetzungsvorrichtung
    200
    Leistungsumsetzungseinheit
    210
    Glättungskondensator
    220
    Dreiphasen-Brückenschaltung
    230
    Stromdetektor
    250
    Steuereinheit
    252
    Spannungsbefehls-Berechnungseinheit
    253
    Stromdetektionseinheit
    255
    Korrektureinheit
    256
    Temperaturdetektionseinheit
    257
    Positionsdetektionsvorrichtung
    300
    Leistungsumsetzungseinheit
    310
    Glättungskondensator
    320
    Dreiphasen-Brückenschaltung
    330
    Stromdetektor
    353
    Stromdetektionseinheit
    356
    Temperaturdetektionseinheit
    400
    Motor

Claims (11)

  1. Leistungsumsetzungsvorrichtung, die eine Gleichspannungseingabe von einer Gleichstrom-Leistungsquelle in eine Wechselspannung umsetzt, um einen Motor zu steuern, wobei die Leistungsumsetzungsvorrichtung umfasst: einen Glättungskondensator, der die Gleichspannung glättet; eine erste Leistungsumsetzungseinheit, die eine Brückenschaltung enthält, um die Leistung umzusetzen; eine zweite Leistungsumsetzungseinheit, die eine Brückenschaltung enthält, um die Leistung umzusetzen, und die mit der ersten Leistungsumsetzungseinheit parallelgeschaltet ist; und eine Steuereinheit, die einen PWM-Puls auf der Grundlage eines Ausgangsspannungsvektors und eines PWM-Trägers erzeugt, wobei die Steuereinheit einen ersten PWM-Puls, um einen Ausgang der ersten Leistungsumsetzungseinheit zu steuern, auf der Grundlage eines ersten Ausgangsspannungsvektors erzeugt und einen zweiten PWM-Puls, um einen Ausgang der zweiten Leistungsumsetzungseinheit zu steuern, auf der Grundlage eines zweiten Ausgangsspannungsvektors erzeugt, wobei die Steuereinheit eine Korrektureinheit enthält, die einen vorgegebenen Ausgangsspannungsvektorwert korrigiert, so dass er zwei oder mehr verschiedene Ausgangsspannungsvektorwerte ist, so dass ein Durchschnittswert in einer Periode des PWM-Trägers der vorgegebene Ausgangsspannungsvektorwert wird, und wobei die Korrektureinheit die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in einer ersten Periode ausführt, die eine der mehreren Perioden des PWM-Trägers ist, und die Korrektur des zweiten Ausgangsspannungsvektorwerts in einer zweiten Periode ausführt, die eine der mehreren Perioden des PWM-Trägers ist und von der ersten Periode verschieden ist.
  2. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste Leistungsumsetzungseinheit als auch die zweite Leistungsumsetzungseinheit einen Stromdetektor enthalten, der einen Gleichstrom detektiert, der zu der Brückenschaltung fließt, und den detektierten Stromwert zu der Steuereinheit ausgibt, wobei der Stromdetektor der ersten Leistungsumsetzungseinheit den Gleichstrom in der ersten Periode detektiert und wobei der Stromdetektor der zweiten Leistungsumsetzungseinheit den Gleichstrom in der zweiten Periode detektiert.
  3. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die umfasst eine Temperaturdetektionseinheit, die eine Temperatur des Glättungskondensators detektiert, wobei die Korrektureinheit in einem Fall, in dem eine Temperatur des Glättungskondensators gleich einer oder größer als eine vorgegebene Temperatur ist, die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in der ersten Periode ausführt und die Korrektur des zweiten Ausgangsspannungsvektorwerts in der zweiten Periode ausführt.
  4. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Korrektureinheit die Korrektur in jeder Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Temperatur des Glättungskondensators kleiner als die vorgegebene Temperatur ist.
  5. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn N1 eine natürliche Zahl von ”2” oder größer ist und N2 eine natürliche Zahl größer als N1 ist, die Korrektureinheit die Korrektur in einer N1-Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Temperatur des Glättungskondensators kleiner als die vorgegebene Temperatur ist, und die Korrektureinheit ferner die Korrektur in einer N2-Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Temperatur des Glättungskondensators gleich der oder größer als die vorgegebene Temperatur ist.
  6. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die umfasst eine Drehzahldetektionseinheit, die eine Drehzahl eines in dem Motor vorgesehenen Rotors detektiert, wobei, wenn die Drehzahl des Rotors gleich einer oder kleiner als eine vorgegebene Drehzahl ist, die Korrektureinheit die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in der ersten Periode ausführt und die Korrektur des zweiten Ausgangsspannungsvektorwerts in der zweiten Periode ausführt.
  7. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Korrektureinheit die Korrektur in jeder Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Drehzahl des Rotors größer als die vorgegebene Drehzahl ist.
  8. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei, wenn N3 eine natürliche Zahl von ”2” oder größer ist und N4 eine natürliche Zahl größer als N3 ist, die Korrektureinheit die Korrektur in einer N3-Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Drehzahl des Rotors größer als die vorgegebene Drehzahl ist, und die Korrektureinheit ferner die Korrektur in einer N4-Periode des PWM-Trägers ausführt, wenn die Drehzahl des Rotors gleich der oder kleiner als die vorgegebene Drehzahl ist.
  9. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei, wenn eine Modulationsrate des ersten oder des zweiten PWM-Pulses gleich einer oder kleiner als eine vorgegebene Modulationsrate ist, die Korrektureinheit die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in der ersten Periode ausführt und die Korrektur des zweiten Ausgangsspannungsvektorwerts in der zweiten Periode ausführt.
  10. Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Glättungskondensator einen ersten Glättungskondensator, der in der ersten Leistungsumsetzungseinheit vorgesehen ist, und einen zweiten Glättungskondensator, der in der zweiten Leistungsumsetzungseinheit vorgesehen ist, enthält, wobei die erste Leistungsumsetzungseinheit eine erste Temperaturdetektionseinheit enthält, die eine Temperatur des ersten Glättungskondensators detektiert, wobei die zweite Leistungsumsetzungseinheit eine zweite Temperaturdetektionseinheit enthält, die eine Temperatur des zweiten Glättungskondensators detektiert, und wobei die Korrektureinheit in einem Fall, in dem die Temperatur des ersten Glättungskondensators gleich der oder größer als eine vorgegebene Temperatur ist, die Korrektur des ersten Ausgangsspannungsvektorwerts in der ersten Periode ausführt.
  11. Elektrische Servolenkungsvorrichtung, die umfasst: die Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und den Motor, der durch die Leistungsumsetzungsvorrichtung gesteuert ist.
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