DE112016001391T5

DE112016001391T5 - Motor-steuerungseinrichtung, kompressionseinrichtung, und klimaanlage

Info

Publication number: DE112016001391T5
Application number: DE112016001391.4T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Wada; Kenta Yuasa; Keisuke Uemura; Kazunori Hatakeyama; Takahiko Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-12-14
Also published as: GB2550719A; WO2016152203A1; GB201711853D0; JP6320625B2; GB2550719B; JPWO2016152203A1

Abstract

Bei einer Motorsteuerung, die einen Leistungsumrichter aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine DC-Spannung in eine dreiphasige AC-Spannung mittels einer PWM-Steuerung umzusetzen, die dreiphasige AC-Spannung an einen Motor auszugeben, und die eine Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit aufweist, die dazu konfiguriert ist, an den Leistungsumrichter eine Trägerwelle und eine dreiphasige AC-Befehlsspannung für den Leistungsumrichter zum Durchführen der PWM-Steuerung auszugeben, weist die Motorsteuerung ferner eine Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung auf, die dazu konfiguriert ist, eine Befehlsfrequenz für die dreiphasige AC-Spannung an die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit auszugeben und eine Veränderungsrate der Befehlsfrequenz zu bestimmen, und zwar auf der Basis eines Trägermodus der Trägerwelle, der ein Modus der PWM-Steuerung ist, der auf der Basis der Befehlsfrequenz mittels der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit bestimmt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Technologie zum Umschalten zwischen PWM-Pulsmodi in einer Motorsteuerung, die mit einem Leistungsumrichter zum Antreiben einer Synchronmaschine versehen ist.
Stand der Technik
In herkömmlicher Weise wird ein System zum Steuern eines Motors unter Verwendung eines Wechselrichters dazu verwendet, ein Fahrzeug anzutreiben. Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie beispielsweise ein elektrisches Automobil, ein Hybridautomobil und ein Automobil mit einer Brennstoffzelle wird das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors im Allgemeinen von einem Wechselrichter gesteuert. Typischerweise wird eine Spannung, die von einem Wechselrichter umgeschaltet wird, an den Motor angelegt, und zwar gemäß einer PWM-Steuerung, die auf einem Spannungsvergleich zwischen einer Befehlsspannung und einer Trägerwelle basiert.
Bei einer PWM-Steuerung ist es wünschenswert, die Trägerfrequenz zu erhöhen, um die Spannungs-Wellenform zum Antreiben des Motors an die Befehlsspannung anzunähern. Eine Zunahme der Trägerfrequenz bewirkt jedoch einen Anstieg der Schaltverluste. Aus diesem Grund wird ein sogenanntes synchrones PWM-Steuerungsverfahren verwendet, welches das Verhältnis zwischen der Antriebsfrequenz und der Trägerfrequenz beständig konstant hält, und zwar als eine Technik zum Annähern der Ausgangsspannungs-Wellenform an die Befehlsspannung, wobei ein Anstieg der Trägerfrequenz auf einen möglichst niedrigen Wert unterdrückt wird.
Das Patentdokument 1 offenbart eine Konfiguration, bei welcher die Phasen sowohl der Grundwelle, als auch der Trägerwelle gleichzeitig berechnet werden, und zwar auf der Basis eines Momentanwerts einer vorgegebenen Frequenz, damit die Trägerfrequenz selbst dann beständig auf einem ganzzahligen Vielfachen der Antriebsfrequenz gehalten wird, wenn die Befehlsfrequenz zu irgendeinem Zeitpunkt verändert wird.
Das Patentdokument 2 offenbart als eine Herausforderung der Implementierung einer glatten AC-Motorsteuerung durch eine PWM-Steuerung, die selektiv eine asynchrone PWM-Steuerung und eine synchrone PWM-Steuerung anwendet, indem sie eine geeignetes Kriterium zum Auswählen beider Steuerungen einstellt, eine Steuerung, die die Phasendifferenz zwischen einer Sollphase und einer tatsächlichen Phase der Befehlsphasenspannung zu einer Zeit berechnet, wenn die Trägerwelle einen Maximalwert annimmt, um die synchrone PWM-Steuerung auszuwählen, wenn der Absolutwert der Phasendifferenz kleiner als ein Schwellenwert ist, und die asynchrone PWM-Steuerung auszuwählen, wenn der Absolutwert der Phasendifferenz größer als der Schwellenwert ist.
Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2014-027 764 A
Patentdokument 2: JP 2011-072 103 A

Zusammenfassung der Erfindung
Problem, das die Erfindung lösen soll
Die Implementierung der in dem Patentdokument 2 offenbarten Steuerung führt jedoch zu dem Problem, dass die Steuerungs-Performanz verschlechtert wird, da die Steuerung nicht berücksichtigt, dass das Umschalten zwischen der asynchronen PWM-Steuerung und der synchronen PWM-Steuerung mit Unterbrechungen auftritt, wenn die Drehzahl des Motors verändert wird. Falls dieses Problem gelöst wird, ist zu erwarten, dass das synchrone PWM-Steuerungsverfahren in verschiedenartigen Anwendungen verwendet wird, um die Motordrehzahl in weiten Bereichen zu beschleunigen/zu verlangsamen, und auch bei der Motorsteuerung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen, und sie zielt darauf, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz infolge einer Abweichung von der Synchronbedingung verschlechtert, die dann auftritt, wenn von einer asynchronen PWM-Steuerung zu einer synchronen PWM-Steuerung oder von einer synchronen PWM-Steuerung zu einer anderen PWM-Steuerung umgeschaltet wird, und zwar in einem Fall, wie z. B. bei Klimageräten, bei denen das Ansprechverhalten nicht für eine Sollgeschwindigkeit (eine Solldrehzahl) nötig ist, oder – mit anderen Worten – ein konstanter Beschleunigungs-/Abbremsungsvorgang in Richtung der Sollgeschwindigkeit (der Solldrehzahl) durchgeführt wird.
Wege zum Lösen des Problems
Bei einer Motorsteuerung, die einen Leistungsumrichter aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine DC-Spannung in eine dreiphasige AC-Spannung mittels einer Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) umzusetzen, die dreiphasige AC-Spannung an einen Motor auszugeben, und die eine Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit aufweist, die dazu konfiguriert ist, an den Leistungsumrichter eine Trägerwelle und eine dreiphasige AC-Befehlsspannung für den Leistungsumrichter zum Durchführen der PWM-Steuerung auszugeben, weist die Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung auf, die dazu konfiguriert ist, eine Befehlsfrequenz für die dreiphasige AC-Spannung an die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit auszugeben und eine Veränderungsrate der Befehlsfrequenz zu bestimmen, und zwar auf der Basis eines Trägermodus der Trägerwelle, der ein Modus der PWM-Steuerung ist, der auf der Basis der Befehlsfrequenz mittels der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit bestimmt wird.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf der Basis eines Trägermodus bestimmt, so dass folglich verhindert wird, dass eine Abweichung von der Synchronbedingung auftritt, wenn von einer asynchronen PWM-Steuerung auf eine synchrone PWM-Steuerung oder von einer synchronen PWM-Steuerung auf eine andersartige synchrone PWM-Steuerung umgeschaltet wird. Im Ergebnis wird es verhindert, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorsystems zeigt, das eine Motorsteuerung aufweist, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Hardwarekonfiguration der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Diagramm, um ein Verfahren zum Erzeugen eines Trägermodus-Befehlswerts ptn* durch eine Trägermoduswert-Erzeugungseinheit der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einer Befehls-Spannungsphase θ_v2* und Synchronmodus-Trägerwellen zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit für den Trägermodus der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Tabelle zum Erläutern des Betriebs der Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit für den Trägermodus der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Rechners für den Trägersynchronisations-Korrekturwert der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Trägerwellen-Generators der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorsystems zeigt, das eine Motorsteuerung aufweist, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 2;
16 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung einer Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Motorsystems zeigt, das eine Motorsteuerung aufweist, gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
19 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen einer Phasendifferenz ΔP und einem Strom-Verzerrungsfaktor I_THD zeigt, um die Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
21 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
22 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration einer Kompressorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
23 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsform 1
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen von Motorsteuerungen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 1 weist Folgendes auf: einen bekannten Leistungsumrichter 2 (beispielsweise einen Wechselrichter), eine Drehzahl-Berechnungseinheit 4, eine Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5, eine Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 und eine Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung. Der Leistungsumrichter 2 legt an den Motor 1 dreiphasige AC-Spannungen V_u, V_v, V_w an, die mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM) auf der Basis eines Vergleichs zwischen der DC-Spannung V_dc eines DC-Busses 3, eines Trägerwellen-Trägers und dreiphasigen AC-Befehlsspannungen V_u*, V_v*, V_w* gesteuert werden.
