DE112019007246T5 - Steuerungseinrichtung für eine rotierende ac maschine und steuerungsverfahren für eine rotierende ac maschine - Google Patents

Abstract

Bei einer sensorlosen Steuerung für eine rotierende Maschine (1) tritt dann, wenn Variationen der Induktivitäten für die U-, V-, W-Phasen infolge eines Herstellungsfehlers groß sind, ein Ungleichgewicht unter den detektierten Strömen für die jeweiligen Phasen auf. Demzufolge nimmt der Schätzfehler der Magnetpol-Position eines Rotors zu, so dass die Positionierungsgenauigkeit verringert ist. Korrekturfilter (561, 562, 563, 621, 622, 623) zum Aufprägen von Verstärkungen (Gu, Gv, Gw) gemäß Konstanten (R, L) der rotierenden Maschine (1) für die jeweiligen Phasen werden einer Steuerungseinheit (5) oder einer Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit (6) zur Verfügung gestellt. Dadurch wird das Ungleichgewicht korrigiert, das unter den detektierten Strömen auftritt, und zwar für die jeweiligen Phasen.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine sowie ein Steuerungsverfahren für eine rotierende AC-Maschine.
• Stand der Technik
• Als ein Verfahren zum Detektieren der Rotorposition einer rotierenden AC-Maschine, ohne einen Positionssensor zu verwenden, ist ein Verfahren bekannt, bei welchem - getrennt von der Spannung zum Steuern der Rotation der rotierenden AC-Maschine - eine Hochfrequenzspannung zum Detektieren einer Rotorphase verwendet wird, um die Position der rotierenden Maschine zu detektieren (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Bei diesem Verfahren wird die Schenkligkeit der Induktivität der rotierenden Maschine, die in einer sinusförmigen Form mit einem Zyklus variiert, der das Doppelte von einem Zyklus des Rotors beträgt, zum Detektieren einer Magnetpol-Position der rotierenden Maschine verwendet.
• Gemäß der Offenbarung im Patentdokument 1 wird ein Hochfrequenzstrom für jede Phase aus dem Strom für jede Phase extrahiert, der von einem Stromsensor detektiert wird, und zwar unter Verwendung eines Hochpassfilters oder dergleichen, und Dreiphasen-Hochfrequenz-Leistungsbefehle werden ausgegeben, die veranlassen, dass die Dreiphasen-Hochfrequenz-Ströme mit Hochfrequenz-Sollströmen übereinstimmen. Dann wird die Magnetpol-Position aus einem Raumvektor der Dreiphasen-Hochfrequenz-Leistungsbefehle berechnet.
• Literaturverzeichnis
• Patentdokument
• Patentdokument 1: Japanisches Patent JP3 882 728 B2
• Zusammenfassung der Erfindung
• Mit der Erfindung zu lösende Probleme
• Im Patentdokument 1 wird der Strom für jede Phase von dem Stromsensor detektiert, um die Magnetpol-Position zu berechnen. Wenn es jedoch Herstellungsvariationen zwischen den rotierenden Maschinen gibt, nehmen die Variationen der Induktivitäten für die j eweiligen Phasen infolge eines Herstellungsfehlers zu, so dass die Induktivität keine idealen sinusförmigen Eigenschaften hat. Demzufolge verringert sich schließlich die Detektionsgenauigkeit der Magnetpol-Position, was zu einer Verringerung der Positionierungsgenauigkeit bei der Positionssteuerung der rotierenden Maschine führt.
• Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine AC-Elektromotor-Steuerungseinrichtung anzugeben, die die Detektionsgenauigkeit der Magnetpol-Position bei der Positionssteuerung verbessert.
• Lösung der Probleme
• Eine Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Steuerungseinheit, die Fundamentalspannungs-Befehle zum Antreiben einer rotierenden Maschine erzeugt, Hochfrequenzspannungs-Befehle zum Schätzen der Magnetpol-Position eines Rotors der rotierenden Maschine erzeugt, und Spannungsbefehle unter Verwendung der Fundamentalspannungs-Befehle und der Hochfrequenzspannungs-Befehle berechnet; eine Spannungs-Anlegeeinheit zum Anlegen einer Spannung an die rotierende Maschine auf der Basis der Spannungsbefehle; eine Strom-Detektionseinheit zum Detektieren von Strömen für jeweilige Phasen der rotierenden Maschine; eine Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit, die Hochfrequenzströme für die j eweiligen Phasen aus den detektierten Strömen der rotierenden Maschine extrahiert und eine Schätzposition der Magnetpol-Position berechnet; und einen Ungleichgewichts-Versteller zum Verstellen des Ungleichgewichts unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen, wobei die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit die Schätzposition des Magnetpols des Rotors der rotierenden Maschine unter Verwendung der Hochfrequenzströme berechnet, für die das Ungleichgewicht verstellt wurde.
• Wirkung der Erfindung
• Bei einer Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Verstärkungen zum Korrigieren des Ungleichgewichts den Strom-Detektionswerten für die drei Phasen aufgeprägt, so dass das Strom-Ungleichgewicht korrigiert wird. Demzufolge wird die Positions-Schätzgenauigkeit verbessert, und die Positionierungsgenauigkeit wird ebenfalls verbessert.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungseinrichtung für eine rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• 2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• 4 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• 5 veranschaulicht Rotor-Magnetfluss-Vektoren gemäß Ausführungsform 1.
• 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Magnetpol-Positionsrechner gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
• 7 ist ein Graph, der ein Vergleichsbeispiel zeigt, das die Differenz (den Positionsfehler) zwischen der tatsächlichen Magnetpol-Position und einem Positionsbefehl zeigt und relevant für Ausführungsform 1 ist.
• 8 ist ein Graph, der einen Positionsfehler für den Fall veranschaulicht, in welchem eine Korrektur des Ungleichgewichts unter den Hochfrequenzströmen gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird und eine sensorlose Positionssteuerung durchgeführt wird.
• 9 ist ein Blockdiagramm, das die Hardwarekonfiguration rotierenden Maschinensystems zeigt, das die Steuerungseinrichtung für eine rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 1 aufweist.
• 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
• 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Filterkoeffizient-Erfassungssequenz gemäß Ausführungsform 3 zeigt, für den Fall, dass die Konfiguration gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird.
• 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Filterkoeffizient-Erfassungssequenz gemäß Ausführungsform 3 zeigt, für den Fall, dass die Konfiguration gemäß Ausführungsform 2 verwendet wird.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponenten.
• Ausführungsform 1
• Eine Steuerungseinrichtung für eine rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuerungseinrichtung für eine rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Nachfolgend wird der Betrieb sämtlicher Bestandteile detailliert auf der Basis dieses Konfigurationsdiagramm beschrieben.
• Eine rotierende Maschine 1 ist eine Synchronmaschine, die eine rotierende AC-Maschine ist, und bei der vorliegenden Ausführungsform ist sie eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagneten. Obwohl die Konfiguration, bei welcher eine Synchronmaschine mit einem Permanentmagneten als rotierende Maschine verwendet wird, als ein Beispiel bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, kann eine Synchronmaschine, wie z. B. ein Reluktanzmotor verwendet werden. Mit der gleichen Konfiguration wie bei der vorliegenden Ausführungsform ist es unter Verwendung eines Ungleichgewichts-Verstellers 62 und dergleichen, die später beschrieben werden, möglich, ein Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen zu korrigieren.
• Eine Steuerungseinrichtung 10 weist Folgendes auf: eine Strom-Detektionseinheit 2, die mit der rotierenden Maschine 1 verbunden ist und den Strom der rotierenden Maschine (Dreiphasen-Stromvektor) detektiert, der durch die rotierende Maschine 1 fließt; eine Spannungs-Anlegeeinheit 3, die von einem Stromrichter, wie z. B. einer Wechselrichterschaltung gebildet wird und eine Spannung an die rotierende Maschine 1 auf der Basis eines Spannungsbefehls anlegt, der aus der Steuerungseinheit 5 ausgegeben wird; eine Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 zum Berechnen einer Magnetpol-Position unter Verwendung des detektierten Vektors, der von der Strom-Detektionseinheit 2 detektiert wird; und einen Koordinaten-Umwandler 4, der eine Koordinaten-Umwandlung des detektierten Stromvektors durchführt, der von der Strom-Detektionseinheit 2 detektiert wird, und zwar unter Verwendung einer Schätzposition der Magnetpol-Position, die von der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 berechnet wird, und der das Ergebnis an die Steuerungseinheit 5 ausgibt.
• Nachfolgend wird jeder Bestandteil der Steuerungseinrichtung 10 detailliert beschrieben.
• Die Strom-Detektionseinheit 2 detektiert einen dreiphasigen detektierten Stromvektor (Iu, Iv, Iw) der rotierenden Maschine 1.
• Der Koordinaten-Umwandler 4 führt eine Koordinaten-Umwandlung des dreiphasigen detektierten Stromvektors (Iu, Iv, Iw) durch, der von der Strom-Detektionseinheit 2 detektiert wird, und zwar in Ströme in einem dq-Achsen-Koordinatensystem, indem er die Schätzposition verwendet, die von der später noch beschriebenen Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 ausgegeben wird, und er gibt die umgewandelten Ströme als einen detektierten Stromvektor (Ids, Iqs) aus. Es sei angemerkt, dass das dq-Achsen-Koordinatensystem ein orthogonales Koordinatensystem ist, das aus einem ruhenden Koordinatensystem mit Achsen für drei Phasen (U, V, W) umgewandelt wird und synchron mit dem Rotor der rotierenden Maschine rotiert, und dass es ein bekanntes Koordinatensystem ist.
• Der dreiphasige detektierte Stromvektor kann erhalten werden, indem sämtliche dreiphasige Ströme detektiert werden, oder er kann erhalten werden, indem Ströme für zwei Phasen detektiert werden und die Tatsache genutzt wird, dass die Summe der dreiphasigen Ströme Null ist. Alternativ kann der dreiphasige detektierte Stromvektor auch durch Berechnung aus Folgendem erhalten werden: dem Bus-Strom des Wechselrichters, der die Spannungs-Anlegeeinheit 3 darstellt, einem Strom, der durch ein Schaltelement fließt, das den Wechselrichter bildet, dem Zustand des Schaltelements und dergleichen.
• 2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Steuerungseinheit 5 zeigt. In 2 weist die Steuerungseinheit 5 Folgendes auf: eine Stromsteuerung 51, einen Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52, einen Koordinaten-Umwandler 53, einen Addierer 54 und einen Addierer/Subtrahierer 55.
• Der Addierer/Subtrahierer 55 subtrahiert den detektierten Stromvektor (Ids, Iqs) vom Strombefehlsvektor (Id*, Iq*) und berechnet so eine Stromabweichung, und er gibt die Stromabweichung aus.
• Die Stromsteuerung 51 gibt einen Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vdf, Vqf) mittels einer PI-Regelung aus, so dass die Stromabweichung, die vom Addierer/Subtrahierer 55 eingegeben wird, Null wird. Der Fundamentalspannungs-Befehlsvektor ist ein Antriebsbefehl für den rotierenden Betrieb der Synchronmaschine.
• Der Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuge 52 erzeugt einen Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vdh, Vqh) für die d-Achse und die q-Achse. Der Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor hat eine höhere Frequenz als der Fundamentalspannungs-Befehlsvektor.
• Der Addierer 54 addiert den Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vdf, Vqf) und den Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vdh, Vqh) und gibt Spannungsbefehle (Vd*, Vq*) aus.
• Der Koordinaten-Umwandler 53 wandelt (Vd*, Vq*), ausgegeben aus dem Addierer 54, in einen Spannungsbefehlsvektor (Vu, Vv, Vw) in einem ruhenden Koordinatensystem aus dem dq-Achsen-Koordinatensystem um, indem er die Schätzposition verwendet, die aus der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 ausgegeben wird, und gibt den Spannungsbefehlsvektor (Vu, Vv, Vw) aus.
• Als Nächstes wird der Betrieb der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 beschrieben.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 zeigt. In 3 weist die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 Folgendes auf: eine Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61, den Ungleichgewichts-Versteller 62 und einen Magnetpol-Positionsrechner 63.
• Der dreiphasige detektierte Stromvektor (Iu, Iv, Iw), der von der Strom-Detektionseinheit 2 detektiert wird, wird in die Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 eingegeben, und die Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 extrahiert Hochfrequenzkomponente für die jeweiligen Phasen und gibt einen Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) für die jeweiligen Phasen aus.
• Der Ungleichgewichts-Versteller 62 weist Filter 621, 622, 623 entsprechend den jeweiligen Phasen auf und korrigiert das Strom-Ungleichgewicht im Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) für die j eweiligen Phasen.
• Der Magnetpol-Positionsrechner 63 berechnet eine Schätzposition der Magnetpol-Position unter Verwendung des korrigierten Hochfrequenzstromvektors.
• Das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen tritt aufgrund des Vorhandenseins einer Differenz in den Induktivitätswerten für die U-, V-, W-Phasen infolge eines Herstellungsfehlers der rotierenden Maschine auf. Wenn es keine solche Differenz gibt, haben die d-Achsen-Induktivität Ld und die q-Achsen-Induktivität Lq, die in das dq-Achsen-Koordinatensystem konvertiert sind, konstante Werte, ungeachtet der Rotorposition.
• Wenn die Differenz jedoch groß ist, wird die Sinusform der d-Achsen-Induktivität Ld und der q-Achsen-Induktivität Lq verzerrt, und zwar mit einem Zyklus, der das Doppelte von einem Zyklus des Rotors beträgt. Demzufolge wird die Positions-Schätzgenauigkeit verringert. Daher werden - wie bei der vorliegenden Ausführungsform - die Filter zum Korrigieren des Ungleichgewichts auf die Hochfrequenzströme für die jeweiligen Phasen angewendet, so dass es möglich ist, eine Verringerung der Positions-Schätzgenauigkeit zu verhindern.
• 4 zeigt ein Steuerungs-Blockdiagramm der Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61. Die Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 extrahiert den Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) aus dem detektierten Stromvektor (Iu, Iv, Iw) durch Verwendung eines Filters 611. Als Filter 611 kann irgendein Filter verwendet werden, solange die gleichen Frequenzkomponenten wie der Hochfrequenzspannungsvektor aus dem detektierten Stromvektor extrahiert werden können. Beispielsweise kann ein Kerbfilter, das als ein Bandstoppfilter mit einer schmalen Bandbreite bekannt ist, zum Extrahieren des Hochfrequenzstromvektors verwendet werden.
• Mit dem Beispiel, bei welchem ein Kerbfilter als Filter 611 in 4 verwendet wird, wird der Betrieb der Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 beschrieben. Das Kerbfilter (Filter 611) wird durch den folgenden Ausdruck (1) dargestellt, und Komponenten mit einer Winkelfrequenz coh des Hochfrequenzspannungsvektors werden von diesem Filter entfernt. Der detektierte Stromvektor (Iu, Iv, Iw), der in die Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 eingegeben wird, wird dem Kerbfilter (Filter 611) unterzogen, so dass die Komponenten coh der Winkelfrequenz entfernt werden. Ein Addierer/Subtrahierer 612 unterzieht die Ausgabe des Filters 611 aus dem detektierten Stromvektor (Iu, Iv, Iw), so dass er den Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) der Komponenten der Winkelfrequenz coh aus dem detektierten Stromvektor (Iu, Iv, Iw) berechnet. Im Ausdruck (1) ist s der Laplace-Operator, und qx ist die Tiefe der Kerbe.
  [Mathematischer Ausdruck 1] $$\frac{s^2+{\omega }_h^2}{s^2+\frac{{\omega }_h}{q_x}s+{\omega }_h^2}$$

