DE112020003026T5

DE112020003026T5 - Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE112020003026T5
Application number: DE112020003026.1T
Authority: DE
Inventors: Kazuki Yamane; Nobuaki Yamada; Masamichi Nawa
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-03-10
Also published as: US20220263448A1; WO2020262269A1; US11736054B2; KR102649191B1; CN113994587A; CN113994587B; KR20220010751A

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei Steuerperioden eines Elektromotors (M), die aus ersten bis dritten Perioden gebildet werden, in der ersten Periode, in der eine Spitze einer ersten Wechselspannung (Vv) vorhanden ist, eine V-Phasen-Modulationswelle (Vv*) entsprechend einem Ausgang des Elektromotors (M) ausgegeben, und der Minimalwert oder der Maximalwert einer Dreieckswelle wird als U-Phasen-Modulationswelle (Vu*) und W-Phasen-Modulationswelle (Vw*) ausgegeben. In der zweiten Periode, in der eine Spitze einer zweiten Wechselspannung (Vu) vorhanden ist, wird die U-Phasen-Modulationswelle (Vu*) entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors (M) ausgegeben und der Minimalwert oder der Maximalwert der Dreieckswelle wird als V-Phasen-Modulationswelle (Vv*) und W-Phasen-Modulationswelle (Vw*) ausgegeben. In der dritten Periode, in der eine Spitze einer dritten Wechselspannung (Vw) vorhanden ist, wird die W-Phasen-Modulationswelle (Vw*) entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors (M) ausgegeben, und der Minimalwert oder der Maximalwert der Dreieckswelle wird als die V-Phasen-Modulationswelle (Vv*) und die U-Phasen-Modulationswelle (Vu*) ausgegeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor.
STAND DER TECHNIK
Einige Steuerungsvorrichtungen für Elektromotoren gehen von der dreiphasigen Modulationssteuerung und der Schwachfeldsteuerung (zweiphasige Modulationssteuerung, harmonische Überlagerungssteuerung dritter Ordnung oder ähnliches) zur Rechteckwellensteuerung über, wenn die Leistung der Elektromotoren erhöht wird. Zum Stand der Technik gehört die Patentschrift 1.
In der oben erwähnten Steuerungsvorrichtung wird jedoch beim Übergang von der dreiphasigen Modulationssteuerung oder der Schwachfeldsteuerung zur Rechteckwellensteuerung die Einschaltzeit eines Schaltelements einer Wechselrichterschaltung, die den Elektromotor antreibt, plötzlich länger, und daher besteht die Möglichkeit, dass der durch den Elektromotor fließende Strom plötzlich das Drehmoment des Elektromotors verändert und dann einen Ruck bei einer an den Elektromotor angeschlossenen Last verursacht.
Andere Steuerungsvorrichtungen für Elektromotoren umfassen eine Steuerungsvorrichtung, die sich auf ein Kennfeld bezieht, welches die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Drehmoment oder der Drehzahl des Elektromotors und einem Ansteuersignal zum Ansteuern eines Schaltelements angibt, dann ein Ansteuersignal bestimmt, das einem Soll-Drehmoment oder einer Soll-Drehzahl entspricht, und den Elektromotor mit dem bestimmten Ansteuersignal ansteuert. Zum Stand der Technik gehört die Patentschrift 2.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentschrift 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-64313
Patentschrift 2: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-215041

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Bei der anderen oben erwähnten Steuerungsvorrichtung ist es jedoch notwendig, den Wert des Kennfeldes so zu interpolieren, dass sich das Drehmoment nicht plötzlich ändert, auch wenn die Leistung des Elektromotors erhöht wird, und somit die Möglichkeit besteht, dass sich die Berechnungslast erhöht.
Ein Ziel gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Berechnungslast zu reduzieren, während eine Schwankung des Drehmoments eines Elektromotors mit einer Änderung der Leistung des Elektromotors in einer Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor unterdrückt wird.
Lösung des Problems
Eine Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Inverter- bzw. Wechselrichterschaltung und eine Steuerschaltung.
Die Wechselrichterschaltung umfasst: ein erstes Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer ersten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die erste modulierte Welle kleiner als ein Maximalwert einer Trägerwelle und größer als ein Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die erste modulierte Welle den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle hat; ein zweites Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer zweiten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die zweite modulierte Welle kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die zweite modulierte Welle der Minimalwert oder der Maximalwert der Trägerwelle ist, und ein drittes Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer dritten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die dritte modulierte Welle kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die dritte modulierte Welle der Minimalwert oder der Maximalwert der Trägerwelle ist, wobei das erste bis dritte Schaltelement ein- oder ausgeschaltet werden, um erste bis dritte Wechselspannungen, die sich in der Phase voneinander unterscheiden, an drei Phasen des Elektromotors anzulegen, um den Elektromotor anzutreiben.
Die Steuerschaltung gibt in einem Steuerzyklus des Elektromotors, wobei der Steuerzyklus einen ersten bis dritten Abschnitt umfasst, die erste modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors aus und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und dritte modulierte Welle im ersten Abschnitt mit einer Spitze der ersten Wechselspannung aus, die zweite modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors aus und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle im zweiten Abschnitt mit einer Spitze der zweiten Wechselspannung aus, und die dritte modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors aus und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und zweite modulierte Welle im dritten Abschnitt mit einer Spitze der dritten Wechselspannung aus.
So können im Steuerzyklus (erster bis dritter Abschnitt) des Elektromotors in dem Fall, in dem die erste bis dritte modulierte Welle entsprechend dem Ausgang des Elektromotors kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, die Schaltelemente in einer Phase unter den Schaltelementen in den drei Phasen wiederholt ein- und ausgeschaltet werden, d.h. die einphasige Modulationssteuerung kann durchgeführt werden. Darüber hinaus kann im Steuerzyklus des Elektromotors in dem Fall, in dem die erste bis dritte modulierte Welle entsprechend der Leistung des Elektromotors den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, jedes der Schaltelemente in den drei Phasen immer ein- oder ausgeschaltet werden, d.h. die Rechteckwellensteuerung kann durchgeführt werden. Darüber hinaus können die Schaltelemente im Steuerzyklus des Elektromotors mit Tastverhältnissen entsprechend der ersten bis dritten modulierten Welle ein- und ausgeschaltet werden, und die Einschaltzeiten der Schaltelemente können allmählich entsprechend der Leistung des Elektromotors geändert werden. Selbst wenn die erhöhte Leistung des Elektromotors von der einphasigen Modulationssteuerung zur Rechteckwellensteuerung übergeht, können die Einschaltzeiten der Schaltelemente nahtlos geändert werden, und dementsprechend kann eine Verzerrung des durch den Elektromotor fließenden Stroms unterdrückt werden, und eine Schwankung des Drehmoments kann unterdrückt werden. Darüber hinaus muss die Phase, in der die Schaltelemente geschaltet werden, nur für jeden der ersten bis dritten Abschnitte umgeschaltet werden, ohne dass eine komplizierte Berechnung erforderlich ist, und der Berechnungsaufwand der Steuerungsvorrichtung kann somit reduziert werden.
Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor eine Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels enthalten, die einen elektrischen Winkel eines Rotors des Elektromotors erfasst, und die Steuerschaltung kann umfassen: eine Berechnungseinheit eines elektrischen Sollwinkels, die einen elektrischen Sollwinkel aus einem Spannungsanweisungswert entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors und dem von der Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels erfassten elektrischen Winkel berechnet; und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen, die, wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des ersten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung einer Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswerts als die erste modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und dritte modulierte Welle bestimmt, wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des zweiten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes als die zweite modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle bestimmt, und wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des dritten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes als die dritte modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und zweite modulierte Welle bestimmt.
Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor eine Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels enthalten, die einen elektrischen Winkel eines Rotors des Elektromotors erfasst, und die Steuerschaltung kann umfassen: eine Spannungsanweisungswertberechnungseinheit, die einen ersten Spannungsanweisungswert, der der ersten Wechselspannung entspricht, einen zweiten Spannungsanweisungswert, der der zweiten Wechselspannung entspricht, und einen dritten Spannungsanweisungswert, der der dritten Wechselspannung entspricht, aus einem Spannungsanweisungswert entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors und dem elektrischen Winkel, der durch die Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels erfasst wird, berechnet; und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen, die, wenn der erste Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der zweite und der dritte Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung einer Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die erste modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und die dritte modulierte Welle bestimmt, wenn der zweite Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der erste und der dritte Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die zweite modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle bestimmt, und wenn der dritte Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der erste und der zweite Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die dritte modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle als die erste und die zweite modulierte Welle bestimmt.
Wenn der Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt, der Schaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt oder der Schaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus vorhanden ist, kann die Steuerschaltung außerdem so konfiguriert sein, dass sie den Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus mit dem Schaltzeitpunkt abgleicht bzw. abstimmt.
So können die jeweiligen Werte der ersten bis dritten modulierten Welle zum Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, zum Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder zum Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt geschaltet werden, und daher können die Schaltelemente daran gehindert werden, in dem Fall eingeschaltet zu werden, in dem es nicht notwendig ist, die Schaltelemente einzuschalten, wohingegen die Schaltelemente daran gehindert werden können, in dem Fall ausgeschaltet zu werden, in dem es notwendig ist, die Schaltelemente einzuschalten, wobei die Verzerrung, die in dem Strom, der durch den Elektromotor fließt, erzeugt wird, weiter unterdrückt werden kann, und die Schwankung im Drehmoment weiter unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus kann die Steuerschaltung so konfiguriert sein, dass sie die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der ersten bis dritten modulierten Welle so verschiebt, dass sich die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der ersten bis dritten modulierten Welle bei dem Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, dem Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder dem Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt nicht überschneiden.
Dann können die Schaltelemente, die sich voneinander unterscheiden, davon abgehalten werden, gleichzeitig eingeschaltet zu werden, und somit kann die Erzeugung von Verpolungsimpulsen (Überspannungen) unterdrückt werden, und elektromagnetische Geräusche können unterdrückt werden. Dementsprechend kann die Verzerrung, die in dem durch den Elektromotor fließenden Strom erzeugt wird, weiter unterdrückt werden, und die Schwankung des Drehmoments kann weiter unterdrückt werden.
Wenn es den Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, den Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder den Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt in dem nächsten Berechnungszyklus gibt, kann die Steuerschaltung außerdem konfiguriert sein, um eine Umschaltzeit von dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus zu dem Schaltzeitpunkt zu bestimmen, und eine Frequenz, die ein Kehrwert der Umschaltzeit ist, als die Frequenz der Trägerwelle in einer Periode von dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus zu einem Ablauf der Umschaltzeit einzustellen.
Auf diese Weise kann die Abweichung zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals und einem gewünschten Tastverhältnis verringert werden, wodurch verhindert werden kann, dass Oberschwingungen niedrigerer Ordnung auf den durch den Elektromotor fließenden Strom einwirken und Drehmomentwelligkeit und Geräuschvibrationen verstärkt werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in der Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor die Berechnungslast reduziert werden, während die Schwankung des Drehmoments des Elektromotors mit der Änderung der Leistung des Elektromotors unterdrückt wird.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine an jede Phase angelegte Wechselspannung und eine jeder Phase entsprechende modulierte Welle bei einphasiger Modulationssteuerung zeigt.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer V-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei einphasiger Modulationssteuerung zeigt.