Die Drehzahl-Berechnungseinheit 4 berechnet zwei Befehls-Zweiachsen-Spannungen V_d*, V_q*, die an den _Motor 1 angelegt werden sollen, und eine Referenz-Spannungsphase θ_v, die einer Steuerungs-Verzögerungskorrektur unterliegt, auf der Basis einer dreiphasigen Befehls-AC-Spannungsfrequenz f_inv* aus der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung, die später beschrieben wird. Die Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 erzeugt einen Trägermoduswert ptn* auf der Basis der Befehlsfrequenz f_inv*.
Die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 erzeugt den Trägerwellen-Träger und die dreiphasigen AC-Befehlsspannungen V_u*, V_v*, V_w* auf der Basis der Befehlsspannungen V_d* und V_q*, der Befehlsfrequenz f_inv* und des Trägermodus-Befehlswerts ptn*. Die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung bestimmt die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* auf der Basis eines Trägermoduswerts ptn, der von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 erzeugt wird.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Hardwarekonfiguration eines Motorsystems zeigt, das mit einer Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. In 2 ist das Motorsystem mit der Motorsteuerung 10 und dem Motor 1 versehen. Die Hardware der Motorsteuerung 10 weist Folgendes auf: einen Prozessor 100, eine Speichereinheit 101 und den Leistungsumrichter 2 zum Umwandeln einer DC-Spannung in die dreiphasigen AC-Spannungen unter Verwendung einer PWM-Steuerung. Die Speichereinheit 101 ist beispielsweise mit einer flüchtigen Speichereinrichtung, wie z. B. einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff und einer nichtflüchtigen Hilfsspeichereinrichtung, wie z. B. einem Flashspeicher ausgestattet.
Es kann sonst auch eine Hilfsspeichereinrichtung, wie z. B. eine Festplatte als die nichtflüchtige Hilfsspeichereinrichtung verwendet werden. Da die Speichereinheit 101 mit der Hilfsspeichereinrichtung und der flüchtigen Speichereinrichtung versehen ist, wird ein Programm in den Prozessor 100 aus der Hilfsspeichereinrichtung über die flüchtige Speichereinrichtung eingegeben. Es sei angemerkt, dass der Prozessor 100 Daten, wie z. B. Berechnungsergebnisse an die flüchtige Speichereinrichtung der Speichereinheit 101 ausgeben kann, oder dass er die Daten in der Hilfsspeichereinrichtung über die flüchtige Speichereinrichtung speichern kann. Die Eingabe/Ausgabe von Daten und der gleichen zwischen den Bestandteilen der in 2 gezeigten Hardwarekonfiguration wird später beschrieben.
Die Funktionen der Drehzahl-Berechnungseinheit 4, der Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5, der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 und der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung, die in 1 gezeigt sind, werden von dem Prozessor 100 implementiert, der das in der Speichereinheit 101 gespeicherte Programm speichert, oder durch Verarbeitungsschaltungen, wie z. B. in einem System LSI, das die durch den Prozessor 100 und die Speichereinheit 101 zu implementierenden Funktionen hat. Außerdem können auch eine Mehrzahl von Prozessoren 100 und eine Mehrzahl von Speichereinheiten 101 die obigen Funktionen zusammenwirkend ausführen, oder es kann eine Mehrzahl von Verarbeitungsschaltungen die obigen Funktionen zusammenwirkend ausführen.
Ferner kann eine Kombination einer Mehrzahl von Prozessoren 100, einer Mehrzahl von Speichereinheiten 101 und einer Mehrzahl von Verarbeitungsschaltungen die obigen Funktionen zusammenwirkend ausführen. Beispielsweise kann die Funktion der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung mit einer Host-Steuerung implementiert werden, die mit einem Prozessor und einer Speichereinrichtung versehen ist, und die Funktionen der anderen Einheiten können von einer untergeordneten Steuerung implementiert werden, die mit einem anderen Prozessor und einer Speichereinrichtung versehen ist.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Erzeugen des Trägermodus-Befehlswerts ptn* durch die Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 bei der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Trägermodus ist ein PWM-Steuerungsmodus der Motorsteuerung 10. Der Trägermodus ist in einen asynchronen PWM-Modus (nachfolgend als ein Asynchronmodus bezeichnet), in welchem die Frequenz der Trägerwelle unabhängig von der Frequenz der dreiphasigen AC-Spannungen eingestellt wird, und eine synchrone PWM-Steuerung (nachfolgend als ein Synchronmodus bezeichnet) unterteilt, in welchem die Trägerwellenfrequenz so eingestellt wird, dass sie ein ganzzahliges Vielfaches der dreiphasigen AC-Spannungsfrequenz ist.
Ferner kann der Synchronmodus in mehrere Synchronmodi unterteilt werden, wie z. B. einen Synchronmodus mit neun Pulsen, einen Synchronmodus mit sechs Pulsen und einen Synchronmodus mit drei Pulsen, oder er kann auch ein einzelner Synchronmodus sein. Die Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 erzeugt den Trägermodus-Befehlswert ptn* für die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6, um den Trägermodus der Trägerwelle in Abhängigkeit von der Frequenz zum Antreiben des Motors zu bestimmen, d. h. der Befehlsfrequenz f_inv*.
Genauer gesagt: Der Trägermodus-Befehlswert ptn* ist für die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6, um den Trägermodus der Trägerwelle vom Asynchronmodus zum Synchronmodus, vom Synchronmodus zum Asynchronmodus oder von einem Synchronmodus zu einem verschiedenartigen Synchronmodus umzuschalten. In der Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 werden Schaltfrequenzen f_inv*₁, f_inv*₂, f_inv*₃ im Voraus für die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 eingestellt, um den Trägermodus umzuschalten. Beispielsweise ist die Schaltfrequenz f_inv*₁ zum Umschalten aus dem Asynchronmodus in den Synchronmodus mit neun Pulsen der Synchronmodi. Diese Schaltfrequenzen f_inv*₁, f_inv*₂, f_inv*₃ werden im Voraus eingestellt, damit die Schaltverluste im Leistungsumrichter 2 verringert werden.
Die Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 erzeugt den Trägermodus-Befehlswert ptn* auf die folgende Weise, damit die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 den Trägermodus der Trägerwelle bestimmt. Falls die Befehlsfrequenz f_inv* gleich groß wie oder größer als 0 Hz ist und kleiner als f_inv*₁ Hz, wird ein Wert von 0, der den Asynchronmodus angibt, als der Trägermodus-Befehlswert ptn* erzeugt. Falls f_inv* gleich groß wie oder größer als f_inv*₁ Hz und kleiner als f_inv*₂ Hz ist, wird ein Wert von 9, der den Synchronmodus mit neun Pulsen der Synchronmodi angibt, als der Trägermodus-Befehlswert ptn* erzeugt.
Falls f_inv* gleich groß wie oder größer als f_inv*₂ Hz und kleiner als f_inv*₃ Hz ist, wird ein Wert von 6, der den Synchronmodus mit sechs Pulsen der Synchronmodi angibt, als Trägermodus-Befehlswert ptn* erzeugt. Falls f_inv* gleich groß wie oder größer als f_inv*₃ Hz ist, wird ein Wert von 3, der den Synchronmodus mit drei Pulsen der Synchronmodi angibt, als Trägermodus-Befehlswert ptn* erzeugt. Folglich nimmt der Trägermodus-Befehlswert ptn* den Wert von 0 für den Asynchronmodus an, und er nimmt einen Wert von 3, 6 und 9 für die Synchronmodi an.
Nachfolgend wird die Konfiguration der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 gemäß Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das detailliert die interne Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 gemäß Ausführungsform 1 zeigt, und 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einer Befehls-Spannungsphase θ_v2* und den Trägerwellen in den Synchronmodi zeigt. Die Trägerwellen der Synchronmodi müssen mit der Befehlsspannung synchronisiert werden. Aus diesem Grund sind die Trägerwellen, die jeweils N × 3 Pulse (wobei N eine natürliche Zahl von eins oder mehr ist) in einer Periode der Befehlsspannung V_u*, V_v* oder V_w* enthalten, in 5 gezeigt.
Es sei angemerkt, dass 5 die Befehlsspannung V_u* nur als einen Vertreter davon zeigt. Insbesondere ist die Trägerwelle im Synchronmodus mit neun Pulsen eine Dreieckswelle mit neun Scheitelwerten in einer Periode (360°) der Befehlsspannung. Auf ähnliche Weise sind die Trägerwelle im Synchronmodus mit sechs Pulsen und diejenige im Synchronmodus mit drei Pulsen Dreieckswellen mit sechs Scheitelwerten bzw. drei Scheitelwerten in einer Periode.