  
• Der Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor, der vom Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 erzeugt wird, der in 2 beschrieben ist, kann als ein rotierender Hochfrequenzspannungsvektor dargestellt werden, wie im Ausdruck (2) gezeigt.
  [Mathematischer Ausdruck 2] $$\begin{array}{cc}{V}_{dh}=V_{h}cos{\omega }_{h}t& \cdots \left(2-1\right)\\ V_{qh}=V_{h}sin{\omega }_{h}t& \cdots \left(2-2\right)\end{array}\}$$

  
• Während im obigen Ausdruck (2) der rotierende Hochfrequenzspannungsvektor verwendet wird, kann auch Vqh auf 0 im Ausdruck (2-1) vom Ausdruck (2) gesetzt werden, und folglich kann ein Spannungsvektor verwendet werden, der nur in der d-Achsen-Richtung alterniert. In der vorliegenden Ausführungsform 1 wird der Spannungsvektor, der nur in der d-Achsen-Richtung alterniert, im Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 verwendet.
• Wie oben beschrieben, sind die Hochfrequenzströme für die U-, V-, W-Phasen durch Variationen der Induktivitätswerte für die U-, V-, W-Phasen infolge von Herstellungsvariationen und dergleichen unausgeglichen bzw. im Ungleichgewicht. Daher sind die Hochfrequenzströme für die U-, V-, W-Phasen des Hochfrequenzstromvektors (Iuh, Ivh, Iwh), der von der Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 extrahiert wird, im Ungleichgewicht. Die Filter 621, 622, 623, die der Ungleichgewichts-Versteller 62 aufweist, der in 3 gezeigt ist, korrigieren die Differenz unter den Hochfrequenzströmen für die U-, V-, W-Phasen des Hochfrequenzstromvektors (Iuh, Ivh, Iwh), der von der Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit 61 extrahiert wird.
• Als Nächstes werden ein Wert Gu des Filters 621, ein Wert Gv des Filters 622 und ein Wert Gw des Filters 623 beschrieben.
• In einem Zustand, in welchem die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 mit der jeweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt, kann die Hochfrequenzstrom-Amplitude für die jeweilige Phase, wenn ein Spannungsvektor angewendet wird, der nur in der d-Achsen-Richtung alterniert, wie durch den Ausdruck (3) gezeigt dargestellt werden. In den folgenden Ausdrücken geben die hochgesetzten Zeichen an, dass die Werte in einem Zustand gemessen werden, in welchem die Phase des N-Pols des Rotors in der Richtung der jeweiligen Phase übereinstimmt.
  [Mathematischer Ausdruck 3] $$\begin{array}{c}{I}_{dh}^u=\frac{V_h}{R^u+s{L}_d^u}\\ I_{dh}^v=\frac{V_h}{R^v+s{L}_d^v}\\ I_{dh}^w=\frac{V_h}{R^w+s{L}_d^w}\end{array}\}$$

