DE112018000395T5 - Wechselrichtervorrichtung und Elektrofahrzeug - Google Patents

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Toshiyuki Ajima
Junki Isobe
Midori Takaoka
Akihiro Ashida
Hiroshi Tamura
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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Ausgangsspannungsfehler einer Wechselrichterschaltung zu verringern und einen Motor stabil zu steuern, bis der Motor eine Drehung mit hoher Drehzahl erreicht.Eine Wechselrichtervorrichtung 100 umfasst eine PWM-Steuereinheit 145, die einen PWM-Puls zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung gemäß einer Ausgabeanforderung eines Motors erzeugt, und eine Wechselrichterschaltung 110, die die Gleichspannung in die Wechselspannung mit dem PWM-Puls umwandelt, der durch die PWM-Steuereinheit 145 erzeugt wird, und einen Motor 300 antreibt. Die PWM-Steuereinheit 145 ändert die Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichtervorrichtung und ein Elektrofahrzeug.
  • Stand der Technik
  • Wechselrichterantriebsvorrichtungen, die eine Pulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) zum Antreiben von Motoren durchführen, übernehmen häufig ein asynchrones PWM-Verfahren, das die PWM steuert, indem die Trägerfrequenz in Bezug auf die variable Ausgangsfrequenz des Wechselrichters konstant gemacht wird. Wenn die Wechselrichterausgangsfrequenz hoch wird, verringert sich folglich die Anzahl von PWM-Pulsen und Ausgangsfehler des Wechselrichters nehmen zu. Ferner nimmt der Ausgangsspannungsfehler in einem Übermodulationsmodus zu, in dem der Wechselrichterausgangsspannungsbefehl den maximalen Ausgangspegel (Sinuswelle) des Wechselrichters überschreitet.
  • PTL 1 offenbart eine Technik zum Erzeugen von PWM-Pulsen in einem Winkelabschnitt, in dem die Ausgangsspannung um den Nulldurchgangspunkt linear genähert wird, um Ausgangsspannungsfehler zu minimieren.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2015-19458 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In PTL 1 wird der PWM-Puls in dem Winkelabschnitt erzeugt, in dem die Ausgangsspannung von der Wechselrichtervorrichtung um den Nulldurchgangspunkt durch Ändern entweder des Zeitintervalls zwischen den Zentren der PWM-EIN-Pulse oder des Zeitintervalls zwischen den Zentren der PWM-AUS-Pulse gemäß der Ausgabeanforderung des Motors linear genähert wird. Dies verhindert das Phänomen des Auftretens des Ausgangsspannungsfehlers des Wechselrichters. In PTL 1 werden jedoch die PWM-Pulse nahe dem Spitzenzentrum der Wechselrichterausgangsspannung (Basiswelle) nicht betrachtet. Dies verursacht, dass der Spannungsfehler auftritt, bevor und nachdem der Übermodulationsbereich nach der Sinuswellenmodulation startet.
  • Lösung für das Problem
  • Eine Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine PWM-Pulserzeugungseinheit, die einen PWM-Puls zum Umwandeln einer Gleichspannung (DC-Spannung) in eine Wechselspannung (AC-Spannung) gemäß einer Ausgabeanforderung eines Motors erzeugt, und eine Wechselrichterschaltung, die die Gleichspannung in die Wechselspannung mit dem PWM-Puls, der durch die PWM-Pulserzeugungseinheit erzeugt wird, umwandelt, um den Motor anzutreiben, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit eine Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an einer Oberseite einer trapezförmigen Welle ändert, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle in einem Übermodulationsbereich durchgeführt wird.
  • Ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine PWM-Pulserzeugungseinheit, die einen PWM-Puls zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung gemäß einer Ausgabeanforderung eines Motors erzeugt, und eine Wechselrichterschaltung, die die Gleichspannung in die Wechselspannung durch den PWM-Puls umwandelt, der durch die PWM-Pulserzeugungseinheit erzeugt wird, und einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler, der die Gleichspannung verstärkt, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit eine Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an einer Oberseite einer trapezförmigen Welle gemäß einer Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers ändert, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle in einem Übermodulationsbereich durchgeführt wird.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsspannungsfehler der Wechselrichterschaltung verringert und der Motor wird stabil gesteuert, bis sich der Motor mit hoher Drehzahl dreht.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Wechselrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • [2] 2 ist ein Wellenformdiagramm, das modulierte Wellen gemäß einer Ausführungsform darstellt.
    • [3] 3 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Pulserzeugung gemäß der Ausführungsform darstellt.
    • [4] 4 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Pulserzeugung gemäß der Ausführungsform darstellt.
    • [5] 5 stellt die Struktur einer elektrischen Servolenkeinrichtung dar, auf die die Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
    • [6] 6 stellt die Struktur eines Elektrofahrzeugs dar, auf das die Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
    • [7] 7 ist ein herkömmliches Wellenformdiagramm, das einen Durchgang nahe null darstellt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Wechselrichtervorrichtung, die ein Halbleiterschaltelement, um eine hohe Ausgangsleistung bereitzustellen, durch PWM-Steuerung ansteuert, wobei die Wechselrichtervorrichtung eine Pulsbreite eines PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an einer Oberseite einer trapezförmigen Welle gemäß einer Phase der trapezförmigen Welle ändert, wenn eine Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung einer trapezförmigen Welle in einem Übermodulationsbereich mit einer Modulationsrate durchgeführt wird, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorvorrichtung 500 mit einer Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Motorvorrichtung 500 umfasst einen Motor 300 und die Wechselrichtervorrichtung 100. Die Motorvorrichtung 500 kann verwendet werden, um den Motor 300 durch Detektieren eines Montagepositionsfehlers eines Drehpositionssensors des Motors 300 und Korrigieren des Montagepositionsfehlers, wenn der Motor angetrieben wird, sehr effizient anzutreiben.
  • Die Wechselrichtervorrichtung 100 umfasst einen Stromdetektor 180, eine Stromsteuereinheit 120, eine PWM-Steuereinheit 145, einen Ansteuersignalgenerator 140, eine Wechselrichterschaltung 110 und einen Drehpositionsdetektor 130. Eine Batterie 200 ist eine Gleichspannungsquelle der Wechselrichtervorrichtung 100. Die Gleichspannung DCV der Batterie 200 wird in einen Dreiphasen-Wechselstrom mit variabler Spannung und variabler Frequenz durch die Wechselrichterschaltung 110 der Wechselrichtervorrichtung 100 umgewandelt und an den Motor 300 angelegt.
  • Der Motor 300 ist ein Synchronmotor, der bei der Zufuhr des Dreiphasen-Wechselstroms rotatorisch angetrieben wird. Der Motor 300 umfasst einen Drehpositionssensor 320 zum Steuern der Phase eines Dreiphasen-Wechselstroms der angelegten Spannung entsprechend der Phase einer induzierten Spannung des Motors 300 und ein Drehpositionsdetektor 130 berechnet eine Detektionsposition θs aus einem Eingangssignal des Drehpositionssensors 320. Hier ist der Drehpositionssensor bevorzugter ein Drehmelder, der aus einem Eisenkern und einer Wicklung gebildet ist, aber ein Sensor unter Verwendung eines GMR-Sensors oder eines Hall-Elements kann verwendet werden.