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer U-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei einphasiger Modulationssteuerung zeigt.
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer W-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei einphasiger Modulationssteuerung zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Wechselspannung, die an jede Phase angelegt wird, und eine modulierte Welle, die jeder Phase bei Rechteckwellensteuerung entspricht, zeigt.
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer V-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei Rechteckwellensteuerung zeigt.
8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer U-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei der Rechteckwellensteuerung zeigt.
9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für den Vergleich zwischen einer W-Phasen-modulierten Welle und einer Trägerwelle und einem Ansteuersignal bei der Rechteckwellensteuerung zeigt.
10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine dq/uvw-Umwandlungseinheit zeigt.
11 ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel für eine dq/uvw-Umwandlungseinheit zeigt.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit gemäß Modifikationsbeispiel 1 zeigt.
13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Einstellung einer Umschaltzeit.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit gemäß Modifikationsbeispiel 2 zeigt.
15 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Einstellung von Umschaltzeiten.
16 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine V-Phasen-modulierte Welle, eine Trägerwelle und ein Ansteuersignal gemäß Modifikationsbeispiel 1 zeigt.
17 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt.
18 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine dq/uvw-Umwandlungseinheit gemäß Änderungsbeispiel 3 zeigt.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt.
21 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine V-Phasen-modulierte Welle, eine Trägerwelle und ein Ansteuersignal gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
Eine in 1 dargestellte Steuerungsvorrichtung 1, bei der es sich um eine Steuerungsvorrichtung zum Antreiben eines Elektromotors M handelt, der an einem Fahrzeug, wie z.B. einem elektrischen Gabelstapler oder einem Plug-in-Hybridfahrzeug, angebracht ist, umfasst eine Inverter- bzw. Wechselrichterschaltung 2 und eine Steuerschaltung 3. Es ist anzumerken, dass der Elektromotor M eine Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels Sp (z.B. einen Resolver) umfasst, die einen elektrischen Winkel θ eines Rotors erfasst und den erfassten elektrischen Winkel θ an die Steuerschaltung 3 überträgt.
Die Wechselrichterschaltung 2 treibt den Elektromotor M mit Gleichstrom an, der von einer Gleichstromquelle P geliefert wird, und umfasst einen Spannungssensor Sv, einen Kondensator C, Schaltelemente SW1 bis SW6 (wie einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) und Stromsensoren Si1 und Si2. Genauer gesagt ist ein Ende des Kondensators C mit einem positiven Anschluss der Gleichstromversorgung P und entsprechenden Kollektoranschlüssen der Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 verbunden, und das andere Ende des Kondensators C ist mit einem negativen Anschluss der Gleichstromversorgung P und entsprechenden Emitteranschlüssen der Schaltelemente SW2, SW4 und SW6 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen einem Emitteranschluss des Schaltelements SW1 und einem Kollektoranschluss des Schaltelements SW2 ist über den Stromsensor Si1 mit einem U-Phasen-Eingangsanschluss des Elektromotors M verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen einer Emitteranschluss des Schaltelements SW3 und einem Kollektoranschluss des Schaltelements SW4 ist über den Stromsensor Si2 mit einem V-Phasen-Eingangsanschluss des Elektromotors M verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen einem Emitteranschluss des Schaltelements SW5 und einem Kollektoranschluss des Schaltelements SW6 ist mit einem W-Phasen-Eingangsanschluss des Elektromotors M verbunden.
Der Spannungssensor Sv erfasst eine von der Gleichstromversorgung P ausgegebene und in die Wechselrichterschaltung 2 eingegebene Eingangsspannung Vin und überträgt die erfasste Eingangsspannung Vin an die Steuerschaltung 3.
Der Kondensator C glättet die Eingangsspannung Vin.
Das Schaltelement SW1 (zweites Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S1 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S1 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW1 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S1 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend einer U-Phasen-modulierten Welle Vu* (zweite modulierte Welle) entsprechend der Ausgabe des Elektromotors M in dem Fall aufweist, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, immer eingeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S1 bei 100 [%] in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* der Maximalwert der Trägerwelle ist, oder immer ausgeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S1 bei 0 [%] in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* der Minimalwert der Trägerwelle ist. Ferner wird in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Treibersignals S1 erhöht, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Treibersignals S1 verringert wird, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt, in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, wird das Schaltelement SW1 wiederholt ein- und ausgeschaltet mit einem Tastverhältnis entsprechend der Leistung des Elektromotors M. Es ist zu beachten, dass die Trägerwelle eine Dreieckswelle, eine Sägezahnwelle (Sägezahnwelle), eine inverse Sägezahnwelle oder ähnliches ist.
Das Schaltelement SW2 (zweites Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S2 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S2 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW2 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S2 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend der U-Phasen-modulierten Welle Vu* für den Fall aufweist, dass die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, immer ausgeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S2 0 [%] beträgt, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, oder immer eingeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S2 100 [%] beträgt, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt. Ferner wird in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Ansteuersignals S2 verringert, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Ansteuersignals S2 erhöht wird, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Schaltelement SW2 wiederholt mit einem Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet, das der Leistung des Elektromotors M entspricht.
Das Schaltelement SW3 (erstes Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S3 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S3 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW3 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S3 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend einer V-Phasen-modulierten Welle Vv* (erste modulierte Welle) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M in dem Fall hat, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, immer eingeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S3 100 [%] beträgt, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, oder immer ausgeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S3 0 [%] beträgt, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt. Ferner wird in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Treibersignals S3 erhöht, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Treibersignals S3 verringert wird, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Schaltelement SW3 wiederholt mit einem Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet, das der Leistung des Elektromotors M entspricht.
Das Schaltelement SW4 (erstes Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S4 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S4 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW4 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S4 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend der V-Phasen-modulierten Welle Vv* in dem Fall hat, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, immer ausgeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S4 0 [%] beträgt, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, oder immer eingeschaltet ist, wobei das Tastverhältnis des Ansteuersignals S4 100 [%] beträgt, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt. Ferner wird in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Treibersignals S4 verringert, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Treibersignals S4 erhöht wird, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Schaltelement SW4 wiederholt mit einem Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet, das der Leistung des Elektromotors M entspricht.
Das Schaltelement SW5 (drittes Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S5 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S5 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW5 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S5 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend einer W-Phasen-modulierten Welle Vw* (dritte modulierte Welle) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M in dem Fall hat, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der maximale Wert der Trägerwelle und größer als der minimale Wert der Trägerwelle ist, immer eingeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S5 bei 100 [%] in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* der Maximalwert der Trägerwelle ist, oder immer ausgeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S5 bei 0 [%] in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* der Minimalwert der Trägerwelle ist. Ferner wird in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Ansteuersignals S5 erhöht, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Ansteuersignals S5 verringert wird, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Schaltelement SW5 wiederholt mit einem Tastverhältnis ein- und ausgeschaltet, das der Leistung des Elektromotors M entspricht.
Das Schaltelement SW6 (drittes Schaltelement) wird mit einem Ansteuersignal S6 auf einem hohen Pegel ein- und mit dem Ansteuersignal S6 auf einem niedrigen Pegel ausgeschaltet. Insbesondere wird das Schaltelement SW6 wiederholt entsprechend dem Ansteuersignal S6 ein- und ausgeschaltet, das ein Tastverhältnis entsprechend der W-Phasen-modulierten Welle Vw* in dem Fall aufweist, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, immer ausgeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S6 bei 0 [%] in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* der Maximalwert der Trägerwelle ist, oder immer eingeschaltet mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S6 bei 100 [%] in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* der Minimalwert der Trägerwelle ist. Ferner wird in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der erhöhten Leistung des Elektromotors M das Tastverhältnis des Ansteuersignals S6 verringert, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, während das Tastverhältnis des Ansteuersignals S6 erhöht wird, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Genauer gesagt, in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, wird das Schaltelement SW6 wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend der Leistung des Elektromotors M ein- und ausgeschaltet.
Wenn die Schaltelemente Swi bis SW6 jeweils ein- oder ausgeschaltet werden, wird die von der Gleichstromversorgung P ausgegebene Gleichstrom-Eingangsspannung Vin in eine erste Wechselspannung Vv, eine zweite Wechselspannung Vu und eine dritte Wechselspannung Vw umgewandelt, die sich in der Phase um 120 Grad voneinander unterscheiden. Dann werden die erste Wechselspannung Vv, die zweite Wechselspannung Vu und die dritte Wechselspannung Vw an den V-Phasen-Eingangsanschluss, den U-Phasen-Eingangsanschluss bzw. den W-Phasen-Eingangsanschluss des Elektromotors M angelegt, wodurch der Rotor des Elektromotors M gedreht wird.
Der Stromsensor Si1 umfasst ein Hall-Element, einen Shunt-Widerstand und dergleichen und erfasst einen U-Phasen-Strom Iu, der durch die U-Phase des Elektromotors M fließt, und gibt den U-Phasen-Strom Iu an die Steuerschaltung 3 aus. Darüber hinaus umfasst der Stromsensor Si2 ein Hall-Element, einen Shunt-Widerstand und dergleichen, erfasst einen V-Phasen-Strom Iv, der durch die V-Phase des Elektromotors M fließt, und gibt den V-Phasen-Strom Iv an die Steuerschaltung 3 aus.
Die Steuerschaltung 3 umfasst eine Treiberschaltung 4, eine Berechnungseinheit 5 und eine Speichereinheit 6. Es ist anzumerken, dass die Speichereinheit 6 einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) oder ähnliches umfasst und Informationen D1 speichert, die Korrespondenzbeziehungen zwischen Abschnitten und der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv*, und der W-Phasen-modulierten Welle Vw*, Informationen D2, die Korrespondenzbeziehungen zwischen Verzweigungsbedingungen und der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* darstellen, und dergleichen, die später beschrieben werden.
Die Treiberschaltung 4 umfasst eine integrierte Schaltung (IC) und ähnliches, vergleicht die von der Berechnungseinheit 5 ausgegebene U-Phasen-modulierte Welle Vu*, V-Phasen-modulierte Welle Vv* und W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit der Trägerwelle und gibt die den Vergleichsergebnissen entsprechenden Treibersignale S1 bis S6 an die jeweiligen Gate-Anschlüsse der Schaltelemente SW1 bis SW6 aus.
