DE112017008241T5 - Stromrichter-steuerungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Es besteht die Aufgabe, eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung anzugeben, die einen Stromrichter zum Zuführen von Energie an einen Elektromotor mit Multiplex-Wicklung steuert und die es ermöglicht, dass der Elektromotor mit Multiplex-Wicklung stabil angetrieben wird. Eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung (10) gemäß der Erfindung führt eine PWM-Steuerung für Stromrichter (81A, 81B) durch, die jeweils Energie an eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen eines Elektromotors (83) mit Multiplex-Wicklung zuführen, der die Mehrzahl von Wicklungsgruppen aufweist, wobei die Stromrichter-Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine PWM-Steuerungseinheit (18), die eine Steuerung durchführt, während selektiv zwischen einem Asynchron-PWM-Steuerungsmodus unter Verwendung eines Trägers, der nicht mit Spannungsbefehlen für jeweilige Wicklungsgruppen synchronisiert ist, und beiden oder einem von einem ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus, in welchem Spannungsbefehle für jeweilige Wicklungsgruppen einer PWM-Steuerung unter Verwendung eines Trägers unterzogen werden, der mit einem Spannungsbefehl für eine spezifische Wicklungsgruppe synchronisiert ist, und einem zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus umgeschaltet wird, in welchem Spannungsbefehle für jeweilige Wicklungsgruppen einer PWM-Steuerung unter Verwendung jeweiliger Träger unterzogen werden, die mit den jeweiligen Spannungsbefehlen synchronisiert sind.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung, die einen Stromrichter zum Durchführen einer Stromumwandlung zwischen DC-Energie und AC-Energie unter Verwendung einer Mehrzahl von Halbleiter-Schaltelementen steuert. Sie betrifft insbesondere eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung, die einen Stromrichter zum Zuführen von AC-Energie zu einer Mehrzahl von Wicklungsgruppen steuert, so dass ein Elektromotor mit Multiplex-Wicklung angetrieben wird, der eine Ankerwicklung aufweist, die von der Mehrzahl von Wicklungsgruppen gemultiplext ist.
• Stand der Technik
• Ein Stromrichter ist zwischen ein AC-Energiesystem und ein DC-Energiesystem geschaltet und wird zum Umwandeln von Energie zwischen DC und AC verwendet. Für den Fall, dass ein Elektromotor unter Verwendung eines solchen Stromrichters betrieben wird, wird verbreitet eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (im Folgenden kurz: PWM-Steuerung) als ein Steuerungsverfahren dafür verwendet. Bei einer solchen PWM-Steuerung wird ein Spannungsbefehl zum Antreiben des Elektromotors einer Dreickswellenvergleich-Verarbeitung unter Verwendung eines Trägersignals unterworfen. Dadurch wird ein Schaltimpuls zum Treiben eines Schaltelements des Stromrichters erzeugt.
• Falls die Drehzahl des Elektromotors hoch wird, während die Trägerfrequenz konstant ist, nimmt die Anzahl von Malen des Spannungsbefehls pro Schaltzyklus ab. Um den Elektromotor mit hoher Drehzahl anzutreiben, kann daher eine Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt werden, bei welcher die Phase des Spannungsbefehls und die Phase des Trägersignals synchronisiert sind und die Frequenz des Trägersignals auf ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Spannungsbefehls eingestellt ist (was oft ein ungeradzahliges Vielfaches, wie z. B. das Dreifache oder das Neunfache ist). Ein Anwenden der Synchron-PWM-Steuerung ermöglicht es, dass der Elektromotor mit weniger Impulsen angetrieben wird, was zu einer Verringerung der Schaltverluste des Stromrichters führt.
• Für den Fall, dass der Spannungsbefehl bei der Synchron-PWM-Steuerung aktualisiert wird, muss die Berechnung dafür zwischen Spitze und Spitze, zwischen Boden und Boden oder zwischen Spitze und Boden des Trägersignals durchgeführt werden. Wenn der Spannungsbefehl geändert wird, so wird die Phase des Trägersignals ebenfalls geändert, so dass die Zeit zum Berechnen des Spannungsbefehls variiert.
• Für den Fall eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung werden eine Mehrzahl von Stromrichtern zum Zuführen von AC-Energie zu jeder Wicklungsgruppe und ein Spannungsbefehl und ein Trägersignal entsprechend jeder Wicklungsgruppe benötigt. Außerdem kann eine Veränderung des Stroms, der durch eine Wicklungsgruppe fließt, den Strom beeinflussen, der durch eine andere Wicklungsgruppe fließt. Daher gibt es den Fall, in welchem jeder Spannungsbefehl unter Verwendung von Strömen der Mehrzahl von Wicklungsgruppen berechnet wird, aber wenn eine Synchron-PWM-Steuerung unter Verwendung von zwei Trägersignalen durchgeführt wird, so wird das Timing zum Berechnen jedes Spannungsbefehls kompliziert.
• In Hinblick auf eine PWM-Steuerung für eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen, wie oben beschrieben, hat man bereits die folgende Elektromotor-Steuerungseinrichtung vorgeschlagen: Für den Fall, dass dreiphasige AC-Elektromotoren angetrieben werden, wird die Periode von zwei Trägersignalen, die gleiche Perioden haben, und zum Erzeugen von zwei Mengen von PWM-Wellenformen als ein Zählerwert einer Taktzahl vorgegeben, und ein Perioden-Vorgabewert zum Ausbilden einer Phasendifferenz wird kumulativ zum Zählerwert für die Periode des einen Trägersignals hinzugefügt, bis ein Zählerwert entsprechend einer vorbestimmten Phasendifferenz erreicht wird. Dadurch wird das Phasenverhältnis zueinander so verschoben, dass eine gewünschte Phasendifferenz erzielt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
• Außerdem hat man das folgende Beispiel vorgeschlagen: In einem Synchronbetriebsmodus eines Wechselrichters (Stromrichters) wird ein synchrones PWM-Referenzsignal mittels eines Hauptwechselrichters (Master) seriell an abhängige Wechselrichter (Slaves) übertragen, und zwar kollektiv, und die Schwingfrequenz eines Trägersignals wird in Synchronisation mit dem empfangenen synchronen PWM-Referenzsignal auf Seiten des abhängigen Wechselrichters gesteuert (siehe z. B. Patentdokument 2).
• Literaturverzeichnis
• Patentdokument
• Patentdokument 1: Japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP 2007-252 138 A
• Patentdokument 2: Japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP 2007-295 647 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Mit der Erfindung zu lösende Probleme
• Bei der Elektromotor-Steuerungseinrichtung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, werden jedoch die Periode und die Phase des Trägersignals unter Verwendung eines PWM-Timers gesteuert, um eine gewünschte Phasendifferenz zu erhalten. Daher ist dies nicht auf eine Synchron-PWM-Steuerung anwendbar, die mit der Drehfrequenz der Wicklungsgruppen synchronisiert ist, und es besteht die Möglichkeit, dass der Elektromotor während der Hochgeschwindigkeits-Rotation nicht stabil gesteuert werden kann.
• Im synchronen Betriebsmodus eines Wechselrichters, wie in dem Patentdokument 2 beschrieben, gilt Folgendes: In einem Bereich, in welchem es drei Schaltimpulse pro einer Periode des Spannungsbefehls gibt, wenn die Drehzahl des Elektromotors noch höher wird, werden die Phase des Spannungsbefehls und die Phase der Grundwelle, die in den Schaltimpulsen enthalten ist, zueinander verschoben, indem die Trägersignale zwischen den verschiedenen Wechselrichtern synchronisiert werden, und demzufolge könnte die Steuerung instabil werden.
• Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der obigen Erfindung, eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung anzugeben, die einen Stromrichter zum Zuführen von Energie an einen Elektromotor mit Multiplex-Wicklung steuert und es ermöglicht, dass ein Elektromotor mit Multiplex-Wicklung stabil betrieben wird.
• Lösung der Probleme
• Die vorliegende Erfindung ist auf eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung zum Durchführen einer PWM-Steuerung für Stromrichter gerichtet, die jeweils Energie an eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung zuführen, der die Mehrzahl von Wicklungsgruppen aufweist. Die Stromrichter-Steuerungseinrichtung weist eine PWM-Steuerungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie die PWM-Steuerung durchführt, während sie zwischen einem Asynchron-PWM-Steuerungsmodus unter Verwendung eines Trägers für die PWM-Steuerung, der nicht mit Dreiphasen-Spannungsbefehlen zum Antreiben des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist, und einem Synchron-PWM-Steuerungsmodus unter Verwendung eines Trägers für die PWM-Steuerung umschaltet, der mit den Dreiphasen-Spannungsbefehlen zum Antreiben des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist.
• Der Synchron-PWM-Steuerungsmodus weist zumindest einen Modus von folgenden auf: einen ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus, in welchem Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung der PWM-Steuerung unter Verwendung eines Trägers unterzogen werden, der mit einem Spannungsbefehl für eine spezifische Wicklungsgruppe synchronisiert ist, und einen zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus, in welchem Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung der PWM-Steuerung unter Verwendung von jeweiligen Träger unterzogen werden, die mit den jeweiligen Spannungsbefehlen synchronisiert sind.
• Die PWM-Steuerungseinheit führt eine Steuerung durch, während sie selektiv zwischen dem Asynchron-PWM-Steuerungsmodus und beiden oder einem von dem ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus und dem zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus umschaltet, und zwar auf der Basis eines Betriebszustands des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung.
• Wirkung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung zu erhalten, die einen Stromrichter zum Zuführen von Energie an einen Elektromotor mit Multiplex-Wicklung steuert, und ermöglicht es, dass ein Elektromotor mit Multiplex-Wicklung stabil über eine große Spannweite von einem Bereich mit niedriger Drehzahl bis zu einem Bereich mit hoher Drehzahl angetrieben wird.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 2 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm der Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 4 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen Spannungsbefehlen für jeweilige Wicklungsgruppen, einem asynchronen Trägersignal und Schaltimpulsen für jeweilige Wicklungsgruppen zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 5 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen Spannungsbefehlen für jeweilige Wicklungsgruppen und Trägersignalen für jeweilige Wicklungsgruppe bei 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 6 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen Spannungsbefehlen für jeweilige Wicklungsgruppen und Trägersignalen für jeweilige Wicklungsgruppe bei 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 7 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen Spannungsbefehlen für jeweilige Wicklungsgruppen und Trägersignalen für jeweilige Wicklungsgruppe bei 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung zeigt, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 8 zeigt Berechnungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden von Trägersignalen für beide Wicklungsgruppen bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 9 zeigt Berechnungs-Timing für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen einer Spitze und einem Boden eines Trägersignals für eine einzige Wicklungsgruppe bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 10 zeigt Berechnungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen von Trägersignalen für beide Wicklungsgruppen bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 11 zeigt Berechnungs-Timing für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen eines Trägersignals für eine einzige Wicklungsgruppe bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 12 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Betriebszustand eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung und dem Typ eines Trägersignals zeigt, das bei der PWM-Steuerung verwendet wird, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
• 13 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 15 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 16 zeigt Berechnungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden von Trägersignalen für beide Wicklungsgruppen bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
• 17 zeigt Berechnungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen von Trägersignalen für beide Wicklungsgruppen bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
• 18 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Betriebszustand eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung und dem Typ eines Trägersignals zeigt, das bei der PWM-Steuerung verwendet wird, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
• 19 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung in einem anderen Beispiel gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 20 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 21 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 22 zeigt Berechnungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden von Trägersignalen für beide Wicklungsgruppen bei Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
• 23 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 24 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Spannungsbefehl für jede Wicklungsgruppe und asynchronen Trägersignalen zeigt, gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Ausführungsform 1
• Nachfolgend wird Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 steuert einen ersten Stromrichter 81B und einen zweiten Stromrichter 81A zum Zuführen von AC-Energie an einen Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung, der beispielsweise zwei Ankerwicklungsgruppen (nicht dargestellt) aufweist, die aus einer ersten Gruppe und einer Gruppe gebildet sind.
• Der Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung ist z. B. ein Dreiphasen-AC-Elektromotor, der einen Rotor aufweist, der einen Permanentmagneten o. dgl. verwendet, und der so konfiguriert ist, dass die Wicklungsgruppen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe, die jeweils aus Dreiphasen-Wicklungen gebildet sind, mit einer vorbestimmten Phasendifferenz (elektrischer Winkel) dazwischen versehen sind. Die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe, d. h. die erste Wicklungsgruppe, ist mit dem ersten Stromrichter 81A verbunden, und die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe, d. h. die zweite Wicklungsgruppe, ist mit dem zweiten Stromrichter 81B verbunden, so dass der erste Stromrichter 81A Energie zur Wicklungsgruppe der ersten Gruppe zuführt und der zweite Stromrichter 81B Energie zur Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe zuführt.
• Der erste Stromrichter 81A und der zweite Stromrichter 81B weisen jeweils eine Mehrzahl von Schaltelementen (nicht dargestellt) auf. Diese Schaltelemente werden durch PWM-Steuerung ein-/ausgeschaltet, so dass DC-Energie, die von einer DC-Energieversorgung (nicht dargestellt) zugeführt wird, in Dreiphasen-AC-Energie umgewandelt wird, und Dreiphasen-AC-Spannungen VU1, VV1, VW1 der ersten Gruppe sowie Dreiphasen-AC-Spannungen VU2, VV2, VW2 der zweiten Gruppe werden an die entsprechenden Wicklungsgruppen angelegt, so dass diesen die Dreiphasen-AC-Energie zugeführt wird.
• Ein erster Stromdetektor 82A und ein zweiter Stromdetektor 82B sind zwischen den Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung sowie den ersten Stromrichter 81A und den zweiten Stromrichter 81B geschaltet. Der erste Stromdetektor 82A und der zweite Stromdetektor 82B detektieren Dreiphasen-AC-Ströme, die zwischen dem Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung sowie dem ersten Stromrichter 81A und dem zweiten Stromrichter 81B fließen, und sie geben erste Dreiphasen-Stromwerte iu1, iv1, iw1 für die erste Gruppe und zweite Dreiphasen-Stromwerte iu2, iv2, iw2 für die zweite Gruppe als Strominformationen aus. Ein Positionssensor 84 ist am Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung montiert.
• Der Positionssensor 84 detektiert die Magnetpolposition des Rotors des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung und gibt ein Magnetpolpositionssignal θe aus. Als erster Stromdetektor 82A und zweiter Stromdetektor 82B werden z. B. Shunt-Widerstände oder Stromwandler verwendet, und als Positionssensor 84 wird beispielsweise ein inkrementeller Drehgeber oder ein Resolver verwendet. Anstelle des Positionssensors 84 kann auch ein Rotationssensor zum Erfassen der Magnetpolposition aus der Drehzahl des Rotors verwendet werden.
• Die Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 gibt Schaltimpulse aus, die auf der Basis von Strombefehlen erzeugt werden, die von außerhalb zugeführt werden, und zwar an den ersten Stromrichter 81A und den zweiten Stromrichter 81B. Dadurch werden der erste Stromrichter 81A und der zweite Stromrichter 81B gesteuert. Hinsichtlich der Steuerung für einen Induktions-Elektromotor oder einen Synchron-Elektromotor gilt im Allgemeinen, dass die Steuerung bzw. Regelung in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem durchgeführt wird, das durch die d-Achse und die q-Achse eines Drehkoordinatensystems dargestellt wird. Daher wird auch in der nachfolgenden Beschreibung die Steuerung unter Verwendung eines orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystems beschrieben.
• Die Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 weist Folgendes auf: eine Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11 zum Erzeugen von ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1*, d. h. ersten Spannungsbefehlen, die in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem dargestellt werden und zum Betreiben der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe dienen, und von zweiten Gruppenspannungsbefehlen vd2*, vq2*, d. h. zweiten Spannungsbefehlen, die in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem dargestellt werden und zum Betreiben der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe dienen; eine Träger-Erzeugungseinheit 13 zum Erzeugen eines ersten Trägersignals C1 und eines zweiten Trägersignals C2 auf der Basis der ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1*, der zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* und des Magnetpolpositionssignals θe des Rotors des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung; eine erste Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A zum Umwandeln der ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* in erste Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1*, dargestellt in einem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem; und eine Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse, die eine Dreickswellenvergleichsverarbeitung unter Verwendung eines ersten Trägersignals C1 für die ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1* durchführt, so dass erste Gruppen-Schaltimpulse UP1, UN1, VP1, VN1, WP1, WN1, d. h. erste Schaltimpulse, zum Betreiben der Schaltelemente des ersten Stromrichters 81A erzeugt werden.
• Die Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 weist außerdem Folgendes auf: eine zweite Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B zum Umwandeln der zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* für die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe in zweite Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2*, dargestellt in einem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem; und eine Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse, die eine Dreickswellenvergleichsverarbeitung unter Verwendung eines zweiten Trägersignals C2 für die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2* durchführt, so dass zweite Gruppen-Schaltimpulse UP2, UN2, VP2, VN2, WP2, WN2, d. h. zweite Schaltimpulse, zum Betreiben der Schaltelemente des zweiten Stromrichters 81B erzeugt werden. Die Träger-Erzeugungseinheit 13, die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse bilden eine PWM-Steuerungseinheit 18. Der Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung wird mit einem Steuerungsmodus gesteuert, der selektiv von der PWM-Steuerungseinheit 18 umgeschaltet wird.
• Die erste Gruppen-Schaltimpulse UP1, UN1, VP1, VN1, WP1, WN1 treiben jeweils ein U-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite, ein U-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite, ein V-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite, ein V-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite, ein W-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite sowie ein W-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite des ersten Stromrichters 81A. Auf ähnliche Weise treiben die zweiten Gruppen-Schaltimpulse UP2, UN2, VP2, VN2, WP2, WN2 jeweils ein U-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite, ein U-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite, ein V-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite, ein V-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite, ein W-Phasen-Schaltelement auf der positiven Seite sowie ein W-Phasen-Schaltelement auf der negativen Seite des zweiten Stromrichters 81B.
• Die Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11 führt eine vorbestimmte Berechnung unter Verwendung von ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehlen id1*, iq1* und zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehlen id2*, iq2*, die von außerhalb zugeführt werden, ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerten id1, iq1 und zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerten id2, iq2 durch.
• Dadurch erzeugt sie die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2*. Die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id1, iq1 und die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id2, iq2 werden mittels einer ersten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A und einer zweiten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B erhalten, die jeweils in ein orthogonales Zweiphasen-Koordinatensystem die ersten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu1, iv1, iw1 und die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu2, iv2, iw2 umwandeln, die jeweils mittels des ersten Stromdetektors 82A und des zweiten Stromdetektors 82B erfasst werden.
• Das Magnetpolpositionssignal θe, das mittels des Positionssensors 84 detektiert wird, wird als Rotorphaseninformation verwendet, die für verschiedene Berechnungen durch die Träger-Erzeugungseinheit 13, die erste Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A, die zweite Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B, die erste Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A und die zweite Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B verwendet werden soll.
• 2 ist ein Blockdiagramm, in welchem die Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 von einem Prozessor implementiert wird, und sie zeigt Komponenten, die zur Berechnungsverarbeitung ausgebildet sind. Die Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 weist Folgendes auf: einen Prozessor 91 zum Durchführen von verschiedenen Berechnungen in Abhängigkeit von der Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11, der Träger-Erzeugungseinheit 13, der ersten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A, der zweiten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B, der ersten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A, der zweiten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B, der Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und der Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse;
  eine Speichereinrichtung 92, die einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 921 und einen Speicher 922 mit wahlweisem Zugriff (RAM) aufweist und ein Steuerungsprogramm, das vom Prozessor 91 ausgeführt wird, sowie für verschiedene Berechnungen benötigte Daten speichert;
  Eingangsschaltungen 94A, 94B, die Strominformationen von dem ersten Stromdetektor 82A und dem zweiten Stromdetektor 82B sowie das Magnetpolpositionssignal θe vom Positionssensor 84 empfangen; Ausgangsschaltungen 93A, 93B, die Schaltimpulse an den ersten Stromrichter 81A und den zweiten Stromrichter 81B ausgeben; und
  eine Kommunikationsschaltung 95, die mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung 96 verbunden ist und eine Kommunikation mit der übergeordneten Steuerungseinrichtung 96 mittels serieller Kommunikation oder dergleichen ausführt. Die Funktionen der jeweiligen oben beschriebenen Funktionseinheiten werden durch Ausführen des Steuerungsprogramms auf der obigen Hardware erzielt.
• Hier wird die Berechnung eines jeden Spannungsbefehls detaillierter beschrieben. Bei den Berechnungen der Spannungsbefehle in der Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 wird eine Stromregelschleife zwischen der Stromrichter-Steuerungseinrichtung 10 sowie dem ersten Stromrichter 81A und dem zweiten Stromrichter 81B gebildet, so dass die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id2, iq2 und die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id1, iq1 jeweils die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehle id1*, iq1* bzw. die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehle id2*, iq2* annehmen. Dadurch werden die obigen Stromwerte gesteuert bzw. geregelt. Eine Matrix zum Umwandeln von Stromwerten, die in einem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem dargestellt sind, in ein orthogonales Zweiphasen-Koordinatensystem ist so definiert, wie im Ausdruck (1) gezeigt. Im Ausdruck (1) sind id und iq Stromwerte auf der d-Achse bzw. der q-Achse, d. h. orthogonale Zweiphasen-Stromwerte.
  [Mathematischer Ausdruck 1] $$\begin{array}{l}id=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[iu\cdot \text{cos}\theta +iv\cdot \text{cos}\left(\theta -\frac{2}{3}\pi \right)+iw\cdot \text{cos}\left(\theta +\frac{2}{3}\pi \right)\right]\\ iq=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[iu\cdot \text{sin}\theta +iv\cdot \text{sin}\left(\theta -\frac{2}{3}\pi \right)+iw\cdot \text{sin}\left(\theta +\frac{2}{3}\pi \right)\right]\end{array}$$