  

  wobei R^u,R^v,R^w die Widerstandswerte sind, wenn die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine mit der jeweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt, $L_d^u,L_d^v,L_d^w$

  

  die Induktivitäten sind, wenn die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine mit der jeweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt, und s der Laplace-Operator ist.
• Hier werden die Induktivitäten in einem dq-Koordinatensystem betrachtet, aber die Filter können auch unter Verwendung von Induktivitäten in einem ruhenden Koordinatensystem für die drei Phasen konfiguriert sein.
• Unter Verwendung der Hochfrequenzstrom-Amplitude für die j eweilige Phase, dargestellt durch Ausdruck (3), wird dessen Verhältnis zu einer gewissen Stromamplitude als Referenz genommen, und der Kehrwert davon ist eine Korrektur-Verstärkung für die jeweilige Phase. Dieser Wert wird als der Wert des Filters verwendet, der für die jeweilige Phase vorhanden ist. Die Referenz-Phase kann irgendeine Phase sein. Unter den Hochfrequenzstrom-Amplituden der rotierenden Maschine, die detektiert werden sollen, wird hier die Hochfrequenzstrom-Amplitude der U-Phase als Referenz verwendet. In diesem Fall wird der Wert Gu des Filters 621 durch den Ausdruck (4) dargestellt, der Wert Gv des Filters 622 wird durch den Ausdruck (5) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 623 wird durch den Ausdruck (6) dargestellt.
  [Mathematischer Ausdruck 4] $$G_u=\frac{1}{I_{dh}^u/I_{dh}^u}=\frac{R^u+s{L}_d^u}{R^u+s{L}_d^u}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 5] $$G_v=\frac{1}{I_{dh}^v/I_{dh}^u}=\frac{R^v+s{L}_d^v}{R^u+s{L}_d^u}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 6] $$G_w=\frac{1}{I_{dh}^w/I_{dh}^u}=\frac{R^w+s{L}_d^w}{R^u+s{L}_d^u}$$

  
• Für den Fall, in welchem die Winkelfrequenz des Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektors, der vom Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 erzeugt wird, ausreichend groß ist, so dass R « sL erfüllt ist, kann der Einfluss des Statorwiderstands der rotierenden Maschine vernachlässigt werden. In diesem Fall wird der Wert Gu des Filters 621 durch den Ausdruck (7) dargestellt, der Wert Gv des Filters 622 wird durch den Ausdruck (8) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 623 wird durch den Ausdruck (9) dargestellt.
• Hier sind die Werte der Filter 621, 622, 623 Proportionalitätskonstanten, und wenn nur eine Phase als eine Referenz verwendet wird, wird das Filter für den Hochfrequenzstrom entsprechend der Referenzphase als ein Faktor 1 ausgedrückt. Demzufolge kann eine Konfiguration zum Verringern der Rechenmenge eines Rechners erzielt werden. Es sei angemerkt, dass das Filter für den Hochfrequenzstrom entsprechend der Referenzphase weggelassen werden kann.
  [Mathematischer Ausdruck 7] $$G_u=\frac{L_d^u}{L_d^u}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 8] $$G_v=\frac{L_d^v}{L_d^u}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 9] $$G_w=\frac{L_d^w}{L_d^u}$$

  
• Die Werte, die für die Filter 621, 622, 623 vorgegeben werden sollen, können entweder die Werte vom Ausdruck (4), Ausdruck (5) und Ausdruck (6) sein, oder sie können die Werte vom Ausdruck (7), Ausdruck (8) und Ausdruck (9) sein. Die Werte, die erhalten werden, indem der Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) den Filtern 621, 622, 623 unterzogen wird, d. h. durch Multiplizieren des Hochfrequenzstromvektors (Iuh, Ivh, Iwh) mit den Korrektur-Verstärkungen, werden ein Hochfrequenzstromvektor (Iuh flt, Ivh flt, Iwh flt).
• Als Nächstes wird der Magnetpol-Positionsrechner 63 beschrieben. Der Magnetpol-Positionsrechner 63 berechnet eine geschätzte Magnetpol-Position θ0 der rotierenden Maschine 1 auf der Basis des korrigierten Hochfrequenzstromvektors und Konstanten der rotierenden Maschine (Statorwiderstand R, Statorinduktivität L usw.), die im Voraus gespeichert sind.
• Zunächst wird ein Berechnungsverfahren für die geschätzte Magnetpol-Position θ0 der rotierenden Maschine 1 beschrieben. 5 zeigt die Richtungen des Rotor-Magnetflusses und den angewendeten Spannungsbefehlsvektor bei der Ausführungsform 1. Gemäß 5 gilt Folgendes: Die Magnetflussvektor-Richtung ist als dm-Achse definiert, die dazu orthogonale Richtung ist als qm-Achse definiert, die Richtung, die durch eine geschätzte Magnetpol-Position θ0 angezeigt ist, die erhalten wird, indem ein Hochfrequenz-Wechselspannungsvektor anlegt wird, ist als d-Achse definiert, die dazu orthogonale Richtung ist als q-Achse definiert, und es wird angenommen, dass es eine Abweichung Δθ zwischen der d-Achse und der dm-Achse gibt.
• Um Δθ zu berechnen, das die Abweichung zwischen der Richtung (dm-Achse) des Rotor-Magnetflussvektors und der Richtung (d-Achse) ist, die durch die geschätzte Magnetpol-Position θ0 vom Hochfrequenzstrom angegeben wird, der durch Anlegen der Hochfrequenzspannung erhalten wird, kann der folgende Ausdruck (10) verwendet werden, und zwar auf der Basis eines Verfahrens, das beispielsweise im japanischen Patent JP 6 104 021 B2 beschrieben ist.
• Es sei angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform anstelle einer „q-Achsen-Hochfrequenzstrom-Amplitude“ in dem bekannten Dokument eine „korrigierte Hochfrequenz-q-Achsen-Stromamplitude“ berechnet wird, und zwar unter Verwendung der korrigierten Hochfrequenzstrom-Amplitude, die vom Ungleichgewichts-Versteller 62 korrigiert wird, und die „korrigierte Hochfrequenz-q-Achsen-Stromamplitude“ wird zum Berechnen von Δθ verwendet.
  [Mathematischer Ausdruck 10] $$\mathrm{\Delta }\theta =\frac{{\text{sin}}^{-1}\left(\frac{\left|I_{qh\_flt}\right|{\omega }_h\left(L^2-l^2\right)}{V_{h}l}\right)}{2}$$

  

  wobei $$L=\frac{L_d+L_q}{2},l=\frac{L_q-L_d}{2}$$

  

  
  L_d die Induktivität in dm-Achsen-Richtung ist,
  L_q die Induktivität in qm-Achsen-Richtung ist, und
  |I_{qh_flt}| die korrigierte q-Achsen-Hochfrequenz-Stromamplitude ist.
• Im Ausdruck (10) kann die Winkelfrequenz ωh der Hochfrequenzspannung und eine Hochfrequenzspannungs-Amplitude Vh beliebig im Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 vorgegeben werden, und diese sind daher bekannte Werte. Außerdem können L und I aus Ld, Lq berechnet werden, die durch Messungen im Voraus erhalten werden können, und sie sind daher bekannte Werte. Außerdem arbeitet ein später noch beschriebener Integrator 634 derart, dass sich Δθ im eingeschwungenen Zustand Null annähert, d. h. 2Δθ ≈ 0 ist erfüllt, und daher kann die Näherung sin2Δθ ≈ 2Δθ vorgenommen werden. Demzufolge wird der folgende Ausdruck (11) aus dem Ausdruck (10) hergeleitet.
  [Mathematischer Ausdruck 11 ] $$\mathrm{\Delta }\theta =\frac{\left|I_{qh\_flt}\right|{\omega }_h\left(L^2-l^2\right)}{2V_{h}l}$$

  
• 6 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des Magnetpol-Positionsrechners 63 zeigt. In 6 weist der Magnetpol-Positionsrechner 63 Folgendes auf: einen Koordinaten-Umwandler 631, eine Wechselstromamplituden-Extraktionseinheit 632, einen Magnetpol-Abweichungsrechner 633 und den Integrator 634.
• Zunächst führt der Koordinaten-Umwandler 631 eine Koordinaten-Umwandlung des korrigierten Hochfrequenzstromvektors (Iuh flt, Ivh flt, Iwh _flt), der aus dem Ungleichgewichts-Versteller 62 ausgegeben wird, in Ströme in einem dq-Achsen-Koordinatensystem durch, unter Verwendung der Schätzposition, die aus der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 ausgegeben wird, und er gibt den sich ergebenden Vektor als einen korrigierten Hochfrequenzstromvektor (Idh flt, Iqh_flt) aus.
• Als Nächstes berechnet die Wechselstromamplituden-Extraktionseinheit 632 eine Amplitude |Iqh_flt| unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (12) aus der q-Achsen-Komponente Iqh flt des Hochfrequenzstromvektors (Idh flt, Iqh _flt), der vom Koordinaten-Umwandler 631 eingegeben wird. Im Ausdruck (12) ist T der Zyklus von Iqh flt.
  [Mathematischer Ausdruck 12] $$\left|I_{qh\_flt}\right|=\sqrt{\frac{2}{T}{\displaystyle {\int }_0^T{I}_{qh\_flt}^{2}dt}}$$