Wenn beispielsweise die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, gibt die Treiberschaltung 4 das Treibersignal S1 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Treibersignal S1 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Außerdem gibt die Ansteuerschaltung 4 das Ansteuersignal S1 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuersignal S1 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Außerdem gibt die Ansteuerungsschaltung 4 in dem Fall, in dem die U-Phasen-modulierte Welle Vu* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Ansteuersignal S2 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Ansteuersignal S2 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Außerdem gibt die Ansteuerschaltung 4 das Ansteuersignal S2 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuersignal S2 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die U-Phasen-modulierte Welle Vu* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Außerdem gibt die Ansteuerschaltung 4 in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Ansteuersignal S3 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Ansteuersignal S3 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Außerdem gibt die Ansteuerschaltung 4 das Ansteuersignal S3 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuersignal S3 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Außerdem gibt die Treiberschaltung 4 in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Treibersignal S4 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Treibersignal S4 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Darüber hinaus gibt die Ansteuerungsschaltung 4 das Ansteuersignal S4 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuersignal S4 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die V-Phasen-modulierte Welle Vv* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Außerdem gibt die Ansteuerschaltung 4 in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Ansteuersignal S5 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Ansteuersignal S5 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Darüber hinaus gibt die Ansteuerungsschaltung 4 das Ansteuerungssignal S5 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuerungssignal S5 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Außerdem gibt die Treiberschaltung 4 in dem Fall, in dem die W-Phasen-modulierte Welle Vw* kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, das Treibersignal S6 mit einem verringerten Tastverhältnis aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Maximalwert der Trägerwelle liegt, und gibt das Treibersignal S6 mit einem erhöhten Tastverhältnis aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* näher am Minimalwert der Trägerwelle liegt. Darüber hinaus gibt die Ansteuerungsschaltung 4 das Ansteuersignal S6 mit einem Tastverhältnis von 0 [%] aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, und gibt das Ansteuersignal S6 mit einem Tastverhältnis von 100 [%] aus, wenn die W-Phasen-modulierte Welle Vw* den Minimalwert der Trägerwelle darstellt.
Es ist anzumerken, dass die Antriebsschaltung 4 geeignet ist, eine einphasige Modulationssteuerung oder eine Rechteckwellensteuerung im Steuerzyklus (0 bis 360 [Grad]) des Elektromotors M durchzuführen. Die einphasige Modulationssteuerung wird als Steuerung des wiederholten Ein- und Ausschaltens der Schaltelemente für eine der drei Phasen und des ständigen Ein- oder Ausschaltens der Schaltelemente für die beiden anderen betrachtet. Darüber hinaus ist die Antriebsschaltung 4 so ausgelegt, dass sie die Phase, in der das Schaltelement SW wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, der Reihe nach (z.B. in der Reihenfolge der V-Phase, der U-Phase und der W-Phase) für alle 60 Grad des Steuerzyklus des Elektromotors M im Fall der Durchführung der einphasigen Modulationssteuerung umschaltet. Darüber hinaus wird die Rechteckwellensteuerung als Steuerung des ständigen Ein- oder Ausschaltens der Schaltelemente für jede der drei Phasen betrachtet.
Die Berechnungseinheit 5 umfasst einen Mikrocomputer und dergleichen und umfasst eine Drehzahlberechnungseinheit 7, eine Subtraktionseinheit 8, eine Drehmomentsteuereinheit 9, eine Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10, eine Koordinatenumwandlungseinheit 11, eine Subtraktionseinheit 12, eine Subtraktionseinheit 13, eine Stromsteuereinheit 14 und eine dq/uvw-Umwandlungseinheit 15. Zum Beispiel führt der Mikrocomputer ein in der Speichereinheit 6 gespeichertes Programm aus, um die Drehzahlberechnungseinheit 7, die Subtraktionseinheit 8, die Drehmomentsteuereinheit 9, die Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10, die Koordinatenumwandlungseinheit 11, die Subtraktionseinheit 12, die Subtraktionseinheit 13, die Stromsteuereinheit 14 und die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 zu aktivieren.
Die Drehzahlberechnungseinheit 7 berechnet die Drehzahl w des Rotors des Elektromotors M unter Verwendung des elektrischen Winkels θ, der von der Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels Sp erfasst wird. Beispielsweise dividiert die Drehzahlberechnungseinheit 6 den elektrischen Winkel θ durch den Betriebstakt der Berechnungseinheit 5, um die Drehzahl ω zu bestimmen.
Die Subtraktionseinheit 8 berechnet die Differenz Δω zwischen einem von außen eingegebenen Drehzahlanweisungswert ω* und der von der Drehzahlberechnungseinheit 7 ausgegebenen Drehzahl ω.
Die Drehmomentsteuereinheit 9 verwendet die von der Subtraktionseinheit 8 ausgegebene Differenz Δω, um einen Drehmomentanweisungswert T* zu ermitteln. Beispielsweise bezieht sich die Drehmomentsteuereinheit 9 auf in der Speichereinheit 6 gespeicherte Informationen, in denen die Drehzahl des Rotors des Elektromotors M und das Drehmoment des Elektromotors M einander zugeordnet sind, um das der Drehzahl entsprechende Drehmoment entsprechend der Differenz Δω als Drehmomentanweisungswert T* zu bestimmen.
Die Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10 wandelt den von der Drehmoment-Steuereinheit 9 ausgegebenen Drehmomentanweisungswert T* in einen d-Achsen-Stromanweisungswert Id* und einen q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* um. Zum Beispiel bezieht sich die Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10 auf die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Informationen, in denen das Drehmoment des Elektromotors M und der d-Achsen-Stromanweisungswert Id* und der q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* einander zugeordnet sind, um den d-Achsen-Stromanweisungswert Id* und den q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* zu bestimmen, die dem Drehmoment entsprechen, das dem Drehmomentanweisungswert T* entspricht.
Die Koordinatenumwandlungseinheit 11 verwendet den vom Stromsensor Si1 erfassten U-Phasen-Strom Iu und den vom Stromsensor Si2 erfassten V-Phasen-Strom Iv, um einen W-Phasen-Strom Iw zu bestimmen, der durch die W-Phase des Elektromotors M fließt. Darüber hinaus wandelt die Koordinatenumwandlungseinheit 11 den U-Phasen-Strom Iu, den V-Phasen-Strom Iv und den W-Phasen-Strom Iw in einen d-Achsen-Strom Id (eine Stromkomponente zur Erzeugung eines schwachen Feldes) und einen q-Achsen-Strom Iq (eine Stromkomponente zur Erzeugung eines Drehmoments) unter Verwendung des elektrischen Winkels θ um, der von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp erfasst wird.
Es ist zu beachten, dass die von den Stromsensoren Si1 und Si2 erfassten Ströme nicht auf die Kombination des U-Phasen-Stroms Iu und des V-Phasen-Stroms Iv beschränkt sind, sondern auch eine Kombination des V-Phasen-Stroms Iv und des W-Phasen-Stroms Iw oder eine Kombination des U-Phasen-Stroms Iu und des W-Phasen-Stroms Iw sein können. Wenn der V-Phasen-Strom Iv und der W-Phasen-Strom Iw von den Stromsensoren Si1 und Si2 erfasst werden, verwendet die Koordinatenumwandlungseinheit 11 den V-Phasen-Strom Iv und den W-Phasen-Strom Iw zur Bestimmung des U-Phasen-Stroms Iu. Wenn der U-Phasen-Strom Iu und der W-Phasen-Strom Iw von den Stromsensoren Si1 und Si2 erfasst werden, verwendet die Koordinatenumwandlungseinheit 11 den U-Phasen-Strom Iu und den W-Phasen-Strom Iw, um den V-Phasen-Strom Iv zu bestimmen.
Wenn die Umrichterschaltung 2 zusätzlich zu den Stromsensoren Si1 und Si2 einen Stromsensor Si3 umfasst, der einen durch die W-Phase des Elektromotors M fließenden Strom erfasst, kann die Koordinatenumwandlungseinheit 11 so konfiguriert sein, dass sie den von den Stromsensoren Si1 bis Si3 erfassten U-Phasen-Strom Iu, V-Phasen-Strom Iv und W-Phasen-Strom Iw in den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq unter Verwendung des von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp erfassten elektrischen Winkels θ umwandelt.
Die Subtraktionseinheit 12 berechnet die Differenz ΔId zwischen dem Stromanweisungswert Id* der d-Achse, der von der Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10 ausgegeben wird, und dem Strom Id der d-Achse, der von der Koordinatenumwandlungseinheit 11 ausgegeben wird.
Die Subtraktionseinheit 13 berechnet die Differenz ΔIq zwischen dem von der Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit 10 ausgegebenen q-Achsen-Stromanweisungswert Iq* und dem von der Koordinatenumwandlungseinheit 11 ausgegebenen q-Achsen-Strom Iq.
Die Stromsteuereinheit 14 berechnet einen d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und einen q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* durch Proportional-Integral-Regelung (PI) unter Verwendung der Differenz ΔId, die von der Subtraktionseinheit 12 ausgegeben wird, und der Differenz ΔIq, die von der Subtraktionseinheit 13 ausgegeben wird. Beispielsweise berechnet die Stromsteuereinheit 14 den Spannungsanweisungswert Vd* für die d-Achse mit Hilfe der folgenden Formel 1 und den Spannungsanweisungswert Vq* für die q-Achse mit Hilfe der folgenden Formel 2. Es ist zu beachten, dass Kp eine Konstante eines proportionalen Terms für die PI-Regelung ist, Ki eine Konstante eines integralen Terms für die PI-Regelung ist, Lq die q-Achsen-Induktivität einer Spule ist, die den Elektromotor M bildet, Ld die d-Achsen-Induktivität einer Spule ist, die den Elektromotor M bildet, ω die Drehzahl des Rotors des Elektromotors M ist und Ke eine induzierte Spannungskonstante ist. $\begin{array}{l} Spannungsanweisungswert der d-Achse Vd * = Kp \times Differenz Δ Id + \int (Ki \times \\ Differenz Δ I d) - ω LqIq \end{array}$
$\begin{array}{l} q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq * = Kp \times Differenz Δ Iq + \int (Ki \times \\ Differenz Δ I q) - ω LdId + ω Ke \end{array}$
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 wandelt den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung der vom Spannungssensor Sv erfassten Eingangsspannung Vin und des von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp erfassten elektrischen Winkels θ um. Es ist zu beachten, dass die von der Berechnungseinheit 5 berechneten Ergebnisse (U-Phasen-modulierte Welle Vu*, V-Phasen-modulierte Welle Vv* und W-Phasen-modulierte Welle Vw*) im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 in den Betrieb der Wechselrichterschaltung 2 einfließen werden.
In diesem Zusammenhang ist 2 unter (a) eine Darstellung, die ein Beispiel für die zweite Wechselspannung Vu, die an die U-Phase des Elektromotors M angelegt wird, die erste Wechselspannung Vv, die an die V-Phase des Elektromotors M angelegt wird, und die dritte Wechselspannung Vw, die an die W-Phase des Elektromotors M angelegt wird, darstellt. 2 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die modulierte Welle der U-Phase Vu* darstellt. 2 unter (d) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zeigt. Es ist anzumerken, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 2 unter (a) bis (d) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv angibt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung angibt. Darüber hinaus zeigt die in 2 unter (a) dargestellte durchgezogene Linie die Wechselspannung Vu, die in 2 unter (a) dargestellte gestrichelte Linie die Wechselspannung Vv, die in 2 unter (a) dargestellte lang gestrichelte kurz gestrichelte Linie die Wechselspannung Vw, die in 2 unter (b) zeigt die V-Phasen modulierte Welle Vv* an, die durchgezogene Linie in 2 unter (c) zeigt die U-Phasen modulierte Welle Vu* an, und die lang gestrichelte kurz gestrichelte Linie in 2 unter (d) zeigt die W-Phasen modulierte Welle Vw* an. Es ist zu beachten, dass der Bereich des elektrischen Sollwinkels θv von 0 bis 360 [Grad] als der Steuerzyklus des Elektromotors M angesehen wird.