  
• Aus dem Ausdruck (1) werden id und iq berechnet, wie im folgenden Ausdruck (2) gezeigt.
  [Mathematischer Ausdruck 2] $$\left[\begin{array}{c}id\\ iq\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\theta & \text{sin}\theta \\ -\text{sin}\theta & \text{cos}\theta \end{array}\right]\cdot \sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\cdot \left[\begin{array}{c}iu\\ iv\\ iw\end{array}\right]$$

  
• Im Ausdruck (1) und im Ausdruck (2) stellt die Phaseninformation θ die Richtung der Magnetpolposition der d-Achse dar, wobei die d-Achse als die Richtung des magnetischen Feldflusses des Rotors des Elektromotors definiert ist. Es sei Folgendes angemerkt: Falls Dreiphasen-Stromwerte für zwei Phasen verwendet werden, um den Dreiphasen-Stromwert für die andere Phase zu berechnen, indem z. B. die Gleichung iw = - iu - iv verwendet wird, ist es möglich, eine Umwandlung aus zwei Dreiphasen-Stromwerten in orthogonale Zweiphasen-Stromwerte durchzuführen. Als Phaseninformation θ, die für die obige Koordinatensystem-Umwandlungsberechnung verwendet wird, wird hier das Magnetpolpositionssignal θe für den Rotor des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung verwendet.
• Die Berechnungen des obigen Ausdrucks (1) und des Ausdrucks (2) werden von der ersten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A und der zweiten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B durchgeführt. Die erste Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A und die zweite Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B geben die Berechnungsergebnisse aus, d. h. die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id2, iq2 und die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id2, iq2, und zwar an die Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11.
• Die Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11 empfängt die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehle id1*, iq1* und die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Strombefehle id2*, iq2*, die von einer übergeordneten Steuerungseinrichtung gegeben werden, die ersten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id1, iq1, die von der ersten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A berechnet werden, sowie die zweiten Gruppen-Orthogonal-Zweiphasen-Stromwerte id2, iq2, die von der zweiten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B berechnet werden.
• Sie berechnet dann die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* mittels Proportional-Integral-Regelung (PI-Regelung). Bei der PI-Regelung wird die Berechnung vom Ausdruck (3) durchgeführt, und so werden die Spannungsbefehle zum Steuern der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und die Spannungsbefehle zum Steuern der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe berechnet.
  [Mathematischer Ausdruck 3] $$\begin{array}{l}vd1*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(id1*-id1\right)\\ vq1*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(iq1*-iq1\right)\\ vd2*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(id2*-id2\right)\\ vq2*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(iq2*-iq2\right)\end{array}$$

  
• Im Ausdruck (3) ist s der Differentialoperator der Laplace-Transformation, Kp ist die Proportionalverstärkung, und Ki ist die Integralverstärkung.
• Für eine Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung zum Unterbinden einer Verschlechterung der Steuerungsantwort infolge von magnetischer Interferenz zwischen den zwei Wicklungsgruppen des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung können die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* mittels des folgenden Verfahrens berechnet werden: Die Summen und die Differenzen der Ströme, die durch die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe fließen, und der Ströme, die durch die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe fließen, werden berechnet. Dadurch werden Spannungsbefehle sowohl für die erste Gruppe, als auch die zweite Gruppe gleichzeitig berechnet.
• Bei diesem Verfahren werden durch die PI-Regelung, wie im Ausdruck (4) und im Ausdruck (5) gezeigt, die Summen der Spannungsbefehle für beide Gruppen aus den Summen der ersten Gruppenstrombefehle id1*, iq1* und der zweiten Gruppenstrombefehle id2*, iq2* berechnet, und die Differenzen zwischen den Spannungsbefehlen für beide Gruppen werden aus den Differenzen zwischen den ersten Gruppenstrombefehlen id1*, iq1* und den zweiten Gruppenstrombefehlen id2*, iq2* berechnet.
• In dem Ausdruck (4) ist vdsum* die Summe der Spannungsbefehle für beide Gruppen in der d-Achsen-Richtung, und vddiff* ist die Differenz zwischen den Spannungsbefehlen für beide Gruppen in der d-Achsen-Richtung. Im Ausdruck (5) ist vqsum* die Summe der Spannungsbefehle für beide Gruppen in der q-Achsen-Richtung, und vqdiff* ist die Differenz zwischen den Spannungsbefehlen für beide Gruppen in der q-Achsen-Richtung.
  [Mathematischer Ausdruck 4] $$\begin{array}{l}vdsum*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(\left(id1*+id2*\right)-\left(id1+id2\right)\right)\\ vddiff*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(\left(id1*-id2*\right)-\left(id1-id2\right)\right)\end{array}$$

  

  [Mathematischer Ausdruck 5] $$\begin{array}{l}vqsum*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(\left(iq1*+iq2*\right)-\left(iq1+iq2\right)\right)\\ vqdiff*=\left(Kp+\frac{Ki}{s}\right)\cdot \left(\left(iq1*-iq2*\right)-\left(iq1-iq2\right)\right)\end{array}$$

  
• Nachdem vdsum*, vddiff*, vqsum* und vqdiff* berechnet worden sind, wird eine Berechnung vom Ausdruck (6) durchgeführt und so die Summen vdsum* und vqsum* der Spannungsbefehle und die Differenzen vddiff* und vqdiff* zwischen den Spannungsbefehlen in die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* getrennt werden, die die Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen sind.
  [Mathematischer Ausdruck 6] $$\begin{array}{l}vd1*=\frac{vdsum*+vddiff*}{2}\\ vd2*=\frac{vdsum*-vddiff*}{2}\\ vq1*=\frac{vdsum*+vddiff*}{2}\\ vq2*=\frac{vdsum*-vddiff*}{2}\end{array}$$