  • Die Wechselrichtervorrichtung 100 weist eine Stromsteuerfunktion zum Steuern der Ausgabe des Motors 300 auf. Der Stromdetektor 180 detektiert den Dreiphasen-Motorstrom mit einem Stromsensor Ict und umfasst einen dq-Stromwandler 160, der dq-Stromdetektionswerte (Id', lq') durch Durchführen einer dq-Umwandlung mit den Dreiphasen-Stromdetektionswerten (Iu, Iv, Iw) und der Drehposition θ ausgibt, und ein Stromfilter 170, das die dq-Stromdetektionswerte (Id', Iq') glättet und die Stromdetektionswerte (Id, Iq) ausgibt. Die Stromsteuereinheit 120 gibt einen Spannungsbefehl (Vd*, Vq*) aus, so dass die Stromdetektionswerte (Id, Iq) und die Eingangsstrombefehlswerte (Id*, Iq*) übereinstimmen.
  • Die PWM-Steuereinheit 145 führt eine Umwandlung von zwei Phasen in drei Phasen des Spannungsbefehls (Vd*, Vq*) gemäß dem Drehwinkel θ durch und führt eine Pulsbreitenmodulation (PWM) unter Verwendung einer modulierten Welle aus, die dem Dreiphasen-Spannungsbefehl (Vu*, Vv*, Vw*) entspricht, auf die eine 3. Oberwelle überlagert wir, um PWM-Pulse zu erzeugen. Beim Erzeugen des PWM-Pulses, wie später beschrieben wird, wird die modulierte Welle linear nahe dem Nulldurchgang genähert, während ein in der Spannung eingestellter Puls erzeugt wird, wenn eine Modulation der trapezförmigen Welle, die PWM ist, unter Verwendung einer trapezförmigen modulierten Welle durchgeführt wird, um die Pulsbreite des PWM-Pulses am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen Welle zu ändern. Der durch die PWM-Steuereinheit 145 erzeugte PWM-Puls wird in ein Ansteuersignal DR durch den Ansteuersignalgenerator 140 umgewandelt und wird an die Wechselrichterschaltung 110 ausgegeben. Das Halbleiterschaltelement der Wechselrichterschaltung 110 wird durch ein Ansteuersignal DR so gesteuert, dass es ein-/ausgeschaltet wird, und die Ausgangsspannung der Wechselrichterschaltung 110 wird eingestellt.
  • Um die Drehzahl des Motors 300 zu steuern, berechnet die Motorvorrichtung 500 eine Drehzahl ωr des Motors gemäß einer Änderung der Drehposition θ mit der Zeit und erzeugt einen Spannungsbefehl oder einen Strombefehl, der mit einem Drehzahlbefehl von einer oberen Steuereinheit zusammenfällt. Um das Motorausgangsdrehmoment zu steuern, wird ferner der Strombefehl (Id*, Iq*) unter Verwendung einer Beziehungsgleichung oder einer Abbildung des Motorstroms (Id, Iq) und des Motordrehmoments erzeugt.
  • Als nächstes wird ein Wellenformdiagramm, das modulierte Wellen in einer Ausführungsform darstellt, mit Bezug auf 2 beschrieben. 2(a) stellt modulierte Signalwellenformen und eine Trägersignalwellenform mit einem modulierten Signal (modulierte Welle 1) mit einer relativ niedrigen Modulationsrate, eine maximale modulierte Welle (modulierte Welle 2), die zur Sinuswellenmodulation in der Lage ist, eine modulierte Welle (modulierte Welle 3) mit einer trapezförmigen Form, die durch lineares Nähern der Sinuswellenmodulation erhalten wird, eine modulierte Welle (modulierte Welle 4) in einem Rechteckwellenzustand, die eine maximale Wechselrichterausgabe bereitstellt, und ein Trägersignal im Vergleich zum Signal der modulierten Welle in ihrer Amplitude, um einen PWM-Puls zu erzeugen, dar. 2(b) ist PWM-Pulssignal der modulierten Welle 2 und 2(c) ist ein PWM-Pulssignal der modulierten Welle 3. In 2(c) befindet sich der PWM-Puls mit einem Tastverhältnis von nahezu 100 % kontinuierlich im Ein-Zustand im Abschnitt des elektrischen Winkels von 30 bis 150 Grad. 2(d) stellt das PWM-Pulssignal der modulierten Welle 4 dar und das PWM-Pulssignal befindet sich über den ganzen Bereich des elektrischen Winkels von 0 bis 180 Grad im Ein-Zustand.
  • Jede der modulierten Wellen ist äquivalent zu einer einphasigen modulierten Welle H(θ) des Dreiphasen-Spannungsbefehls (Vuc, Vvc, Vwc). Eine modulierte U-Phasen-Welle Hu (θ) ist fast gleich Vuc/(DCV/2), wenn die Totzeit ignoriert wird. Es soll angenommen werden, dass der Effektivwert der Sinuswelle 1 ist, bei dem die Modulationsrate = 1, wenn die Wechselrichterausgabe nicht gesättigt ist, die Basiswellenkomponente, die in der modulierten Welle H(θ) enthalten ist, auf die die 3. Oberwelle überlagert wird, mit 1,15 (115 %) multipliziert wird (modulierte Welle 2). Mit anderen Worten, die Wechselrichterausgabe ist nicht gesättigt, bis die Modulationsrate 1,15 im Spannungsbefehl ist.
  • Wie in 2 dargestellt, kann die modulierte Welle H(θ), auf die die 3. Oberwelle überlagert wird, nahe dem Nulldurchgang linear genähert werden. Wenn die Modulationsrate zunimmt, nähert sich die modulierte Welle H(θ) einer trapezförmigen Welle wie die modulierte Welle mit 3 von einer Form wie die modulierte Welle 2. Daher ist es in dem Bereich, in dem die Modulationsrate gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, z. B. 1,15 oder mehr, möglich, den PWM-Puls unter Verwendung einer trapezförmigen Welle wie z. B. der modulierten Welle 3 zu berechnen. Dies vereinfacht den PWM-Modulationsprozess unter Verwendung eines Mikrocomputers oder dergleichen, während der Spannungsfehler des PWM-Pulses, der durch die Tatsache verursacht wird, dass die modulierte Welle H(θ) und das Trägersignal asynchron sind, gesteuert wird. Wenn die modulierte Welle 2 verwendet wird, ist es möglich, den Winkelabschnitt von ±30 Grad des elektrischen Winkels um den Nulldurchgang der modulierten Welle linear zu nähern. Der Winkelabschnitt von ± 35 Grad des elektrischen Winkels ist jedoch bevorzugt, wenn der Spannungsfehler nahe Sättigung betrachtet wird.