3 unter (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Vergleichsergebnisses zwischen der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der Trägerwelle darstellt. 3 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S3 darstellt, das aus dem in 3 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 3 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S4 zeigt, das aus dem in 3 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 3 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addieren eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
4 (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Vergleichsergebnis zwischen der U-Phasen-modulierten Welle Vu* und der Trägerwelle zeigt. 4 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S1 zeigt, das aus dem in 4 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 4 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S2 zeigt, das aus dem in 4 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wurde. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 4 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addieren eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
5 unter (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Vergleichsergebnisses zwischen der W-Phasen-modulierten Welle Vw* und der Trägerwelle zeigt. 5 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S5 zeigt, das aus dem in 5 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 5 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S6 zeigt, das aus dem in 5 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wurde. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 5 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 erzeugt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit einem Modulationsfaktor Mref' (Modulationsfaktor Mref', der kleiner oder gleich dem Maximalwert (+1) der Trägerwelle und größer oder gleich dem Minimalwert (-1) der Trägerwelle ist) in Abhängigkeit von der Leistung (Drehzahl ω, d-Achsenstrom Id, q-Achsenstrom Iq) des Elektromotors M, wie in 2 unter (b) im ersten Abschnitt (0 bis 60 [Grad]) mit der positiven Spitze der ersten Wechselspannung Vv, die in 2 unter (a) im Steuerzyklus des Elektromotors M dargestellt ist. Es ist zu beachten, dass der Modulationsfaktor Mref' für jeden Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 bestimmt wird, wobei -1 ≤ Modulationsfaktor Mref' ≤ +1 genügt. Außerdem wird der Steuerzyklus des Elektromotors M > der Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 erfüllt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im ersten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit dem gleichen Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im ersten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit demselben Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (d) dargestellt. Dann vergleicht die Treiberschaltung 4 im ersten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 3 unter (a) dargestellt, wodurch das Ansteuersignal S3 wiederholt mit dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 ausgegeben wird, wie in 3 unter (b) dargestellt, und das Ansteuersignal S4 wiederholt mit dem niedrigen Pegel und dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW4 ausgegeben wird, wie in 3 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im ersten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 4 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S1 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 aus, wie in 4 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S2 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW2 aus, wie in 4 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Treiberschaltung 4 im ersten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 5 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Treibersignal S5 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 aus, wie in 5 unter (b) dargestellt, und gibt das Treibersignal SW6 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S6 aus, wie in 5 unter (c) dargestellt. So werden im ersten Abschnitt die Schaltelemente SW3 und SW4 wiederholt ein- und ausgeschaltet, die Schaltelemente SW1 und SW5 sind immer ausgeschaltet, und die Schaltelemente SW2 und SW6 sind immer eingeschaltet. Genauer gesagt, wird im ersten Abschnitt der Elektromotor M durch die einphasige Modulationssteuerung angetrieben, wenn der Modulationsfaktor Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als deren Minimalwert ist.
Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit einem Modulationsfaktor Mref' (Modulationsfaktor Mref, der kleiner oder gleich dem Maximalwert der Trägerwelle und größer oder gleich dem Minimalwert der Trägerwelle ist) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, wie in 2 unter (c) im zweiten Abschnitt (60 bis 120 [Grad]) mit der negativen Spitze der zweiten Wechselspannung Vu, die in 2 unter (a) im Steuerzyklus des Elektromotors M dargestellt ist. Außerdem erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im zweiten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit demselben Wert wie der Maximalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (b) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im zweiten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit demselben Wert wie der Maximalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (d) dargestellt. Dann vergleicht die Treiberschaltung 4 im zweiten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 4 unter (a) dargestellt, wodurch das Ansteuersignal S1 wiederholt mit dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 ausgegeben wird, wie in 4 unter (b) dargestellt, und das Ansteuersignal S2 wiederholt mit dem niedrigen Pegel und dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW2 ausgegeben wird, wie in 4 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im zweiten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die der Maximalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 3 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S3 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 aus, wie in 3 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S4 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW4 aus, wie in 3 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im zweiten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die der Maximalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 5 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S5 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 aus, wie in 5 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW6 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S6 aus, wie in 5 unter (c) dargestellt. Somit werden im zweiten Abschnitt die Schaltelemente SW1 und SW2 wiederholt ein- und ausgeschaltet, die Schaltelemente SW3 und SW5 sind immer eingeschaltet, und die Schaltelemente SW4 und SW6 sind immer ausgeschaltet. Genauer gesagt, wird im zweiten Abschnitt der Elektromotor M durch die einphasige Modulationssteuerung angetrieben, wenn der Modulationsfaktor Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als deren Minimalwert ist.
Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit einem Modulationsfaktor Mref' (Modulationsfaktor Mref', der kleiner oder gleich dem Maximalwert der Trägerwelle und größer oder gleich dem Minimalwert der Trägerwelle ist) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, wie in 2 unter (d) im dritten Abschnitt (120 bis 180 [Grad]) mit der positiven Spitze der dritten Wechselspannung Vw, die in 2 unter (a) im Steuerzyklus des Elektromotors M dargestellt ist. Außerdem erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im dritten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit dem gleichen Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (b) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im dritten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit demselben Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 2 unter (c) dargestellt. Dann vergleicht die Treiberschaltung 4 im dritten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 5 unter (a) dargestellt, wodurch das Ansteuersignal S5 wiederholt mit dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 ausgegeben wird, wie in 5 unter (b) dargestellt, und das Ansteuersignal S6 wiederholt mit dem niedrigen Pegel und dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW6 ausgegeben wird, wie in 5 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im dritten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 3 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S3 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 aus, wie in 3 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S4 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW4 aus, wie in 3 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im dritten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 4 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S1 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 aus, wie in 4 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S2 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW2 aus, wie in 4 unter (c) dargestellt. Somit werden im dritten Abschnitt die Schaltelemente SW5 und SW6 wiederholt ein- und ausgeschaltet, die Schaltelemente SW1 und SW3 sind immer ausgeschaltet, und die Schaltelemente SW2 und SW4 sind immer eingeschaltet. Genauer gesagt, wird im dritten Abschnitt der Elektromotor M durch die einphasige Modulationssteuerung angetrieben, wenn der Modulationsfaktor Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als ihr Minimalwert ist.
Wie oben beschrieben, treibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Elektromotor M im halben Zyklus (0 bis 180 [Grad]) des Steuerzyklus des Elektromotors M durch die einphasige Modulationssteuerung an, wenn der Modulationsfaktor Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als ihr Minimalwert ist. Ferner treibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Elektromotor M auch im anderen Halbzyklus (erster Abschnitt (180 bis 240 [Grad]), zweiter Abschnitt (240 bis 300 [Grad]) und dritter Abschnitt (300 bis 360 [Grad])) des Steuerzyklus des Elektromotors M durch die einphasige Modulationssteuerung an, wenn der Modulationsfaktor Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als ihr Minimalwert ist.
6 (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die zweite Wechselspannung Vu, die erste Wechselspannung Vv und die dritte Wechselspannung Vw zeigt. Darüber hinaus ist in 6 unter (b) ein Diagramm dargestellt, das ein Beispiel für die V-Phasen-modulierte Welle Vv* zeigt. 6 unter (c) ist außerdem eine Darstellung, die ein Beispiel für die U-Phasen-modulierte Welle Vu* zeigt. 6 unter (d) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zeigt. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 6 unter (a) bis (d) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv angibt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung angibt. Darüber hinaus zeigt die in 6 unter (a) dargestellte durchgezogene Linie die Wechselspannung Vu, die in 6 unter (a) dargestellte gestrichelte Linie die Wechselspannung Vv, die in 6 unter (a) dargestellte lange gestrichelte kurze gestrichelte Linie die Wechselspannung Vw, die in 6 unter (b) zeigt die V-Phasen modulierte Welle Vv* an, die durchgezogene Linie in 6 unter (c) zeigt die U-Phasen modulierte Welle Vu* an, und die lange gestrichelte kurze gestrichelte Linie in 6 unter (d) zeigt die W-Phasen modulierte Welle Vw* an. Es ist zu beachten, dass der Bereich des elektrischen Sollwinkels θv von 0 bis 360 [Grad] als der Steuerzyklus des Elektromotors M angesehen wird.
7 unter (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Vergleichsergebnisses zwischen der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der Trägerwelle zeigt. 7 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S3 darstellt, das aus dem in 7 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 7 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S4 zeigt, das aus dem in 7 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 7 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
8 (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Vergleichsergebnis zwischen der U-Phasen-modulierten Welle Vu* und der Trägerwelle zeigt. 8 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S1 zeigt, das aus dem in 8 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 8 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S2 zeigt, das aus dem in 8 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wurde. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 8 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addieren eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
9 unter (a) ist eine Darstellung, die ein Beispiel des Vergleichsergebnisses zwischen der W-Phasen-modulierten Welle Vw* und der Trägerwelle zeigt. 9 unter (b) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S5 zeigt, das aus dem in 9 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wird. 9 unter (c) ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Ansteuersignal S6 zeigt, das aus dem in 9 unter (a) dargestellten Vergleichsergebnis erhalten wurde. Es ist zu beachten, dass in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 9 unter (a) bis (c) dargestellt sind, die horizontale Achse den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addieren eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt.
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 erzeugt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit einem Modulationsfaktor Mref' (dem Maximalwert (+1) der Trägerwelle) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, wie in 6 unter (b) dargestellt, im ersten Abschnitt (0 bis 60 [Grad]) mit der positiven Spitze der ersten Wechselspannung Vv, die in Fig. Außerdem erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im ersten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit demselben Wert wie der Minimalwert (-1) der Trägerwelle, wie in 6 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im ersten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit dem gleichen Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 6 unter (d) dargestellt. Dann vergleicht die Treiberschaltung 4 im ersten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 7 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Treibersignal S3 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 aus, wie in 7 unter (b) dargestellt, und gibt das Treibersignal S4 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW4 aus, wie in 7 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im ersten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 8 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S1 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 aus, wie in 8 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW2 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S2 aus, wie in 8 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im ersten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 9 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S5 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 aus, wie in 9 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW6 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S6 aus, wie in 9 unter (c) dargestellt. Somit sind im ersten Abschnitt die Schaltelemente SW2, SW3 und SW6 immer eingeschaltet, und die Schaltelemente SW1, SW4 und SW5 sind immer ausgeschaltet. Genauer gesagt, wird im ersten Abschnitt, wenn der Modulationsfaktor Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, der Elektromotor M durch die Rechteckwellensteuerung angetrieben.
Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit einem Modulationsfaktor Mref' (dem Minimalwert der Trägerwelle) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, wie in 6 unter (c) dargestellt, im zweiten Abschnitt (60 bis 120 [Grad]) mit der negativen Spitze der zweiten Wechselspannung Vu, die in Fig. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im zweiten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit demselben Wert wie der Maximalwert der Trägerwelle, wie in 6 unter (b) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im zweiten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit demselben Wert wie der Maximalwert der Trägerwelle, wie in 6 unter (d) dargestellt. Dann vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im zweiten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 8 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S1 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 aus, wie in 8 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S2 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW2 aus, wie in 8 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Treiberschaltung 4 im zweiten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 7 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Treibersignal S3 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 aus, wie in 7 unter (b) dargestellt, und gibt das Treibersignal SW4 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S4 aus, wie in 7 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im zweiten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die der Maximalwert der Trägerwelle ist, mit der Trägerwelle, wie in 9 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S5 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 aus, wie in 9 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW6 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S6 aus, wie in 9 unter (c) dargestellt. Somit sind im zweiten Abschnitt die Schaltelemente SW2, SW3 und SW5 immer eingeschaltet, und die Schaltelemente SW1, SW4 und SW6 sind immer ausgeschaltet. Genauer gesagt, wird im zweiten Abschnitt, wenn der Modulationsfaktor Mref' der Mindestwert der Trägerwelle ist, der Elektromotor M durch die Rechteckwellensteuerung angetrieben.
Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit einem Modulationsfaktor Mref' (dem Maximalwert der Trägerwelle) entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, wie in 6 unter (d) dargestellt, im dritten Abschnitt (120 bis 180 [Grad]) mit der positiven Spitze der dritten Wechselspannung Vw, die in Fig. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im dritten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv* mit dem gleichen Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 6 unter (b) dargestellt. Darüber hinaus erzeugt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 im dritten Abschnitt die U-Phasen-modulierte Welle Vu* mit dem gleichen Wert wie der Minimalwert der Trägerwelle, wie in 6 unter (c) dargestellt. Dann vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im dritten Abschnitt die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die den Maximalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 9 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S5 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW5 aus, wie in 9 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal S6 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW6 aus, wie in 9 unter (c) dargestellt. Außerdem vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im dritten Abschnitt die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 7 unter (a) dargestellt, und gibt dabei das Ansteuerungssignal S3 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW3 aus, wie in 7 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW4 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S4 aus, wie in 7 unter (c) dargestellt. Darüber hinaus vergleicht die Ansteuerungsschaltung 4 im dritten Abschnitt die UW-Phasen-modulierte Welle Vu*, die den Minimalwert der Trägerwelle darstellt, mit der Trägerwelle, wie in 8 unter (a) dargestellt, und gibt dadurch das Ansteuerungssignal S1 mit dem niedrigen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW1 aus, wie in 8 unter (b) dargestellt, und gibt das Ansteuerungssignal SW2 mit dem hohen Pegel an den Gate-Anschluss des Schaltelements S2 aus, wie in 8 unter (c) dargestellt. Somit sind im dritten Abschnitt die Schaltelemente SW2, SW4 und SW5 immer eingeschaltet, und die Schaltelemente SW1, SW3 und SW6 sind immer ausgeschaltet. Genauer gesagt, wird im dritten Abschnitt, wenn der Modulationsfaktor Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, der Elektromotor M durch die Rechteckwellensteuerung angetrieben.
Wie oben beschrieben, treibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Elektromotor M im halben Zyklus (0 bis 180 [Grad]) des Steuerzyklus des Elektromotors M an, wenn der Modulationsfaktor Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist oder wenn der Modulationsfaktor Mref' der minimale Wert der Trägerwelle ist, durch die Rechteckwellensteuerung. Ferner treibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Elektromotor M auch im anderen Halbzyklus (erster Abschnitt (180 bis 240 [Grad]), zweiter Abschnitt (240 bis 300 [Grad]) und dritter Abschnitt (300 bis 360 [Grad])) des Steuerzyklus des Elektromotors M durch die Rechteckwellensteuerung in dem Fall an, in dem der Modulationsfaktor Mref' der Maximalwert der Trägerwelle ist oder in dem Fall, in dem der Modulationsfaktor Mref' der Minimalwert der Trägerwelle ist.
Wie oben beschrieben, gibt die Steuerungsvorrichtung 1 des Elektromotors M gemäß dem Ausführungsbeispiel die V-Phasen modulierte Welle Vv* entsprechend der Leistung des Elektromotors M aus und gibt den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als U-Phasen modulierte Welle Vu* und die W-Phasen modulierte Welle Vw* im ersten Abschnitt mit der Spitze der ersten Wechselspannung Vv im Steuerzyklus des Elektromotors M aus, die U-Phasen modulierte Welle Vu* entsprechend der Leistung des Elektromotors M ausgibt und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als V-Phasen modulierte Welle Vv* und die W-Phasen modulierte Welle Vw* im zweiten Abschnitt mit der Spitze der zweiten Wechselspannung Vu* ausgibt, und gibt die W-Phasen modulierte Welle Vw* entsprechend der Leistung des Elektromotors M aus und gibt den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als V-Phasen modulierte Welle Vv* und die U-Phasen modulierte Welle Vu* im dritten Abschnitt mit der Spitze der dritten Wechselspannung Vw aus.
So können im Steuerzyklus (erster bis dritter Abschnitt) des Elektromotors M in dem Fall, in dem die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, die U-Phasen-modulierte Welle Vu* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle sind, die Schaltelemente in einer Phase unter den Schaltelementen in den drei Phasen wiederholt ein- und ausgeschaltet werden, d.h. die einphasige Modulationssteuerung kann durchgeführt werden. Darüber hinaus kann im Steuerzyklus des Elektromotors M in dem Fall, in dem die in der V-Phase modulierte Welle Vv*, die in der U-Phase modulierte Welle Vu* und die in der W-Phase modulierte Welle Vw* entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle darstellen, jedes der Schaltelemente in den drei Phasen immer ein- oder ausgeschaltet werden, d.h. es kann die Rechteckwellensteuerung durchgeführt werden. Darüber hinaus können im Steuerzyklus des Elektromotors M die Schaltelemente mit Tastverhältnissen entsprechend der modulierten Welle der V-Phase Vv*, der modulierten Welle der U-Phase Vu* und der modulierten Welle der W-Phase Vw* ein- und ausgeschaltet werden, und die Einschaltzeiten der Schaltelemente können allmählich entsprechend der Leistung des Elektromotors M geändert werden. So können selbst dann, wenn die erhöhte Leistung des Elektromotors M von der einphasigen Modulationssteuerung zur Rechteckwellensteuerung übergeht, die EIN-Zeiten der Schaltelemente nahtlos geändert werden, und dementsprechend kann eine Verzerrung des durch den Elektromotor M fließenden Stroms unterdrückt werden, und eine Schwankung des Drehmoments kann unterdrückt werden. Darüber hinaus muss die Phase, in der die Schaltelemente geschaltet werden, nur für jeden der ersten bis dritten Abschnitte umgeschaltet werden, ohne dass eine komplizierte Berechnung erforderlich ist, und der Berechnungsaufwand der Steuerungsvorrichtung 1 kann somit reduziert werden.
Darüber hinaus kann die Steuerungsvorrichtung 1 des Elektromotors M gemäß dem Ausführungsbeispiel die Schaltfrequenzen der Schaltelemente SW1 bis SW6 im Vergleich zu Steuerungsvorrichtungen von Elektromotoren, die eine dreiphasige Modulationssteuerung oder eine zweiphasige Modulationssteuerung durchführen, erhöhen und somit die Schaltfrequenzen nach außerhalb des hörbaren Bereichs verschieben und eine Geräuschreduzierung erreichen.
10A ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 zeigt.

Die in 10A dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 umfasst eine Phasenwinkelberechnungseinheit 151, eine Additionseinheit 152, eine Modulationsfaktorberechnungseinheit 153, eine Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154 und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 155.

Die Phasenwinkelberechnungseinheit 151 berechnet einen Phasenwinkel δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, die von der Stromsteuereinheit 14 ausgegeben werden. Zum Beispiel bestimmt die Phasenwinkelberechnungseinheit 151 das Berechnungsergebnis der folgenden Formel 3 als den Phasenwinkel δ.
[Mathematische Formel 1] $δ = t a n^{1} (- \frac{ν_{a *}}{ν_{d *}})$
Die Additionseinheit 152 bestimmt das Ergebnis der Addition des von der Phasenwinkelberechnungseinheit 151 ausgegebenen Phasenwinkels δ und des von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp ausgegebenen elektrischen Winkels θ als den elektrischen Sollwinkel θv. Es ist zu beachten, dass die Phasenwinkelberechnungseinheit 151 und die Additionseinheit 152 eine elektrische Sollwinkelberechnungseinheit bilden. Genauer gesagt berechnet die Einheit zur Berechnung des elektrischen Sollwinkels den elektrischen Sollwinkel θv aus dem Spannungsanweisungswert Vd* für die d-Achse und dem Spannungsanweisungswert Vq* für die q-Achse entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M und dem von der Einheit zur Erfassung des elektrischen Winkels Sp erfassten elektrischen Winkel θ.
Die Modulationsfaktorberechnungseinheit 153 berechnet den Modulationsfaktor Mref unter Verwendung der vom Spannungssensor Sv erfassten Eingangsspannung Vin und des von der Stromsteuereinheit 14 ausgegebenen d-Achsen-Spannungsanweisungswerts Vd* und q-Achsen-Spannungsanweisungswerts Vq*. Beispielsweise bestimmt die Modulationsfaktorberechnungseinheit 153 das Berechnungsergebnis der folgenden Formel 4 als den Modulationsfaktor Mref. Es ist zu beachten, dass 0 ≤ Mref ≤ 1 erfüllt ist.
[Mathematische Formel 2] $M r e f = \frac{π \sqrt{V d^{- 2} - V q^{- 3}}}{\sqrt{6} \times V i n}$
Die Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154 erweitert den von der Modulationsfaktorberechnungseinheit 153 ausgegebenen Modulationsfaktor Mref, um den Modulationsfaktor Mref' zu bestimmen. Beispielsweise bestimmt die Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154 das Berechnungsergebnis der folgenden Formel 5 als den Modulationsfaktor Mref'. Es ist zu beachten, dass $- 1$
$- 1 \leq Mref' \leq + 1 erf \ddot{u} llt ist . Mref' = 2 \times Mref - 1$
Die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 155 erzeugt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung des elektrischen Sollwinkels θv, der von der Additionseinheit 152 ausgegeben wird, und des Modulationsfaktors Mref, der von der Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154 ausgegeben wird. Zum Beispiel bezieht sich die Einheit 155 zur Erzeugung modulierter Wellen auf die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Informationen D1, um die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zu bestimmen, die dem von der Additionseinheit 152 ausgegebenen elektrischen Sollwinkel θv entsprechen.
10B ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Information D1 zeigt.
In der in 10B dargestellten Information D1 sind „0 bis 60 [Grad]“, d.h. der erste Abschnitt, „-1 (der Minimalwert der Trägerwelle)“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „Mref'“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „-1“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet. Außerdem sind „60 bis 120 [Grad]“, das ist der zweite Abschnitt, „Mref'“, das ist die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „+1 (der maximale Wert der Trägerwelle)“, das ist die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „+ 1“, das ist die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet. Außerdem sind „120 bis 180 [Grad]“, d.h. der dritte Abschnitt, „-1“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „-1“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „Mref'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet. Außerdem sind „180 bis 240 [Grad]“, d.h. der erste Abschnitt, „+ 1“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „Mref'“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „+ 1“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet. Außerdem sind „240 bis 300 [Grad]“, das ist der zweite Abschnitt, „Mref'“, das ist die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „-1“, das ist die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „-1“, das ist die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet. Außerdem sind „300 bis 360 [Grad]“, d.h. der dritte Abschnitt, „+1“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „+ 1“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „Mref'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, einander zugeordnet.