Wie in 4 gezeigt, ist die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 mit Folgendem ausgestattet: einem Spannungs-Phasenberechner 61, einer Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit 62 für den Trägermodus, einem Berechner 63 für den Trägersynchronisations-Korrekturwert und einem Trägerwellen-Generator 64. Der Spannungs-Phasenberechner 61 berechnet eine Spannungsphase θ_v2 für eine Periode (von 0° bis 360°) der Befehlsspannungen V_u*, V_v*, V_w* bezüglich einem Nulldurchgangspunkt, der als 0° definiert ist, bei der Aufwärtsflanke von deren Sinuswellen. Die Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit 62 für den Trägermodus erzeugt den Trägermoduswert ptn auf der Basis des Trägermodus-Befehlswerts ptn*, der von der Trägermoduswert-Erzeugungseinheit 5 erzeugt worden ist, und der Spannungsphase θ_v2, die von dem Spannungs-Phasenberechner 61 berechnet worden ist.
Der Berechner 63 für den Trägersynchronisazions-Korrekturwert berechnet einen Trägerperioden-Korrekturwert Δt_c auf der Basis des Trägermoduswerts ptn und der Spannungsphase θ_v2. Der Trägerwellen-Generator 64 erzeugt einen Trägerwellen-Träger auf der Basis des Trägermoduswerts ptn, der Befehlsfrequenz f_inv* und des Trägerperioden-Korrekturwerts Δt_c unter Verwendung von beispielsweise einer komplementären PWM-Funktion eines Mikrocomputers, der als der Prozessor 100 verwendet wird, oder einer Vergleich-und-Zusammenpass-Ausgabefunktion, die in einem Zeitgeber-Zähler bereitgestellt ist.
Die Funktionen der jeweiligen Bestandteile der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 beschrieben. Der Spannungs-Phasenberechner 61 berechnet die Befehlsspannungen V_u*, V_v*, V_w*, indem er eine dreiphasige Koordinatentransformation bei den Befehlsspannungen V_d*, V_q* durchführt, die von der Drehzahl-Berechnungseinheit 4 durchgeführt worden sind, und zwar unter Verwendung der Spannungsphase θ_v2, die erhalten wird, indem die Spannungsphase θ_v, die von der Drehzahl-Berechnungseinheit 4 berechnet worden ist, in ihrer Phase eingestellt wird, so dass die Trägerwelle die in 5 gezeigte Phasenrelation zu beispielsweise der Befehlsspannung Vu* hat. Beispielsweise lässt man die Spanungsphase θ_v2 um 90° bezüglich der Spannungsphase θ_v voreilen.
Dann wird die Trägerphase wie folgt unter Verwendung der Spannungsphase θ_v2 gesteuert. Für den Fall, dass der Trägermodus der Synchronmodus mit neun Pulsen ist, wird die Trägerphase so gesteuert, dass die Trägerwelle einen Wert der Mitte von ihrem Scheitelwert zu ihrem unteren Wert hat, wenn die Spannungsphase θ_v2 einen Wert von 0° hat. Für den Fall, dass der Trägermodus der Synchronmodus mit sechs Pulsen ist, wird die Trägerphase so gesteuert, dass die Trägerphase ihren Scheitelwert hat, wenn die Spannungsphase θ_v2 einen Wert von 0° hat. Für den Fall, dass der Trägermodus der Synchronmodus mit drei Pulsen ist, wird die Trägerphase so gesteuert, dass die Trägerwelle einen Wert der Mitte von ihrem Scheitelwert zu ihrem unteren Wert hat, wenn die Spannungsphase θ_v2 einen Wert von 0° hat. Die Steuerung der Trägerperiode wird später beschrieben.
Als nächstes wird die Verarbeitung in der Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit 62 für den Trägermodus unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm, das die detaillierte Konfiguration der Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit 62 für den Trägermodus zeigt, die in 4 dargestellt ist. Die Schalterlaubnis-Bestimmungseinheit 62 für den Trägermodus ist aus einem Phasenumschaltungs-Konditionierer 621 und einer Bestimmungseinheit 622 für die asynchrone/synchrone Schaltbedingung gebildet.
Der Phasenumschaltungs-Konditionierer 621 erzeugt auf der Basis der Spannungsphase θ_v2 ein Phasenumschaltungs-Erlaubnissignal ptn_theta, das zum Durchführen eines synchronen Schaltvorgangs aus einem Synchronmodus in einen andersartigen Synchronmodus notwendig ist. Die Bestimmungseinheit 622 für die asynchrone/synchrone Schaltbedingung erzeugt den Trägermoduswert ptn auf der Basis des Trägermodus-Befehlswerts ptn* und des Phasenumschaltungs-Erlaubnissignals ptn_theta.
Die Verarbeitung im Phasenumschaltungs-Konditionierer 621 wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt, wird das Umschalten zwischen den Trägerwellen im Synchronmodus bei irgendeiner Phase von 90°, 210° und 330° der Befehls-Spannungsphase θ_v2* bezüglich der Befehlsspannung V_u* durchgeführt, wobei die Grade die Zeitpunkte sind, wenn die unteren Bereiche der Trägerwellen miteinander übereinstimmen. Dies erlaubt es, dass die Trägerwellen glatt umgeschaltet werden. Folglich wird das Phasenumschaltungs-Erlaubnissignal ptn_theta mit einem Wert von 1 zu dem Zeitpunkt ausgegeben, wenn die Phase der Spannungsphase θ_v2 irgendeine Phase von 90, 210 und 330° annimmt.
Indes wird ein Wert von 0 ausgegeben, außer wenn die Spannungsphase θ_v2 einen Wert von 90, 210 und 330° hat. Als nächstes wird die Verarbeitung in der Bestimmungseinheit 622 für die asynchrone/synchrone Schaltbedingung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 zeigt die Zeitpunkte zum Erzeugen des Trägermoduswerts ptn gemäß dem Trägermuodus-Befehlswert ptn* in Antwort auf die Veränderungszeitpunkte des Werts des Phasenumschaltungs-Erlaubnissignals ptn_theta. Die Bestimmungseinheit 622 für die asynchrone/synchrone Schaltbedingung verändert den Trägermoduswert ptn, wenn die Befehlsfrequenz f_inv* die Schaltfrequenz kreuzt (siehe 3), die im voraus eingestellt worden ist, um den Trägermodus aus dem Asynchronmodus in einen Synchronmodus oder aus einem Synchronmodus in den Asynchronmodus umzuschalten, wie in 7 gezeigt.
Genauer gesagt: Das Umschalten aus einem Synchronmodus in einen andersartigen Synchronmodus wird durchgeführt, indem der Trägermoduswert ptn zu dem Zeitpunkt verändert wird, wenn der Wert des Phasenumschaltungs-Erlaubnissignals ptn_theta aus dem Phasenumschaltungs-Konditionierer zu 1 geändert wird, nachdem die Befehlsfrequenz f_inv* eine der Schaltfrequenzen kreuzt, die im Voraus eingestellt sind (siehe 3).
8 ist ein Ablaufdiagramm für den Berechner 63 für den Trägersynchronisations-Korrekturwert, der in 4 gezeigt ist, um den Trägerperioden-Korrekturwert Δt_c einzustellen. Zunächst wird die Befehls-Spannungsphase θ_v2* für jeden synchronen Puls im Schritt ST631 während des Synchronmodus erzeugt, und zwar auf der Basis des Verhältnisses zwischen der Befehlsspannung V_u* und den in 5 gezeigten synchronen Trägerwellen. Um die Steuerung stabil durchzuführen, muss die Spannungsphase θ_v2, die von dem Spannungs-Phasenberechner 61 berechnet worden ist, so gesteuert werden, dass sie die Befehls-Spannungsphase θ_v2* so gut wie möglich annähert. Folglich wird eine Phasendifferenz ΔP im Schritt ST632 verwendet, und zwar beispielsweise unter Verwendung der folgenden Formel (1): ΔP = θ_v2* – θ_v2 (1)
Dann wird der Trägerperioden-Korrekturwert Δt_c im Schritt ST633 berechnet, und zwar beispielsweise unter Verwendung der folgenden Formel: Δt_c = ΔP × GAIN (2) wobei GAIN eine Trägerperioden-Verstärkung ist. Die Trägerperioden-Verstärkung GAIN kann auf einen festen Wert oder auf einen variablen Wert eingestellt werden, solange die Grenze des Werts es erlaubt, dass die Phasendifferenz ΔP über den gesamten Betriebsbereich konvergiert. Beispielsweise kann für den Fall, dass die Trägerperioden-Verstärkung GAIN auf einen variablen Wert eingestellt wird, die Trägerperioden-Verstärkung GAIN veränderbar eingestellt werden, und zwar abhängig von der Befehlsfrequenz
9 ist ein Ablaufdiagramm für den Trägerwellen-Generator 64, der in 4 gezeigt ist, um den synchronen Trägerwellen-Träger zu erzeugen. Zunächst wird die Trägerperiode t_c im Schritt ST641 berechnet, und zwar beispielsweise unter Verwendung der folgenden Formel (3): t_c = (1/(ptn × f_inv*)) + Δt_c(ptn ≥ 1) (3) wobei ptn der Trägermoduswert ist und f_inv* die Befehlsfrequenz ist.