  
• Der Magnetpol-Abweichungsrechner 633 berechnet die Abweichung Δθ unter Verwendung entweder von Ausdruck (10) oder Ausdruck (11) aus der Amplitude |Iqh_flt|, die von der Wechselstromamplituden-Extraktionseinheit 632 berechnet und extrahiert wird.
• Die berechnete Abweichung Δθ wird einer Integral-Berechnung mittels des Integrators 634 unterzogen, so dass die geschätzte Magnetpol-Position θ0 berechnet wird.
• Die bei der Ausführungsform 1 gezeigte Konfiguration ist eine Konfiguration nur eines Strom-Steuerungssystems. In einem Fall jedoch, in welchem ein Geschwindigkeits-Steuerungssystem bzw. Drehzahl-Steuerungssystem konstruiert wird, kann eine geschätzte Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ω berechnet werden, indem die geschätzte Magnetpol-Position θ0 differenziert wird, und das Geschwindigkeits-Steuerungssystem kann konfiguriert werden, indem eine PI-Regelung hinzugefügt wird.
• 7 und 8 sind Graphen, die die Differenz (den Positionsfehler) zwischen einer tatsächlichen Magnetpol-Position und einem Positionsbefehl zeigen, während eine rotierende AC-Maschine um eine Umdrehung rotiert, und zwar in dem Fall, in welchem die rotierende AC-Maschine mittels sensorloser Positionssteuerung betrieben wird. 7 zeigt den Positionsfehler in einem Beispiel, in welchem die Konfiguration der vorliegenden Erfindung nicht verwendet wird, und 8 zeigt den Positionsfehler in einem Fall, in welchem die Korrektur eines Ungleichgewichts unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird und die rotierende Maschine mittels sensorloser Positionssteuerung betrieben wird.
• 8 zeigt ein Ergebnis in einem Fall, in welchem ein Ungleichgewicht unter den Strömen für die jeweiligen Phasen um ungefähr 5 % verringert wird, und zwar durch eine Ungleichgewichts-Korrektur für die Hochfrequenzströme für die jeweiligen Phasen bei der Ausführungsform 1. Es zeigt sich, dass der Positionierungsfehler um so viel wie ungefähr 90 % von 2° auf 0,2° verringert wird, und zwar verglichen mit 7.
• Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 in der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 Verstärkungen zum Korrigieren des Ungleichgewichts unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen aufgeprägt, und zwar unter Verwendung der Hochfrequenzstrom-Amplituden für die jeweiligen Phasen, so dass das Strom-Ungleichgewicht unter den jeweiligen Phasen verringert wird und die Detektionsgenauigkeit für die Magnetpol-Position der rotierenden Maschine verbessert wird. Indem die rotierende AC-Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols gesteuert wird, die wie oben beschrieben berechnet wird, wird es außerdem möglich, die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, und zwar selbst in dem Fall, in welchem der Positionssteuerung-Betrieb der rotierenden Maschine ohne Verwendung eines Positionssensors durchgeführt wird.
• 9 zeigt die Hardwarekonfiguration eines rotierenden Maschinensystems, das die Steuerungseinrichtung 10 für die rotierende AC-Maschine 1 aufweist, gemäß Ausführungsform 1.
• Wie in 9 gezeigt, weist das rotierende Maschinensystem Folgendes auf: die rotierende Maschine 1, die Steuerungseinrichtung 10 für die rotierende Maschine 1, und eine Steuerung 13 höherer Ordnung zum Zuführen eines Befehls an die Steuerungseinrichtung 10. Es betreibt die rotierende Maschine 1. Die Steuerungseinrichtung 10 weist als eine Hardwarekonfiguration Folgendes auf: einen Prozessor 11, eine Speichereinrichtung 12, die Strom-Detektionseinheit 2 und die Spannungs-Anlegeeinheit 3.
• Die Steuerungseinheit 5, der Koordinaten-Umwandler 4 und die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6, die in 1 gezeigt sind, werden vom Prozessor 11 implementiert, der ein in der Speichereinrichtung 12 gespeichertes Programm ausführt.
• Die Speichereinrichtung 12 weist eine flüchtige Speichereinrichtung, wie z. B. einen Speicher mit wahlweisem Zugriff, und eine nichtflüchtige Hilfs-Speichereinrichtung, wie z. B. einen Flash-Speicher auf, obwohl nicht dargestellt. Anstelle der nichtflüchtigen Hilfs-Speichereinrichtung kann auch eine Hilf-Speichereinrichtung mit einer Festplatte oder dergleichen verwendet werden.
• Das Programm wird aus der Hilfs-Speichereinrichtung der Speichereinrichtung 12 in den Prozessor 11 über die flüchtige Speichereinrichtung eingegeben, und der Prozessor 11 führt das von der Speichereinrichtung 12 eingegebene Programm aus. Außerdem gibt der Prozessor 11 Daten, wie z. B. ein Berechnungsergebnis, an die flüchtige Speichereinrichtung der Speichereinrichtung 12 aus, oder er gibt solche Daten in die Hilfs-Speichereinrichtung über die flüchtige Speichereinrichtung aus und speichert sie.
• Die Steuerungseinheit 5, der Koordinaten-Umwandler 4 und die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 können durch eine Verarbeitungsschaltung, wie z. B. ein System LSI implementiert werden.
• Der Koordinaten-Umwandler 4 und die Funktion zum Umwandeln der Spannungsbefehle Vd*, Vq* für die Spannungs-Anlegeeinheit 3 in Dreiphasen-Spannungsbefehle kann vom Prozessor 11 oder einer Verarbeitungsschaltung, wie z. B. einem System LSI implementiert werden. Außerdem können eine Mehrzahl von Prozessoren 11 und eine Mehrzahl von Speichereinrichtungen 12 zusammenarbeiten, um die obigen Funktionen auszuführen, oder eine Mehrzahl von Verarbeitungsschaltungen kann zusammenarbeiten, um die obigen Funktionen auszuführen. Außerdem können diese kombiniert werden, um die obigen Funktionen auszuführen.
• Ausführungsform 2
• Die obige Ausführungsform 1 zeigt ein Verfahren zum direkten Durchführen der Korrektur des Strom-Ungleichgewichts, indem Verstärkungen auf die Hochfrequenzströme in der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 aufgeprägt werden (indem Filter vorgesehen werden). In der vorliegenden Ausführungsform 2 wird ein Verfahren zum Durchführen einer Korrektur des Ungleichgewichts im Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) beschrieben, indem Korrekturfilter auf den Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor angewendet werden, der in der Steuerungseinheit 5 überlagert werden soll, anstatt eine Korrektur der detektierten Ströme durchzuführen. In dem Konfigurationsdiagramm der rotierenden Maschine, das in 1 bei der Ausführungsform 1 gezeigt ist, ist die Steuerungseinheit 5 zu der in 10 gezeigten Konfiguration verändert. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der obigen Ausführungsform, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen.
• 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuerungseinrichtung 5 in der Steuerungseinrichtung für eine rotierende Maschine gemäß Ausführungsform 2 zeigt. In 10 weist die Steuerungseinheit 5 Folgendes auf: die Stromsteuerung 51, den Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52, den Koordinaten-Umwandler 53, einen Ungleichgewichts-Versteller 56, den Addierer/Subtrahierer 55 und Addierer 57, 58, 59. Außerdem weist der Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 einen Koordinaten-Umwandler 522 auf, und der Ungleichgewichts-Versteller 56 weist Filter 561, 562, 563 auf.
• Der Koordinaten-Umwandler 522 wandelt einen Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vdh*, Vqh*) in einen Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh*, Vvh*, Vwh*) in einem ruhenden Koordinatensystem aus einem dq-Achsen-Koordinatensystem um, und er gibt den Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh*, Vvh*, Vwh*) aus.
• Der Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh*, Vvh*, Vwh*), der in den Ungleichgewichts-Versteller 56 eingegeben wird, wird einer Ungleichgewichts-Korrektur unterzogen und so in einen korrigierten Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh_flt*, Vvh_flt*, Vwh_flt*) umgewandelt.
• Indessen subtrahiert der Addierer/Subtrahierer 55 den detektierten Stromvektor (Ids, Iqs) vom Strombefehlsvektor (Id*, Iq*) und berechnet so die Stromabweichung, und er gibt die Stromabweichung aus.
• Die Stromsteuerung 51 gibt den Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vdf, Vqf) mittels einer PI-Regelung aus, so dass die vom Addierer/Subtrahierer 55 eingegebene Stromabweichung Null wird.
• Der Koordinaten-Umwandler 53 konvertiert den Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vdf, Vqf), der von der Stromsteuerung 51 ausgegeben wird, in einen Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vuf, Vvf, Vwf) in einem ruhenden Koordinatensystem aus dem dq-Achsen-Koordinatensystem, indem er die Schätzposition verwendet, die von der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 ausgegeben wird, und er gibt den Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vuf, Vvf, Vwf) aus.
• Die Addierer 57, 58, 59 addieren jeweils den Fundamentalspannungs-Befehlsvektor (Vuf, Vvf, Vwf) und den korrigierten Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh_flt*, Vvh_flt*, Vwh_flt*), ausgegeben vom Ungleichgewichts-Versteller 56. Dadurch wird ein Spannungsbefehlsvektor für die jeweiligen Phasen in einem ruhenden Koordinatensystem ausgegeben, wofür die Hochfrequenzkomponenten korrigiert worden sind.
• Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, werden Spannungen von der Spannungs-Anlegeeinheit 3 an die rotierende Maschine 1 auf der Basis des Spannungsbefehlsvektors für die jeweiligen Phasen in einem ruhenden Koordinatensystem angelegt, die aus der Steuerungseinheit 5 ausgegeben werden und für welche die Hochfrequenzkomponenten korrigiert worden sind, wie oben beschrieben, und die Ströme für die U-, V-, W-Phasen werden von der Strom-Detektionseinheit 2 detektiert. Zu dieser Zeit werden die Hochfrequenzkomponenten bereits für den Spannungsbefehlsvektor für die jeweiligen Phasen korrigiert, und daher wird das Ungleichgewicht unter den Strömen für die jeweiligen Phasen verringert. Im Ergebnis kann eine hochgenaue Magnetpol-Position in der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit berechnet werden.
• Als Nächstes wird die Korrekturverarbeitung mittels des Ungleichgewichts-Verstellers 56 beschrieben.
• Eine Differenz (ein Ungleichgewicht) tritt unter den jeweiligen Phasen des Hochfrequenzstromvektors (Iuh, Ivh, Iwh) auf, und zwar infolge eines Ungleichgewichts unter den Induktivitätswerten für die U-, V-, W-Phasen. Die Filter 561, 562, 563 des Ungleichgewichts-Verstellers 56 haben die Rolle, den Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh*, Vvh*, Vwh*) bezüglich des Spannungsbefehlsvektors zu korrigieren, der von der Spannungs-Anlegeeinheit 3 ausgegeben werden soll, so dass das Ungleichgewicht im Hochfrequenzstromvektor (Iuh, Ivh, Iwh) nicht auftritt.
• Hier wird der Fall angenommen, in welchem die Winkelgeschwindigkeit des Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektors, der vom Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 erzeugt wird, ausreichend hoch ist, so dass R « sL erfüllt ist. In diesem Fall kann der Statorwicklungswiderstand vernachlässigt werden. Unter Berücksichtigung von dessen Einfluss können j edoch die Filter auch so konfiguriert sein, dass der Statorwicklungswiderstand beinhaltet ist, wie bei der Ausführungsform 1.
• Es werden ein Wert Gu des Filters 561, ein Wert Gv des Filters 562, und ein Wert Gw des Filters 563 beschrieben.
• In einem Zustand, in welchem die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 mit der jeweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt, können die Hochfrequenzspannungs-Amplituden, wenn eine Hochfrequenz-Wechselspannung angelegt wird, durch den folgenden Ausdruck (13) dargestellt werden.
  [Mathematischer Ausdruck 13] $$\begin{array}{c}{V}_{dh}^u=\frac{\left|I_{dh}^u\right|}{s{L}_d^u}\\ V_{dh}^v=\frac{\left|I_{dh}^v\right|}{s{L}_d^v}\\ V_{dh}^w=\frac{\left|I_{dh}^w\right|}{s{L}_d^w}\end{array}\}$$