Im Falle des elektrischen Sollwinkels θv (54 [Grad]) innerhalb des ersten Abschnitts (0 bis 60 [Grad]) gibt die Einheit 155 zur Erzeugung modulierter Wellen beispielsweise „-1“ als U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „Mref'“ als V-Phasen-modulierte Welle Vv* und „-1“ als W-Phasen-modulierte Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im ersten Abschnitt die Schaltelemente SW3 und SW4 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW1 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW5 ist immer ausgeschaltet, und das Schaltelement SW6 ist immer eingeschaltet. Wenn Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, ist im ersten Abschnitt das Schaltelement SW3 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW5 immer ausgeschaltet und das Schaltelement SW6 immer eingeschaltet.
Im Falle des elektrischen Sollwinkels θv (108 [Grad]) innerhalb des zweiten Abschnitts (60 bis 120 [Grad]) gibt die Einheit 155 zur Erzeugung modulierter Wellen „Mref'“ als U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „+ 1'“ als V-Phasen-modulierte Welle Vv* und „+ 1“ als W-Phasen-modulierte Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im zweiten Abschnitt die Schaltelemente SW1 und SW2 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW5 ist immer eingeschaltet, und das Schaltelement SW6 ist immer ausgeschaltet. Wenn Mref' der Minimalwert der Trägerwelle ist, ist im zweiten Abschnitt das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW3 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW5 immer eingeschaltet und das Schaltelement SW6 immer ausgeschaltet.
Im Falle des elektrischen Sollwinkels θv (162 [Grad]) innerhalb des dritten Abschnitts (120 bis 180 [Grad]) gibt die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen „-1'“ als U-Phasen-modulierte Welle Vu* aus, gibt „-1'“ als V-Phasen-modulierte Welle Vv* aus und gibt „Mref“ als W-Phasen-modulierte Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im dritten Abschnitt die Schaltelemente SW5 und SW6 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW4 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW1 ist immer ausgeschaltet, und das Schaltelement SW2 ist immer eingeschaltet. Wenn Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, ist im dritten Abschnitt das Schaltelement SW5 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW6 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW4 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet und das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet.
Genauer gesagt, kann die in 10A dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Modulationsfaktor Mref' entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* ausgeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* im ersten Abschnitt ausgeben kann, den Modulationsfaktor Mref' entsprechend der Leistung des Elektromotors M als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* auszugeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* im zweiten Abschnitt auszugeben, und den Modulationsfaktor Mref' entsprechend der Leistung des Elektromotors M als die W-Phasen-modulierte Welle Vw* ausgeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die U-Phasen-modulierte Welle Vu* im dritten Abschnitt ausgeben.
11A ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel für die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 zeigt.
Die in 11A dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 umfasst eine Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157.
Unter Verwendung des elektrischen Winkels θ, der von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp ausgegeben wird, wandelt die Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 (Spannungsanweisungswertberechnungseinheit) den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M, der von der Stromsteuereinheit 14 ausgegeben wird, in einen U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** (zweiter Spannungsanweisungswert), der der zweiten Wechselspannung Vu entspricht, einen V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** (erster Spannungsanweisungswert), der der ersten Wechselspannung Vv entspricht, und einen W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** (dritter Spannungsanweisungswert), der der dritten Wechselspannung Vw entspricht. Zum Beispiel wandelt die Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in den U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu**, den V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** und den W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** unter Verwendung der Transformationsmatrix C um, die durch die folgende Formel 6 ausgedrückt wird.
[Mathematische Formel 3] $C = \sqrt{\frac{2}{3}} [\begin{array}{l} c o s θ & c o s (θ - 2 π / 3) & c o s (θ + 2 π / 3) \\ - s i n θ & - s i n (θ - 2 π / 3) & - s i n (θ + 2 π / 3) \end{array}]$
Die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157 berechnet die modulierte U-Phasen-Welle Vu*, die modulierte V-Phasen-Welle Vv* und die modulierte W-Phasen-Welle Vw* unter Verwendung der von dem Spannungssensor Sv erfassten Eingangsspannung Vin, des d-Achsen-Spannungsanweisungswertes Vd* und des q-Achsen-Spannungsanweisungswertes Vq*, die von der Stromsteuereinheit 14 ausgegeben werden, und des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu**, des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** und des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw**, die von der Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 ausgegeben werden. Zum Beispiel berechnet die Einheit 157 zur Erzeugung modulierter Wellen die oben genannte Formel 3, um den Phasenwinkel δ zu bestimmen, bestimmt als elektrischen Sollwinkel θv das Ergebnis der Addition des Phasenwinkels δ und des elektrischen Winkels θ, der von der Einheit Sp zur Erfassung des elektrischen Winkels ausgegeben wird, berechnet die oben genannte Formel 4, um den Modulationsfaktor Mref zu bestimmen, und berechnet die oben genannte Formel 5, um den Modulationsfaktor Mref' zu bestimmen. Darüber hinaus bezieht sich die Einheit 157 zur Erzeugung modulierter Wellen auf die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Informationen D2, um die modulierte U-Phasen-Welle Vu*, die modulierte V-Phasen-Welle Vv* und die modulierte W-Phasen-Welle Vw* zu bestimmen, die den Verzweigungsbedingungen entsprechen, die aus dem U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu**, dem V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** und dem W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** erhalten werden, die von der Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 ausgegeben werden.
11B ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Information D2 zeigt.
In der Information D2, die in 11B ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw** und der Fall, in dem der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist“, „-1 (der Minimalwert der Trägerwelle)“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „Mref'“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „-1“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet. Darüber hinaus ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw**, und der Fall, in dem der U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** Null oder größer ist“, „Mref'“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „+1 (der Maximalwert der Trägerwelle)“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „+1“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet. Darüber hinaus ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** und der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** und der Fall, in dem der W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** Null oder größer ist“, „-1“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „-1“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „Mref'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet. Darüber hinaus ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw** und der Fall, in dem der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** kleiner als Null ist“, „+ 1“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „Mref'“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „+1'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet. Darüber hinaus ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** und der Fall, in dem der U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** kleiner als Null ist“, „Mref'“, d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „-1“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „-1'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet. Darüber hinaus ist die Verzweigungsbedingung „der Fall, in dem der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** und der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu**, und der Fall, in dem der W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** kleiner als Null ist“, „+ 1", d.h. die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, „+ 1“, d.h. die V-Phasen-modulierte Welle Vv*, und „Mref'“, d.h. die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, sind einander zugeordnet.
Zum Beispiel in dem Fall, in dem der absolute Wert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** größer ist als der absolute Wert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** und der absolute Wert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw**, und in dem Fall, in dem der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist, d.h. im Fall des elektrischen Sollwinkels θv innerhalb des ersten Abschnitts (0 bis 60 [Grad]) gibt die Einheit 157 zur Erzeugung modulierter Wellen „-1“ als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* aus, gibt „Mref'“ als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* aus und gibt „-1“ als die W-Phasen-modulierte Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im ersten Abschnitt die Schaltelemente SW3 und SW4 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW1 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW5 ist immer ausgeschaltet, und das Schaltelement SW6 ist immer eingeschaltet. Wenn Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, ist im ersten Abschnitt das Schaltelement SW3 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW5 immer ausgeschaltet und das Schaltelement SW6 immer eingeschaltet.
Darüber hinaus gibt die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157 in dem Fall, in dem der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vu** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vv** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswertes Vw**, und in dem Fall, in dem der U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu** Null oder größer ist, d.h. im Fall des elektrischen Sollwinkels θv innerhalb des zweiten Abschnitts (60 bis 120 [Grad]), gibt die Einheit 157 zur Erzeugung modulierter Wellen „Mref'“ als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* aus, gibt „+ 1" als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* aus und gibt „+ 1" als die W-Phasen-modulierte Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im zweiten Abschnitt die Schaltelemente SW1 und SW2 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW5 ist immer eingeschaltet, und das Schaltelement SW6 ist immer ausgeschaltet. Wenn Mref' der Minimalwert der Trägerwelle ist, ist im zweiten Abschnitt das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW3 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW4 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW5 immer eingeschaltet und das Schaltelement SW6 immer ausgeschaltet.
Darüber hinaus gibt die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157 in dem Fall, in dem der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** größer ist als der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** und der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu**, und in dem Fall, in dem der W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** Null oder größer ist d.h. im Fall des elektrischen Sollwinkels θv innerhalb des dritten Abschnitts (120 bis 180 [Grad]) gibt die Erzeugungseinheit für modulierte Wellen 157 „-1“ als die modulierte U-Phasen-Welle Vu* aus, gibt „-1“ als die modulierte V-Phasen-Welle Vv* aus und gibt „Mref“ als die modulierte W-Phasen-Welle Vw* aus. Wenn also Mref' kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, werden im dritten Abschnitt die Schaltelemente SW5 und SW6 wiederholt ein- und ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 ist immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW4 ist immer eingeschaltet, das Schaltelement SW1 ist immer ausgeschaltet, und das Schaltelement SW2 ist immer eingeschaltet. Wenn Mref' der maximale Wert der Trägerwelle ist, ist im dritten Abschnitt das Schaltelement SW5 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW6 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW3 immer ausgeschaltet, das Schaltelement SW4 immer eingeschaltet, das Schaltelement SW1 immer ausgeschaltet und das Schaltelement SW2 immer eingeschaltet.
Genauer gesagt, kann die in 11A dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Modulationsfaktor Mref' entsprechend dem Ausgang des Elektromotors M als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* ausgeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* im ersten Abschnitt ausgeben kann, den Modulationsfaktor Mref' entsprechend der Leistung des Elektromotors M als die U-Phasen-modulierte Welle Vu* auszugeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* im zweiten Abschnitt auszugeben, und den Modulationsfaktor Mref' entsprechend der Leistung des Elektromotors M als die W-Phasen-modulierte Welle Vw* ausgeben und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die U-Phasen-modulierte Welle Vu* im dritten Abschnitt ausgeben.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht als auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt anzusehen, und es können verschiedene Verbesserungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
<Modifikationsbeispiel 1 >
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 gemäß Modifikationsbeispiel 1 zeigt.
Zunächst bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S1). Zum Beispiel bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Differenz zwischen dem diesmal erfassten elektrischen Winkel θ und dem zuvor erfassten elektrischen Winkel θ als Berechnungszyklus T.
Als nächstes schätzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S2). Zum Beispiel bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Berechnungszeitpunkt nach dem Berechnungszyklus T aus dem aktuellen Berechnungszeitpunkt der Berechnungseinheit 5 als den Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, bestimmt den Berechnungszeitpunkt nach dem Berechnungszyklus T aus dem Startzeitpunkt als den Endzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, und bestimmt den Bereich von dem Startzeitpunkt bis zu dem Endzeitpunkt als den nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5. Es ist zu beachten, dass die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw*, die zum aktuellen Berechnungszeitpunkt bestimmt wurden, im Betrieb der Wechselrichterschaltung 2 im nächsten Berechnungszyklus T berücksichtigt werden.