Während des Asynchronmodus ist der Trägermoduswert ptn 0, und die Trägerperiode t_c wird nicht unter Verwendung der Formel (3) berechnet, sondern auf einen im Voraus gegebenen Wert eingestellt. Beispielsweise wird in einem Fall, dass es erwünscht ist, dass der Asynchronmodus mit 4 kHz arbeitet, die Trägerperiode t_c auf 250 μs eingestellt, was der Kehrwert von 4 kHz ist. Dann wird die Trägerwelle im Schritt ST642 auf der Basis der Trägerperiode t_c erzeugt, die im Trägerfrequenz-Berechnungsschritt ST641 berechnet worden ist, und zwar beispielsweise unter Verwendung einer komplementären PWM-Funktion des Mikrocomputers, der als der Prozessor 100 verwendet wird, oder eines Zeitgeber-Zählers, der eine Vergleich-und-Zusammenpass-Ausgabefunktion hat.
Mit der obigen Konfiguration hat die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 die Funktion zum Erzeugen der asynchronen Trägerwelle mit konstanter Periode, und zwar unabhängig von der Periode der Befehlsspannungen V_u*, V_v* oder V_w*, oder zum Erzeugen der in 5 gezeigten Synchronmodus-Trägerwellen, und sie gibt irgendeine der Trägerwellen auf der Basis des Trägermodus-Befehlswerts ptn* aus.
Nachfolgend wird der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung beschrieben, die ein wesentlicher Teil der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 ist, und zwar unter Bezugnahme auf 10. 10 ist ein Ablaufdiagramm zum Einstellen der Befehlsfrequenz f_inv*. Zunächst wird die Befehlsfrequenz f_inv* im Schritt ST71 unter der Bedingung erzeugt, dass die Beschleunigung/Verlangsamung der Frequenz, d. h. die Veränderungsrate der Frequenz, die extern eingegeben wird oder intern gespeichert ist, konstant gehalten wird, um die Drehzahl des Motors 1 zu variieren.
Diese Erzeugungsverarbeitung wird als eine „Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung” bezeichnet. Wenn beispielsweise der Motor im Ruhezustand auf eine gewisse Drehzahl beschleunigt wird, dann verändert die Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung die Frequenz linear mit einer Veränderungsrate, die im Voraus eingestellt worden ist, um eine abrupte Veränderung der Motordrehzahl zu vermeiden. Demgemäß wird die Befehlsfrequenz f_inv* auf die gewisse Drehzahl beschleunigt, wobei die Beschleunigung konstant gehalten wird. Für den Fall, dass der Motor verlangsamt wird, wird die Drehzahl verlangsamt, wobei die Verlangsamung konstant gehalten wird, wie auch bei der Beschleunigung des Motors.
Im Schritt ST72 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Trägermoduswert ptn verändert wird. Falls der Trägermoduswert ptn nicht verändert wird („NEIN” im Schritt ST72), dann wird die Befehlsfrequenz f_inv* ausgegeben, die im Schritt ST71 eingestellt worden ist. Falls im Schritt ST72 „JA” bestimmt worden ist, fährt die Verarbeitungsroutine mit Schritt ST73 fort. In Schritt ST73 wird der Absolutwert der Beschleunigung/Verlangsamung der Befehlsfrequenz f_inv*, d. h. die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv*, die im Verarbeitungsschritt ST71 für die konstante Beschleunigung/Verlangsamung erzeugt worden ist, von einer Veränderungsrate aus verringert, die eingestellt worden ist, bevor der Trägermoduswert ptn verändert wird.
Wenn der Trägermoduswert ptn zu einem Zeitpunkt verändert wird, während die Befehlsfrequenz f_inv* von dem Schritt ST71 ausgegeben wird, um den Motor 1 mit einer Beschleunigung (Veränderungsrate) von beispielsweise 10 Umdrehungen/s² zu beschleunigen, wird der Schritt ST73 ausgeführt, um die Beschleunigung zu verringern, d. h. beispielsweise die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* auf 3 Umdrehungen/s². Auf diese Weise bestimmt die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* auf der Basis des Trägermoduswerts ptn, der von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 ausgegeben worden ist, um eine Befehlsfrequenz f_inv* auszugeben, die mit der bestimmten Veränderungsrate variiert.
Der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 1 wird insbesondere unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist ein Zeitdiagramm, das zeitliche Veränderungen um den Zeitpunkt herum zeigt, wenn der Trägermodus vom Asynchronmodus zu einem Synchronmodus umgeschaltet wird, wobei der obere Teil die Befehlsfrequenz f_inv* zeigt, der mittlere Teil die Phasendifferenz ΔP zeigt und der untere Teil den Trägermoduswert ptn zeigt.
In 11 geben die durchgezogenen Linien den Betrieb in dem Fall an, in welchem die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgebildet ist und die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung durchgeführt wird, und die unterbrochenen Linien geben den Betrieb für den Fall an, dass die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung nicht vorgesehen ist und die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung nicht durchgeführt wird.
Zunächst wird die Befehlsfrequenz f_inv* mit konstanter Beschleunigung beschleunigt, und zwar auf der Basis der Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung im Schritt ST71, von einer Zeit von 0 s, bis sie die Schaltfrequenz f_inv*₁ zum Umschalten auf den PWM-Synchronmodus mit neun Pulsen der synchronen PWM-Modi umschaltet. Wenn der Trägermoduswert ptn von 0, das den Asynchronmodus angibt, auf 9 umgeschaltet wird, das den Synchronmodus mit neun Pulsen angibt, wird dann eine Phasendifferenz ΔP₁ erzeugt, die mit dem Umschalten des Trägermodus zusammenhängt. Hier wird der Betrieb für den Fall beschrieben, dass die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung nicht vorgesehen ist (die unterbrochenen Linien in 11).
In diesem Fall wird eine Phasendifferenz ΔP₂, die gemäß der Beschleunigung erzeugt wird, weiter zu der Phasendifferenz ΔP₁ addiert, so dass die Phasendifferenz ΔP zur Zeit T₁ s einen Maximalwert annimmt. Dann konvergiert die Phasendifferenz ΔP im Zeitverlauf gegen 0°. Als nächstes wird der Betrieb der Motorsteuerung beschrieben, die mit der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung versehen ist (die durchgezogenen Linien in 11). Wenn der Trägermoduswert ptn von 0, der den Asynchronmodus angibt, zu 9 geändert wird, der den PWM-Synchronmodus mit neun Pulsen angibt, dann arbeitet die Verarbeitung im Schritt ST73 so, dass sie die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* von der Veränderungsrate aus verringert, die eingestellt worden ist, unmittelbar bevor der Trägermoduswert ptn geändert wird.
Demzufolge kann eine Zunahme der Phasendifferenz ΔP stärker unterdrückt werden als in dem Fall, dass die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung nicht vorgesehen ist. Danach konvergiert die Phasendifferenz ΔP im Zeitverlauf gegen null. Für den Fall, dass die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgebildet ist, kann folglich verhindert werden, dass die Phasendifferenz ΔP₂ erzeugt wird, die der Beschleunigung entspricht, und zwar im Vergleich zu dem Fall, dass die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung nicht vorgesehen ist.
Demzufolge kann die Phasendifferenz ΔP um den Unterdrückungswert PD in dem Fall verringert werden, dass die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung durchgeführt wird, verglichen mit dem Fall, dass keine Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung durchgeführt wird. Gemäß der Motorsteuerung aus Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann die Phasendifferenz ΔP auf diese Weise verringert werden. Folglich ergibt sich die Wirkung, dass sie dazu imstande ist, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz infolge des Auftretens einer Abweichung von der Synchronbedingung verschlechtert, die durch den Anstieg der Phasendifferenz ΔP verursacht wird.
Für den Fall, dass der Motor 1 verlangsamt wird, gilt ähnlich Folgendes: Wenn der Trägermoduswert ptn verändert wird, dann verringert die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung die Verlangsamung, d. h. sie verringert den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* von dem Absolutwert einer Veränderungsrate aus, die eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird. Daraus ergibt sich ebenfalls die Wirkung, dass sie dazu imstande ist, dass sich die Steuerungs-Performanz infolge des Auftretens einer Abweichung von der Synchronbedingung verschlechtert.