  

  wobei $$\left|I_{dh}^u\right|=\left|I_{dh}^v\right|=\left|I_{dh}^w\right|$$

  
• Unter Verwendung der Hochfrequenzspannungs-Amplitude für die jeweilige Phase, dargestellt durch Ausdruck (13), wird deren Verhältnis zur Hochfrequenzspannungs-Amplitude für eine gewisse Phase als Referenz genommen, und der Kehrwert davon wird als die für die jeweilige Phase aufgeprägte Verstärkung verwendet, welcher der Wert des Filters wird. Die Referenz-Phase kann irgendeine Phase sein. Hier wird die U-Phasen-Hochfrequenzspannungs-Amplitude als Referenz verwendet, und in diesem Fall gilt Folgendes: Der Wert Gu des Filters 561 wird durch den Ausdruck (14) dargestellt, der Wert Gv des Filters 562 wird durch den Ausdruck (15) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 563 wird durch den Ausdruck (16) dargestellt.
  [Mathematischer Ausdruck 14] $$G_u=\frac{1}{V_{dh}^u/V_{dh}^u}=\frac{L_d^u}{L_d^u}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 15] $$G_v=\frac{1}{V_{dh}^v/V_{dh}^u}=\frac{L_d^u}{L_d^v}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 16] $$G_w=\frac{1}{V_{dh}^w/V_{dh}^u}=\frac{L_d^u}{L_d^w}$$