  
• Wenn die PI-Regelung mit dem Ausdruck (4) und dem Ausdruck (5) durchgeführt wird, werden vier Spannungsbefehle vd1*, vq1*, vd2*, vq2* unter Verwendung von vier orthogonalen Zweiphasen-Stromwerten id1, iq1, id2, iq2 berechnet. In diesem Fall werden die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* durch die Werte der Dreiphasen-Ströme beeinflusst, die durch die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe fließen, und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* werden durch die Werte der Dreiphasen-Ströme beeinflusst, die durch die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe fließen.
• Daher ist es notwendig, die Spannungsbefehle für die erste Gruppe und die zweite Gruppe gleichzeitig zu aktualisieren. Es sei angemerkt, dass die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung auch mittels eines anderen Berechnungsverfahrens durchgeführt werden kann, und zwar anstelle eines Berechnungsverfahrens, das die Summen und Differenzen verwendet.
• Nachdem die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* in der Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11 berechnet worden sind, wandeln die ersten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A und die zweite Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B jeweils die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* in die erste Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1* um und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* in die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2* um. Die Koordinatenumwandlung zum Konvertieren der Spannungsbefehle in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem in einen Dreiphasen-AC-Spannungsbefehl, wie oben beschrieben, ist wie in dem Ausdruck (7) gezeigt definiert.
  [Mathematischer Ausdruck 7] $$\begin{array}{l}vu=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[vd\cdot \text{cos}\theta -vq\cdot \text{sin}\theta \right]\\ vv=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[vd\cdot \text{cos}\left(\theta -\frac{2}{3}\pi \right)-vq\cdot \text{sin}\left(\theta -\frac{2}{3}\pi \right)\right]\\ vw=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[vd\cdot \text{cos}\left(\theta +\frac{2}{3}\pi \right)-vq\cdot \text{sin}\left(\theta +\frac{2}{3}\pi \right)\right]\end{array}$$

  
• Mit dem Ausdruck (7) wird die Berechnung durchgeführt, die im Ausdruck (8) gezeigt ist.
  [Mathematischer Ausdruck 8] $$\left[\begin{array}{c}vu\\ vv\\ vw\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\cdot \left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\cdot \left[\begin{array}{cc}\text{cos}\theta & -\text{sin}\theta \\ \text{sin}\theta & \text{cos}\theta \end{array}\right]\cdot \left[\begin{array}{c}vd\\ vq\end{array}\right]$$

  
• Bei der Ausführungsform 1 wird das Magnetpolpositionssignal θe als die Phaseninformation θ in der Koordinatenumwandlung mit dem Ausdruck (7) und dem Ausdruck (8) verwendet, und es wird eine vorbestimmte Phasendifferenz zwischen der Magnetpolposition, die bei der Berechnung mittels der ersten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A verwendet wird, und der Magnetpolposition vorgegeben, die bei der Berechnung mittels der zweiten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B verwendet wird. Die Phasendifferenz basiert auf einer Phasendifferenz des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe.
• Nachdem die Berechnung vom Ausdruck (8) durchgeführt worden ist, geben die ersten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheiten 12A und die zweiten Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheiten 12B die ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1* bzw. die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2* an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse bzw. die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse aus. Außerdem werden das erste Trägersignal C1 und das zweite Trägersignal C2 aus der Träger-Erzeugungseinheit 13 auch in die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse bzw. die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse eingegeben.
• Die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse führt eine Dreickswellenvergleichsverarbeitung unter Vverwendung des ersten Trägersignals C1 für die ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1* durch und erzeugt so die ersten Gruppen-Schaltimpulse UP1, UN1, VP1, VN1, WP1, WN1. Die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse führt eine Dreickswellenvergleichsverarbeitung unter Verwendung des zweiten Trägersignals C2 für die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2* durch und erzeugt so die zweiten Gruppen-Schaltimpulse UP2, UN2, VP2, VN2, WP2, WN2.
• Die Schaltimpulse, die von der Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und der Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse erzeugt werden, werden mit Zeiten zum Verhindern eines Kurzschlusses der oberen und unteren Zweige des Stromrichters versehen und dann an den ersten Stromrichter 81A und den zweiten Stromrichter 81B ausgegeben, so dass die jeweiligen Schaltelemente des ersten Stromrichters 81A und des zweiten Stromrichters 81B betrieben werden.
• Als Nächstes wird die Träger-Erzeugungseinheit 13 detaillierter beschrieben. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration der in 1 gezeigten Träger-Erzeugungseinheit zeigt. In der Träger-Erzeugungseinheit 13 werden die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* in einen Eingabeanschluss 131A für erste Gruppenspannungsbefehle bzw. einen Eingabeanschluss 131B für zweite Gruppenspannungsbefehle eingegeben, und das Magnetpolpositionssignal θe wird in einen Magnetpolpositionssignal-Eingabeanschluss 132 eingegeben.
• Die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1*, die in die Träger-Erzeugungseinheit 13 eingeben werden, werden in eine Berechnungseinheit 133A für erste Steuerungsphasenwinkel eingegeben, und die Berechnungseinheit 133A für erste Steuerungsphasenwinkel berechnet einen ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 aus den ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1*. Der erste Steuerungsphasenwinkel THV1 und das Magnetpolpositionssignal θe werden mittels eines ersten Addierers 134A addiert, und die Ausgabe θthv1 aus dem erste Addierer 134A wird in die erste Phasenkorrektureinheit 135A eingegeben.
• Indessen werden die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2*, die in die Träger-Erzeugungseinheit 13 eingegeben werden, in die Berechnungseinheit 133B für zweite Steuerungsphasenwinkel eingegeben, und die Berechnungseinheit 133B für zweite Steuerungsphasenwinkel berechnet einen zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 aus den zweiten Gruppenspannungsbefehlen vd2*, vq2*. Der zweite Steuerungsphasenwinkel THV2 und das Magnetpolpositionssignal θe werden mittels eines zweiten Addierers 134B addiert, und die Ausgabe θthv2 aus dem zweiten Addierer 134B wird in die zweite Phasenkorrektureinheit 135B eingegeben.
• Die erste Phasenkorrektureinheit 135A veranlasst, dass die Phase der Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 134A um 90° nacheilt, und sie führt darauf eine vorbestimmte Korrektur durch. Das Ergebnis wird als eine erste Spannungsphase θv1 an eine Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger ausgegeben. Die zweite Phasenkorrektureinheit 135B veranlasst, dass die Phase der Ausgabe θthv2 des zweiten Addierers 134B um 90° nacheilt, und sie korrigiert die Phase um eine Phasendifferenz θoffset des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe. Das Ergebnis wird als eine zweite Spannungsphase θv2 an eine Erzeugungseinheit 136B für zweite Synchronträger ausgegeben.
• Die Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger erzeugt ein erstes synchrones Trägersignal, das mit den ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1* synchronisiert ist, unter Verwendung der ersten Spannungsphase θv1, und sie gibt das erste synchrone Trägersignal an eine erste Wähleinrichtung 138A und eine zweite Wähleinrichtung 138B aus. Die Erzeugungseinheit 136B für zweite Synchronträger erzeugt ein zweites synchrones Trägersignal, das mit den zweiten Gruppenspannungsbefehlen vd2*, vq2* synchronisiert ist, unter Verwendung der zweiten Spannungsphase θv2, und sie gibt das zweite synchrone Trägersignal an die zweite Wähleinrichtung 138B aus. Außerdem erzeugt die Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 ein asynchrones Trägersignal, das aus Dreieckswellen mit konstanter Frequenz gebildet ist, und sie gibt das asynchrone Trägersignal an die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B aus.
• Die erste Wähleinrichtung 138A gibt ein Trägersignal, das aus den zwei Trägersignalen (dem erste synchronen Trägersignal und dem asynchronen Trägersignal) ausgewählt ist, als das erste Trägersignal C1 an einen ersten Ausgangsanschluss 139A aus. Der erste Ausgangsanschluss 139A gibt das erste Trägersignal C1 an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse aus. Die zweite Wähleinrichtung 138B gibt ein Trägersignal, das aus den drei Trägersignalen (dem ersten synchronen Trägersignal, dem zweiten synchronen Trägersignal und dem asynchronen Trägersignal) ausgewählt ist, als das zweite Trägersignal C2 an einen zweiten Ausgangsanschluss 139B aus. Der zweite Ausgangsanschluss 139B gibt das zweite Trägersignal C2 an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse aus. Die Auswahl der Trägersignale in der ersten Wähleinrichtung 138A und der zweiten Wähleinrichtung 138B wird später noch beschrieben.
• Als Nächstes wird der Betrieb der Träger-Erzeugungseinheit 13 detaillierter beschrieben. Für den Fall, dass die synchronen Trägersignale erzeugt werden, die jeweils zur PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe verwendet werden sollen, wird die erste Spannungsphase θv1 aus dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem Magnetpolpositionssignal θe erzeugt, und die zweite Spannungsphase θv2 wird aus dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 und dem Magnetpolpositionssignal θe erzeugt.
• Für den Fall, dass das synchrone Trägersignal erzeugt wird, das nur für die PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe verwendet werden soll, und für den Fall, dass das synchrone Trägersignal erzeugt wird, das gemeinsam für die PWM-Steuerung für beide Wicklungsgruppen verwendet werden soll, wird die Spannungsphase dafür aus dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem Magnetpolpositionssignal θe berechnet, und die Spannungsphase für das synchrone Trägersignal, das zur PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe verwendet werden soll, wird aus dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 und dem Magnetpolpositionssignal θe berechnet.
• Die Berechnungseinheit 133A für erste Steuerungsphasenwinkel berechnet den ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 durch Berechnung vom Ausdruck (9) unter Verwendung der ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1*.
  [Mathematischer Ausdruck 9] $$THV1={\text{tan}}^{-1}\left(\frac{vq1*}{vd1*}\right)$$

  
• Die Berechnungseinheit 133B für zweite Steuerungsphasenwinkel berechnet den zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 durch Berechnung vom Ausdruck (10) unter Verwendung der zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2*.
  [Mathematischer Ausdruck 10] $$THV2={\text{tan}}^{-1}\left(\frac{vq2*}{vd2*}\right)$$

  
• Die erste Spannungsphase θv1 wird aus Ausdruck (11) unter Verwendung des Magnetpolpositionssignals θe und eines Phaseneinstellungswerts α mittels des ersten Addierers 134A und der ersten Phasenkorrektureinheit 135A berechnet.
  [Mathematischer Ausdruck 11] $$\theta v1=THV1+\theta e-\frac{\pi }{2}+\alpha$$

  
• Die Einstellung mit dem Phaseneinstellungswert α in der ersten Phasenkorrektureinheit 135A bei der Berechnung durch Ausdruck (11) dient dazu, eine Korrektur der Verschiebung der Phase eines gemeinsamen synchronen Trägersignals vorzunehmen, und zwar für den Fall, dass das Trägersignal, das mit den ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1* synchronisiert ist, als das gemeinsame synchrone Trägersignal für die Synchron-PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe verwendet wird.
• Mit einer solchen Korrektur kann eine spezifische Frequenzkomponente eingestellt werden, die in den zweiten Gruppen-Schaltimpulsen enthalten ist, die von der Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse erzeugt werden, so dass die Stärken der Grundwellen, die im ersten Gruppen-Schaltimpuls und im zweiten Gruppen-Schaltimpuls enthalten sind, zueinander gleich gemacht werden können.
• Für den Fall beispielsweise, dass die Phasendifferenz θoffset des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe 30° beträgt, wird der Phaseneinstellungswert α auf 15° vorgegeben (1/2 der Phasendifferenz). Es sei angemerkt, dass eine solche Korrekturverarbeitung so durchgeführt wird, wie notwendig, und in der vorliegenden Erfindung nicht essenziell ist.
• Die zweite Spannungsphase θv2 wird aus dem Ausdruck (12) unter Verwendung des Magnetpolpositionssignals θe und der Phasendifferenz θoffset des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe mittels des zweiten Addierers 134B und der zweiten Phasenkorrektureinheit 135B berechnet. Daher wird eine Einstellung wie bei der oben beschriebenen Einstellung mit dem Phaseneinstellungswert α bei der Berechnung der zweiten Spannungsphase θv2 nicht durchgeführt.
  [Mathematischer Ausdruck 12] $$\theta v2=THV2+\theta e-\frac{\pi }{2}+\theta offset$$