Wie oben beschrieben, stellt die Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 1 die Beschleunigung/Verlangsamung auf der Basis des Trägermoduswerts ptn ein, wenn der Trägermodus vom Asynchronmodus zu einem Synchronmodus oder von einem Synchronmodus zu einem andersartigen Synchronmodus umgeschaltet wird. Folglich ergibt sich die Wirkung, dass sie dazu imstande ist, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Ausführungsform 2
12 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Motorsteuerung 10 aus Ausführungsform 2 unterscheidet sich verglichen mit derjenigen aus Ausführungsform 1 in Folgendem: Ein Stromsensor 8 ist ausgebildet, um Motorströme des Motors 1 zu beziehen; beliebige zwei Signale der Motorströme I_u, I_v, I_w, die vom Stromsensor 8 bezogen worden sind, werden an die Drehzahl-Berechnungseinheit 4 gesendet; und die Phasendifferenz ΔP, die von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 berechnet worden ist, wird an die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gesendet.
Die Drehzahl-Berechnungseinheit 4, die in 12 gezeigt ist, berechnet dq-Achsenströme, indem sie zwei beliebige der Motorströme I_u, I_v, I_w koordinatentransformiert, die vom Stromsensor 8 bezogen worden sind, um eine Rückkopplungssteuerung zum Berechnen der Befehlsspannungen V_d*, V_q* durchzuführen, und zwar aus einem Wert, der einer Hochpass-Filterung zum Entfernen von Störungen aus dem q-Achsenstrom unterzogen worden ist, und aus der Befehlsfrequenz f_inv*, die von der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung empfangen worden ist.
Ferner wird die Konfiguration der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 der Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 bei der Ausführungsform 2 unterscheidet sich in dem Ausgangssignal der Berechner 63 für den Trägersynchronisations-Korrekturwert von derjenigen bei der Ausführungsform 1. Genauer gesagt: Der Berechner 63 für den Trägersynchronisazions-Korrekturwert gibt die Phasendifferenz ΔP an die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung aus. Es sei angemerkt, dass das Verfahren zum Berechnen der Phasendifferenz ΔP das gleiche wie bei der Ausführungsform 1 ist.
Nachfolgend wird der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung beschrieben, die ein wesentlicher Teil der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 2 ist, und zwar unter Bezugnahme auf 14. 14 ist ein Ablaufdiagramm zum Einstellen der Befehlsfrequenz f_inv*. Verglichen mit dem Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 1 ist ein bedingter Schritt ST74 neu an das Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 2 angefügt.
Die restlichen Prozessschritte und bedingten Schritte ST71 bis ST73 sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1. Falls die Phasendifferenz ΔP gleich groß wie oder größer als ein hoher Schwellenwert X° ist, der im Voraus eingestellt worden ist („JA” im Schritt ST74), dann fährt die Verarbeitungsroutine mit Schritt ST73 fort. Falls die Phasendifferenz ΔP kleiner als ein niedriger Schwellenwert Y° ist, der im Voraus eingestellt worden ist („NEIN” im Schritt ST74), dann wird der Verarbeitungsschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung durchgeführt, und dann wird die Einstellungsroutine für die Befehlsfrequenz f_inv* beendet.
Der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 2 wird insbesondere unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. 15 ist ein Zeitdiagramm, das zeitliche Variationen zeigt, wobei der obere Teil die Befehlsfrequenz f_inv* zeigt, der mittlere Teil die Phasendifferenz ΔP zeigt und der untere Teil den Trägermoduswert ptn zeigt. Die Befehlsfrequenz f_inv* wird mit einer konstanten Beschleunigung beschleunigt, und zwar auf der Basis der Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung im Schritt ST71, von einer Zeit von 0 s, bis sie die Schaltfrequenz f_inv*₁ zum Umschalten auf den Asynchronmodus mit neun Pulsen erreicht.
Wenn die Befehlsfrequenz f_inv* die Schaltfrequenz f_inv*₁ kreuzt, wird der Trägermoduswert ptn von 0, was den Asynchronmodus angibt, zu 9 verändert, was den Synchronmodus mit neun Pulsen angibt, und der Trägermodus wird auf den Synchronmodus mit neun Pulsen der Asynchronmodi umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Phasendifferenz ΔP erzeugt, und zum Zeitpunkt, wenn die Phasendifferenz ΔP einen hohen Schwellenwert X° überschreitet, der im Voraus eingestellt wird („JA” im Schritt ST74 in 14), fährt die Verarbeitungsroutine mit dem Einstellungs-Verarbeitungschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung fort, um die Befehlsfrequenz f_inv* auf 0 Umdrehungen/s² einzustellen.
Es sei angemerkt, dass der hohe Schwellenwert X° auf einen solchen Pegel eingestellt wird, dass der Strom des Motors 1 keine Verzerrung aufweist, die von einer zu großen Phasendifferenz ΔP hervorgerufen wird. Danach wird die Phasendifferenz ΔP allmählich gemäß der Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 verringert. Dann wird der Verarbeitungschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung zu dem Zeitpunkt durchgeführt, wenn die Phasendifferenz ΔP einen niedrigen Schwellenwert Y° kreuzt, der im Voraus eingestellt worden ist („NEIN” im Schritt ST71, der in 14 gezeigt ist).
Anschließend wird die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* von dem Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung erhöht, d. h. die Befehlsfrequenz f_inv* wird mit einer konstanten Beschleunigung beschleunigt, wie z. B. die Beschleunigung im Asynchronmodus, wie in 15 gezeigt. Zu dieser Zeit nimmt die Phasendifferenz ΔP augenblicklich gemäß der Beschleunigung zu, aber sie nimmt allmählich gemäß der Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 ab. Außerdem wird der untere Schwellenwert Y° wünschenswert auf 0° eingestellt, und zwar von dem Standpunkt aus, es zu verhindern, dass die Phasendifferenz ΔP zunimmt. Da eine Einstellung auf 0° die Widerstandsfähigkeit für Lastschwankungen verringert, wird der untere Schwellenwert vorzugsweise auf einen kleinen Wert nahe 0° eingestellt.
Dann wird die Befehlsfrequenz f_inv* weiter von dem Verarbeitungsschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung beschleunigt, und zwar auch für den Fall, dass der Synchronmodus vom Synchronmodus mit neun Pulsen zum Synchronmodus mit sechs Pulsen verändert wird, d. h., bis die Befehlsfrequenz f_inv* die Schaltfrequenz f_inv*₂ erreicht. Wenn der Trägermoduswert ptn von 9, was den Synchronmodus mit neun Pulsen angibt, auf 6 verändert wird, was den Synchronmodus mit sechs Pulsen angibt, dann wird der Trägermodus auf den Synchronmodus mit sechs Pulsen umgeschaltet, und die Phasendifferenz ΔP wird dadurch erzeugt.
Zu dem Zeitpunkt, wenn die Phasendifferenz ΔP den hohen Schwellenwert X° überschreitet, der im Voraus eingestellt worden ist, fährt die Verarbeitungsroutine mit dem Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung fort, und die Beschleunigung der Befehlsfrequenz f_inv* wird auf 0 Umdrehungen/s² eingestellt. Dann wird der Verarbeitungsschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung zu dem Zeitpunkt ausgeführt, wenn die Phasendifferenz ΔP den niedrigen Schwellenwert Y° kreuzt. Danach wird die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* von dem Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung erhöht, und die Befehlsfrequenz f_inv* wird konstant beschleunigt.
Während 15 ein Beispiel zum Einstellen der Beschleunigung (der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz) auf 0 Umdrehungen/s² durch die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung zeigt, wird die Beschleunigung nicht notwendigerweise auf 0 Umdrehungen/s² eingestellt. Ein Einstellen der Beschleunigung auf einen Wert, der kleiner ist als derjenige, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird, ermöglicht es, dass verhindert wird, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Auf ähnliche Weise verringert für den Fall, dass der Motor 1 verlangsamt wird, die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz, wenn der Trägermoduswert ptn verändert wird. Dies erlaubt es ebenfalls, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performance verschlechtert. Während 15 den Betrieb zum Umschalten aus dem Asynchronmodus in den Modus mit neun Pulsen und von dem Modus mit neun Pulsen in den Modus mit sechs Pulsen zeigt, versteht es sich, dass der Betrieb in dem Fall, dass beispielsweise vom Modus mit sechs Pulsen in den Modus mit drei Pulsen umgeschaltet wird, ähnlich zu dem obigen ist.