  
• Die Filter 561, 562, 563, die wie oben beschrieben vorgegeben sind, werden verwendet, so dass der Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh*, Vvh*, Vwh*) einer Ungleichgewichts-Korrektur unterzogen wird. Demzufolge wird der korrigierte Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh _flt*, Vvh _flt*, Vwh _flt*) ausgegeben. Die Steuerungseinheit 5 gibt den Spannungsbefehlsvektor aus, für welchen der korrigierte Hochfrequenzspannungs-Befehlsvektor (Vuh _flt*, Vvh _flt*, Vwh _flt*) berücksichtigt wird, so dass ein Ungleichgewicht unter den j eweiligen Phasen des Hochfrequenzstromvektors (Iuh, Ivh, Iwh) verringert wird und die Genauigkeit der Magnetpol-Positionsdetektion verbessert wird.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform können die Filter 621, 622, 623 des Ungleichgewichts-Verstellers 62, den die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 aufweist, die in 3 bei der Ausführungsform 1 gezeigt ist, mit einem Faktor von 1 vorgegeben sein, so dass eine Korrektur im Ungleichgewichts-Versteller 62 nicht durchgeführt wird. Um die Genauigkeit der Strom-Ungleichgewichts-Verstellung zu verbessern, können jedoch sowohl der Ungleichgewichts-Versteller 56, als auch der Ungleichgewichts-Versteller 62 entsprechend eingestellt werden.
• Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform 2 in der Steuerungseinheit 5 die Korrektur der Hochfrequenzspannungs-Befehle unter Verwendung der Hochfrequenzspannungs-Amplituden für die j eweiligen Phasen durchgeführt, so dass das Ungleichgewicht unter den jeweiligen Phasen korrigiert wird, das im Hochfrequenzstromvektor auftritt. Demzufolge wird das Strom-Ungleichgewicht unter den jeweiligen Phasen verringert, und die Detektionsgenauigkeit für die Magnetpol-Position der rotierenden Maschine wird verbessert. Indem die rotierende AC-Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols gesteuert wird, die wie oben beschrieben berechnet wird, ist es außerdem möglich, die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, und zwar selbst in dem Fall, in welchem der Positionssteuerung-Betrieb der rotierenden Maschine ohne Verwendung eines Positionssensors durchgeführt wird.
• Ausführungsform 3
• Bei der Ausführungsform 3 wird eine Abfolge zum Erfassen von Filterkoeffizienten in den Ungleichgewichts-Verstellern bei der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschrieben.
• 11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Erfassungs-Abfolge in dem Fall zeigt, in dem Koeffizienten für die Filter 621, 622, 623 des Ungleichgewichts-Verstellers 62 in der Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 vorgegeben werden, und zwar in der Konfiguration von Ausführungsform 1.
• Zunächst wird im Schritt 801 ein DC-Strom an eine Phase, die eine erste Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die erste Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung oder eine Hochfrequenz-Drehspannung an die rotierende Maschine 1 mittels der Steuerungseinheit 5 angelegt, und die Amplitude des Hochfrequenzstroms wird von der Strom-Detektionseinheit 2 gemessen.
• Im Schritt 802 wird ein DC-Strom an eine Phase, die eine zweite Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die zweite Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung oder eine Hochfrequenz-Drehspannung an die rotierende Maschine 1 mittels der Steuerungseinheit 5 angelegt, und die Amplitude des Hochfrequenzstroms wird von der Strom-Detektionseinheit 2 gemessen.
• Im Schritt 803 wird ein DC-Strom an eine Phase, die eine dritte Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die dritte Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung oder eine Hochfrequenz-Drehspannung an die rotierende Maschine 1 mittels der Steuerungseinheit 5 angelegt, und die Amplitude des Hochfrequenzstroms wird von der Strom-Detektionseinheit 2 gemessen.
• Die Vorgänge im Schritt 801 bis Schritt 803 sind die gleichen Vorgänge, mit der Ausnahme, dass die Magnetpol-Positionen verschieden sind. Außerdem ist jede von der ersten Magnetpol-Position, der zweiten Magnetpol-Position und der dritten Magnetpol-Position eine Phasenposition in irgendeiner der U-, V-, W-Phasen, und die Messreihenfolge ist optional.
• Die obige Messung für die Hochfrequenzstrom-Amplitude wird in der Reihenfolge von der ersten Magnetpol-Position aus durchgeführt, die im Voraus vorgegeben ist. Es kann jedoch auch eine Rotorposition der rotierenden Maschine zum Zeitpunkt der Ausführung der Erfassungs-Abfolge in 11 gemessen werden, und die Messung für die Hochfrequenzstrom-Amplitude kann von einer Phase am nächsten Messpunkt begonnen werden. In dem Fall beispielsweise, in welchem die anfängliche Rotorposition, wenn die Abfolge begonnen wird, nahe der V-Phase ist, wird die Messung von der V-Phase aus begonnen. Auf diese Weise kann die Erfassungs-Abfolge von dem Messpunkt aus begonnen werden, der der gegenwärtigen Rotorposition am nächsten ist.
• Als Nächstes wird im Schritt 804 eine Berechnung vom Ausdruck (7), Ausdruck (8) und Ausdruck (9) durchgeführt, und zwar unter Verwendung der Hochfrequenzstrom-Amplituden, die im Schritt 801 bis Schritt 803 erfasst werden. Wenn die Berechnung vollständig ist, werden die erhaltenen Werte für die Filter 621, 622, 623 vorgegeben, die der Ungleichgewichts-Versteller 62 aufweist.
• Als Nächstes wird die Erfassungs-Abfolge für den Fall beschrieben, in welchem Koeffizienten für die Filter 561, 562, 563 des Ungleichgewichts-Verstellers 56 in der Steuerungseinheit 5 in der Konfiguration von Ausführungsform 2 vorgegeben werden, und zwar unter Bezugnahme auf 12.
• In der Abfolge zum Erfassen von Koeffizienten der Filter 561, 562, 563 des Ungleichgewichts-Verstellers 56 verwendet hier die Steuerungseinheit 5 die in 2 gezeigte Steuerungskonfiguration. Dieses Mal weist der Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger 52 einen Addierer/Subtrahierer und eine Steuerung auf. Der Addierer/Subtrahierer subtrahiert einen Hochfrequenzstrom-Amplitudenvektor (|Idh|, 0), der auf der Basis eines detektierten Hochfrequenzstromvektors (Idh, 0) berechnet wird, von einem Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehlsvektor (|Idh*|, 0) und berechnet so eine Amplitudenabweichung, und er gibt die Amplitudenabweichung aus.
• Die Steuerung führt eine solche Steuerung durch, dass die Amplitudenabweichung, die vom Addierer/Subtrahierer eingegeben wird, Null wird, und berechnet so eine Hochfrequenzspannungs-Amplitude Vh, und sie gibt einen Hochfrequenzspannungsvektor (Vdh, 0) aus. Der Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl kann mit einem beliebigen Wert vorgegeben werden, und er kann beispielsweise im Voraus auf 5 % des Nennstroms der rotierenden Maschine vorgegeben werden.
• 12 ist ein Ablaufdiagramm, das die Abfolge zum Erfassen von Koeffizienten der Filter des Ungleichgewichts-Verstellers 56 in der Steuerungseinheit 5 zeigt.
• Zunächst wird im Schritt 901 ein DC-Strom an eine Phase, die eine erste Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die erste Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, erzeugt die Steuerungseinheit 5 die Hochfrequenzspannungs-Amplitude, so dass die Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl mit dem Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl übereinstimmt, und erfasst die Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der ersten Magnetpol-Position. Die Hochfrequenzspannungs-Amplitude kann auf die gleiche Weise wie in dem Fall berechnet werden, in welchem die Amplitude |Iqh_flt| aus der q-Achsen-Komponente Iqh _flt unter Verwendung vom Ausdruck (12) extrahiert wird.
• Im Schritt 902 wird ein DC-Strom an eine Phase, die eine zweite Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die zweite Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, erzeugt die Steuerungseinheit 5 die Hochfrequenzspannungs-Amplitude, so dass die Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl mit dem Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl übereinstimmt, und erfasst die Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der zweiten Magnetpol-Position.
• Im Schritt 903 wird ein DC-Strom an eine Phase, die eine dritte Magnetpol-Position der rotierenden Maschine 1 ist, von der Steuerungseinheit 5 angelegt, und der N-Pol des Rotors wird in die dritte Magnetpol-Position gedreht. Nachdem der Drehvorgang abgeschlossen ist, erzeugt die Steuerungseinheit 5 die Hochfrequenzspannungs-Amplitude, so dass die Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl mit dem Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl übereinstimmt, und erfasst die Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der dritten Magnetpol-Position.
• Die Vorgänge im Schritt 901 bis Schritt 903 sind die gleichen Vorgänge, mit der Ausnahme, dass die Magnetpol-Positionen verschieden sind. Außerdem ist jede von der ersten Magnetpol-Position, der zweiten Magnetpol-Position und der dritten Magnetpol-Position eine Phasenposition in irgendeiner der U-, V-, W-Phasen, und die Erfassungsreihenfolge für die Hochfrequenzspannungs-Amplitude ist optional.
• Die obige Erfassung für die Hochfrequenzstrom-Amplitude wird in der Reihenfolge von der ersten Magnetpol-Position aus durchgeführt, die im Voraus vorgegeben ist. Es kann jedoch auch eine Rotorposition der rotierenden Maschine zur Zeit der Ausführung der Erfassungs-Abfolge in 12 gemessen werden, und die Erfassung kann von einer Phase aus am nächsten Messpunkt begonnen werden. In dem Fall beispielsweise, in welchem die anfängliche Rotorposition, wenn die Abfolge begonnen wird, nahe der W-Phase ist, wird die Erfassung von der W-Phase aus begonnen. Auf diese Weise kann die Erfassungs-Abfolge von dem Messpunkt aus begonnen werden, der der gegenwärtigen Rotorposition am nächsten ist.
• Als Nächstes wird im Schritt 904 eine Berechnung vom Ausdruck (14), Ausdruck (15) und Ausdruck (16) durchgeführt, und zwar unter Verwendung der Hochfrequenzstrom-Amplituden, die im Schritt 901 bis Schritt 903 erfasst werden. Wenn die Berechnung vollständig ist, werden die erhaltenen Werte für die Filter 561, 562, 563 vorgegeben, die der Ungleichgewichts-Versteller 56 aufweist.
• In 11 und 12 sind die Filter so konfiguriert, dass die Filterwerte vorgegeben werden, indem die Hochfrequenzstrom-Amplituden und die Hochfrequenzspannungs-Amplituden für die jeweiligen Phasen gemessen werden. Die Filter können jedoch auch konfiguriert werden, indem der Statorwiderstandswert R und die Statorinduktivität L an jeder der drei Magnetpol-Positionen gemessen werden.
• Hinsichtlich der Messung für den Statorwiderstandswert R wird hier der Fall beschrieben, in welchem ein Statorwiderstandswert Ru für die U-Phase gemessen wird.
• Die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 wird mit der U-Phase in Übereinstimmung gebracht, und ein DC-Spannungsbefehl wird vorgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom gemessen, der durch die rotierende Maschine fließt, und eine Berechnung wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (17) durchgeführt.
  [Mathematischer Ausdruck 17] $$R_u=\frac{V_d^u}{I_d^u}$$

  

  wobei
  $V_d^u$

  

  ein d-Achsen-Spannungsbefehl ist, wenn der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine mit der U-Phase übereinstimmt, und $I_d^u$

  

  der d-Achsen-Strom ist, wenn der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine mit der U-Phase übereinstimmt.
• Auch für die übrigen Phasen wird die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 gedreht, so dass die Messung auf die gleiche Weise durchgeführt werden kann.
• Als Nächstes wird hinsichtlich der Messung für die Statorinduktivität L hier der Fall beschrieben, in welchem die Induktivität gemessen wird, wenn der N-Pol des Rotors mit der U-Phase übereinstimmt.
• In einem Zustand, in welchem die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 mit der U-Phase übereinstimmt, wird eine solche Hochfrequenzspannung angelegt, dass R « sL erfüllt ist. Die Hochfrequenzstrom-Amplitude zu dieser Zeit wird erfasst, und die Induktivität, wenn der N-Pol des Rotors mit der U-Phase übereinstimmt, wird unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (18) berechnet, der aus dem obigen Ausdruck (3) hergeleitet ist.
  [Mathematischer Ausdruck 18] $$L_d^u=\frac{\left|V_h\right|}{{\omega }_h\left|I_{uh}\right|}$$