  
• Die Trägersignale, die auf der Basis der ersten Spannungsphase θv1 und der zweiten Spannungsphase 0v2 erzeugt werden, die wie oben beschrieben berechnet werden, werden synchron mit den ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehlen vu1*, vv1*, vw1* bzw. den zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehlen vu2*, vv2*, vw2*.
• Die Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger erzeugt das erste synchrone Trägersignal, das mit den ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehlen vu1*, vv1*, vw1* synchronisiert ist, auf der Basis der ersten Spannungsphase θv1, die aus der ersten Phasenkorrektureinheit 135A ausgegeben wird. Das synchrone Trägersignal ist eine Dreieckswelle mit einer Frequenz, die z. B. das Drei-, Sechs-, Neun- oder Fünfzehnfache der Frequenz der Spannungsbefehle beträgt. Indem ein Dreickswellenvergleich unter Verwendung des obigen Trägersignals durchgeführt wird, kann die Anzahl von Impulsen in den Schaltimpulsen pro einer Periode der Spannungsbefehle gesteuert werden.
• Die Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger bei der Ausführungsform 1 gibt ein synchrones Trägersignal aus, bei welchem die Anzahl von Impulsen auf irgendeine Impulsanzahl, wie z. B. Neun, Sechs, Drei und dergleichen vorgegeben ist, und zwar gemäß der Drehzahl des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung, der Frequenz der Spannungsbefehle und dem Modulationsfaktor der Spannungsbefehle.
• Wie oben beschrieben, gibt es einen Fall, in welchem das erste synchrone Trägersignal, das von der Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger erzeugt wird, nur für die PWM-Steuerung der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe verwendet wird, und einen Fall, in welchem das erste synchrone Trägersignal zur PWM-Steuerung der Wicklungsgruppen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe gemeinsam verwendet wird. Auf ähnliche Weise erzeugt die Erzeugungseinheit 136B für zweite Synchronträger das zweite synchrone Trägersignal, das mit den zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehlen vu2*, w2*, vw2* synchronisiert ist, auf der Basis der zweiten Spannungsphase θv2, die aus der zweiten Phasenkorrektureinheit 135B ausgegeben wird.
• Die Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 erzeugt ein asynchrones Trägersignal, das eine Dreieckswelle mit einer konstanten Frequenz von z. B. 10 kHz ist, und das nicht mit den Spannungsbefehlen synchronisiert ist.
• Die erste Wähleinrichtung 138A wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal und dem asynchronen Trägersignal aus und gibt das ausgewählte Trägersignal als das erste Trägersignal C1 aus. Das erste Trägersignal C1 wird an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse über den ersten Ausgangsanschluss 139A ausgegeben. Bei der Auswahl für das erste Trägersignal C1 gilt beispielsweise Folgendes: Wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung in einem Bereich mit niedriger Drehzahl ist, wird das asynchrone Trägersignal ausgewählt, und wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl oder in einem Bereich mit hoher Drehzahl ist, wird das erste synchrone Trägersignal ausgewählt.
• Die zweite Wähleinrichtung 138B wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal, dem zweiten synchronen Trägersignal und dem asynchronen Trägersignal aus, und sie gibt das ausgewählte Trägersignal als das zweite Trägersignal C2 aus. Das zweite Trägersignal C2 wird an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse über den zweiten Ausgangsanschluss 139B ausgegeben. Bei der Auswahl für das zweite Trägersignal C2 gilt beispielsweise Folgendes: Wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung in einem Bereich mit niedriger Drehzahl ist, wird das asynchrone Trägersignal ausgewählt. Wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl ist, wird das erste synchrone Trägersignal ausgewählt. Wenn bestimmt wird, dass der Betriebszustand in einem Bereich mit hoher Drehzahl ist, wird das zweite synchrone Trägersignal ausgewählt.
• Bei der vorliegenden Erfindung wird der Steuerungsmodus, in welchem die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B das asynchrone Trägersignal auswählen, als „Asynchron-PWM-Steuerungsmodus“ bezeichnet; der Steuerungsmodus, in welchem die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B das Trägersignal auswählen (bei der Ausführungsform 1: das erste synchrone Trägersignal), das mit den Spannungsbefehlen für eine spezifische Wicklungsgruppe synchronisiert ist, wird als „erster Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ bezeichnet; und der Steuerungsmodus, in welchem die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B einzelne Träger auswählen (das erste synchrone Trägersignal und das zweite synchrone Trägersignal), die mit den jeweiligen Spannungsbefehlen synchronisiert sind, wird als „zweiter Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ bezeichnet.
• Die Bestimmung, zu welchem Bereich der Betriebszustand des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung gehört, kann z. B. auf der Basis der Drehzahl des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung durchgeführt werden. Genauer gesagt, wenn zwei Schwellenwerte vorgegeben sind, dann gilt Folgendes: Falls die Drehzahl des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung kleiner ist als der kleinere Schwellenwert, dann wird bestimmt, dass der Betriebszustand im Bereich mit niedriger Drehzahl ist. Falls die Drehzahl nicht kleiner als der kleinere Schwellenwert ist, aber kleiner als der größere Schwellenwert, dann wird bestimmt, dass der Betriebszustand im Bereich mit mittlerer Drehzahl ist. Falls die Drehzahl nicht kleiner als der größere Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Betriebszustand im Bereich mit hoher Drehzahl ist.
• Mit dieser Konfiguration kann die Träger-Erzeugungseinheit 13 selektiv das Trägersignal gemäß dem Betriebszustand des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung ausgeben, unter Steuerung des ersten Stromrichters 81A und des zweiten Stromrichters 81B. Der Betriebszustand kann auf der Basis der Frequenz oder des Modulationsfaktors der Spannungsbefehle bestimmt werden. Die Bestimmungsbasis oder die Schwellenwerte können für die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B die gleichen sein oder sie können dazwischen unterschiedlich sein.
• Es wird nun die Erzeugung von Schaltimpulsen durch die Dreickswellenvergleichsverarbeitung beschrieben. 4 ist ein Timing-Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Spannungsbefehlen für die jeweiligen Wicklungsgruppen, dem asynchronen Träger-signal und den Schaltimpulsen für die jeweiligen Wicklungsgruppen bei der Ausführungs-form 1 zeigt, und es zeigt die Schaltimpulse, die durch Dreickswellenvergleich bei der Asynchron-PWM-Steuerung erzeugt werden.
• In 4 ist das Verhältnis zwischen dem ersten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1*, dem zweiten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2*, dem asynchronen Trägersignal, dem ersten Gruppen-U-Phasen-Schaltimpuls und dem zweiten Gruppen-U-Phasen-Schaltimpuls gezeigt, und die Phasendifferenz zwischen den Spannungsbefehlen ist auf 30° vorgegeben, und zwar auf der Basis der elektrischen Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe im Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung. Bei der in 4 gezeigten Asynchron-PWM-Steuerung wird der erste Gruppen-U-Phasen-Schaltimpuls auf der Basis des Vergleichs der Stärke zwischen dem ersten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1* und dem asynchronen Trägersignal zu jedem Zeitpunkt erzeugt.
• Für den Fall, dass der erste Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1* größer ist, ist der erste Gruppen-U-Phasen-Schaltimpuls eingeschaltet („ON“), und für den Fall, dass das asynchrone Trägersignal größer ist, ist der erste Gruppen-U-Phasen-Schaltimpuls ausgeschaltet („OFF“). Auf ähnliche Weise wird der zweiten Gruppen-Schaltimpuls auf der Basis des Vergleichs der Stärke zwischen dem zweiten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2* und dem asynchronen Trägersignal zu jedem Zeitpunkt bestimmt. Es sei angemerkt, dass die Phasendifferenz zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe, die in 4 gezeigt ist, bloß ein Beispiel ist, und dass keine Beschränkung darauf besteht.
• Solch ein Schaltimpuls wird für jede von der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase der Dreiphasen-Spannungsbefehle erzeugt. Die Schaltimpulse für die V-Phase und die W-Phase haben jedoch bloß als Ganzes unterschiedliche Phasen relativ zum Schaltimpuls für die U-Phase, und mit Ausnahme dessen sind sie gleich. Daher wird deren Beschreibung weggelassen. Das Merkmal, dass der Schaltimpuls auf der Basis des Verhältnisses der Stärken zwischen dem Trägersignal und dem Spannungsbefehl erzeugt wird, wie oben beschrieben, gilt auch für den Fall der unten beschriebenen Synchron-PWM-Steuerung.
• 5 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen den Spannungsbefehlen für die jeweiligen Wicklungsgruppen und den Trägersignalen für die jeweiligen Wicklungsgruppen bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 zeigt, und sie zeigt das Verhältnis zwischen dem ersten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1*, dem zweiten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2*, dem ersten Gruppen-Synchron-Trägersignal, dem zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignal und dem gemeinsamen synchronen Trägersignal. Der erste Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1*, das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal und das synchrone Trägersignal, die gemeinsam für beide Wicklungsgruppen verwendet werden, sind mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert.
• Der zweite Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2* und das zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignal sind mit der zweiten Spannungsphase 0v2 synchronisiert. Bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung wird ein synchrones Trägersignal erzeugt, das eine Frequenz hat, die das Neunfache der Frequenz des ersten Spannungsbefehls ist und mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert ist, so dass neun Einschalt-/Ausschalt-Schaltvorgänge pro einer Periode der ersten Spannungsphase θv1 und der zweiten Spannungsphase 0v2 durchgeführt werden.
• Für den Fall, dass die elektrische Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe bei der Steuerung des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung 30° beträgt und der erste Gruppen-Spannungsbefehl und der zweite Gruppen-Spannungsbefehl im gleichen Zustand sind, gilt Folgendes: Falls ein Trägersignal, das mit dem ersten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1* synchronisiert ist, und ein Trägersignal, das mit dem zweiten Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2* synchronisiert ist, unabhängig voneinander erzeugt werden, haben das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal und das zweite Gruppen-Synchron-Trägersignal eine Träger-Phasendifferenz von 90°, wie in 5 gezeigt, wobei eine Trägerperiode als 360° definiert ist.
• Die Berechnung der Spannungsbefehle für beide Wicklungsgruppen bei der PI-Regelung, die die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung beinhaltet, müssen eine Koordinatenumwandlung aus einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem in ein Dreiphasen-Koordinatensystem und eine Koordinatenumwandlung aus einem Dreiphasen-Koordinatensystem in ein orthogonales Zweiphasen-Koordinatensystem innerhalb eines Zeitraums T9s abgeschlossen sein, der dem Intervall zwischen einer Spitze des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals und einer Spitze des zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignals entspricht. Der Zeitraum T9s wird durch die Phasendifferenz zwischen den zwei Trägersignalen bestimmt, und die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen variiert, wenn der Spannungsbefehl für eine Wicklungsgruppe aktualisiert wird.
• Für den Fall wiederum, dass die Synchron-PWM-Steuerung unter Verwendung des gemeinsamen synchronen Trägersignals durchgeführt wird, ohne die zwei Trägersignale zu verwenden, brauchen die Spannungsbefehl-Berechnung und dergleichen nur zwischen einer Spitze und einem Boden des gemeinsamen synchronen Trägersignals abgeschlossen zu werden, und da der Zeitraum zum Berechnen der Spannungsbefehle nicht von der Phasendifferenz zwischen den zwei Trägersignalen beeinflusst wird, variiert der Zeitraum zum Berechnen der Spannungsbefehle nicht stark, selbst wenn die Spannungsbefehle aktualisiert werden.
• Das heißt: Falls das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet wird, kann eine Variation im Zeitraum zum Berechnen der Spannungsbefehle unterbunden werden, und beim Durchführen der Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung unter Verwendung der Summen und der Differenzen der Ströme beider Wicklungsgruppen kann die Spannungsbefehl-Berechnung stabil ausgeführt werden. Als das gemeinsame synchrone Trägersignal können entweder das Trägersignal, das mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist, oder das Trägersignal verwendet werden, das mit dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist. Bei der Ausführungsform 1 wird das Trägersignal verwendet, das mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist.
• Für den Fall, dass das ersten Gruppen-Synchron-Trägersignal als das gemeinsame synchrone Trägersignal für die Synchron-PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe verwendet wird, ist es wünschenswert, dass das ersten Gruppen-Synchron-Trägersignal verwendet wird, für welches die Phase gemäß dem Wert der Phasendifferenz zwischen dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl und dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl korrigiert ist. Beispielsweise wird bei der Ausführungsform 1 das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal, für welches die Phase um 15° verschoben ist, was 1/2 der Phasendifferenz θoffset zwischen den Wicklungsgruppen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe entspricht, als das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet.