Folglich stellt die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung die Beschleunigung/Verlangsamung ein und bestimmt sie, d. h. die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* auf der Basis der Phasendifferenz ΔP. Dadurch wird die Wirkung erzielt, dass sie dazu imstande ist, eine Abweichung von einer Synchronbedingung zu verhindern, und zwar selbst in dem Fall, dass eine abrupte Lastschwankung auftritt, wenn der Trägermodus umgeschaltet wird.
Außerdem wird der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* im Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung verringert, und zwar unmittelbar nachdem der Trägermoduswert ptn verändert wird und wenn die Phasendifferenz ΔP den hohen Schwellenwert X° überschreitet. Dadurch wird eine Motorstromverzerrung verhindert, die mit einer Verschlechterung der Steuerungs-Performanz einhergeht, wenn der Trägermodus umgeschaltet wird.
Ferner wird die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* auf 0 Umdrehungen/s² im Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung eingestellt, nachdem der Trägermoduswert ptn verändert worden ist. Dies beseitigt nebenläufige Vorgänge eines Umschaltvorgangs des Trägermodus und eines Beschleunigungs-/Verlangsamungsvorgangs. Dadurch wird die Wirkung erzielt, eine Verschlechterung der Steuerungs-Performanz verhindern zu können.
Außerdem wird der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* wieder erhöht, und zwar in Abhängigkeit von der Phasendifferenz ΔP, nachdem der Absolutwert der Veränderungsrate im Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung verringert worden ist. Dies verhindert, dass die Phasendifferenz ΔP zu stark zunimmt, so dass sich eine Wirkung zeigt, dass die Drehzahl-Berechnungseinheit auf einen Sollwert beschleunigt werden kann, ohne von der Synchronbedingung abzuweichen.
Wie oben beschrieben, stellt die Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 2 die Beschleunigung/Verlangsamung auf der Basis der Phasendifferenz ΔP ein, so dass sich die Wirkung ergibt, dass eine Verschlechterung der Steuerungs-Performanz verhindert werden kann, und zwar selbst für den Fall, dass eine Lastschwankung auftritt, wenn der Trägermodus vom Asynchronmodus in einen Synchronmodus oder von einem Synchronmodus in einen andersartigen Synchronmodus umgeschaltet wird.
Ausführungsform 3
16 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung einer Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Verglichen mit dem Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 1 sind ein Prozessschritt ST75 und ein bedingter Schritt ST76 neu, wie in 16 gezeigt, an das Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 3 angefügt.
Die restlichen Prozessschritte und bedingten Schritte ST71 bis ST73 sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1. Wenn der Trägermoduswert ptn geändert wird, wird die Zeitzählung im Schritt ST75 gestartet. Wenn der im Schritt ST75 gezählte Zeitzählwert gleich groß wie oder größer als ein Wert T_max ist, der im Voraus eingestellt worden ist („JA” im Schritt ST76), dann wird der Verarbeitungsschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung ausgeführt. Wenn der Zeitzählwert kleiner als der Wert T_max ist, der im Voraus eingestellt worden ist („NEIN” im Schritt ST76), dann wird der Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgeführt.
Der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 3 wird insbesondere unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. 17 ist ein Zeitdiagramm, das zeitliche Veränderungen um den Zeitpunkt herum zeigt, wenn der Trägermodus vom Asynchronmodus zu einem Synchronmodus umgeschaltet wird, wobei der obere Teil die Befehlsfrequenz f_inv* zeigt, der zweite Teil von oben die Phasendifferenz ΔP zeigt, der zweite Teil von unten das Lastdrehmoment T_m des Motors und der untere Teil den Trägermoduswert ptn zeigt. In 17 geben die durchgezogenen Linien den Betrieb für den Fall mit einer Lastdrehmoment-Schwankung an, und die unterbrochenen Linien geben den Betrieb für den Fall ohne Lastdrehmoment-Schwankung an.
In dem in 17 gezeigten Beispiel wird die Befehlsfrequenz f_inv* zunächst mit konstanter Beschleunigung beschleunigt, und zwar auf der Basis der Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung im Schritt ST71, von der Zeit von 0 s, bis sie die Schaltfrequenz f_inv*₁ zum Umschalten in den Asynchronmodus mit neun Pulsen erreicht. Wenn die Befehlsfrequenz f_inv* die Schaltfrequenz f_inv*₁ kreuzt, wird der Trägermoduswert ptn von 0, was den Asynchronmodus angibt, auf 9 geändert, was den Synchronmodus mit neun Pulsen angibt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeitzählung im Schritt ST75 gestartet. Dann fährt die Verarbeitungsroutine mit dem Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung fort, um die Veränderungsrate der Schaltfrequenz f_inv* auf 0 Umdrehungen/s² einzustellen. Für den Fall, dass es keine Lastdrehmoment-Schwankung gibt (die unterbrochenen Linien in 17), nimmt die Phasendifferenz ΔP allmählich auf der Basis der Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 ab. Für den Fall einer Lastdrehmoment-Schwankung (die durchgezogenen Linien in 13) wird wiederum die Zeit, bis die Phasendifferenz ΔP auf 0° konvergiert, im Vergleich zu dem Fall von keiner Lastdrehmoment-Schwankung verzögert, da eine Phasendifferenz ΔP3 entsprechend der Lastdrehmoment-Schwankung erzeugt wird.
Wenn der Zeitzählwert einen Wert T_max überschreitet, der im Voraus eingestellt wird, wird die Befehlsfrequenz f_inv** auf der Basis des Verarbeitungsschritts ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung beschleunigt. Während 17 das Beispiel zeigt, in welchem die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf 0 Umdrehungen/s² durch die Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung eingestellt ist, braucht die Veränderungsrate nicht notwendigerweise auf 0 Umdrehungen/s² eingestellt zu werden. Ein Einstellen der Veränderungsrate auf einen Wert, der kleiner ist als derjenige, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird, ermöglicht es zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Auf ähnliche Weise wird in einem Fall, in welchem der Motor verlangsamt wird, der Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgeführt, wenn der Trägermoduswert ptn geändert wird, um den Absolutwert der Veränderungsrate der Beschleunigung/Verlangsamung zu verringern, d. h. den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv*. Dies erlaubt es ebenfalls, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Wie oben beschrieben, bewirkt die Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 3 die Wirkung, dass sie dazu imstande ist, über den gesamten Betriebsbereich zu arbeiten, und zwar selbst für den Fall, dass der Trägermodus nicht gegen eine Synchronbedingung konvergiert, was dem Auftreten einer abrupten Lastdrehmoment-Schwankung geschuldet ist, während die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung die Beschleunigung/Verlangsamung einstellt und bestimmt, d. h. die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv*.
Ausführungsform 4
18 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Verglichen mit der Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 2, unterscheidet sich die in 18 gezeigte Motorsteuerung 10 gemäß Ausführungsform 4 darin, dass beliebige zwei Signale der Motorströme I_u, I_v, I_w, die von dem Stromsensor 8 des Motors 1 bezogen werden, an die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gesendet werden. Es sei angemerkt, dass das Beziehen von Informationen über beliebige zwei Signale der Motorströme I_u, I_v, I_w es ermöglicht, dass selbstverständlich die anderen Motorströme I_u, I_v, I_w berechnet werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung beschrieben, die ein wesentlicher Teil der Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 4 ist, und zwar unter Bezugnahme auf 19. 19 ist ein Ablaufdiagramm, um die Befehlsfrequenz f_inv* in der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung einzustellen. Im Vergleich zu dem Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 1 sind ein Prozessschritt ST77 und ein bedingter Schritt ST78 neu an das Ablaufdiagramm für die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 4 angefügt.
Die restlichen Prozessschritte und bedingten Schritte ST71 bis ST73 sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1. Falls im bedingten Schritt ST72 „JA” bestimmt wird, wird ein effektiver Stromwert I_rms im Berechnungsschritt ST77 für den Strom-Verzerrungsfaktor berechnet, und zwar unter Verwendung des Motorstroms, der vom Stromsensor 8 bezogen worden ist. Ein Strom-Verzerrungsfaktor I_THD wird aus dem effektiven Stromwert I_rms gemäß der folgenden Formel (4) berechnet:
wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder mehr ist, und wobei I_rms(1) ein effektiver Stromwert der Grundschwingungs-Komponente ist, I_rms(2) ein effektiver Stromwert der zweiten Harmonischen ist und I_rms(i) ein effektiver Stromwert der i-ten Harmonischen ist. Mit anderen Worten: Indem n auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit einer möglichen Verzerrung eingestellt wird, wird es ermöglicht, dass der Grad der Verzerrung hinsichtlich der Grundschwingungs-Komponente des effektiven Stroms aus der Formel (4) berechnet wird.