  • Bei der PWM-Pulsberechnung unter Verwendung der Modulation der trapezförmigen Welle ist die Steigung A der modulierten Welle in dem Abschnitt, in dem die lineare Näherung nahe dem Nulldurchgang durchgeführt werden kann, proportional zur Modulationsrate gemäß dem Spannungsbefehlswert und die modulierte Welle ist proportional zur Winkelposition θ. Wenn beispielsweise der Winkel nahe dem Nulldurchgang θ' ist und der Winkel θ' -30 ≤ θ' ≤ 30 ist, kann die modulierte Welle H(θ') nahe dem Nulldurchgang durch Gleichung (1) ausgedrückt werden. H ( θ ' ) = A ⋅ θ '
    Figure DE112018000395T5_0001
  • Mit anderen Worten, die modulierte Welle H(θ) nahe dem Nulldurchgang kann unter Verwendung der Steigung A der modulierten Welle anstelle der Modulationsrate ausgedrückt werden, so dass der Wechselrichterausgangspuls oder der PWM-Puls nahe dem Nulldurchgang aus der Steigung A der modulierten Welle bestimmt werden kann.
  • Es ist zu beachten, dass der Wechselrichterausgangspuls als 100 %, falls 0 < θ < 180, und 0 %, falls 180 < θ < 360, unter der Bedingung, dass |H(θ)| < |A · θ|, bestimmt werden kann.
  • Als nächstes wird ein Wellenformdiagramm, das eine Pulserzeugung in einer Ausführungsform darstellt, mit Bezug auf 3 beschrieben. 3(a) stellt eine modulierte Welle nach Art einer trapezförmigen Welle (U-Phasen-Komponente), das heißt die modulierte Welle 3 von 2(a), dar. 3(b) stellt einen PWM-Puls (U-Phasen-Komponente), der durch Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der modulierten Welle von 3(a) erzeugt wird, dar. 3(c) stellt die 7. Oberwelle (U-Phasen-Komponente) in der modulierten Welle von 3(a) dar. 3(d) stellt einen in der Spannung eingestellten Puls (U-Phasen-Komponente) dar, der auf den Oberseitenabschnitt des Trapezes in der modulierten Welle von 3(a) überlagert wird. 3(e) stellt drei Phasen des PWM-Pulses der Wechselrichterausgabe dar, der durch Überlagern des in der Spannung eingestellten Pulses von 3(d) auf den PWM-Puls von 3(b) erhalten wird.
  • In der trapezförmigen modulierten Welle, die in 3(a) dargestellt ist, entsprechen der Winkelabschnitt von ungefähr 30 bis 150 Grad und der Winkelabschnitt von ungefähr 210 bis 330 Grad dem Oberseitenabschnitt der trapezförmigen Welle. Am Oberseitenabschnitt liegt die modulierte Welle auf dem höchsten oder niedrigsten Niveau und ändert sich nicht, was keine Änderung des PWM-Pulses verursacht, wie in 3(b) dargestellt. Mit anderen Worten, nur der EIN-Puls (oder AUS-Puls) wird erzeugt und der AUS-Puls (oder EIN-Puls) wird nicht erzeugt als PWM-Puls an den Oberseitenabschnitten der trapezförmigen Welle. Wenn die Periode, während sich der PWM-Puls nicht ändert, länger wird, nimmt der Fehler der Wechselrichterausgabe in Bezug auf den Spannungsbefehl zu. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle in der PWM-Steuereinheit 145 durchgeführt wird, der in der Spannung eingestellte Puls, wie in 3(d) dargestellt, zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an den Oberseitenabschnitten der trapezförmigen Welle erzeugt und ausgegeben, indem er auf den PWM-Puls überlagert wird. Dies ändert zwangsweise die Pulsbreite des PWM-Pulses und verringert den Fehler der Wechselrichterausgabe.
  • Der in der Spannung eingestellte Puls am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle wird zu einem Zeitpunkt erzeugt, der vom Erzeugungszeitpunkt des PWM-Pulses verschieden ist. Vorzugsweise wird der in der Spannung eingestellte Puls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der der 7. Oberwelle von 3(c) entspricht, insbesondere dem Zeitpunkt der Phase θp1 und der Phase θp2, die der umgekehrte Zeitpunkt der 7. Oberwelle sind, wie in 3(d) dargestellt. Durch Überlagern dieses in der Spannung eingestellten Pulses auf den ursprünglichen PWM-Puls, der durch die Modulation der trapezförmigen Welle erzeugt wird, und Ausgeben des erzeugten PWM-Pulses aus der PWM-Steuereinheit 145 kann der PWM-Puls der Wechselrichterausgabe, wie in 3(e) dargestellt, erzeugt werden. Dies ermöglicht, dass die Stromsteuerung durch asynchrone PWM selbst im Übermodulationsbereich stabil fortgesetzt wird, wenn der Einfluss des Spannungsfehlers und des Phasenfehlers groß ist.
  • Obwohl 3(c) nur die Phasen θp1 und θp2 des in der Spannung eingestellten Pulses am Oberseitenabschnitt, der dem Winkelabschnitt von 30 bis 150 Grad entspricht, darstellt, kann dasselbe für die Phase des in der Spannung eingestellten Pulses, die dem Winkelabschnitt von 210 bis 330 Grad des oberen Abschnitts entspricht, gelten. Außerdem können die Oberwellen anderer Ordnungen anstelle der 7. Oberwelle verwendet werden, um den in der Spannung eingestellten Puls zu erzeugen. In diesem Fall wird der in der Spannung eingestellte Puls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der von den Phasen θp1 und θp2 am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen Welle verschieden ist.
  • Bei der herkömmlichen PWM-Steuerung wird vorzugsweise der PWM-Puls nahe dem Zentrum zwischen zwei Spitzen der modulierten Welle 2 erzeugt, wenn die modulierte Welle 2, wie in 2(a) dargestellt, verwendet wird. Der PWM-Puls wird jedoch unter Verwendung eines Trägersignals mit einer Trägerfrequenz erzeugt, die zur Frequenz der Wechselspannung, die aus der Wechselrichterschaltung 110 ausgegeben wird, bei der asynchronen PWM asynchron ist, so dass die Beziehung zwischen der Phase der modulierten Welle und der Phase des Trägersignals nicht konstant ist. Dies kann die Phase des PWM-Pulses ändern oder verursachen, dass der PWM-Puls nahe dem Zentrum der modulierten Welle in Abhängigkeit vom Zeitpunkt verschwindet. Wenn beispielsweise die Frequenz (Trägerfrequenz) des Trägersignals 10 kHz ist und die Frequenz der modulierten Welle 800 Hz ist, ist der elektrische Winkel pro Zyklus des Trägersignals etwa 28 Grad und in Abhängigkeit vom Zeitpunkt verschwindet der PWM-Puls manchmal nahe dem Zentrum der modulierten Welle. Daher tritt bei der asynchronen PWM unter Verwendung der modulierten Welle 2 das Phänomen eines instabilen Motorstroms auf.
  • In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher der PWM-Puls zum gewünschten Zeitpunkt durch Bestimmen der Phase des PWM-Pulses gemäß der Phase der modulierten Welle selbst bei der asynchronen PWM erzeugt werden. Der PWM-Puls wird beispielsweise zu einem Zeitpunkt in der entgegengesetzten Phase der 7. Oberwelle der modulierten Welle erzeugt und durch Überlagern des in der Spannung eingestellten Pulses auf den erzeugten PWM-Puls ausgegeben. Dies ermöglicht, dass die Wechselrichterschaltung 110 stabil gesteuert wird und die 7. Oberwelle verringert wird.