  

  wobei
  $L_d^u$

  

  die Induktivität ist, wenn der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine mit der U-Phase übereinstimmt.
• Auch für die übrigen Phasen wird die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine 1 gedreht, so dass die Messung auf die gleiche Weise durchgeführt werden kann.
• Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform 3 die Hochfrequenzstrom-Amplituden oder die Hochfrequenzsspannungs-Amplituden für drei Magnetpol-Positionen der rotierenden Maschine erfasst, und Korrektur-Verstärkungen für die jeweiligen Phasen werden berechnet. Die erfassten Verstärkungen werden als die Werte der Filter verwendet, so dass das Ungleichgewicht der Hochfrequenzströme korrigiert wird.
• Demzufolge wird das Strom-Ungleichgewicht verringert, und die Detektionsgenauigkeit für die Magnetpol-Position der rotierenden Maschine wird verbessert. Indem die rotierende AC-Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols gesteuert wird, die wie oben beschrieben berechnet wird, wird es außerdem möglich, die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, und zwar selbst in dem Fall, in welchem der Positionssteuerung-Betrieb der rotierenden Maschine ohne Verwendung eines Positionssensors durchgeführt wird.
• Ausführungsform 4
• Bei den obigen Ausführungsformen 1 bis 3 werden die Korrektur-Verstärkungen, die Werte sind, die für die Filter vorzugeben sind, auf der Basis der Hochfrequenzstrom-Amplitude oder der Hochfrequenzspannungs-Amplitude für eine gewisse Phase als Referenz berechnet, und die Filter werten entsprechend konfiguriert, so dass ein Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen korrigiert wird. Dies hängt j edoch von der Detektionsgenauigkeit für die Hochfrequenzstrom-Amplitude oder die Hochfrequenzsspannungs-Amplitude für die Referenz-Phase ab, und daher besteht die Möglichkeit, dass das Ungleichgewicht unter den Phasen nicht ausreichend beseitigt wird.
• Demzufolge wird bei der vorliegenden Ausführungsform 4 ein Durchschnittswert der Hochfrequenzstrom-Amplituden oder der Hochfrequenzspannungs-Amplituden für die jeweiligen Phasen in einem Verfahren zum Berechnen einer Phase als Referenz verwendet. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Korrektur erzielt.
• Zunächst wird der Fall beschrieben, in welchem Werte für die Filter des Ungleichgewichts-Verstellers 62 vorgegeben werden, den die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit 6 bei der Ausführungsform 1 aufweist. Ein Durchschnittswert |Iave| der erfassten Hochfrequenzstrom-Amplituden der rotierenden Maschine wird unter Verwendung des nachfolgenden Ausdrucks (19) berechnet.
  [Mathematischer Ausdruck 19] $$\left|I_{ave}\right|=\frac{\left|I_{dh}^u\right|+\left|I_{dh}^v\right|+\left|I_{dh}^w\right|}{3}$$

  

  
  wobei
  $\left|I_{dh}^u\right|,\left|I_{dh}^v\right|,\left|I_{dh}^w\right|$

  

  die d-Achsen-Hochfrequenzstrom-Amplituden sind, wenn der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine mit der j eweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt.
• Die Hochfrequenzstrom-Amplituden für die jeweiligen Phasen können auf die gleiche Weise wie in dem Fall berechnet werden, in welchem die Amplitude |Iqh_flt| aus der q-Achsen-Komponente Iqh_flt unter Verwendung vom Ausdruck (12) extrahiert wird.
• In einem Fall, in welchem die Amplitude des Stroms als Referenz der Durchschnittswert |Iave| der Hochfrequenzstrom-Amplituden ist, können die Ausdrücke (4), (5) und (6) wie folgt umgestellt werden. Im Ungleichgewichts-Versteller 62 gilt Folgendes: der Wert Gu des Filters 621 wird durch den Ausdruck (20) dargestellt, der Wert Gv des Filters 622 wird durch den Ausdruck (21) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 623 wird durch den Ausdruck (22) dargestellt.
  [Mathematischer Ausdruck 20] $$G_u=\frac{1}{\left|I_{dh}^u\right|/\left|I_{ave}\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 21] $$G_v=\frac{1}{\left|I_{dh}^v\right|/\left|I_{ave}\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 22] $$G_w=\frac{1}{\left|I_{dh}^w\right|/\left|I_{ave}\right|}$$

  
• Als Nächstes wird der Fall beschrieben, in welchem die Werte für die Filter des Ungleichgewichts-Verstellers 56 vorgegeben werden, den die Steuerungseinheit 5 bei der Ausführungsform 2 aufweist. Ein Durchschnittswert |Vave| der gemessenen Hochfrequenzspannungs-Amplituden der rotierenden Maschine wird unter Verwendung des nachfolgenden Ausdrucks (23) berechnet.
  [Mathematischer Ausdruck 23] $$\left|V_{ave}\right|=\frac{\left|V_{dh}^u\right|+\left|V_{dh}^v\right|+\left|V_{dh}^w\right|}{3}$$

  

  
  wobei
  $\left|V_{dh}^u\right|,\left|V_{dh}^v\right|,\left|V_{dh}^w\right|$

  

  die d-Achsen-Hochfrequenzspannungs-Amplituden sind, wenn der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine mit der jeweiligen der U-, V-, W-Phasen übereinstimmt.
• In einem Fall, in welchem die Amplitude der Spannung als Referenz der Durchschnittswert |Vave| der Hochfrequenzspannungs-Amplituden ist, können die Ausdrücke (14), (15) und (16) wie folgt umgestellt werden. Der Wert Gu des Filters 561 wird durch den Ausdruck (24) dargestellt, der Wert Gv des Filters 562 wird durch den Ausdruck (25) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 563 wird durch den Ausdruck (26) dargestellt.
  [Mathematischer Ausdruck 24] $$G_u=\frac{1}{\left|V_{dh}^u\right|/\left|V_{ave}\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 25] $$G_v=\frac{1}{\left|V_{dh}^v\right|/\left|V_{ave}\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 26] $$G_w=\frac{1}{\left|V_{dh}^w\right|/\left|V_{ave}\right|}$$

  
• Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform 4 die Hochfrequenzstrom-Amplituden oder die Hochfrequenzsspannungs-Amplituden für drei Magnetpol-Positionen erfasst, und unter Verwendung des Durchschnittswerts der Hochfrequenzstrom-Amplituden oder der Hochfrequenzspannungs-Amplituden an den drei Positionen als Referenz werden Korrektur-Verstärkungen zum Vorgeben der Filterwerte berechnet. Demzufolge können die Filterwerte vorgegeben werden, ohne einzeln die Konstanten der rotierenden Maschine, wie z. B. die Statorwiderstände R und die Statorinduktivitäten L zu messen.
• Daher kann eine Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit erzielt werden. Verglichen mit dem Fall, in welchem die Filterwerte unter Verwendung der Hochfrequenzspannungs-Amplitude oder der Hochfrequenzsspannungs-Amplitude an einer einzigen gewissen Position als Referenz vorgegeben werden, kann außerdem das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen der rotierenden Maschine genauer korrigiert werden, so dass die Positionierungsgenauigkeit verbessert wird.
• Ausführungsform 5
• Bei den obigen Ausführungsformen gilt Folgendes: Um Filterkoeffizienten der Filter zu erfassen, ist es nötig, die Hochfrequenzstrom-Amplituden oder die Hochfrequenzspannungs-Amplituden für drei Magnetpol-Positionen zu messen, und dies benötigt eine gewisse Zeit für die Messung. In der vorliegenden Ausführungsform 5 beträgt die Anzahl von Messpositionen für die Magnetpol-Position Eins, und folglich ist die Messung einfach.
• Hier wird ein Beispiel beschrieben, in welchem die Phase des N-Pols des Rotors der rotierenden Maschine mit der U-Phase übereinstimmt und der U-Phasen-Strom der detektierten Ströme der rotierenden Maschine als eine Referenz zum Konfigurieren der Filter verwendet wird. Es sei angemerkt, dass die Phase als Referenz irgendeine der U-, V-, W-Phasen sein kann.
• In einem Fall, in welchem der N-Pol des Rotors der rotierenden Maschine 1 mit der U-Phase übereinstimmt, erfüllen der V-Phasen-Strom und der W-Phasen-Strom die Relationen Iv = -Iu/2 und Iw = -Iu/2 mit dem U-Phasen-Strom. Unter Verwendung dieser Relationen können die Ausdrücke (4), (5) und (6) wie folgt umgestellt werden. Im Ungleichgewichts-Versteller 62 gilt Folgendes: Der Wert Gu des Filters 621 wird durch den Ausdruck (27) dargestellt, der Wert Gv des Filters 622 wird durch den Ausdruck (28) dargestellt, und der Wert Gw des Filters 623 wird durch den Ausdruck (29) dargestellt.
  [Mathematischer Ausdruck 27] $$G_u=\frac{1}{\left|I_{uh}^u\right|/\left|I_{uh}^u\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 28] $$G_v=\frac{1}{2\times \left|I_{vh}^u\right|/\left|I_{uh}^u\right|}$$

  

  
  [Mathematischer Ausdruck 29] $$G_w=\frac{1}{2\times \left|I_{wh}^u\right|/\left|I_{uh}^u\right|}$$

  

  
  wobei
  $\left|I_{uh}^u\right|,\left|I_{vh}^u\right|,\left|I_{wh}^u\right|$

  

  Hochfrequenzstrom-Amplituden für die jeweiligen Phasen sind.
• Die Hochfrequenzstrom-Amplituden für die jeweiligen Phasen können auf die gleiche Weise wie in dem Fall berechnet werden, in welchem die Amplitude |Iqh_flt| aus der q-Achsen-Komponente Iqh_flt unter Verwendung vom Ausdruck (12) extrahiert wird.
• Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform 5 die Hochfrequenzstrom-Amplitude für eine von drei Magnetpol-Positionen erfasst, und auf der Basis dessen werden die Filterwerte für die drei Phasen vorgegeben. Demzufolge können die Filterwerte ohne einzelnes Messen von Konstanten der rotierenden Maschine, wie z. B. den Statorwiderständen R und den Statorinduktivitäten L vorgegeben werden, und daher wird es einfach, das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen zu korrigieren. Demzufolge kann das Strom-Ungleichgewicht korrigiert werden, und die Detektionsgenauigkeit für die Magnetpol-Position der rotierenden Maschine wird verbessert.
• Wenn die rotierende AC-Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols gesteuert wird, die wie oben beschrieben berechnet wird, wird es außerdem möglich, die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern, und zwar selbst in dem Fall, in welchem der Positionssteuerung-Betrieb der rotierenden Maschine ohne Verwendung eines Positionssensors durchgeführt wird.
• Obwohl die Erfindung oben mittels verschiedener beispielhafter Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die verschiedenartigen Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die bei einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, in ihrer Anwendbarkeit nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, bei welcher sie beschrieben sind.
• Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, die nicht beispielhaft beschrieben sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bestandteilskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder weggelassen werden. Zumindest eine der Bestandteilskomponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt ist, kann ausgewählt und mit den Bestandteilskomponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist.
• Bezugszeichenliste