Wenn dann im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 ein Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt (0 [Grad], 60 [Grad], 120 [Grad], 180 [Grad], 240 [Grad], 300 [Grad]) vorliegt (Schritt S3: Ja), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Schaltzeitpunkt tc (Schritt S4). Zum Beispiel bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Differenz zwischen dem Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt und dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T als Schaltzeitpunkt tc.
Gibt es dagegen im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 keinen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt (Schritt S3: Nein), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Umschaltzeit tc auf einen Wert, der größer ist als der Berechnungszyklus (Schritt S5).
Dann wandelt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung der Eingangsspannung Vin und des elektrischen Winkels θ um, und schaltet die jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* nach dem Ablauf der Umschaltzeit tc zum Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T (Schritt S6).
13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Einstellung der Umschaltzeit tc. Es ist zu beachten, dass die horizontale Achse in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 13 dargestellt sind, den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zum elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt. Darüber hinaus zeigt die in 13 dargestellte durchgezogene Linie die in der U-Phase modulierte Welle Vu* an, die in 13 dargestellte gestrichelte Linie zeigt die in der V-Phase modulierte Welle Vv* an, und die in 13 dargestellte lange gestrichelte kurze gestrichelte Linie zeigt die in der W-Phase modulierte Welle Vw* an. Darüber hinaus wird der Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 auf 18 [Grad] eingestellt.
Angenommen wird beispielsweise der Fall, dass der elektrische Sollwinkel θv zum aktuellen Berechnungszeitpunkt der Berechnungseinheit 5 auf 36 [Grad] eingestellt wird. Alternativ wird ein Fall angenommen, in dem der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw**, und in dem der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist.
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 bestimmt 36 [Grad] + 18 [Grad] = 54 [Grad] als Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, bestimmt 54 [Grad] + 18 [Grad] = 72 [Grad] als Endzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 und bestimmt 54 [Grad] bis 72 [Grad] als nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5.
Weiter, bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Zeit, die 60 [Grad] - 54 [Grad] = 6 [Grad] entspricht, als die Umschaltzeit tc, wenn die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 feststellt, dass der elektrische Sollwinkel θv in den ersten Abschnitt (0 bis 60 [Grad]) fällt oder feststellt, dass der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** und dass der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist, und bestimmt, dass es 60 [Grad] als Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt (54 [Grad] bis 72 [Grad]).
Dann, zum Startzeitpunkt (54 [Grad]) des nächsten Berechnungszyklus T, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* nach Ablauf der Umschaltzeit tc (die Zeit, die 6 [Grad] entspricht) um. Genauer gesagt, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 bei 60 [Grad] den Wert der V-Phasen-modulierten Welle Vv* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle um, schaltet den Wert der W-Phasen-modulierten Welle Vw* vom Minimalwert der Trägerwelle auf deren Maximalwert um, und schaltet den Wert der U-Phasen-modulierten Welle Vu* vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref' um. Es ist zu beachten, dass die modulierten Wellen in der Mitte des Berechnungszyklus nicht geändert werden und bis zum nächsten Berechnungszyklus kontinuierlich ausgegeben werden, wenn im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 kein Umschaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt erfolgt.
Wie oben beschrieben, stimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 gemäß Modifikationsbeispiel 1 den Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T mit dem Schaltzeitpunkt ab, wenn es den Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt, den Schaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt oder den Schaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt. Mit anderen Worten, wenn es den Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt, den Schaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt oder den Schaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt, verschiebt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 gemäß Modifikationsbeispiel 1 den Schaltzeitpunkt auf nach dem Ablauf der Umschaltzeit tc vom Startzeitpunkt des Berechnungszyklus der Berechnungseinheit 5.
So können die jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* zu dem Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, dem Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder dem Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt geschaltet werden, und dies, die Schaltelemente daran gehindert werden können, in dem Fall, in dem es nicht notwendig ist, die Schaltelemente einzuschalten, eingeschaltet zu werden, während die Schaltelemente daran gehindert werden können, in dem Fall, in dem es notwendig ist, die Schaltelemente einzuschalten, ausgeschaltet zu werden, kann die Verzerrung, die in dem durch den Elektromotor M fließenden Strom erzeugt wird, weiter unterdrückt werden, und die Schwankung des Drehmoments kann weiter unterdrückt werden.
<Modifikationsbeispiel 2>
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 gemäß Modifikationsbeispiel 2 zeigt. Es ist anzumerken, dass die in 14 dargestellten Schritte S1, S2, S3 und S5 als ähnlich zu den in 12 dargestellten Schritten S1, S2, S3 und S5 angesehen werden und deren Beschreibungen weggelassen werden.
Das in 14 dargestellte Flussdiagramm unterscheidet sich vom Flussdiagramm in 12 dadurch, dass, wenn es Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 gibt (Schritt S3: Ja), die Umschaltzeiten tc1 bis tc3 auf der Grundlage von modulierten Wellen, die den ersten bis dritten Prioritäten entsprechen, eingestellt werden (Schritt S4'), und zum Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T die jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* nach Ablauf der Umschaltzeiten tc1 bis tc3 geschaltet werden (Schritt S6'). Es ist zu beachten, dass die modulierte Welle, die der ersten Priorität entspricht, eine modulierte Welle ist, die von dem Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle zu den Schaltzeitpunkten für den ersten bis dritten Abschnitt geschaltet wird. Darüber hinaus ist die modulierte Welle, die der zweiten Priorität entspricht, eine modulierte Welle, die vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Maximalwert derselben umgeschaltet wird, oder eine modulierte Welle, die vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Minimalwert derselben zu den Schaltzeitpunkten für den ersten bis dritten Abschnitt umgeschaltet wird. Es ist zu beachten, dass die modulierte Welle, die der dritten Priorität entspricht, eine modulierte Welle ist, die vom Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref' zu den Schaltzeitpunkten für den ersten bis dritten Abschnitt umgeschaltet wird.
Wenn es im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* in der Reihenfolge der modulierten Welle entsprechend der ersten Priorität, der modulierten Welle entsprechend der zweiten Priorität und der modulierten Welle entsprechend der dritten Priorität zu den Schaltzeitpunkten um.
Genauer gesagt, wenn es im nächsten Berechnungszyklus T einen Umschaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt gibt, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 zum Umschaltzeitpunkt den Wert der V-Phasen-modulierten Welle Vv* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle, schaltet dann den Wert der W-Phasen-modulierten Welle Vw* vom Minimalwert der Trägerwelle auf deren Maximalwert oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf deren Minimalwert, und schaltet dann den Wert der U-Phasen-modulierten Welle Vu* vom Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref.
Zusätzlich schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15, wenn im nächsten Berechnungszyklus T ein Umschaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt vorliegt, zum Umschaltzeitpunkt den Wert der U-Phasen-modulierten Welle Vu* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle, schaltet dann den Wert der V-Phasen modulierten Welle Vv* vom Minimalwert der Trägerwelle auf deren Maximalwert oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf deren Minimalwert, und schaltet dann den Wert der W-Phasen modulierten Welle Vw* vom Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor.
Zusätzlich schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15, wenn im nächsten Berechnungszyklus T ein Umschaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt vorliegt, zum Umschaltzeitpunkt den Wert der W-Phasen-modulierten Welle Vw* von dem Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle, schaltet dann den Wert der U-Phasen-modulierten Welle Vu* vom Minimalwert der Trägerwelle auf deren Maximalwert oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf deren Minimalwert, und schaltet dann den Wert der V-Phasen-modulierten Welle Vv* vom Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor.
15 unter (a) bis 15 unter (c) sind Diagramme zur Darstellung der Einstellung der Umschaltzeiten tc1 bis tc3. Es ist anzumerken, dass die horizontale Achse in den zweidimensionalen Koordinaten, die in 15 unter (a) bis 15 unter (c) dargestellt sind, den elektrischen Sollwinkel θv anzeigt, der durch Addition eines Phasenwinkels δ, der dem d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und dem q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* entspricht, zu dem elektrischen Winkel θ des Rotors des Elektromotors M erhalten wird, während die vertikale Achse eine Spannung anzeigt. Darüber hinaus zeigen die durchgezogenen Linien in 15 unter (a) bis 15 unter (c) die modulierte U-Phasen-Welle Vu*, die gestrichelten Linien in 15 unter (a) bis 15 unter (c) die modulierte V-Phasen-Welle Vv* und die langen gestrichelten kurzen gestrichelten Linien in 15 unter (a) bis 15 unter (c) die modulierte W-Phasen-Welle Vw* an. Darüber hinaus wird der Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 auf 18 [Grad] eingestellt.
Angenommen wird beispielsweise der Fall, dass der elektrische Sollwinkel θv zum aktuellen Berechnungszeitpunkt der Berechnungseinheit 5 auf 36 [Grad] eingestellt wird. Alternativ wird ein Fall angenommen, in dem der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw**, und in dem der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist.
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 bestimmt 36 [Grad] + 18 [Grad] = 54 [Grad] als Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, bestimmt 54 [Grad] + 18 [Grad] = 72 [Grad] als Endzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 und bestimmt 54 [Grad] bis 72 [Grad] als nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5.
Als nächstes setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Schaltzeitpunkte tc1 bis tc3, wenn die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 feststellt, dass der elektrische Sollwinkel θv in den ersten Abschnitt (0 bis 60 [Grad]) fällt oder feststellt, dass der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** und dass der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist, und bestimmt, dass es 60 [Grad] als Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt (54 [Grad] bis 72 [Grad]).
Zum Beispiel, wie in 15 unter (a) dargestellt, bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Zeit, die 60 [Grad] - 54 [Grad] = 6 [Grad] entspricht, als Umschaltzeit tc2, die Zeit, die Δt kürzer als die Umschaltzeit tc2 ist, als Umschaltzeit tc1, und die Zeit, die Δt länger als die Umschaltzeit tc2 ist, als Umschaltzeit tc3. Es ist anzumerken, dass Δt eine Zeit (ein elektrischer Winkel) zum Verschieben des Zeitpunkts des Schaltens der jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* ist, so dass die Zeitpunkte des Schaltens der jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv*, und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* nicht zusammenfallen, und die Zeit, die doppelt so lang wie Δt ist, eine Mindestzeit ist, die die Verzerrung des durch den Elektromotor M fließenden Stroms zulässt, selbst wenn das Schaltelement nicht wiederholt für die Zeit, die doppelt so lang wie Δt ist, ein- und ausgeschaltet wird.
Alternativ kann, wie in 15 unter (b) dargestellt, die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Zeit, die 60 [Grad] - 54 [Grad] = 6 [Grad] entspricht, als Umschaltzeit tc1, die Zeit, die Δt länger als die Umschaltzeit tc1 ist, als Umschaltzeit tc2 und die Zeit, die Δt länger als die Umschaltzeit tc2 ist, als Umschaltzeit tc3 bestimmen.
Alternativ kann, wie in 15 unter (c) dargestellt, die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 die Zeit, die 60 [Grad] - 54 [Grad] = 6 [Grad] entspricht, als Umschaltzeit tc3, die Zeit, die Δt kürzer als die Umschaltzeit tc3 ist, als Umschaltzeit tc2 und die Zeit, die Δt kürzer als die Umschaltzeit tc2 ist, als Umschaltzeit tc1 bestimmen.