  • Um den PWM-Puls zum gewünschten Zeitpunkt auszugeben, wie vorstehend beschrieben, ist ein sogenanntes Pulsverschiebungsverfahren bekannt. In diesem Verfahren wird die Position des PWM-Pulses von der Position, die dem Trägersignal entspricht, verschoben. Bei diesem Verfahren verschiebt die PWM-Steuereinheit 145 den Einschalt/Ausschalt-Zeitpunkt des PWM-Pulses von dem Zeitpunkt, zu dem die modulierte Welle das Trägersignal kreuzt, um den PWM-Puls zu dem Zeitpunkt gemäß der gewünschten Phase der modulierten Welle zu erzeugen. Zu dieser Zeit ist es durch Einstellen des Verschiebungsausmaßes gemäß der Phase der modulierten Welle möglich, den PWM-Puls zu irgendeinem Zeitpunkt zu erzeugen, der von dem Zeitpunkt verschieden ist, der auf dem Trägersignal basiert.
  • In dem Beispiel der obigen Beschreibung ist der Fall der asynchronen PWM als Beispiel herangezogen, aber die PWM-Steuerung unter Verwendung von trapezförmigen modulierten Wellen kann durch synchrone PWM in derselben Weise durchgeführt werden. Im Gegensatz zur asynchronen PWM wird die Beziehung zwischen der Phase der modulierten Welle und der Phase des Trägersignals bei der synchronen PWM konstant gehalten und die Periode der modulierten Welle wird beispielsweise auf ein ganzzahliges Vielfaches der Periode des Trägersignals gesetzt. Abgesehen von diesem Punkt kann dasselbe für sowohl die synchrone PWM als auch die asynchrone PWM gelten.
  • Wie vorstehend beschrieben, erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den in der Spannung eingestellten Puls in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ungeachtet dessen, ob das PWM-Steuerverfahren asynchrone PWM oder synchrone PWM ist, so dass die Pulsbreite des PWM-Pulses sich am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle ändert. Folglich wird das Zeitintervall zwischen den Zentren der EIN-Pulse oder das Zeitintervall zwischen den Zentren der AUS-Pulse in den mehreren PWM-Pulsen so gesteuert, dass es von dem Zeitintervall, das dem Zyklus des Trägersignals entspricht, verschieden ist. Mit anderen Worten, die PWM-Steuereinheit 145 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt den in der Spannung eingestellten Puls zu dem Zeitpunkt, der vom Zeitpunkt der Erzeugung des PWM-Pulses verschieden ist, am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle, wobei folglich die Pulsbreite des PWM-Pulses zu dem vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen modulierten Welle geändert wird.
  • Es ist zu beachten, dass in 3 die Wechselrichterausgangsfrequenz in Bezug auf die Trägerfrequenz relativ groß ist. Eine niedrigere Wechselrichterausgangsfrequenz kann ähnlich zum Fall von 3 gehandhabt werden, außer dass die Anzahl von PWM-Pulsen nahe dem Nulldurchgang der trapezförmigen modulierten Welle und die Anzahl von Pulsen, die auf die Oberseitenabschnitte überlagert werden, zunehmen.
  • Als nächstes wird ein Wellenformdiagramm, das die Pulserzeugung in der Ausführungsform darstellt, mit Bezug auf 4 beschrieben. 4(A) stellt einen Fall dar, in dem der PWM-Puls in der ersten Hälfte des Dreieckwellenträgers, das heißt in der steigenden Flanke des Dreieckwellenträgersignals, gemäß der Phasenbeziehung zwischen der modulierten Welle und dem Dreieckwellenträger eingeschaltet wird. Eine Signalwellenform von 4(A) wird als Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 1 bezeichnet. 4(B) stellt einen Fall dar, in dem der PWM-Puls in der zweiten Hälfte des Dreieckwellenträgers, das heißt in der fallenden Flanke des Dreieckwellenträgersignals, gemäß der Phasenbeziehung zwischen der modulierten Welle und dem Dreieckwellenträger eingeschaltet wird. Die Signalwellenform von 4(B) wird als Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 2 bezeichnet.
  • Sowohl 4(A) als auch (B) stellen Beispiele dar, wenn sich der Motor mit konstanter Drehzahl dreht, die Winkeländerungsbreite Δθ der Drehung des Motors während einer bestimmten PWM-Trägerperiode im Wesentlichen konstant ist und diese Winkeländerungsbreite Δθ zur Trägerperiode äquivalent ist. Ferner stellen diese Beispiele den Fall dar, in dem zwei oder drei PWM-Pulse in dem Abschnitt erzeugt werden, in dem die modulierte Welle nahe dem Nulldurchgang linear genähert wird.
  • 4(A) und (B) stellen (a) eine modulierte Welle und ein Dreieckwellenträgersignal, (b) PWM-Pulse, die in einer PWM-Periode ausgegeben werden sollen, und (c) einen Wert eines PWM-Zeitgebers, der in der vorliegenden Ausführungsform ist ein sägezahnförmiger PWM-Zeitgeber, dar, wenn der PWM-Puls unter Verwendung eines Mikrocomputers erzeugt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, stellt die Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 1 in 4(A) den Fall dar, in dem der PWM-Puls in der steigenden Flanke des Dreieckwellenträgersignals eingeschaltet wird und die modulierte Welle ein Übermodulationsniveau 1 in der Position θa abseits von der Winkelposition θr um Δθ/2 oder mehr erreicht. In der Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 1 wird der PWM-Puls nur im Abschnitt θ2 nach dem Zeitpunkt nach der Winkelposition θr + Δθ auf hoch gesetzt. Danach wird ein niedriger Puls bis zum Winkel θc ausgegeben, bei dem die modulierte Welle H(θ) null wird. Dann wird der PWM-Puls beim Winkel θc auf Hoch gesetzt und der niedrige PWM-Puls wird nur im Abschnitt θ5 nach dem Winkel θc ausgegeben. Danach erreicht die modulierte Welle das Übermodulationsniveau 2 beim Winkel θb.
  • Im herkömmlichen Übermodulationsmodus wird der PWM-Puls in einer Weise ausgegeben, dass ein Wert des mittleren Niveaus eines Betriebszyklus von 50 % in einem Übergangsabschnitt zwischen einem Wert des hohen Niveaus, bei dem die modulierte Welle auf einem Betriebszyklus von 100 % liegt, und einem Wert des niedrigen Niveaus, bei dem die modulierte Welle auf einem Betriebszyklus von 0 % liegt, bereitgestellt wird. Dies verhindert das Phänomen des Verschwindens der Pulskomponenten aufgrund von diskontinuierlichen Kreuzungen der modulierten Welle (siehe 7) und des PWM-Trägers, die durch die steile Steigung der modulierten Welle verursacht werden. Bei diesem Verfahren wird jedoch der Betriebszyklus von 50 % nahe dem Nulldurchgang der Wechselrichterausgangsspannung festgelegt, wo die mittlere Spannung 0 V ist, was folglich die Verringerung der Ausgabe des Wechselrichters verursacht.
  • Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert daher die Abnahme der Ausgabe des Bereichs des elektrischen Winkels von beispielsweise ± 30 Grad durch Entzerren der Ausgangsspannung im Bereich von ± 30 Grad des elektrischen Winkels auf der negativen Seite im Bereich von -30 Grad und der positiven Seite im Bereich von +30 Grad vor und nach dem Nulldurchgang der modulierten Welle.