Falls der berechnete Strom-Verzerrungsfaktor I_THD gleich groß wie oder größer als ein hoher Schwellenwert Z ist, der im Voraus eingestellt worden ist („JA” im Schritt ST78), dann fährt die Verarbeitungsroutine mit dem Schritt ST73 fort. Falls der berechnete Strom-Verzerrungsfaktor I_THD kleiner als ein niedriger Schwellenwert Q ist, der im Voraus eingestellt worden ist („NEIN” im Schritt ST78), dann wird der Verarbeitungsschritt ST71 für konstante Beschleunigung/Verlangsamung ausgeführt. Hier ist das Verhältnis zwischen der Phasendifferenz ΔP und dem Strom-Verzerrungsfaktor I_THD wie in 20 gezeigt.
20 zeigt das Verhältnis, indem die Phasendifferenz ΔP auf der horizontalen Achse und der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Wenn die Phasendifferenz ΔP einen Wert von 0° hat, dann ist der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD ebenfalls 0. Mit zunehmender Abweichung von der Synchronbedingung, d. h. mit zunehmender Phasendifferenz ΔP, nimmt der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD ebenfalls zu, d. h. es gibt ein monoton zunehmendes Verhältnis zwischen I_THD und ΔP.
Der Betrieb der Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung gemäß Ausführungsform 4 wird insbesondere unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21 ist ein Zeitdiagramm um zeitliche Veränderungen um den Zeitpunkt herum, wenn der Trägermodus vom Asynchronmodus in einen Synchronmodus umgeschaltet wird, wobei der obere Teil die Befehlsfrequenz f_inv* zeigt, der mittlere Teil den Strom-Verzerrungsfaktor I_THD zeigt und der untere Teil den Trägermoduswert ptn zeigt.
In 21 wird die Befehlsfrequenz f_inv* zunächst wird mit einer konstanten Beschleunigung beschleunigt, und zwar auf der Basis der Verarbeitung mit konstanter Beschleunigung/Verlangsamung im Schritt ST71, von einer Zeit von 0 s, bis sie die Schaltfrequenz f_inv*1 zum Umschalten auf den Asynchronmodus mit neun Pulsen erreicht. Wenn die Befehlsfrequenz f_inv* die Schaltfrequenz f_inv*1 kreuzt, wird der Trägermoduswert ptn von 0, was den Asynchronmodus angibt, auf 9 geändert, was den Synchronmodus mit neun Pulsen angibt.
Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD zu, und die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* wird auf 0 Umdrehungen/s² zu dem Zeitpunkt eingestellt, wenn der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD den hohen Schwellenwert Z überschreitet, der im Voraus eingestellt worden ist („JA” im Schritt ST78), und zwar auf der Basis des Einstellungsschritts ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung.
Es sei angemerkt, dass der hohe Schwellenwert Z auf einen solchen Pegel eingestellt wird, dass der Strom des Motors 1 keine Verzerrung infolge eines zu großen Strom-Verzerrungsfaktors I_THD aufweist. Danach nimmt der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD durch die Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 allmählich zu. Dann wird die Befehlsfrequenz f_inv* mit einer konstanten Beschleunigung im Verarbeitungsschritt ST71 für die konstante Beschleunigung/Verlangsamung erhöht, nachdem der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD den unteren Schwellenwert Q kreuzt, der im Voraus eingestellt worden ist („NEIN” im Schritt ST78).
Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Strom-Verzerrungsfaktor I_THD augenblicklich zu, aber er nimmt allmählich gemäß der Verarbeitung in der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit 6 ab. Außerdem wird der untere Schwellenwert Q wünschenswert auf 0 eingestellt, und zwar von dem Standpunkt aus, es zu verhindern, dass die Phasendifferenz ΔP zunimmt. Er wird vorzugsweise auf einen kleinen Wert nahe 0° eingestellt, da ein Einstellen auf 0 die Widerstandsfähigkeit für Lastschwankungen verringert. Während 21 das Beispiel zeigt, in welchem die Beschleunigung (die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz) auf 0 Umdrehungen/s² von der Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung eingestellt wird, braucht die Veränderungsrate nicht notwendigerweise auf 0 Umdrehungen/s² eingestellt zu sein.
Ein Einstellen der Beschleunigung auf einen Wert, der kleiner ist als derjenige, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird, ermöglicht es, dass verhindert wird, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert. Auf ähnliche Weise wird in einem Fall, in welchem der Motor verlangsamt wird, der Einstellungs-Verarbeitungsschritt ST73 für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgeführt, wenn der Trägermoduswert ptn geändert wird, um den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz zu verringern. Dies erlaubt es ebenfalls, zu verhindern, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Auf diese Weise gilt Folgendes: Da die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung den Strom-Verzerrungsfaktor berechnet und die Beschleunigung/Verlangsamung auf der Basis des Strom-Verzerrungsfaktors einstellt, kann die Beschleunigung/Verlangsamung korrigiert werden, indem die Bedingung des Stroms verwendet wird. Dadurch wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass harmonische Ströme unterdrückt werden, während die Synchronbedingung beibehalten wird. Außerdem können bei dem Beschleunigungs-/Verlangsamungsvorgang harmonische Ströme über den gesamten Betriebsbereich unterdrückt werden, ohne von der Synchronbedingung abzuweichen.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Da die Motorsteuerung gemäß Ausführungsform 4 die Beschleunigung/Verlangsamung bestimmt, d. h. die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv*, und zwar auf der Basis des Strom-Verzerrungsfaktors I_THD, kann ein harmonischer Strom unterdrückt werden. Dadurch wird die Wirkung erzielt, dass es verhindert werden kann, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Ausführungsform 5
22 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration einer Kompressorvorrichtung 20 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Kompressorvorrichtung 20 weist einen Kompressor 80 auf, der mit einem Motor 1 ausgestattet ist, und eine Motorsteuerung 10 zum Ausgeben einer dreiphasigen AC-Spannung an den Motor 1. Die Motorsteuerung 10 ist irgendeine der in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschriebene Motorsteuerungen. Der Kompressor 80, der in 22 gezeigt ist, ist ein Doppelumlaufverdichter mit Kompressionselementen 83a, 83b.
Die Kompressionselemente 83a, 83b sind jeweils mit Folgendem ausgestattet: einem Kolben, der mit der Rotation der Welle 84 rotiert werden, die mit dem Motor 1 gekoppelt ist; einer Schaufel; einem Schaltventil und dergleichen, um ein Medium, wie z. B. ein Kältemittel durch die Rotation des Motors zu komprimieren. Das Kompressionsverhältnis und die Strömungsrate des Kältemittels in den Kompressionselementen wird mit der Drehzahl des Motors variiert. Beispielsweise nimmt die Strömungsrate mit zunehmender Drehzahl des Motors zu.
Bei der Ausführungsform 5 gilt Folgendes: Wenn die Strömungsrate infolge einer Veränderung des Kompressionsverhältnisses des Kältemittels verändert wird, kann die Veränderungsrate der Kompressionselemente in Antwort auf die Drehzahl des Motors verringert werden, da die Einstellungs-Verarbeitungseinheit 7 für die Beschleunigung/Verlangsamung den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz f_inv* verringert, wenn der Trägermodus umgeschaltet wird.
Auf diese Weise ist die Kompressorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 dazu imstande, den Trägermodus aus dem Asynchronmodus in einen Synchronmodus oder aus einem Synchronmodus in einen andersartigen Synchronmodus umzuschalten, und zwar während der Beschleunigung/Verlangsamung des Motors. Dies ermöglicht es, dass die Phasendifferenz ΔP weiter verringert wird als in dem Fall, dass die vorliegende Erfindung nicht implementiert wird, und zwar selbst dann, wenn das Kompressionsverhältnis des Kältemittels variiert. Folglich erzielt die Motorsteuerung 10 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 als eine Motorsteuerung für die Kompressorvorrichtung die Wirkung, dass sie es verhindern kann, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Während hier die Beschreibung unter Verwendung eines Doppelumlaufverdichters als ein Beispiel für den Kompressor erfolgt, ist der Kompressor nicht auf einen Doppelumlaufverdichter beschränkt, und er kann auch ein Einfach-Umlaufverdichter sein, und er kann ein oder mehrere Kompressionselemente aufweisen. Außerdem braucht der Kompressor nur von dem Motor angetrieben zu werden. Folglich kann der Kompressor beispielsweise selbstverständlich auch ein Scrollverdichter oder ein Schraubenverdichter sein, die sich von einem Umlaufverdichter unterscheiden.