1

rotierende Maschine

2

Strom-Detektionseinheit

3

Spannungs-Anlegeeinheit

4, 53, 522, 631

Koordinaten-Umwandler

5

Steuerungseinheit

6

Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit

10

Steuerungseinrichtung

11

Prozessor

12

Speichereinrichtung

13

Steuerung

51

Stromsteuerung

52

Hochfrequenzspannungs-Befehlserzeuger

55,612

Addierer/Subtrahierer

54, 57, 58, 59

Addierer

56, 62

Ungleichgewichts-Versteller

61

Hochfrequenzkomponenten-Extraktionseinheit

63

Magnetpol-Positionsrechner

561, 562

Filter

563,621

Filter

622, 623

Filter

632

Wechselstromamplituden-Extraktionseinheit

633

Magnetpol-Abweichungsrechner

611

Filter

634

Integrator

• 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 3882728 B2 [0004]
• JP 6104021 B2 [0044]

Claims (9)

1. Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine, die Folgendes aufweist: - eine Steuerungseinheit, die Fundamentalspannungs-Befehle zum Antreiben einer rotierenden Maschine erzeugt, Hochfrequenzspannungs-Befehle zum Schätzen der Magnetpol-Position eines Rotors der rotierenden Maschine erzeugt, und Spannungsbefehle unter Verwendung der Fundamentalspannungs-Befehle und der Hochfrequenzspannungs-Befehle berechnet; - eine Spannungs-Anlegeeinheit zum Anlegen einer Spannung an die rotierende Maschine auf der Basis der Spannungsbefehle; - eine Strom-Detektionseinheit zum Detektieren von Strömen für jeweilige Phasen der rotierenden Maschine; - eine Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit, die Hochfrequenzströme für die jeweiligen Phasen aus den detektierten Strömen der rotierenden Maschine extrahiert und eine Schätzposition der Magnetpol-Position berechnet; und - einen Ungleichgewichts-Versteller zum Verstellen des Ungleichgewichts unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen, wobei die Magnetpol-Positions-Berechnungseinheit die Schätzposition des Magnetpols des Rotors der rotierenden Maschine unter Verwendung der Hochfrequenzströme berechnet, für die das Ungleichgewicht verstellt wurde.
2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ungleichgewichts-Versteller Verstärkungen auf der Basis von Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine auf die Hochfrequenzströme für die jeweiligen Phasen aufprägt, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen verstellt wird.
3. Steuerungseinrichtung e nach Anspruch 1, wobei der Ungleichgewichts-Versteller Verstärkungen auf der Basis von Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine auf - unter den Hochfrequenzspannungs-Befehlen - die Hochfrequenzspannungs-Befehle für mindestens zwei Phasen aufprägt, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen verstellt wird.
4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Verstärkungen Proportionalitätskonstanten sind.
5. Steuerungsverfahren für eine rotierende AC-Maschine unter Verwendung der Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerungsverfahren Folgendes aufweist: - einen ersten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine erste Magnetpol-Position gedreht wird und eine Hochfrequenzspannung auf der Basis des Hochfrequenzspannungs-Befehls angelegt wird, so dass eine Hochfrequenzstrom-Amplitude an der ersten Magnetpol-Position mittels der Strom-Detektionseinheit erfasst wird; - einen Schritt, in welchem Hochfrequenzströme für zweite und dritte Magnetpol-Positionen auf der Basis des Hochfrequenzstroms an der ersten Magnetpol-Position berechnet werden, der im ersten Schritt erfasst wird, und in welchem Verstärkungen auf der Basis von Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen berechnet werden; - einen Schritt, in welchem die berechneten Verstärkungen auf der Basis der Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen aufgeprägt werden, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine verstellt wird; und - einen Schritt, in welchem die Schätzposition des Magnetpols des Rotors der rotierenden Maschine unter Verwendung der verstellten Hochfrequenzströme berechnet wird und die rotierende Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols angetrieben wird.
6. Steuerungsverfahren für eine rotierende AC-Maschine unter Verwendung der Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerungsverfahren Folgendes aufweist: - einen ersten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine erste Magnetpol-Position gedreht wird und eine Hochfrequenzspannung auf der Basis des Hochfrequenzspannungs-Befehls angelegt wird, so dass eine Hochfrequenzstrom-Amplitude an der ersten Magnetpol-Position mittels der Strom-Detektionseinheit erfasst wird; - einen zweiten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine zweite Magnetpol-Position gedreht wird und eine Hochfrequenzspannung auf der Basis des Hochfrequenzspannungs-Befehls angelegt wird, so dass eine Hochfrequenzstrom-Amplitude an der zweiten Magnetpol-Position mittels der Strom-Detektionseinheit erfasst wird; - einen dritten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine dritte Magnetpol-Position gedreht wird und eine Hochfrequenzspannung auf der Basis des Hochfrequenzspannungs-Befehls angelegt wird, so dass eine Hochfrequenzstrom-Amplitude an der dritten Magnetpol-Position mittels der Strom-Detektionseinheit erfasst wird; - einen Schritt, in welchem Verstärkungen auf der Basis der Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen berechnet werden, und zwar auf der Basis der Hochfrequenzstrom-Amplituden an den jeweiligen Magnetpol-Positionen, die im ersten Schritt, im zweiten Schritt und im dritten Schritt erfasst werden; - einen Schritt, in welchem die berechneten Verstärkungen auf der Basis der Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen aufgeprägt werden, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine verstellt wird; und - einen Schritt, in welchem die Schätzposition des Magnetpols des Rotors der rotierenden Maschine unter Verwendung der verstellten Hochfrequenzströme berechnet wird und die rotierende Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols angetrieben wird.
7. Steuerungsverfahren für eine rotierende AC-Maschine unter Verwendung der Steuerungseinrichtung für eine rotierende AC-Maschine nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Steuerungsverfahren Folgendes aufweist: - einen ersten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine erste Magnetpol-Position gedreht wird, die Amplitude des Hochfrequenzspannungs-Befehls verstellt wird, so dass ein vorbestimmter Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl und die Amplitude des Hochfrequenzstroms miteinander übereinstimmen, und eine Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der ersten Magnetpol-Position erfasst wird; - einen zweiten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine zweite Magnetpol-Position gedreht wird, die Amplitude des Hochfrequenzspannungs-Befehls verstellt wird, so dass ein vorbestimmter Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl und die Amplitude des Hochfrequenzstroms miteinander übereinstimmen, und eine Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der zweiten Magnetpol-Position erfasst wird; - einen dritten Schritt, in welchem der Rotor der rotierenden Maschine in eine dritte Magnetpol-Position gedreht wird, die Amplitude des Hochfrequenzspannungs-Befehls verstellt wird, so dass ein vorbestimmter Hochfrequenzstrom-Amplitudenbefehl und die Amplitude des Hochfrequenzstroms miteinander übereinstimmen, und eine Hochfrequenzspannungs-Amplitude an der dritten Magnetpol-Position erfasst wird; - einen Schritt, in welchem Verstärkungen auf der Basis der Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen berechnet werden, und zwar auf der Basis der Hochfrequenzspannungs-Amplituden an den jeweiligen Magnetpol-Positionen, die im ersten Schritt, im zweiten Schritt und im dritten Schritt erfasst werden; - einen Schritt, in welchem die berechneten Verstärkungen auf der Basis der Konstanten der rotierenden Maschine für die jeweiligen Phasen aufgeprägt werden, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine verstellt wird; und - einen Schritt, in welchem die Schätzposition des Magnetpols des Rotors der rotierenden Maschine unter Verwendung der verstellten Hochfrequenzströme berechnet wird und die rotierende Maschine auf der Basis der Schätzposition des Magnetpols angetrieben wird.
8. Steuerungsverfahren nach Anspruch 6, wobei in dem Schritt, in welchem das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine verstellt wird, die Verstärkungen, die auf der Basis eines Durchschnittswerts für die Hochfrequenzstrom-Amplituden für die jeweiligen Phasen berechnet werden, die im ersten Schritt, im zweiten Schritt und im dritten Schritt erfasst werden, aufgeprägt werden, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen verstellt wird.
9. Steuerungsverfahren nach Anspruch 7, wobei in dem Schritt, in welchem das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen der rotierenden Maschine verstellt wird, die Verstärkungen, die auf der Basis eines Durchschnittswerts für die Hochfrequenzspannungs-Amplituden für die jeweiligen Phasen berechnet werden, die im ersten Schritt, im zweiten Schritt und im dritten Schritt erfasst werden, aufgeprägt werden, so dass das Ungleichgewicht unter den Hochfrequenzströmen für die jeweiligen Phasen verstellt wird.

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