  • In 4(A) und (B) kann, falls θ2 = θ5, die Amplitude der Spannung auf der negativen Seite und der positiven Seite um den Nulldurchgang der modulierten Welle ausgeglichen werden. Ferner kann die Pulsflanke durch Einstellen von θc - θa = θb - θc nahe dem Nulldurchgang der modulierten Welle erzeugt werden, wodurch der Phasenfehler der Wechselrichterausgabe verringert werden kann. Ferner kann der PWM-Puls, der genau der Amplitude der modulierten Welle entspricht, erzeugt werden, wodurch die Abnahme der Wechselrichterausgabe verhindert werden kann.
  • Hier wird die PWM-Pulsbreite, die durch die PWM-Steuereinheit 145 ausgegeben werden soll, für den Abschnitt zwischen dem Drehwinkel θc am Nulldurchgangspunkt der modulierten Welle und dem Drehwinkel θc, bei dem die modulierte Welle das Übermodulationsniveau 2 erreicht, beschrieben. Unter der Annahme, dass die modulierte Welle auf-1 (Übermodulationsniveau 1) bis +1 (Übermodulationsniveau 2) normiert wird, ist ein Bereich der modulierten Welle zwischen dem normierten Wert = 0 des Drehwinkels θc und dem normierten Wert = 1 des Drehwinkels θb 1/2. Unter der Annahme, dass das der Puls mit 100 % Einschaltdauer, der im Abschnitt (zwischen den Drehwinkeln θa und θb) der normierten modulierten Welle -1 bis +1 ausgegeben werden kann, entspricht andererseits der Puls mit 50 bis 100 % (Δ50 %) Einschaltdauer dem Abschnitt (Drehwinkel θc bis θb) der normierten modulierten Welle 0 bis 1. Mit anderen Worten, der Abschnittsmittelwert der Einschaltdauer für die Drehwinkel θc bis θb in 4 (A) ist 75 %, während θ4, θ5 und θ6 derart bestimmt werden, dass die Einschaltdauer = 75 % entsprechend 1,5-mal dem PWM-Puls im Abschnitt der Drehwinkel θc bis θb. Vorzugsweise wird θ5 = 25 % als Ausschaltdauer festgelegt, da θ4 und θ6 die Einschaltdauer sind. Ebenso müssen für den Abschnitt der Drehwinkel θa bis θc θ1 und θ3 als Ausschaltdauer festgelegt werden und θ2 muss als Einschaltdauer = 25 % festgelegt werden. Folglich erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 die PWM-Pulse so, dass integrierte Werte für den EIN-Pulsbereich und den AUS-Pulsbereich des PWM-Pulses im Winkelabschnitt θa bis θb gleich sind, der um den Nulldurchgangspunkt θc der Ausgangsspannung linear genähert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, stellt die Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 2 in 4(B) den Fall dar, in dem der PWM-Puls an der fallenden Flanke des Dreieckwellenträgersignals eingeschaltet wird und die modulierte Welle das Übermodulationsniveau 1 in der Winkelposition θa innerhalb Δθ/2 von dem Zeitpunkt der Winkelposition θr erreicht. In der Signalwellenform des Nulldurchgangszeitpunkts 2 wird das Übermodulationsniveau 1 in der Winkelposition θa erreicht. Dies ist, was sich von 4(A) unterscheidet. Andere Abschnitte sind ähnlich zu 4(A), abgesehen davon, dass der PWM-Puls in der zweiten Hälfte des Dreieckwellenträgers hoch wird, das heißt in der Seite der fallenden Steigung von der Phasenbeziehung zwischen der modulierten Welle und dem Dreieckwellenträger.
  • In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den PWM-Puls derart, dass sich die Pulsbreite nahe dem Nulldurchgang der modulierten Welle innerhalb der Periode der asynchronen PWM ändert, und das Zeitintervall zwischen den Zentren der PWM-EIN-Pulse oder das Zeitintervall zwischen den Zentren der PWM-AUS-Pulse so gesteuert wird, dass es unterschiedlich ist. Mit anderen Worten, die PWM-Steuereinheit 145 erzeugt den PWM-Puls derart, dass das Zeitintervall zwischen den Zentren von mehreren PWM-EIN-Pulsen sich vom Zeitintervall zwischen Zentren von mehreren PWM-AUS-Pulsen unterscheidet, in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Wechselrichterschaltung 110, das heißt der Ausgabeanforderung des Motors, zu einem Zeitpunkt, der vom Zeitpunkt auf der Basis des Trägersignals im Winkelabschnitt unterschiedlich ist, wo die Ausgangsspannung um den Nulldurchgangspunkt linear genähert wird. Folglich beseitigt die vorliegende Ausführungsform das Ungleichgewicht zwischen der Spannungsintegration der positiven Seite (Spannung der positiven Seite) und der Spannungsintegration der negativen Seite (Spannung der negativen Seite), die sich in 1/2 Zyklus der Wechselspannungsausgabe ändert, um das Phänomen des Auftretens des Ausgangsspannungsfehlers der Wechselrichterschaltung 110 zu verhindern, während der in der Spannung eingestellte Puls stabil am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle erzeugt wird, die die Ausgangsspannung der Wechselrichterschaltung 110 bestimmt. Dies verringert den Spannungsfehler vor und nach dem Eintritt in den Übermodulationsbereich von der Sinuswellenmodulation, um den Motorstrom stabil zu steuern.
  • 4 stellt die PWM-Pulse einer Phase dar und die anderen zwei Phasen sind das Übermodulationsniveau 1 oder Übermodulationsniveau 2 während des Übermodulationsmodus.
  • In 4 sind die steigende Flanke und die fallende Flanke des PWM-Pulses mit dem Zeitpunkt des PWM-Trägerzyklus synchronisiert. Die steigende Flanke und die fallende Flanke des PWM-Pulses stimmen jedoch nicht notwendigerweise mit dem Zeitpunkt des PWM-Trägerzyklus überein, und es ist erwünscht, die Wellenform der Ausgangsspannung in Bezug auf den Winkel θc symmetrisch zu machen. Obwohl der Fall, in dem der Motor 300 sich mit einer konstanten Drehzahl dreht, beschrieben wurde, kann die ähnliche Logik verwendet werden, um den PWM-Puls durch Berechnen von Δθ durch Betrachten der Beschleunigung oder Verlangsamung, wenn der Motor 300 beschleunigt oder verlangsamt, zu erzeugen.
  • Die vorstehend beschriebene Wechselrichtervorrichtung 100 umfasst die PWM-Steuereinheit 145, die den PWM-Puls zum Umwandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß der Ausgabeanforderung des Motors, das heißt dem Betriebszustand des Wechselrichters, erzeugt, und die Wechselrichterschaltung 110, die die Gleichspannung in Wechselspannung mit dem PWM-Puls, der durch die PWM-Steuereinheit 145 erzeugt wird, umwandelt, um den Motor 300 anzutreiben. Die PWM-Steuereinheit 145 gibt den PWM-Puls, der durch die Sinuswellenmodulation und die Modulation der trapezförmigen Welle gemäß der Modulationsrate erzeugt wird, aus, so dass der Motor 300 mit einem vorbestimmten Drehmoment und einer vorbestimmten Drehzahl in Reaktion auf die Ausgabeanforderung des Motors angetrieben werden kann. Wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird, in dem die Modulationsrate eine vorbestimmte Modulationsrate ist, kann ferner die Pulsbreite des PWM-Pulses zum vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle geändert werden.