• Wie oben beschrieben, wird das erste synchrone Trägersignal, das um einen Phasenkorrekturwert korrigiert wird, der auf der Basis der Phasendifferenz des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe bestimmt wird, als das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet, so dass die Inhaltsrate der Grundwellenkomponente, die in den Schaltimpulsen durch die Synchron-PWM-Steuerung für die erste Gruppe enthalten ist, und die Inhaltsrate der Grundwellenkomponente, die in den Schaltimpulsen durch die Synchron-PWM-Steuerung für die zweite Gruppe enthalten sind, zueinander gleich werden, und demzufolge wird es möglich, eine noch stabilere Steuerung durchzuführen.
• Es sei angemerkt, dass die Synchron-PWM-Steuerung mittels des gemeinsamen synchronen Trägersignals sogar durchgeführt werden kann, ohne die Phasenkorrektur durchzuführen, wie oben beschrieben. Für den Fall, dass es keine elektrische Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe gibt, kann das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal als das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet werden, ohne dass eine Phasenkorrektur durchgeführt wird, wie oben beschrieben.
• 6 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen den Spannungsbefehlen für die jeweiligen Wicklungsgruppen und den Trägersignalen für die jeweiligen Wicklungsgruppen bei 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 zeigt. Für den Fall, dass die elektrische Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe 30° beträgt und der erste Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu1* und der zweite Gruppen-U-Phasen-Spannungsbefehl vu2* im gleichen Zustand sind, haben das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal und das zweite Gruppen-Synchron-Trägersignal eine Träger-Phasendifferenz von 180°, wie in 6 gezeigt. Hier ist der Zeitraum T6s das Intervall zwischen einer Spitze des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals und einer Spitze des zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignals, und es ist ein Zeitraum zum Berechnen der Spannungsbefehle wie in dem Fall mit 9 Impulsen.
• Für den Fall einer 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung gilt bei Ausführung der Berechnung in Synchronisation mit dem Trägersignal für jede Wicklungsgruppe Folgendes: Falls es eine Träger-Phasendifferenz von 180° gibt, stimmen das Timing einer Spitze (eines Bodens) des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals und das Timing eines Bodens (einer Spitze) des zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignals miteinander überein. Folglich werden das Beziehen der Strominformationen und die Aktualisierung der Spannungsbefehle doppelt in einer kurzen Zeit durchgeführt, so dass die Spannungsbefehl-Berechnung nicht korrekt durchgeführt werden könnte.
• Daher wird auch im Fall der 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung die Synchron-PWM-Steuerung unter Verwendung des gemeinsamen synchronen Trägersignals durchgeführt, so dass verhindert wird, dass die Spannungsbefehl-Aktualisierung und dergleichen doppelt ausgeführt werden. Für den Fall, dass die Synchron-PWM-Steuerung für die zweite Gruppe unter Verwendung des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals durchgeführt wird, ist es wünschenswert, dass das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal, für welches die Phase um 15° verschoben ist, als das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet wird.
• Dies dient dazu, die Inhaltsraten der Grundwellenkomponenten im ersten Gruppen-Schaltimpuls und im zweiten Gruppen-Schaltimpuls gleichzumachen, wie im Fall mit 9 Impulsen, der in 5 beschrieben ist. Für den Fall, dass es keine elektrische Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe gibt, kann das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal als das gemeinsame synchrone Trägersignal verwendet werden, ohne dass eine Phasenkorrektur durchgeführt wird, wie oben beschrieben.
• 7 ist ein Timing-Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Spannungsbefehlen für die jeweiligen Wicklungsgruppen und den Trägersignalen für die jeweiligen Wicklungsgruppen bei 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 zeigt. Für den Fall mit 3 Impulsen haben das erste Gruppen-Synchron-Trägersignal und das zweite Gruppen-Synchron-Trägersignal eine Träger-Phasendifferenz von 90°, wie für den Fall mit 9 Impulsen. Indessen wird bei der 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung - verglichen mit dem Fall von 9 Impulsen und 6 Impulsen - die Periode des Trägersignals länger, und der Zeitraum T3s zum Berechnen der Spannungsbefehle, der dem Intervall zwischen einer Spitze des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals und einer Spitze des zweiten Gruppen-Synchron-Trägersignals entspricht, ist ausreichend lang.
• Selbst wenn die Länge von T3s infolge einer Spannungsbefehl-Aktualisierung variiert, kann daher eine ausreichend lange Berechnungszeit für die Spannungsbefehl-Berechnung, die Koordinatenumwandlung und die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung erhalten werden. Daher gilt bei der 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung Folgendes: Selbst wenn die Spannungsbefehl-Berechnung gemäß zwei Timings des Trägersignals, die mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert sind, und dem Trägersignal durchgeführt wird, das mit dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist, wird die Berechnungszeit nicht unzureichend, und es ist möglich, den Elektromotor 83 mit Multiplex-Wicklung stabil zu steuern.
• 8 zeigt Verarbeitungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und den Böden der Trägersignale für beide Wicklungsgruppen bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 durchgeführt wird, und sie zeigt den Fall der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung. Bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung haben das erste Trägersignal C1, das zum Erzeugen des ersten Gruppen-Schaltimpulses verwendet werden soll, und das zweite Trägersignal C2, das zum Erzeugen des zweiten Gruppen-Schaltimpulses verwendet werden soll, eine Träger-Phasendifferenz von 90°.
• In 8 wird zunächst mit dem Timing einer Spitze des zweiten Trägersignals C2 der zweite Gruppen-Spannungsbefehl aktualisiert, und gleichzeitig wird ein Phasenstromwert des Stroms erfasst, der durch die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe fließt, so dass die nächste Berechnung des zweiten Gruppen-Spannungsbefehls gestartet wird (inklusive der begleitenden Koordinatenumwandlungsberechnung und dergleichen; das gleiche gilt im Folgenden).
• Als Nächstes wird mit dem Timing einer Spitze des ersten Trägersignals C1 der erste Gruppen-Spannungsbefehl aktualisiert, und gleichzeitig wird ein Phasenstromwert des Stroms erfasst, der durch die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe fließt, so dass die nächste Berechnung des ersten Gruppen-Spannungsbefehls gestartet wird. Anschließend wird mit dem Timing eines Bodens des zweiten Trägersignals C2 und dann mit dem Timing eines Bodens des ersten Trägersignals C1 eine Spannungsbefehl-Aktualisierung und eine Erfassung des Phasenstromwerts (Start der Spannungsbefehl-Berechnung) für die jeweiligen Wicklungsgruppen wiederholt.
• Wie oben beschrieben, beeinflusst für den Fall, in welchem die PI-Regelung unter Verwendung der Summe und der Differenz der Stromwerte für die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung bei der Spannungsbefehl-Berechnung sowohl für die Wicklungsgruppen der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe verwendet wird, die Spannungsbefehl-Aktualisierung für die eine Wicklungsgruppe die Spannungsbefehl-Berechnung für die andere Wicklungsgruppe. Daher ist es notwendig, dass die Spannungsbefehl-Berechnung, die Koordinatenumwandlungsberechnung und dergleichen innerhalb einer Berechnungszeit T1 (gleich T9s im Falle von 9 Impulsen) zwischen den Timings der Spitzen und Böden des ersten Trägersignals C1 und der Spitzen und Böden des zweiten Trägersignals C2 abgeschlossen sind.
• Wie oben beschrieben, variiert jedoch dann, wenn die Stromsteuerung durchgeführt wird, der Spannungsbefehl, und wenn der Spannungsbefehl variiert, variiert auch die Spannungsphase. Demzufolge variiert auch das synchrone Trägersignal, das mit der Spannungsphase synchronisiert ist, infolge der Stromsteuerung. Die Phasenvariation im synchronen Trägersignal verursacht, dass die Spannungsbefehl-Berechnungszeit variiert.
• Falls beispielsweise das zweite Trägersignal C2 ein Trägersignal wird, wie mit C2* in 8 gezeigt, variiert die Spannungsbefehl-Berechnungszeit T1 und verkürzt sich auf T1*, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Berechnung nicht bis zum Ende abgeschlossen werden kann. Für den Fall, dass erwartet wird, dass die Berechnungszeit nicht ausreichend gewährleistet werden kann, ist es daher nötig, die Variation der Berechnungszeit zu unterbinden.
• Sogar für den Fall, dass die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung unter Verwendung der Stromwerte der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe nicht durchgeführt wird, gilt außerdem Folgendes: Falls es eine Schaltung gibt, die in Koordination mit der Berechnung von Spannungsbefehlen für die erste Gruppe und die zweite Gruppe arbeitet, ist es nötigt, die Spannungsbefehl-Berechnung für die eine Wicklungsgruppe abzuschließen, bevor die Spannungsbefehl-Berechnung für die andere Wicklungsgruppe gestartet wird. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration wird beispielsweise angenommen, dass bei der Analog-Digital-Umsetzung (A/D-Umsetzung) von Daten des Phasenstroms eine Mehrzahl von Stromwerten einer A/D-Umsetzung durch Zeitbereichsmultiplexen unter Verwendung eines einzigen A/D-Umsetzers unterzogen werden.
• In diesem Fall gilt Folgendes: Falls die Timings zum Erfassen von Phasenströmen der jeweiligen Wicklungsgruppen mit den jeweiligen Trägersignalen synchronisiert sind, besteht die Möglichkeit, dass die A/D-Umsetzung nicht rechtzeitig abgeschlossen werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Phasenverhältnis zwischen dem ersten Trägersignal C1 und dem zweiten Trägersignal C2. Dies gilt nicht nur für den Fall der A/D-Umsetzung, sondern beispielsweise auch für den Fall, dass ein Speicher für eine Lookup-Tabelle (LUT) oder ein Berechnungsmodul für trigonometrische Funktionen gemeinsam genutzt werden.
• 9 zeigt Berechnungsverarbeitungen für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen einer Spitze und einem Boden des Trägersignals für eine Wicklungsgruppe bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 durchgeführt wird, und sie zeigt den Betrieb, der mit den Timings einer Spitze und eines Bodens des Trägersignals synchronisiert ist, für den Fall, dass die PWM-Steuerung unter Verwendung des gemeinsamen synchronen Trägersignals durchgeführt wird. In 9 werden die Spannungsbefehl-Aktualisierung und die Stromwerterfassung (Start der Spannungsbefehl-Berechnung) sowohl für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe zu Timings auf der Basis des ersten Trägersignals C1 ausgeführt.
• Daher sind die Starts und die Abschlüsse der Spannungsbefehle mit einem einzigen Trägersignal synchronisiert. Demzufolge wird die Variation der Spannungsbefehl-Berechnungszeit Tca unterbunden, und die Spannungsbefehl-Berechnung kann stabil durchgeführt werden. Auf ähnliche Weise kann auch für den Fall, dass ein AD-Umsetzer, ein Speicher für eine Lookup-Tabelle (LUT) einer trigonometrischen Funktion oder dergleichen bei der Berechnung für die erste Gruppe und die zweite Gruppe gemeinsam genutzt wird, die Spannungsbefehl-Berechnung stabil durchgeführt werden.
• 10 zeigt die Verarbeitungs-Timings in einem Fall, dass - und zwar im Gegensatz zu 8 - eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen der Trägersignale für beide Wicklungsgruppen bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 durchgeführt wird, und sie zeigt die Timings der Stromwerterfassung (Start der Spannungsbefehl-Berechnung) und Spannungsbefehl-Aktualisierung für beide Wicklungsgruppen für den Fall, dass die Spannungsbefehl-Berechnungen sowohl für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe mit den Spitzen der jeweiligen Trägersignale synchronisiert sind.
• Für den Fall, dass die PI-Regelung unter Verwendung der Summen und Differenzen der Stromwerte für die Spannungsbefehl-Berechnung sowohl für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe zum Zweck der Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung durchgeführt wird, ist es notwendig, die Berechnungen für die Spannungsbefehle, die Koordinatenumwandlung und dergleichen zwischen dem Timing einer Spitze des ersten Trägersignals C1 und dem Timing einer Spitze des zweiten Trägersignals C2 abzuschließen.
• Wie im Fall von 9 variiert dann, wenn die Stromsteuerung durchgeführt wird, auch der sychrone Träger, der mit dem Spannungsbefehl synchronisiert ist. Wenn das zweite Trägersignal C2 ein Trägersignal wird, wie mit C2 * gezeigt, variiert die Spannungsbefehl-Berechnungszeit Tla, die in 10 gezeigt ist, und die Spannungsbefehl-Berechnungszeit wird auf T1a* verringert, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Spannungsbefehl-Berechnung nicht bis zum Ende abgeschlossen werden kann.
• 11 zeigt Verarbeitungs-Timings für den Fall, dass eine Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen des Trägersignals für eine einzige Wicklungsgruppe bei Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 durchgeführt wird, und sie zeigt Timings der Stromwerterfassung (Start der Spannungsbefehl-Berechnung) und Spannungsbefehl-Aktualisierung für beide Wicklungsgruppe für den Fall, dass Berechnungen des ersten Gruppen-Spannungsbefehls und des zweiten Gruppen-Spannungsbefehls mit einer Spitze des gemeinsamen synchronen Trägersignals synchronisiert sind.
• Für diesen Fall gilt Folgendes: Da die Phasenspannungsbefehl-Aktualisierung und Stromwerterfassung (Start der Spannungsbefehl-Berechnung) sowohl für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe in Synchronisation mit einer Spitze des ersten Trägersignals C1 ausgeführt werden, wird die Variation der Spannungsbefehl-Berechnungszeit TCb unterbunden, und die Spannungsbefehl-Berechnung kann stabil durchgeführt werden.