Ausführungsform 6
23 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration einer Klimaanlage 200 gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Klimaanlage 200 weist als Hauptbestandteile Folgendes auf: einen Wärmetauscher 40, einen Wärmetauscher 50, eine Klimaanlagen-Steuerung 30 und die Kompressorvorrichtung 20, die bei der Ausführungsform 5 beschrieben ist. Eine Motorsteuerung 10, die an der Kompressorvorrichtung 20 ausgebildet ist, steuert den Motor 1 des Kompressors 80 gemäß einem Befehl von der Klimaanlagen-Steuerung 30. I
Im Kompressor 80 wird ein Kältemittel als ein Wärmetauschmittel komprimiert, und das Kältemittel wird beispielsweise mit der Außenluft einer Wärmetauschung unterzogen, wobei die Außenluft durch die Wärmetauscher 40 und 50 hindurchgeht. Der Wärmetauscher 40 ist beispielsweise ein Wärmetauscher der Außeneinheit, die sich im Freien befindet, um Wärme zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszutauschen; und der Wärmetauscher 50 ist beispielsweise ein Wärmetauscher der Innenraumeinheit, die sich im Inneren befindet, zum Austauschen von Wärme zwischen der Innenraumluft und dem Kältemittel.
Klimaanlagen müssen das Wärmeaustauschvermögen beispielsweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Innenraumtemperatur variieren. Demzufolge muss die Drehzahl des Motors für den Kompressor gemäß einem Befehl von der Klimaanlagen-Steuerung 30 gesteuert werden. Aus diesem Grund steuert die Motorsteuerung 10 den Motor, um gemäß dem Befehl von der Klimaanlagen-Steuerung 30 zu beschleunigen/abzubremsen. Wie in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschrieben, wird der Trägermodus in manchen Fällen aus dem Asynchronmodus in einen Synchronmodus oder aus einem Synchronmodus in einen andersartigen Synchronmodus umgeschaltet werden, wenn der Motor beschleunigen/abgebremst wird.
Beim Umschalten des Trägermodus kann die Phasendifferenz ΔP weiter verringert werden als in dem Fall, in welchem die vorliegende Erfindung nicht implementiert ist. Folglich erzielt die Motorsteuerung 10 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 als eine Motorsteuerung für die Kompressorvorrichtung die Wirkung, dass sie es verhindern kann, dass sich die Steuerungs-Performanz verschlechtert.
Es sei angemerkt, dass die in den obigen Ausführungsformen 1 bis 6 beschriebenen Konfigurationen Beispiele für Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind, und dass sie mit anderem Stand der Technik kombiniert werden können und modifiziert oder teilweise weggelassen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Motor;
2: Leistungsumrichter;
3: DC-Energiequelle;
4: Drehzahl-Berechnungseinheit;
5: Trägermoduswert-Erzeugungseinheit;
6: Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit;
7: Einstellungs-Verarbeitung für die Beschleunigung/Verlangsamung;
10: Motorsteuerung;
20: Kompressorvorrichtung;
80: Kompressor; und
200: Klimaanlage.

Claims

Motorsteuerung, die einen Leistungsumrichter aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine DC-Spannung in eine dreiphasige AC-Spannung mittels einer PWM-Steuerung umzuwandeln, um die dreiphasige AC-Spannung an einen Motor auszugeben, und eine Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit, die dazu konfiguriert ist, an den Leistungsumrichter eine Trägerwelle und eine dreiphasige AC-Befehlsspannung für den Leistungsumrichter auszugeben, um die PWM-Steuerung durchzuführen, wobei die Motorsteuerung Folgendes aufweist: – eine Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, die dazu konfiguriert ist, eine Befehlsfrequenz für die dreiphasige AC-Spannung an die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit auszugeben und eine Veränderungsrate der Befehlsfrequenz zu bestimmen, und zwar auf der Basis eines Trägermodus der Trägerwelle, der ein Modus der PWM-Steuerung ist, bestimmt auf der Basis der Befehlsfrequenz von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit.
Motorsteuerung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: – eine Trägermoduswert-Erzeugungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen Trägermodus-Befehlswert für die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit auszugeben, um, auf der Basis der Befehlsfrequenz, den Trägermodus der Trägerwelle zu bestimmen; und – eine Drehzahl-Berechnungseinheit, die dazu konfiguriert ist, auf der Basis der Befehlsfrequenz eine Referenz-Spannungsphase für die dreiphasige AC-Spannung und eine Befehls-Zweiachsen-Spannung zu berechnen und auszugeben, wobei die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit einen Trägermodus der Trägerwelle, und zwar auf der Basis der Befehlsfrequenz und des Trägermodus-Befehlswerts, und die Referenz-Spannungsphase für die dreiphasige AC-Spannung und die zweiachsige Befehlsspannung, die von der Drehzahl-Berechnungseinheit berechnet worden ist, bestimmt, und die die Trägerwelle auf der Basis des bestimmten Trägermodus und der dreiphasigen AC-Befehlsspannung an den Leistungsumrichter ausgibt und den Trägermodus, der von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit bestimmt worden ist, an die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung ausgibt.
Motorsteuerung nach Anspruch 2, wobei der Trägermodus aus einem Asynchronmodus, bei welchem die Frequenz der Trägerwelle unabhängig von der Frequenz der dreiphasigen AC-Spannung eingestellt wird, und einem Synchronmodus besteht, der einen Synchronmodus oder eine Mehrzahl von Synchronmodi aufweist, wobei die Frequenz der Trägerwelle auf ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der dreiphasigen AC-Spannung eingestellt ist; und wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, wenn der Trägermodus, der von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit empfangen worden ist, vom Asynchronmodus zum Synchronmodus geändert wird oder, für den Fall, dass der Trägermodus die Mehrzahl von Synchronmodi aufweist, von einem Synchronmodus zu einem andersartigen Synchronmodus geändert wird, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf einen Wert verringert, der kleiner als der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz ist, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 3, wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf einen Wert verringert, der kleiner als der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz ist, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird, und die Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf 0 einstellt.
Motorsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit eine Phasendifferenz berechnet, die die Differenz zwischen einer Befehls-Spannungsphase, die auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der dreiphasigen AC-Befehlsspannung und der Trägerwelle berechnet wird, und einer Spannungsphase ist, die auf der Basis der Referenz-Spannungsphase berechnet wird, um die Phasendifferenz an die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung auszugeben, und die einen Trägerperioden-Korrekturwert zum Korrigieren der Periode der Trägerwelle unter Verwendung der Phasendifferenz berechnet, um die Trägerwelle unter Verwendung des Trägerperioden-Korrekturwerts zu korrigieren; und wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, nachdem der Trägermodus umgeschaltet ist, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz verringert, und zwar auf der Basis der Phasendifferenz, die von der Trägersynchronisations-Verarbeitungseinheit empfangen worden ist.
Motorsteuerung nach Anspruch 5, wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, wenn die Phasendifferenz einen im Voraus eingestellten hohen Schwellenwert überschreitet, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf einen Wert verringert, der kleiner als der Absolutwert einer Veränderungsrate der Befehlsfrequenz ist, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 6, wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, nachdem sie den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz verringert hat, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz erhöht, wenn die Phasendifferenz gleich groß wie oder kleiner als ein unteren Schwellenwert wird, der im Voraus eingestellt worden ist.
Motorsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Zeitzählung zu einem Zeitpunkt gestartet wird, in dem der Trägermodus umgeschaltet wird, und der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz erhöht wird, wenn der Wert der Zeitzählung einen im Voraus eingestellten Wert überschreitet.
Motorsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung einen Strom-Verzerrungsfaktor eines Ausgangsstroms des Leistungsumrichters berechnet und, wenn der Strom-Verzerrungsfaktor einen hohen Schwellenwert überschreitet, der im Voraus eingestellt worden ist, nachdem der Trägermodus umgeschaltet wird, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz auf einen Wert verringert, der kleiner als der Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz ist, der eingestellt worden ist, bevor der Trägermodus umgeschaltet wird.
Motorsteuerung nach Anspruch 9, wobei die Einstellungs-Verarbeitungseinheit für die Beschleunigung/Verlangsamung, nachdem sie den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz verringert hat, den Absolutwert der Veränderungsrate der Befehlsfrequenz erhöht, wenn der Strom-Verzerrungsfaktor gleich groß wie oder kleiner als ein unterer Schwellenwert wird, der im Voraus eingestellt worden ist.
Kompressorvorrichtung, die Folgendes aufweist: – einen Kompressor, der mit einem Motor ausgestattet ist, zum Komprimieren eines Mediums durch die Rotation des Motors; und – eine Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Ausgeben einer dreiphasigen AC-Spannung an den Motor.
Klimaanlage, die eine Kompressorvorrichtung gemäß Anspruch 11 aufweist.