  • Die Pulsbreite des PWM-Pulses kann in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch Erzeugen des in der Spannung eingestellten Pulses zum vorbestimmten Zeitpunkt am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle gemäß dem Phasendifferenzbetrag zwischen der trapezförmigen modulierten Welle und dem Trägersignal durch Verschieben des Zeitgebervergleichswerts in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Wechselrichters geändert werden. Die Pulsbreite des PWM-Pulses kann durch andere Verfahren geändert werden.
  • Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt den PWM-Pulszeitpunkt am Oberseitenabschnitt der trapezförmigen modulierten Welle und nahe dem Nulldurchgang durch Durchführen einer Pulsverschiebung zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb des PWM-Trägerzyklus ein, was folglich die Wechselrichterausgabe mit verringertem Einfluss von Fehlern der Ausgangsspannung (und Phasen) des Wechselrichters selbst bei der asynchronen PWM-Steuerung liefert. Ferner wird der Effekt der besseren Verringerung der Erhöhung der Last des Mikrocomputers als bei der synchronen PWM-Steuerung erhalten.
  • Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft den Effekt des Erzeugens des PWM-Pulses mit der Phase zum Verringern von Oberwellen niedrigerer Ordnung, die in der Ausgangsspannung des Wechselrichters enthalten sind.
  • Als nächstes wird die Struktur einer elektrischen Servolenkeinrichtung, auf die die Motorantriebsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • 5 ist eine Strukturansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung, auf die die Motorantriebsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • Wie in 5 dargestellt, umfasst ein elektrischer Aktuator der elektrischen Servolenkung einen Drehmomentübertragungsmechanismus 902, einen Motor 300 und eine Wechselrichtervorrichtung 100. Die elektrische Servolenkeinrichtung umfasst einen elektrischen Aktuator, ein Lenkrad 900, einen Lenkdetektor 901 und eine Betätigungsausmaßbefehlseinheit 903. Die Betätigungskraft eines Fahrers, die auf das Lenkrad 900 aufgebracht wird, sieht eine Drehmomentunterstützung unter Verwendung des elektrischen Aktuators vor.
  • Ein Drehmomentbefehl τ* des elektrischen Aktuators wird durch die Betätigungsausmaßbefehlseinheit 903 als Lenkunterstützungsdrehmomentbefehl des Lenkrades 900 erzeugt. Die Lenkkraft des Fahrers wird unter Verwendung der Ausgabe des elektrischen Aktuators verringert, der durch den Drehmomentbefehl τ* angetrieben wird. Die Wechselrichtervorrichtung 100 empfängt den Drehmomentbefehl τ* als Eingangsbefehl, um den Motorstrom zu steuern, und steuert den Motorstrom so, dass er dem Drehmomentbefehlswert folgt, von der Drehmomentkonstante des Motors 300 und dem Drehmomentbefehl τ*.
  • Eine Motorausgabe τm, die aus der Ausgangswelle ausgegeben wird, die direkt mit dem Rotor des Motors 300 verbunden ist, überträgt das Drehmoment zu einer Zahnstange 910 der Lenkeinrichtung über einen Drehmomentübertragungsmechanismus 902 unter Verwendung eines Untersetzungsmechanismus wie z. B. eines Schneckengetriebes, eines Rädergetriebes, eines Planetengetriebes oder eines hydraulischen Mechanismus. Durch das zur Zahnstange 910 übertragene Drehmoment wird die Lenkkraft (Betätigungskraft) des Fahrers, um das Lenkrad 900 zu betätigen, durch die elektrische Leistung verringert (unterstützt) und der Lenkwinkel der Räder 920 und 921 wird beeinflusst.
  • Das Unterstützungsausmaß wird wie folgt bestimmt. Insbesondere werden der Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment durch den Lenkdetektor 901 detektiert, der in der Lenkwelle installiert ist, und der Drehmomentbefehl τ* wird durch die Betätigungsausmaßbefehlseinheit 903 durch Betrachten der Zustandsgröße wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Straßenoberflächenbedingung berechnet.
  • Die Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei geringer Vibration und geringem Rauschen während einer Drehung mit hoher Drehzahl durch Mitteln der Ausgangsspannung des Wechselrichters vorteilhaft.
  • 6 stellt ein Elektrofahrzeug 600 dar, auf das die Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das Elektrofahrzeug 600 umfasst einen Antriebsstrang, an dem der Motor 300 als Motor/Generator verwendet wird.
  • Eine Vorderradachse 601 ist im vorderen Abschnitt des Elektrofahrzeugs 600 drehbar abgestützt und Vorderräder 602 und 603 sind an beiden Enden der Vorderradachse 601 vorgesehen. Eine Hinterradachse 604 ist im hinteren Abschnitt des Elektrofahrzeugs 600 drehbar abgestützt und Hinterräder 605 und 606 sind an beiden Enden der Hinterradachse 604 vorgesehen.
  • Ein Ausgleichsgetriebe 611, das als Leistungsverteilungsmechanismus dient, ist im mittleren Abschnitt der Vorderradachse 601 vorgesehen, um eine Drehantriebskraft, die von einer Kraftmaschine 610 über ein Getriebe 612 übertragen wird, zum rechten und zum linken Abschnitt der Vorderradachse 601 zu verteilen. Die Kraftmaschine 610 und der Motor 300 sind mechanisch über einen Riemen verbunden, der zwischen Riemenscheiben überbrückt ist, die an der Kurbelwelle der Kraftmaschine 610 und der Drehwelle des Motors 300 vorgesehen sind.
  • Folglich kann jeweils die Drehantriebskraft des Motors 300 zur Kraftmaschine 610 übertragen werden und die Drehantriebskraft der Kraftmaschine 610 kann zum Motor 300 übertragen werden. Im Motor 300 wird die Dreiphasen-Wechselspannungsleistung, die durch die Wechselrichtervorrichtung 100 gesteuert wird, zur Statorspule des Stators zugeführt, wodurch sich der Rotor dreht, um die Drehantriebskraft zu erzeugen, die der Dreiphasen-Wechselspannungsleistung entspricht.
  • Mit anderen Worten, der Motor 300 arbeitet als Elektromotor unter der Steuerung der Wechselrichtervorrichtung 100 und arbeitet auch als Generator, der Dreiphasen-Wechselspannungsleistung durch Drehen des Rotors beim Empfangen der Drehantriebskraft der Kraftmaschine 610 erzeugt.
  • Die Wechselrichtervorrichtung 100 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die Gleichspannungsleistung, die von einer Hochspannungsbatterie 622 zugeführt wird, die eine Leistungsversorgung mit hoher Spannung (42 V oder 300 V) ist, in Dreiphasen-Wechselspannungsleistung umwandelt, und steuert den Dreiphasen-Wechselstrom, der durch die Statorspule des Motors 300 fließt, gemäß dem Betriebsbefehlswert und der Magnetpolposition des Rotors.