• 12 zeigt das Verhältnis zwischen dem Betriebszustand des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung und dem Typ des Trägersignals, das bei der PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 1 verwendet wird. Bei der Ausführungsform 1 wird der Betriebszustand auf der Basis der Drehzahl des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung bestimmt.
• Für den Fall, dass die Drehzahl niedrig ist und der Betriebszustand in einem Bereich mit niedriger Drehzahl ist, wird der Steuerungsmodus auf den „Asynchron-PWM-Steuerungsmodus“ vorgegeben. Die erste Wähleinrichtung 138Aund die zweite Wähleinrichtung 138A wählen das asynchrone Trägersignal aus, und es wird eine Asynchron-PWM-Steuerung zum Erzeugen von Schaltimpulsen unter Verwendung des gemeinsamen asynchronen Trägersignals sowohl für die erste Gruppe, als auch die zweite Gruppe durchgeführt. Spannungsbefehl-Berechnungen werden in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des unteren asynchronen Trägersignals durchgeführt. Daher sind die Berechnungszeiten konstant, und es ist möglich, die Spannungsbefehl-Berechnung stabil durchzuführen, inklusive der Berechnung für die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung.
• Für den Fall, dass die Drehzahl mittelschnell ist und der Betriebszustand in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl ist, werden die 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung oder die 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt. Der Steuerungsmodus ist auf den „ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ eingestellt. Wenn die Anzahl von Impulsen groß ist, wird das Intervall zwischen einer Spitze und einem Boden oder zwischen einer Spitze und einer Spitze eines synchronen Trägersignals verkürzt. Daher wählen die erste Wähleinrichtung 138Aund die zweite Wähleinrichtung 138B das erste synchrone Trägersignal gemeinsam aus, und es wird die Synchron-PWM-Steuerung zum Erzeugen von Schaltimpulsen unter Verwendung desselben synchronen Trägersignals durchgeführt. Demzufolge wird die Variation der Spannungsbefehl-Berechnungszeit unterbunden, und die Spannungsbefehl-Berechnung kann akkurat durchgeführt werden.
• Für den Fall, dass die Drehzahl weiter erhöht wird und der Betriebszustand in einem Bereich mit hoher Drehzahl ist, wird die 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt, und der Steuerungsmodus wird auf den „zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ eingestellt. Die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B wählen das erste synchrone Trägersignal bzw. das zweite synchrone Trägersignal aus. In diesem Fall wird das erste Trägersignal C1 mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert, und das zweite Trägersignal C2 wird mit dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert. Demzufolge werden synchrone voneinander unabhängige Trägersignale für die Erzeugung der Schaltimpulse für die erste Gruppe und die zweite Gruppe verwendet.
• Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Wenn bestimmt wird, dass die Drehzahl niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl und der Betriebszustand in einem Bereich mit niedriger Drehzahl ist, wird die Asynchron-PWM-Steuerung ausgewählt, und wenn bestimmt wird, dass die Drehzahl höher ist als die vorbestimmte Drehzahl und der Betriebszustand in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl oder einem Bereich mit hoher Drehzahl ist, dann werden der erste Synchron-PWM-Steuerungsmodus oder der zweite Synchron-PWM-Steuerungsmodus ausgewählt.
• In diesem Beispiel wird der Steuerungsmodus auf der Basis der Drehzahl umgeschaltet. Das obige Vorgehen ist jedoch auch in dem Fall verwendbar, in welchem der Steuerungsmodus auf der Basis des Modulationsfaktors oder der Frequenz der Spannungsbefehle umgeschaltet wird.
• Bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung im Bereich mit niedriger Drehzahl und im Bereich mit mittlerer Drehzahl wird die Stromsteuerung mittels PI-Regelung durchgeführt, wie im Ausdruck (3) bis Ausdruck (5) gezeigt, aber bei der 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung im Bereich mit mittlerer Drehzahl und im Bereich mit hoher Drehzahl können das Antreiben und die Steuerung des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung auch durchgeführt werden, indem direkt die Spannungsbefehle eingegeben werden, ohne dass die Stromsteuerung durchgeführt wird. In diesem Fall wird der direkt eingegebene Spannungsbefehl mit dem Trägersignal verglichen und der Schaltimpuls erzeugt. Außerdem variiert in dem Fall, in welchem die Stromsteuerung nicht durchgeführt wird, der Spannungsbefehl nicht stark, und das Intervall zwischen einer Spitze und einem Boden des synchronen Trägersignals variiert nicht stark. Daher ist es möglich, Berechnung zur Koordinatenumwandlung und dergleichen stabil durchzuführen.
• Gemäß Ausführungsform 1 wird die Zeit zum Berechnen der Spannungsbefehle zum Antreiben des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung gewährleistet, und der Elektromotor mit Multiplex-Wicklung kann stabil gesteuert bzw. geregelt werden. Genauer gesagt: Als Trägersignale zum Erzeugen von Schaltimpulsen zum Betreiben von Schaltelementen des Stromrichters werden das erste synchrone Trägersignal, das mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist, das zweite synchrone Trägersignal, das mit dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist, und das asynchrone Trägersignal erzeugt, und Trägersignale von Typen, die dem Betriebszustand des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung entsprechen, werden selektiv als das erste Trägersignal und das zweite Trägersignal ausgegeben.
• Auf diese Weise gilt Folgendes: Im Bereich mit niedriger Drehzahl, in welchem die Asynchron-PWM-Steuerung durchgeführt werden soll, werden Schaltimpulse für die erste Gruppe und die zweite Gruppe unter Verwendung des gemeinsamen asynchronen Trägersignals für die erste Gruppe und die zweite Gruppe erzeugt. Im Bereich mit mittlerer Drehzahl, in welchem die Möglichkeit besteht, dass die Spannungsbefehl-Berechnungszeit unzureichend wird, wenn die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung bei der Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt wird, werden Schaltimpulse für die erste Gruppe und die zweite Gruppe unter Verwendung des gemeinsamen synchronen Trägersignals für die erste Gruppe und die zweite Gruppe erzeugt. Dadurch wird die Variation der Spannungsbefehl-Berechnungszeit unterbunden.
• Folglich wird es ermöglicht, dass die Spannungsbefehl-Berechnung akkurat durchgeführt wird. Im Bereich mit hoher Drehzahl, in welchem die Periode des synchronen Trägersignals für jede Gruppe lang ist und keine Möglichkeit besteht, dass die Spannungsbefehl-Berechnungszeit unzureichend wird, werden Schaltimpulse für die jeweiligen Gruppen unter Verwendung von unabhängigen synchronen Trägersignalen für die jeweiligen Gruppen erzeugt. Demzufolge ist in sämtlichen Betriebszuständen im Bereich mit niedriger Drehzahl, im Bereich mit mittlerer Drehzahl und im Bereich mit hoher Drehzahl die Spannungsbefehl-Berechnungszeit gewährleistet, und der Elektromotor mit Multiplex-Wicklung kann stabil geregelt werden.
• Ausführungsform 2
• Nachfolgend wird Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Bei der Ausführungsform 2 wird das gemeinsame synchrone Trägersignal erzeugt, das für die Synchron-PWM-Steuerung verwendet werden soll, indem es auf der Basis der Spannungsbefehle für beide Wicklungsgruppen berechnet wird, im Gegensatz zu Ausführungsform 1. 13 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Zu 3 gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 3 verschieden sind.
• In einer Träger-Erzeugungseinheit 23 ist eine erste Phasenkorrektureinheit 235A eine Phasenkorrekturschaltung, die eine erste Spannungsphase θv1 unter Verwendung von Folgendem berechnet: einer Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 134A, eines ersten Steuerungsphasenwinkels THV1, der aus der Berechnungseinheit 133A für erste Steuerungsphasenwinkel ausgegeben wird, und eines zweiten Steuerungsphasenwinkels THV2, der aus der Berechnungseinheit 133B für zweite Steuerungsphasenwinkel ausgegeben wird. Sie gibt die erste Spannungsphase θv1 aus. Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
• Als Nächstes wird der Betrieb beschrieben. In der ersten Phasenkorrektureinheit 235A wird ein Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ aus der Differenz zwischen dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 berechnet, und die Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 134A wird um den Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ korrigiert. Dadurch wird die erste Spannungsphase θv1 berechnet. Genauer gesagt: Bei der Berechnung der Spannungsphase zum Erzeugen des synchronen Trägersignals, das bei der Synchron-PWM-Steuerung gemeinsam für die erste Gruppe und die zweite Gruppe verwendet werden soll, wird die Phasenkorrektur durchgeführt, und zwar zusätzlich zu der Verwendung der elektrischen Phasendifferenz zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe, auf der Basis des Spannungs-Phasenkorrekturwerts Δθ, der die Phasendifferenz zwischen dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl und dem zweiten Gruppen-Spannungsbefehl darstellt, z. B. unter Verwendung von Δθ/2 als Phasenkorrekturwert.
• Außerdem ist es auch für den Fall, dass die Synchron-PWM-Steuerung unabhängig für jede von der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe durchgeführt wird, indem das erste synchrone Trägersignal als das erste Trägersignal C1 ausgewählt wird und das zweite synchrone Trägersignal als das zweite Trägersignal C2 ausgewählt wird, möglich, die Korrektur auf der Basis des Spannungs-Phasenkorrekturwerts Δθ bei der Berechnung der ersten Spannungsphase θv1 durchzuführen.
• In diesem Fall kann eine Grenzwertverarbeitung unter Verwendung eines maximalen Korrekturwerts Δθmax durchgeführt werden, so dass die erste Spannungsphase θv1 nicht um einen gewissen Wert oder größer von der zweiten Spannungsphase 0v2 abweicht. Das heißt, falls der Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ gleich groß wie oder kleiner ist als der maximale Korrekturwert Δθmax, wird eine Korrektur unter Verwendung des Spannungs-Phasenkorrekturwerts Δθ durchgeführt, und falls der Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ größer ist als der maximale Korrekturwert Δθmax, dann wird eine Korrektur unter Verwendung des maximalen Korrekturwerts Δθmax durchgeführt.
• Für den Fall, dass die erste Spannungsphase θv1 verwendet wird, die unter der obigen Grenzwertverarbeitung berechnet wird, wird das relative Phasenverhältnis zwischen dem ersten Trägersignal C1 und dem zweiten Trägersignal C2 innerhalb eines gewissen Werts gehalten, und demzufolge wird die Berechnungszeit zum Durchführen der Stromsteuerung bei der Synchron-PWM-Steuerung stabil gewährleistet. Es sei angemerkt, dass die gleiche Wirkung sogar in dem Fall erzielt werden kann, in welchem die Phasenkorrektur auf der Basis des Spannungs-Phasenkorrekturwerts Δθ wie oben beschrieben bei der Berechnung der zweiten Spannungsphase θv2 durchgeführt wird.
• Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1 und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
• Bei der Ausführungsform 2 kann die gleiche Wirkung wie bei Ausführungsform 1 erhalten werden.
• Außerdem wird die erste Spannungsphase oder die zweite Spannungsphase unter Verwendung eines Phasenkorrekturwerts auf der Basis der Differenz zwischen dem ersten Steuerungsphasenwinkel und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel berechnet. Daher kann das relative Phasenverhältnis zwischen dem ersten synchronen Trägersignal und dem zweiten synchronen Trägersignal beibehalten werden, und demzufolge kann die Mehrzahl von Stromrichtern zum Zuführen von AC-Energie zum Elektromotor mit Multiplex-Wicklung stabil gesteuert werden.
• Ausführungsform 3
• Nachfolgend wird Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 14 bis 19 beschrieben. Bei der Ausführungsform 3 wird das zweite synchrone Trägersignal auf der Basis der ersten Spannungsphase erzeugt, so dass das zweite Trägersignal ebenfalls mit der ersten Spannungsphase bei der Synchron-PWM-Steuerung synchronisiert ist. 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Zu 1 gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 1 verschieden sind. Eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung 30 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 durch eine Träger-Erzeugungseinheit 33.
• Die Träger-Erzeugungseinheit 33 empfängt die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* von einer Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 31 und das Magnetpolpositionssignal θe vom Positionssensor 84, und sie gibt ein erstes Trägersignal C1A an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und ein zweites Trägersignal C1B an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse aus. Die Träger-Erzeugungseinheit 33, die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse bilden eine PWM-Steuerungseinheit 38. Die PWM-Steuerungseinheit 38 entspricht der PWM-Steuerungseinheit 18 bei der Ausführungsform 1.
• 15 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration der Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Zu 3 gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 3 verschieden sind. In der Träger-Erzeugungseinheit 33 berechnet eine zweite Phasenkorrektureinheit 335B eine zweite Spannungsphase θv2* aus den ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1* und dem Magnetpolpositionssignal θe, und sie gibt die zweite Spannungsphase θv2* an eine Erzeugungseinheit 336B für zweite Synchronträger aus. Die Erzeugungseinheit 336B für zweite Synchronträger erzeugt ein zweites synchrones Trägersignal unter Verwendung der zweiten Spannungsphase θv2*.
• Falls die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* zueinander gleich groß sind, sind der erste Steuerungsphasenwinkel THV1 und der zweite Steuerungsphasenwinkel THV2 der gleiche Winkel. Unter der Annahme, dass die Spannungsbefehle für die erste Gruppe und die zweite Gruppe voneinander nicht stark verschieden sind, wird daher die zweite Spannungsphase θv2* durch Berechnung des folgenden Ausdrucks (13) unter Verwendung des Phasendifferenz θoffset des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe berechnet.
  [Mathematischer Ausdruck 13] $$Qv2*=THV2+\theta e-\frac{\pi }{2}+\theta offset$$