  • Die Dreiphasen-Wechselspannungsleistung, die durch den Motor 300 erzeugt wird, wird durch die Wechselrichtervorrichtung 100 in Gleichspannungsleistung umgewandelt und lädt die Hochspannungsbatterie 622 auf. Die Hochspannungsbatterie 622 ist mir einer Niederspannungsbatterie 623 über einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 624 elektrisch verbunden. Die Niederspannungsbatterie 623 bildet eine Leistungsversorgung mit niedriger Spannung (14 V) des Elektrofahrzeugs 600 und wird als Leistungsversorgung für einen Starter 625 zum anfänglichen Starten (Kaltstarten) der Kraftmaschine 610, ein Radio, Licht und dergleichen verwendet.
  • Um die Kraftmaschine 610 zu stoppen, wenn das Elektrofahrzeug 600 gestoppt ist (Leerlaufstoppmodus), beispielsweise um auf ein Signal zu warten, oder die Kraftmaschine 610 neu zu starten, wenn das Elektrofahrzeug 600 neugestartet wird, treibt die Wechselrichtervorrichtung 100 den Motor 300 an, um die Kraftmaschine 610 neuzustarten.
  • Die Kraftmaschine 610 wird nicht gestoppt und der Antrieb wird fortgesetzt, wenn die Menge an Ladung der Hochspannungsbatterie 622 unzureichend ist oder die Kraftmaschine 610 im Leerlaufstoppmodus nicht ausreichend aufgewärmt ist. Während des Leerlaufstoppmodus ist es auch erforderlich, eine Antriebsquelle für Hilfskomponenten wie z. B. einen Kompressor der Klimaanlage sicher bereitzustellen, die die Kraftmaschine 610 als Antriebsquelle verwenden. In diesem Fall wird der Motor 300 angetrieben, um Hilfskomponenten anzutreiben.
  • Im Beschleunigungsmodus oder Hochlastbetriebsmodus wird der Motor 300 auch angetrieben, um den Antrieb der Kraftmaschine 610 zu unterstützen. Im Auflademodus, in dem die Aufladung der Hochspannungsbatterie 622 erforderlich ist, bewirkt dagegen die Kraftmaschine 610, dass der Motor 300 Leistung erzeugt, um die Hochspannungsbatterie 622 aufzuladen. Mit anderen Worten, der Motor 300 wird beim Bremsen oder Verlangsamen des Elektrofahrzeugs 600 regenerativ betrieben.
  • Das Elektrofahrzeug 600 umfasst die Wechselrichtervorrichtung 100, die den PWM-Puls zum Umwandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß der Motorausgabeanforderung erzeugt und die Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß dem erzeugten PWM-Puls umwandelt, um den Motor anzutreiben, und das Elektrofahrzeug 600 umfasst auch den Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 624, um die Gleichspannung zu verstärken. Die Wechselrichtervorrichtung 100 erzeugt den PWM-Puls durch die Verarbeitung durch die PWM-Steuereinheit 145 durch Ändern entweder des Zeitintervalls zwischen den Zentren der PWM-EIN-Pulse oder dem Zeitintervall zwischen den Zentren der PWM-AUS-Pulse gemäß der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 im Winkelabschnitt, in dem die Ausgangsspannung um den Nulldurchgangspunkt linear genähert wird. Wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung einer trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird, wird die Pulsbreite des PWM-Pulses auch gemäß der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 zum vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle geändert.
  • Das Elektrofahrzeug unter Verwendung der Wechselrichterantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ändert entweder das Zeitintervall zwischen den Zentren der PWM-EIN-Pulse oder das Zeitintervall zwischen den Zentren der PWM-AUS-Pulse gemäß der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624, der die Gleichspannung im Winkelabschnitt (entsprechend θa bis θb in 4) steuert, in dem die Ausgangsspannung um den Nulldurchgangspunkt (entsprechend θc in 4) linear genähert wird. Wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung einer trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird, wird die Pulsbreite des PWM-Pulses auch gemäß der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 zum vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle geändert. Dies stellt eine stabile Steuerung der Erweiterung des Ausgangsbereichs der Wechselrichtervorrichtung 100 durch Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 des Elektrofahrzeugs 600 sicher.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Wechselrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Effekte erhalten. (1) Die Wechselrichtervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung umfasst die PWM-Pulserzeugungseinheit oder die PWM-Steuereinheit 145, die den PWM-Puls zum Umwandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß der Ausgabeanforderung des Motors erzeugt, und die Wechselrichterschaltung 110, die die Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß dem PWM-Puls umwandelt, der durch die PWM-Steuereinheit 145 erzeugt wird, um den Motor 300 anzutreiben. Die PWM-Steuereinheit 145 ändert die Pulsbreite des PWM-Pulses zum vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird. Folglich kann der Spannungsfehler zwischen der Sinuswellenmodulation und der Modulation der trapezförmigen Welle eingestellt werden und der Fehler der Ausgangsspannung und der Phase, der durch den Betriebszustand der Wechselrichtervorrichtung 100 verursacht wird, kann verringert werden. Dies stellt die stabile Steuerung des Motors sicher, bis der Motor eine Drehung mit hoher Drehzahl erreicht.
  • (2) In der Wechselrichtervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den PWM-Puls durch asynchrone PWM unter Verwendung des Trägersignals mit der Trägerfrequenz, die zur Frequenz der Wechselspannung asynchron ist. Dies stellt die stabile Steuerung des Motors selbst für die asynchrone PWM sicher, die weniger Verarbeitungslast erfordert.
  • (3) In der Wechselrichtervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den PWM-Puls zu dem Zeitpunkt auf der Basis des Trägersignals und erzeugt den in der Spannung eingestellten Puls zum Ändern der Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem Zeitpunkt, der vom Zeitpunkt der Erzeugung des PWM-Pulses verschieden ist. Dies ermöglicht die Änderung der Pulsbreite des PWM-Pulses zum gewünschten Zeitpunkt ungeachtet der Trägerfrequenz.
  • (4) In der Wechselrichtervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den in der Spannung eingestellten Puls zu dem Zeitpunkt, der einer Oberwelle vorbestimmter Ordnung der trapezförmigen Welle wie z. B. der 7. Oberwelle entspricht. Dies erreicht die stabile Motorsteuerung unter Verwendung der Wechselrichterausgabe, in der die Oberwellen verringert sind, ungeachtet des Betriebszustandes der Wechselrichtervorrichtung 100.
  • (5) In der Wechselrichtervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung erzeugt die PWM-Steuereinheit 145 den PWM-Puls zu dem Zeitpunkt, der von dem Zeitpunkt auf der Basis des Trägersignals verschieden ist, im Winkelabschnitt, in dem die lineare Näherung um den Nulldurchgangspunkt der trapezförmigen Welle durchgeführt wird. Dies ermöglicht die Erzeugung des PWM-Pulses zum optimalen Zeitpunkt vom Nulldurchgangspunkt bis nahe der Spitze der trapezförmigen Welle selbst während der Drehung des Motors mit hoher Drehzahl und verringert den Spannungsfehler und den Phasenfehler der Wechselrichterausgabe.