  
• Die Erzeugungseinheit 336B für zweite Synchronträger erzeugt ein zweites synchrones Trägersignal unter Verwendung der zweiten Spannungsphase θv2*, berechnet wie im Ausdruck (13) gezeigt, und gibt das zweite synchrone Trägersignal an die zweite Wähleinrichtung 138B aus. In diesem Fall wird die Phase des zweiten synchronen Trägersignals eine Phase, die erhalten wird, indem der erste Steuerungsphasenwinkel THV1 um einen Phasenkorrekturwert korrigiert wird, der auf der Basis der Phasendifferenz θoffset des elektrischen Winkels zwischen der Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe bestimmt wird.
• Die erste Wähleinrichtung 138A wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal, das von der Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger empfangen wird, und dem asynchronen Trägersignal aus, das von der Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 empfangen wird, und gibt das ausgewählte Trägersignal als das erste Trägersignal CIA aus. Das erste Trägersignal CIA wird an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse über einen ersten Ausgangsanschluss 339A ausgegeben.
• Die zweite Wähleinrichtung 338B wählt eines von dem zweiten synchronen Trägersignal, das von der Erzeugungseinheit 336B für zweite Synchronträger empfangen wird, und dem asynchronen Trägersignal aus, das von der Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 empfangen wird, und gibt das ausgewählte Trägersignal als das zweite Trägersignal C1B aus. Das zweite Trägersignal C1B wird an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse über einen zweiten Ausgangsanschluss 339B ausgegeben.
• 16 zeigt Verarbeitungs-Timings für den Fall, dass die Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden der Trägersignale für beide Wicklungsgruppen bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 3 durchgeführt wird, und sie zeigt die synchronen Trägersignale für die erste Gruppe und die zweite Gruppe, die aus der Träger-Erzeugungseinheit 33 bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung ausgegeben werden. Das erste Trägersignal C1A wird so erzeugt, dass es mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert ist. Das zweite Trägersignal C1B wird so erzeugt, dass es mit der zweiten Spannungsphase θv2* synchronisiert ist und mit einer gewissen Phasendifferenz θoffset relativ zur ersten Spannungsphase θv1 versehen ist.
• Bei der Spannungsbefehl-Berechnung werden - wie bei der Ausführungsform 1 - für den ersten Gruppen-Spannungsbefehl der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungsbefehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des ersten Trägersignals C1A durchgeführt, und für den zweiten Gruppen-Spannungsbefehl werden der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungsbefehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des zweiten Trägersignals C1B durchgeführt. Tatsächlich ist das zweite Trägersignal C1B mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert, wie im Ausdruck (13) gezeigt. Daher wird die Spannungsbefehl-Berechnungszeit T2 bei 1/4 der Periode des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals nahezu konstant, und demzufolge kann eine stabile Berechnungszeit gewährleistet werden.
• In 16 ist der Fall der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung gezeigt. Das gleiche gilt jedoch auch für die Trägersignale bei der 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung.
• 17 zeigt Verarbeitungs-Timings für den Fall, dass die Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden der Trägersignale für beide Wicklungsgruppen bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 3 durchgeführt wird, und sie zeigt die synchronen Trägersignale für die erste Gruppe und die zweite Gruppe, die aus der Träger-Erzeugungseinheit 33 bei der 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung ausgegeben werden. Das erste Trägersignal CIA wird so erzeugt, dass es mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert ist. Das zweite Trägersignal C1B wird so erzeugt, dass es mit der zweiten Spannungsphase θv2* synchronisiert ist und mit einer gewissen Phasendifferenz θoffset relativ zur ersten Spannungsphase θv1 versehen ist.
• Bei der Spannungsbefehl-Berechnung werden - wie bei der Ausführungsform 1 - für den ersten Gruppen-Spannungsbefehl der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungsbefehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des ersten Trägersignals C1A durchgeführt, und für den zweiten Gruppen-Spannungsbefehl werden der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungs-befehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des zweiten Trägersignals C1B durchgeführt. Bei dem in 17 gezeigten Beispiel beträgt die Träger-Phasendifferenz zwischen dem ersten Trägersignal CIA und dem zweiten Trägersignal C1B 180°, und eine Spitze (ein Boden) des ersten Trägersignals CIA und ein Boden (eine Spitze) des zweiten Trägersignals C1B treffen gleichzeitig ein.
• Daher werden der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und der Spannungsbefehl-Aktualisierung für die erste Gruppe und die zweite Gruppe gleichzeitig durchgeführt. Außerdem gilt Folgendes: Da das zweite Trägersignal C1B mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert ist, wird die Spannungsbefehl-Berechnungszeit T3 nahezu konstant bei 1/2 der Periode des ersten Gruppen-Synchron-Trägersignals.
• 18 zeigt das Verhältnis zwischen dem Betriebszustand des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung und dem Typ des Trägersignals, das bei der PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 3 verwendet wird. Die Bestimmung des Betriebszustands des Elektromotors 83 mit Multiplex-Wicklung ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1.
• Für den Fall, dass die Drehzahl niedrig ist und der Betriebszustand in einem Bereich mit niedriger Drehzahl ist, wird - wie bei der Ausführungsform 1 - der Steuerungsmodus auf den „Asynchron-PWM-Steuerungsmodus“ eingestellt, und es wird eine Asynchron-PWM-Steuerung zum Erzeugen von Schaltimpulsen unter Verwendung des gemeinsamen asynchronen Trägers für die erste Gruppe und die zweite Gruppe durchgeführt. In diesem Fall ist die Spannungsbefehl-Berechnungszeit konstant, und es ist möglich, die Spannungsbefehl-Berechnung stabil durchzuführen, einschließlich der Berechnung für die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung.
• Für den Fall, dass die Drehzahl mittelschnell ist und der Betriebszustand in einem Bereich mit mittlerer Drehzahl ist, wird - wie bei der Ausführungsform 1 - die 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung oder die 6-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt, und der Steuerungsmodus wird auf den „ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ eingestellt. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Ausführungsform 3 von der Ausführungsform 1 darin, dass die jeweiligen Trägersignale (erstes Trägersignal C1A und zweites Trägersignal C1B) für die erste Gruppe und die zweite Gruppe verwendet werden. Das erste Trägersignal C1A und das zweite Trägersignal C1B sind jedoch beide mit der ersten Spannungsphase synchronisiert.
• Außerdem sind das erste Trägersignal C1A und das zweite Trägersignal C1B mit der ersten Spannungsphase synchronisiert, wobei eine gewisse Phasendifferenz θoffset dazwischen vermittelt wird. Daher wird eine Berechnungszeit einschließlich der Berechnung für die Intergruppen-Interferenz-Verhinderungsverarbeitung gewährleistet, und demzufolge kann eine stabile Stromsteuerung durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass auch eine Steuerung möglich ist, bei der der Spannungsbefehl direkt als ein Befehlswert von außen eingegeben wird.
• Für den Fall, dass die Drehzahl weiter erhöht wird und der Betriebszustand in einem Bereich mit hoher Drehzahl ist, wird die 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung durchgeführt, und der Steuerungsmodus wird auf den „zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus“ eingestellt. Wie bei der Ausführungsform 1 auch, werden die jeweiligen Trägersignale für die erste Gruppe und die zweite Gruppe bei der 3-Impuls-PWM-Steuerung verwendet, aber im Unterschied zu der Ausführungsform 1 sind die zwei Trägersignale nicht voneinander unabhängig, und - mit einer gewissen Phasendifferenz θoffset, die dem Trägersignal für die zweite Gruppe verliehen ist - sind die zwei Trägersignale mit dem erste Gruppen-Spannungsbefehl gemeinsam synchronisiert.
• 19 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung in einem weiteren Beispiel von Ausführungsform 3 zeigt, wobei die Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 unter Verwendung einer Recheneinheit eines Mikrocomputers implementiert ist. In 19 sind zu denjenigen in 1 und 14 gleiche oder entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die sich von 1 und 14 unterscheiden.
• Eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung 301 unterscheidet sich von der Stromrichter-Steuerungseinrichtung 30 darin, dass die Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit 11, die erste Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12A, die zweite Zweiphasen-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 12B, die erste Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14A und die zweiten Dreiphasen-Zweiphasen-Umwandlungseinheit 14B in 1 und 14 kollektiv durch eine Recheneinheit 39 ersetzt sind, die aus einem Mikrocomputer gebildet ist. Nachfolgend wird hauptsächlich dieser Teil beschrieben.
• Auf der Basis der ersten Gruppenstrombefehle id1*, iq1* (nicht dargestellt) und der zweiten Gruppenstrombefehle id2*, iq2* (nicht dargestellt), die von der übergeordneten Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) eingegeben werden, und der ersten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu1, iv1, iw1, der zweiten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu2, iv2, iw2 und des Magnetpolpositionssignals θe, die detektiert werden, führt die Recheneinheit 39 die gleiche Berechnung wie bei der Ausführungsform 1 durch und gibt Folgendes aus: Die erste Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1*, die zweite Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, vv2*, vw2* und die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1*, die in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem dargestellt sind.
• Die Träger-Erzeugungseinheit 33 empfängt die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und erzeugt das erste Trägersignal CIA und das zweite Trägersignal C1B, die jeweils zum Erzeugen von Schaltimpulsen in der Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und der Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse verwendet werden sollen. Wie bei der Ausführungsform 1 erzeugen die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse die ersten Gruppen-Schaltimpulse UP1, UN1, VP1, VN1, WP1, WN1 und die zweiten Gruppen-Schaltimpulse UP2, UN2, VP2, VN2, WP2, WN2 durch Dreickswellenvergleich, und sie geben diese an den ersten Stromrichter 81A und den zweiten Stromrichter 81B aus. Wie bei der Ausführungsform 3 gibt die Träger-Erzeugungseinheit 33 das erste Trägersignal CIA an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse aus und das zweite Trägersignal C1B an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse aus.
• Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
• Die Konfiguration, die die Recheneinheit 39 verwendet, wie bei der Stromrichter-Steuerungseinrichtung 301, kann auch auf die Ausführungsform 1 oder die Ausführungsform 2 angewendet werden.
• Bei der Ausführungsform 3 kann die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
• Die Träger-Erzeugungseinheit ist so konfiguriert, dass das zweite synchrone Trägersignal mit dem ersten Gruppen-Spannungsbefehl synchronisiert ist. Daher braucht der zweite Gruppen-Spannungsbefehl nicht in die Träger-Erzeugungseinheit eingegeben zu werden, und die Konfiguration der Träger-Erzeugungseinheit ist vereinfacht.
• Außerdem gilt Folgendes: Falls eine Spannungsbefehlseinheit und dergleichen durch die Recheneinheit ersetzt werden, die aus einem Mikrocomputer gebildet ist, können verschiedene Funktionseinheiten integriert werden, und daher kann die Stromrichter-Steuerungseinrichtung mit niedrigen Kosten konfiguriert werden.
• Ausführungsform 4
• Nachfolgend wird Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 20 bis 22 beschrieben. Die Ausführungsform 4 unterscheidet sich von Ausführungsform 3 darin, dass bei der Erzeugung der synchronen Trägersignale für die Synchron-PWM-Steuerung das zweite synchrone Trägersignal unter Verwendung der Spannungsphasen von sowohl der ersten Gruppe, als auch der zweiten Gruppe erzeugt wird. 20 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Stromrichter-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
• Zu der 19 gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 19 verschieden sind. Eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung 40 unterscheidet sich von Ausführungsform 3 durch eine Recheneinheit 49 und eine Träger-Erzeugungseinheit 43.
• Auf der Basis der ersten Gruppenstrombefehle id1*, iq1* (nicht dargestellt) und der zweiten Gruppenstrombefehle id2*, iq2* (nicht dargestellt), die von der übergeordneten Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) eingegeben werden, und der ersten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu1, iv1, iw1, der zweiten Gruppen-Dreiphasen-Stromwerte iu2, iv2, iw2 und des Magnetpolpositionssignals θe, die detektiert werden, führt die Recheneinheit 49 die gleiche Berechnung wie bei der Ausführungsform 3 durch und gibt Folgendes aus: Die ersten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu1*, vv1*, vw1*, die zweiten Gruppen-Dreiphasen-Spannungsbefehle vu2*, w2*, vw2*, sowie die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2*, die in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem dargestellt sind. Die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* werden in die Träger-Erzeugungseinheit 43 eingegeben.
• Die Träger-Erzeugungseinheit 43 gibt ein erstes Trägersignal C1M für die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und ein zweites Trägersignal C1N für die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse aus, und zwar auf der Basis der ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und der zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2*, die aus der Recheneinheit 49 ausgegeben werden, und des Magnetpolpositionssignals θe. Wie bei der Ausführungsform 3 erzeugen die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse Schaltimpulse durch Dreieckswellenverarbeitung. Die Träger-Erzeugungseinheit 43, die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse und die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse bilden eine PWM-Steuerungseinheit 48. Die PWM-Steuerungseinheit 48 entspricht der PWM-Steuerungseinheit 18 bei der Ausführungsform 1.
• 21 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration der Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 4 zeigt. Zu der in 3 gezeigten Träger-Erzeugungseinheit gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 3 verschieden sind. Der Unterschied zu der Ausführungsform 3 ist, dass das zweite synchrone Trägersignal aus den ersten Gruppenspannungsbefehlen vd1*, vq1* und den zweiten Gruppenspannungsbefehlen vd2*, vq2*, die in einem orthogonalen Zweiphasen-Koordinatensystem dargestellt sind, und dem Magnetpolpositionssignal θe erzeugt werden.
• In der Träger-Erzeugungseinheit 43 empfängt eine zweite Phasenkorrektureinheit 435B die Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 434A, den ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und den zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2, und sie berechnet eine zweite Spannungsphase θv2** aus der Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 434A, dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2. Falls die ersten Gruppenspannungsbefehle vd1*, vq1* und die zweiten Gruppenspannungsbefehle vd2*, vq2* voneinander verschieden sind, sind der erste Steuerungsphasenwinkel THV1 und der zweite Steuerungsphasenwinkel THV2 voneinander verschieden. Daher wird bei der Ausführungsform 4 ein Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ* aus der Differenz zwischen dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 berechnet.
• Bei der Berechnung der zweiten Spannungsphase θv2** auf der Basis der Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 434A wird dann eine Korrektur um den Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ* durchgeführt. In diesem Fall wird die zweite Spannungsphase θv2**, mit welcher das zweite synchrone Trägersignal synchronisiert ist, eine Phase, die erhalten wird, indem die Ausgabe θthv1 des ersten Addierers 434A um den Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ* korrigiert wird, der auf der Basis der Phasendifferenz zwischen dem ersten Steuerungsphasenwinkel THV1 und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel THV2 bestimmt wird.
• Bei der Berechnung der zweiten Spannungsphase θv2** kann eine Grenzwertverarbeitung durchgeführt werden, wie bei der Ausführungsform 2 beschrieben, so dass die erste Spannungsphase θv1 und die zweite Spannungsphase θv2** im elektrischen Phasenwinkel nicht um einen gewissen Wert oder größer voneinander abweichen. In diesem Fall gilt Folgendes: Falls der Phasenkorrekturwert Δθ* gleich groß wie oder kleiner ist als der maximale Korrekturwert Δθmax*, wird eine Korrektur um den Phasenkorrekturwert Δθ* vorgenommen, und falls der Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ* größer ist als der maximale Korrekturwert Δθmax*, wird eine Korrektur um den maximalen Korrekturwert Δθmax vorgenommen.
• Die erste Wähleinrichtung 438A wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal, das von der Erzeugungseinheit 136A für erste Synchronträger empfangen wird, und dem asynchronen Trägersignal aus, das von der Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 empfangen wird, und gibt das ausgewählte Trägersignal als das erste Trägersignal C1M aus. Das erste Trägersignal C1M wird an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse über einen ersten Ausgangsanschluss 439A ausgegeben.
• Die zweite Wähleinrichtung 438B wählt eines von dem zweiten synchronen Trägersignal, das von der Erzeugungseinheit 436B für zweite Synchronträger empfangen wird, und dem asynchronen Trägersignal aus, das von der Asynchronträger-Erzeugungseinheit 137 empfangen wird, und gibt das ausgewählte Trägersignal als das zweite Trägersignal C1N aus. Das zweite Trägersignal C1N wird an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse über einen zweiten Ausgangsanschluss 439B ausgegeben.
• 22 zeigt Verarbeitungs-Timings für den Fall, dass die Spannungsbefehl-Berechnung zwischen den Spitzen und Böden der Trägersignale für beide Wicklungsgruppen bei der Synchron-PWM-Steuerung bei der Ausführungsform 4 durchgeführt wird, und sie zeigt die synchronen Trägersignale für die erste Gruppe und die zweite Gruppe, die aus der Träger-Erzeugungseinheit 43 bei der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung ausgegeben werden. Das erste Trägersignal C1M wird so erzeugt, dass es mit der ersten Spannungsphase θv1 synchronisiert ist. Das zweite Trägersignal C1N wird so erzeugt, dass es mit der zweiten Spannungsphase θv2** synchronisiert ist und mit einer gewissen Phasendifferenz θoffset relativ zur ersten Spannungsphase θv1 versehen ist.
• Bei der Spannungsbefehl-Berechnung werden - wie bei der Ausführungsform 1 - für den ersten Gruppen-Spannungsbefehl der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungsbefehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des ersten Trägersignals C1M durchgeführt, und für den zweiten Gruppen-Spannungsbefehl werden der Start der Spannungsbefehl-Berechnung und die Spannungsbefehl-Aktualisierung in Synchronisation mit den Timings der Spitzen und Böden des zweiten Trägersignals C1N durchgeführt. Da der Spannungs-Phasenkorrekturwert Δθ* der Grenzwertverarbeitung um den maximalen Korrekturwert Δθmax unterzogen wird, wird die Korrektur der zweiten Spannungsphase θv2** innerhalb eines Bereichs durchgeführt, in welchem die Spannungsbefehl-Berechnungszeit TIM nicht unzureichend gemacht wird.
• In 22 ist der Fall der 9-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung gezeigt. Das gleiche gilt jedoch auch für die Trägersignale bei der 3-Impuls-Synchron-PWM-Steuerung.
• Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
• Bei der Ausführungsform 4 kann die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
• Bei der Berechnung der zweiten Spannungsphase wird eine Korrektur um den Spannungs-Phasenkorrekturwert durchgeführt, der aus der Differenz zwischen dem ersten Steuerungsphasenwinkel und dem zweiten Steuerungsphasenwinkel berechnet wird. Demzufolge ist es möglich, eine Stromrichter-Steuerungseinrichtung zu erhalten, die zum stabileren Steuern eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung imstande ist.
• Ausführungsform 5
• Nachfolgend wird Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 23 und 24 beschrieben. Bei der Ausführungsform 5 werden - für den Fall, dass die Asynchron-PWM-Steuerung in einem Bereich mit niedriger Drehzahl durchgeführt wird - im Gegensatz zu den Ausführungsformen 1 bis 4 jeweils unterschiedliche asynchrone Trägersignale bei der PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der ersten Gruppe und der PWM-Steuerung für die Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe verwendet. 23 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Träger-Erzeugungseinheit gemäß Ausführungsform 5 zeigt.
• Zu 3 gleiche oder entsprechende Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Komponenten beschrieben, die von 3 verschieden sind. Eine Träger-Erzeugungseinheit 53 weist eine Asynchronträger-Erzeugungseinheit 537 auf, die ein erstes asynchrones Trägersignal und ein zweites asynchrones Trägersignal erzeugt, und sie gibt die jeweiligen Asynchron-Trägersignale an die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B aus.
• Die erste Wähleinrichtung 138A wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal und dem ersten asynchronen Trägersignal aus und gibt das ausgewählte Trägersignal als das erste Trägersignal C1 aus. Das erste Trägersignal C1 wird an die Erzeugungseinheit 15A für erste Schaltimpulse über den ersten Ausgangsanschluss 139A ausgegeben. Die zweite Wähleinrichtung 138B wählt eines von dem ersten synchronen Trägersignal, dem zweiten synchronen Trägersignal und dem zweiten asynchronen Trägersignal aus, und sie gibt das ausgewählte Trägersignal als das zweite Trägersignal C2 aus. Das zweite Trägersignal C2 wird an die Erzeugungseinheit 15B für zweite Schaltimpulse über den zweiten Ausgangsanschluss 139B ausgegeben.
• 24 ist ein Timing-Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Spannungsbefehl für jede Wicklungsgruppe und den asynchronen Trägersignalen bei der Ausführungsform 5 zeigt. In 24 wählen - als ein Beispiel - die erste Wähleinrichtung 138A und die zweite Wähleinrichtung 138B jeweils das erste asynchrone Trägersignal und das zweite asynchrone Trägersignal aus, so dass das erste asynchrone Trägersignal auf die PWM-Steuerung für die erste Gruppe angewendet wird und das zweite asynchrone Trägersignal auf die PWM-Steuerung für die zweite Gruppe angewendet wird.
• Das erste asynchrone Trägersignal und das zweite asynchrone Trägersignal haben die gleiche Frequenz und unterscheiden sich voneinander nur in der Trägerphase. In dem in 24 gezeigten Beispiel beträgt die Träger-Phasendifferenz 90°. Es sei angemerkt, dass die Träger-Phasendifferenz, die zwischen den zwei asynchronen Trägersignalen besteht, nicht auf 90° beschränkt ist und auch 180° oder dergleichen betragen kann.
• Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1, und daher wird deren Beschreibung weggelassen.
• Bei der Ausführungsform 5 kann die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
• Außerdem werden bei der Asynchron-PWM-Steuerung die asynchronen Trägersignale, die die gleiche Frequenz und unterschiedliche Phasen aufweisen, für die jeweiligen Wicklungsgruppen verwendet. Demzufolge können Harmonische unterbunden werden, die in den Strömen auftreten, welche durch die Wicklungsgruppen fließen. Dadurch kann der Elektromotor mit Multiplex-Wicklung stabiler gesteuert werden.
• In den obigen Ausführungsformen ist beispielhaft der Fall beschrieben, in welchem ein Duplex-Dreiphasen-AC-Elektromotor angetrieben wird, der unter Verwendung von zwei Wicklungsgruppen geduplext ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei Multigruppen- und Multiphasen-Elektromotoren verwendbar, und die Anzahl von Phasen und die Anzahl von Gruppen ist nicht besonders beschränkt. Außerdem kann der verwendete Elektromotor mit Multiplex-Wicklung ein Permanentmagnet-Synchron-Elektromotor oder ein Induktions-Elektromotor sein.
• Verschiedene Verfahren zum Auswählen von Trägersignalen bei der PWM-Steuerung sind denkbar, und die Art der Kombination ist nicht auf eine Kombination beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, eine Steuerung vorzunehmen, bei welcher ein einziges Trägersignal oder zwei Trägersignale, die eine Phasendifferenz aufweisen, bei der Asynchron-PWM-Steuerung verwendet werden und ein Trägersignal für die Synchron-PWM-Steuerung mit einer spezifischen Wicklungsgruppe, wie z. B. der Wicklungsgruppe der zweiten Gruppe synchronisiert ist.
• Außerdem gibt es für das Korrekturverfahren für die Trägersignale verschiedene weitere Verfahren, wie z. B. eine Berechnung unter Verwendung einer Näherungsformel und eine Berechnung, die sich auf eine Tabelle bezieht, und demzufolge ist das Verfahren nicht auf ein einziges Verfahren beschränkt. Außerdem ist das Trägersignal nicht auf eine Dreieckswelle beschränkt, und es kann auch ein Sägezahnwellen-Trägersignal verwendet werden.
• Es sei angemerkt, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können. Außerdem kann jede der obigen Ausführungsformen geeignet modifiziert oder vereinfacht werden.
• Bezugszeichenliste

10, 30

Stromrichter-Steuerungseinrichtung

301,40

Stromrichter-Steuerungseinrichtung

11, 31

Spannungsbefehl-Erzeugungseinheit

13

Träger-Erzeugungseinheit

23,33

Träger-Erzeugungseinheit

43,53

Träger-Erzeugungseinheit

15A

Erzeugungseinheit für erste Schaltimpulse

15B

Erzeugungseinheit für zweite Schaltimpulse

18,38,48

PWM-Steuerungseinheit

81A

erster Stromrichter

81B

zweiter Stromrichter

83

Elektromotor mit Multiplex-Wicklung

131A

Eingabeanschluss für erste Gruppenspannungsbefehle

131B

Eingabeanschluss für zweite Gruppenspannungsbefehle

132

Magnetpolpositionssignal-Eingabeanschluss

133A

Berechnungseinheit für erste Steuerungsphasenwinkel

133B

Berechnungseinheit für zweite Steuerungsphasenwinkel

135A, 235A

erste Phasenkorrektureinheit

135B

zweite Phasenkorrektureinheit

335B, 435B

zweite Phasenkorrektureinheit

136A

Erzeugungseinheit für erste Synchronträger

136B

Erzeugungseinheit für zweite Synchronträger

336B, 436B

Erzeugungseinheit für zweite Synchronträger

137, 537

Asynchronträger-Erzeugungseinheit

138A, 438A

erste Wähleinrichtung

138B

zweite Wähleinrichtung

338B, 438B

zweite Wähleinrichtung

C1

zweite Wähleinrichtung

C1A, C1M

erstes Trägersignal

C2

zweites Trägersignal

C1B, C1N

zweites Trägersignal

θe

Magnetpolpositionssignal

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2007252138 A [0007]
• JP 2007295647 A [0007]

Claims (9)

1. Stromrichter-Steuerungseinrichtung zum Durchführen einer PWM-Steuerung für Stromrichter, die jeweils Energie an eine Mehrzahl von Wicklungsgruppen eines Elektromotors mit Multiplex-Wicklung zuführen, der die Mehrzahl von Wicklungsgruppen aufweist, wobei die Stromrichter-Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: - eine PWM-Steuerungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die PWM-Steuerung durchführt, während zwischen einem Asynchron-PWM-Steuerungsmodus unter Verwendung eines Trägers für die PWM-Steuerung, der nicht mit den Dreiphasen-Spannungsbefehlen zum Antreiben des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist, und einem Synchron-PWM-Steuerungsmodus unter Verwendung eines Trägers für die PWM-Steuerung umgeschaltet wird, der mit den Dreiphasen-Spannungsbefehlen zum Antreiben des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist, wobei der Synchron-PWM-Steuerungsmodus zumindest einen Modus von folgenden aufweist: einen ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus, in welchem Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung der PWM-Steuerung unter Verwendung eines Trägers unterzogen werden, der mit einem Spannungsbefehl für eine spezifische Wicklungsgruppe synchronisiert ist, und einen zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus, in welchem Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung der PWM-Steuerung unter Verwendung von jeweiligen Träger unterzogen werden, die mit den jeweiligen Spannungsbefehlen synchronisiert sind, und wobei die PWM-Steuerungseinheit eine Steuerung durchführt, während sie selektiv zwischen dem Asynchron-PWM-Steuerungsmodus und beiden oder einem von dem ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus und dem zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus umschaltet, und zwar auf der Basis eines Betriebszustands des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung.
2. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei im ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus eine Phasenkorrektur gemäß einer Phasendifferenz zwischen den Spannungsbefehlen für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen für den Träger durchgeführt wird, der mit dem Spannungsbefehl für die jeweilige Wicklungsgruppe des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist.
3. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei im ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus eine Phasenkorrektur gemäß einer elektrischen Phasendifferenz zwischen den Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung für den Träger durchgeführt wird, der mit dem Spannungsbefehl für die jeweilige Wicklungsgruppe des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert ist.
4. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei im zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus eine Phasenkorrektur gemäß einer Phasendifferenz zwischen den Spannungsbefehlen für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen für jeden der Träger durchgeführt wird, die mit den Spannungsbefehlen für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung synchronisiert sind.
5. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die PWM-Steuerungseinheit den Asynchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem eine Frequenz der Spannungsbefehle für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung niedriger ist als eine vorbestimmte Frequenz, und wobei sie den ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus oder den zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem die Frequenz der Spannungsbefehle für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen höher ist als die vorbestimmte Frequenz.
6. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die PWM-Steuerungseinheit den Asynchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem die Drehzahl des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, und wobei sie den ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus oder den zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem die Drehzahl höher ist als die vorbestimmte Drehzahl.
7. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die PWM-Steuerungseinheit den Asynchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem ein Modulationsfaktor der Spannungsbefehle für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, und wobei sie den ersten Synchron-PWM-Steuerungsmodus oder den zweiten Synchron-PWM-Steuerungsmodus in einem Bereich auswählt, in welchem der Modulationsfaktor der Spannungsbefehle für die Mehrzahl von Wicklungsgruppen höher ist als der vorbestimmte Wert.
8. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die PWM-Steuerungseinheit Folgendes aufweist: - eine Träger-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Träger zum Durchführen der PWM-Steuerung ausgibt; und - eine Schaltimpuls-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Schaltimpuls zum Treiben eines Schaltelements des Stromrichters unter Verwendung des Trägers erzeugt, und wobei die Träger-Erzeugungseinheit den Träger gemäß dem jeweiligen Steuerungsmodus auf der Basis des Betriebszustands des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung ausgibt.
9. Stromrichter-Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im Asynchron-PWM-Steuerungsmodus die PWM-Steuerung der Spannungsbefehle für die jeweiligen Wicklungsgruppen des Elektromotors mit Multiplex-Wicklung jeweils unter Verwendung einer Mehrzahl der Träger mit einer gewissen Phasendifferenz durchgeführt wird.

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