  • (6) Das Elektrofahrzeug 600 der vorliegenden Erfindung umfasst die PWM-Pulserzeugungseinheit oder die PWM-Steuereinheit 145, die den PWM-Puls zum Umwandeln der Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß der Ausgabeanforderung des Motors erzeugt, die Wechselrichterschaltung 110, die die Gleichspannung in die Wechselspannung gemäß dem durch die PWM-Steuereinheit 145 erzeugten PWM-Puls umwandelt, um den Motor 300 anzutreiben, und das Elektrofahrzeug 600 umfasst auch den Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 624, der die Gleichspannung verstärkt. Wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird, ändert die PWM-Steuereinheit 145 die Pulsbreite des PWM-Pulses auf der Basis der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 zum vorbestimmten Zeitpunkt an der Oberseite der trapezförmigen Welle. Dies stellt den Spannungsfehler zwischen der Sinuswellenmodulation und der Modulation der trapezförmigen Welle ein und verringert den Fehler in der Ausgangsspannung oder der Phase, der durch den Betriebszustand des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 verursacht wird. Dies stellt die stabile Steuerung des Motors sicher, bis der Motor eine Drehung mit hoher Drehzahl erreicht, während der Ausgangsbereich der Wechselrichtervorrichtung 100 stabil gesteuert wird, so dass er erweitert wird, durch Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 624 des Elektrofahrzeugs 600.
  • Obwohl das Elektrofahrzeug 600 der Ausführungsform als Hybridauto beschrieben ist, kann derselbe Effekt auch im Fall eines Einsteck-Hybridautos, eines Elektroautos oder dergleichen erhalten werden.
  • Ferner wurde in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Wechselrichtervorrichtung allein beschrieben, aber die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Motorantriebssystem angewendet werden, in dem die Wechselrichtervorrichtung und der Motor integriert sind, solange sie die vorstehend beschriebene Funktion aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und verschiedene Änderungen können vorgesehen werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Wechselrichtervorrichtung
    110
    Wechselrichterschaltung
    120
    Stromsteuereinheit
    130
    Drehpositionsdetektor
    140
    Ansteuersignalgenerator
    145
    PWM-Steuereinheit
    160
    dq-Stromwandler
    170
    Stromfilter
    180
    Stromdetektor
    200
    Batterie
    300
    Motor
    320
    Drehpositionssensor
    500
    Motorvorrichtung
    600
    Elektrofahrzeug
  • 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 2015019458 A [0004]

Claims (6)

  1. Wechselrichtervorrichtung, die umfasst: eine PWM-Pulserzeugungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen PWM-Puls zum Umwandeln einer Gleichspannung (DC-Spannung) in eine Wechselspannung (AC-Spannung) gemäß einer Ausgabeanforderung eines Motors zu erzeugen; und eine Wechselrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Gleichspannung in die Wechselspannung mit dem PWM-Puls, der durch die PWM-Pulserzeugungseinheit erzeugt wird, umzuwandeln und den Motor anzutreiben, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit eine Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an einer Oberseite der trapezförmigen Welle ändert, wenn die Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung einer trapezförmigen Welle in einem Übermodulationsbereich durchgeführt wird.
  2. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit den PWM-Puls durch asynchrone PWM unter Verwendung eines Trägersignals mit einer Trägerfrequenz, die zu einer Frequenz der Wechselspannung asynchron ist, erzeugt.
  3. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit den PWM-Puls zu einem Zeitpunkt auf der Basis des Trägersignals erzeugt, und einen in der Spannung eingestellten Puls zum Ändern einer Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem Zeitpunkt erzeugt, der vom Zeitpunkt zur Erzeugung des PWM-Pulses verschieden ist.
  4. Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit den in der Spannung eingestellten Puls zu einem Zeitpunkt gemäß einer Oberwelle einer vorbestimmten Ordnung der trapezförmigen Welle erzeugt.
  5. Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit den PWM-Puls zu einem Zeitpunkt, der von dem Zeitpunkt auf der Basis des Trägersignals verschieden ist, in einem Winkelabschnitt erzeugt, in dem eine lineare Näherung um den Nulldurchgangspunkt der trapezförmigen Welle durchgeführt wird.
  6. Elektrofahrzeug, das umfasst: eine PWM-Pulserzeugungseinheit, die dazu konfiguriert ist, einen PWM-Puls zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung gemäß einer Ausgabeanforderung eines Motors zu erzeugen; eine Wechselrichterschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Gleichspannung in die Wechselspannung mit dem PWM-Puls umzuwandeln, der durch die PWM-Pulserzeugungseinheit erzeugt wird, und den Motor anzutreiben; und einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler, der dazu konfiguriert ist, die Gleichspannung zu verstärken, wobei die PWM-Pulserzeugungseinheit eine Pulsbreite des PWM-Pulses zu einem vorbestimmten Zeitpunkt an einer Oberseite der trapezförmigen Welle gemäß einer Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers ändert, wenn eine Modulation der trapezförmigen Welle unter Verwendung der trapezförmigen Welle in einem Übermodulationsbereich durchgeführt wird.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7247065B2 (ja) 2019-09-20 2023-03-28 日立Astemo株式会社 インバータ制御装置
JP7382890B2 (ja) * 2020-04-08 2023-11-17 日立Astemo株式会社 インバータ制御装置、電動車両システム
CN111682783A (zh) * 2020-06-01 2020-09-18 新风光电子科技股份有限公司 一种采用梯形调制波的高压变频一体机及其控制方法
JPWO2023037589A1 (de) 2021-09-13 2023-03-16
JP2023041564A (ja) * 2021-09-13 2023-03-24 日立Astemo株式会社 インバータ制御装置、電動パワーステアリングシステム、電動車両システム
TWI830224B (zh) * 2022-05-11 2024-01-21 茂達電子股份有限公司 具穩定轉速調控機制的馬達控制器電路
TWI819689B (zh) * 2022-07-06 2023-10-21 致新科技股份有限公司 馬達控制器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019458A (ja) 2013-07-09 2015-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216076A (ja) 1985-07-10 1987-01-24 Hitachi Ltd 電流形インバ−タの制御装置
JPH0426378A (ja) * 1990-05-19 1992-01-29 Yuasa Corp インバータ装置
US6023417A (en) * 1998-02-20 2000-02-08 Allen-Bradley Company, Llc Generalized discontinuous pulse width modulator
CN101421911B (zh) * 2006-04-20 2012-02-01 大金工业株式会社 电力转换装置及电力转换装置的控制方法
CN101895222B (zh) * 2010-06-02 2012-06-20 黑龙江科技学院 基于反相交叉的多载波tpwm调制方法
US8488345B2 (en) * 2010-12-01 2013-07-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Pulse width modulation control method and system for mitigating reflected wave effects in over-modulation region
JP5873716B2 (ja) * 2011-12-28 2016-03-01 日立アプライアンス株式会社 モータ制御装置
WO2013157303A1 (ja) * 2012-04-20 2013-10-24 三菱電機株式会社 電力変換装置、その電力変換装置を備えたモータ駆動制御装置、そのモータ駆動制御装置を備えた送風機および圧縮機、ならびに、その送風機あるいは圧縮機を備えた空気調和機

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019458A (ja) 2013-07-09 2015-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両

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JP2018133935A (ja) 2018-08-23

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