Dann, zum Startzeitpunkt (54 [Grad]) des nächsten Berechnungszyklus T, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 den Wert der V-Phasen-modulierten Welle Vv* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle nach Ablauf der Umschaltzeit tc1, schaltet nach Ablauf der Umschaltzeit tc1 den Wert der W-Phasen modulierten Welle Vw* vom Minimalwert der Trägerwelle auf deren Maximalwert, und schaltet nach Ablauf der Umschaltzeit tc3 den Wert der U-Phasen modulierten Welle Vu* vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref'.
Wie oben beschrieben, verschiebt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 gemäß Modifikationsbeispiel 2 die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der U-Phasen-modulierten Welle Vu*, der V-Phasen-modulierten Welle Vv* und der W-Phasen-modulierten Welle Vw* so, dass die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der UPhasen-modulierten Welle Vu*, V-Phasen modulierten Welle Vv* und W-Phasen modulierten Welle Vw* sich beim Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, dem Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder dem Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt nicht gegenseitig überlappen.
Dann können die Schaltelemente, die sich voneinander unterscheiden, davon abgehalten werden, gleichzeitig zum Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt, zum Schaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt oder zum Schaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt eingeschaltet zu werden, und somit kann die Erzeugung von Impulsen mit umgekehrter Polarität unterdrückt werden, und elektromagnetische Geräusche können unterdrückt werden. Dementsprechend kann die Verzerrung, die in dem durch den Elektromotor fließenden Strom erzeugt wird, weiter unterdrückt werden, und die Schwankung im Drehmoment kann weiter unterdrückt werden.
<Modifikationsbeispiel 3>
Wie im Modifikationsbeispiel 1 und Modifikationsbeispiel 2 besteht in dem Fall, in dem es Schaltzeiten für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 gibt und in dem die Schaltzeiten vom Startzeitpunkt des Berechnungszyklus der Berechnungseinheit 5 nach dem Ablauf der Umschaltzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 verschoben werden, die Möglichkeit, dass der Fehler zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S und dem gewünschten Tastverhältnis relativ erhöht wird.
16 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine V-Phasen-modulierte Welle Vv*, eine Trägerwelle und ein Ansteuersignal S3 gemäß Modifikationsbeispiel 1 oder Modifikationsbeispiel 2 zeigt. Es ist zu beachten, dass ein Zyklus der Trägerwelle auf 9 [Grad] eingestellt ist.
In 16 schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 zum Startzeitpunkt (54 [Grad]) des nächsten Berechnungszyklus T den Wert der V-Phasen-modulierten Welle Vv* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle nach Ablauf der Umschaltzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 (die Zeit, die 6 [Grad] entspricht).
Wie oben beschrieben, wird in dem Fall, in dem es Schaltzeiten für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt und in dem die Umschaltzeit tc oder die Umschaltzeit tc1 kürzer als ein Zyklus der Trägerwelle ist, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* von der modulierten Welle Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle vor dem Ablauf eines Zyklus der Trägerwelle ab dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T umgeschaltet, und das Tastverhältnis des Ansteuersignals S3 stimmt nicht mit dem Tastverhältnis überein, das der modulierten Welle Mref' entspricht. Genauer gesagt, wenn es Schaltzeiten für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt, besteht die Möglichkeit, dass der Fehler zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S und einem gewünschten Tastverhältnis relativ erhöht wird. Wenn der Fehler zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S und dem gewünschten Tastverhältnis relativ erhöht ist, können Oberschwingungen niedrigerer Ordnung (Schwebungen) auf den durch den Elektromotor M fließenden Strom angewendet werden, wodurch die Drehmomentwelligkeit und die Geräuschschwingung erhöht werden.
Daher wird in der Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M gemäß Modifikationsbeispiel 3 in dem Fall, dass es Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T gibt, die Frequenz f der Trägerwelle auf eine vorbestimmte Frequenz umgeschaltet, so dass der Fehler zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S und dem gewünschten Tastverhältnis im Zeitraum vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T bis zum Ablauf der Umschaltzeit tc relativ verringert wird.
17 ist eine Darstellung, die ein Beispiel der Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt. Es ist anzumerken, dass dieselben Komponenten wie in 1 durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Die in 17 dargestellte Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M dadurch, dass anstelle der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' und der Antriebsschaltung 4' eine dq/uvw-Umwandlungseinheit 15 und eine Antriebsschaltung 4 vorgesehen sind.
Die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' wandelt einen d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und einen q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in eine U-Phasen-modulierte Welle Vu*, eine V-Phasen-modulierte Welle Vv* und eine W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung einer vom Spannungssensor Sv erfassten Eingangsspannung Vin und eines von der elektrischen Winkeldetektionseinheit Sp erfassten elektrischen Winkels θ um und setzt die Frequenz f der Trägerwelle auf eine vorbestimmte Frequenz. Es ist zu beachten, dass die von der Berechnungseinheit 5 berechneten Ergebnisse (U-Phasen-modulierte Welle Vu*, V-Phasen-modulierte Welle Vv*, W-Phasen-modulierte Welle Vw* und Frequenz f) im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 in den Betrieb der Wechselrichterschaltung 2 einfließen werden.
Die Treiberschaltung 4 umfasst einen IC und dergleichen, vergleicht die von der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' ausgegebene U-Phasen-modulierte Welle Vu*, V-Phasen-modulierte Welle Vv* und W-Phasen-modulierte Welle Vw* mit der von der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' ausgegebenen Trägerwelle mit der Frequenz f und gibt die den Vergleichsergebnissen entsprechenden Treibersignale S1 bis S6 an die jeweiligen Gate-Anschlüsse der Schaltelemente SW1 bis SW6 aus.
18A ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' zeigt. Es ist anzumerken, dass dieselben Komponenten wie in 10A durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Die in 18A dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' umfasst eine Phasenwinkelberechnungseinheit 151, eine Additionseinheit 152, eine Modulationsfaktorberechnungseinheit 153, eine Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154, eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 155' und eine Drehzahlberechnungseinheit 158.
Die Drehzahlberechnungseinheit 158 berechnet die Drehzahl ω des Rotors des Elektromotors M unter Verwendung des elektrischen Winkels θ, der von der Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels Sp erfasst wird. Zum Beispiel differenziert die Drehzahlberechnungseinheit 158 den elektrischen Winkel θ in Bezug auf die Zeit, um die Drehzahl ω zu bestimmen.
Die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 155' erzeugt die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung eines von der Additionseinheit 152 ausgegebenen elektrischen Sollwinkels θv, eines von der Modulationsfaktorerweiterungseinheit 154 ausgegebenen Modulationsfaktors Mref' und der von der Drehzahlberechnungseinheit 158 berechneten Drehzahl ω und setzt die Frequenz f der Trägerwelle auf eine vorbestimmte Frequenz. Beispielsweise bezieht sich die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 155' auf die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Informationen D1, um die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zu bestimmen, die dem von der Additionseinheit 152 ausgegebenen elektrischen Sollwinkel θv entsprechen. Darüber hinaus setzt die Einheit 155' zur Erzeugung modulierter Wellen die Frequenz f der Trägerwelle auf eine Standardfrequenz fd, eine Frequenz fc, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc ist, oder eine Frequenz fc1, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc1 ist. Es ist zu beachten, dass die Standardfrequenz fd z.B. eine Frequenz ist, die dem Berechnungszyklus der Berechnungseinheit 5 oder der Drehzahl ω entspricht.
18B ist eine Darstellung, die ein weiteres Beispiel für die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' zeigt. Es ist anzumerken, dass dieselben Komponenten wie in 11A und 18A durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet sind.
Die in 18B dargestellte dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' umfasst eine Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156, eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157' und eine Drehzahlberechnungseinheit 158.
Die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157' erzeugt die modulierte U-Phasen-Welle Vu*, die modulierte V-Phasen-Welle Vv* und die modulierte W-Phasen-Welle Vw* unter Verwendung der vom Spannungssensor Sv erfassten Eingangsspannung Vin, des d-Achsen-Spannungsanweisungswertes Vd* und des q-Achsen-Spannungsanweisungswertes Vq*, die von der Stromsteuereinheit 14 ausgegeben werden, und des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu**, des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** und des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw**, die von der Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 ausgegeben werden, und setzt die Frequenz f der Trägerwelle auf eine vorbestimmte Frequenz. Zum Beispiel berechnet die Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen 157' die oben genannte Formel 3, um den Phasenwinkel δ zu bestimmen, bestimmt als den elektrischen Sollwinkel θv das Ergebnis der Addition des Phasenwinkels δ und des elektrischen Winkels θ, der von der Einheit zur Erfassung des elektrischen Winkels Sp ausgegeben wird, berechnet die oben genannte Formel 4, um den Modulationsfaktor Mref zu bestimmen, und berechnet die oben genannte Formel 5, um den Modulationsfaktor Mref' zu bestimmen. Darüber hinaus bezieht sich die Erzeugungseinheit für modulierte Wellen 157' auf die in der Speichereinheit 6 gespeicherten Informationen D2, um die modulierte U-Phasen-Welle Vu*, die modulierte V-Phasen-Welle Vv* und die modulierte W-Phasen-Welle Vw* zu bestimmen, die den Verzweigungsbedingungen entsprechen, die aus dem U-Phasen-Spannungsanweisungswert Vu**, dem V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** und dem W-Phasen-Spannungsanweisungswert Vw** erhalten werden, die von der Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit 156 ausgegeben werden. Darüber hinaus setzt die Einheit 157' zur Erzeugung modulierter Wellen die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fd, die Frequenz fc oder die Frequenz fc1.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' zeigt. Es ist zu beachten, dass die in 19 dargestellten Schritte S1 bis S5 den in 12 dargestellten Schritten S1 bis S5 ähnlich sind.
Zunächst bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' den Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S1), schätzt den nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S2) und bestimmt, ob es einen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 gibt (Schritt S3).
Als nächstes stellt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es einen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt gibt (Schritt S3: Ja), die Umschaltzeit tc basierend auf dem Schaltzeitpunkt ein (Schritt S4), wenn die Umschaltzeit tc gleich oder länger als die Mindestzeit t_min ist (Schritt S7: Ja), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fc (Schritt S8), und die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' geht zu einem Schritt 10 über. Die Mindestzeit t_min bezieht sich auf den Mindestwert eines Zyklus der Trägerwelle in dem Fall, in dem die Schaltelemente SW1 bis SW6 von Aus auf Ein oder von Ein auf Aus geschaltet werden können.
Im Gegensatz dazu setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es keinen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt gibt (Schritt S3: Nein), die Umschaltzeit tc auf einen Wert, der größer ist als der nächste Berechnungszyklus T (Schritt S5), setzt die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fd (Schritt S9) und fährt mit dem Schritt S10 fort.
Wenn die Umschaltzeit tc kürzer als die Mindestzeit t_min ist (Schritt S7: Nein), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fd (Schritt S9) und geht zu Schritt S10 über.
Als nächstes wandelt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im Schritt S10 den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung der Eingangsspannung Vin und des elektrischen Winkels θ um, die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zum Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T an die Treiberschaltung 4' ausgibt und die Frequenz f an die Treiberschaltung 4' ausgibt.
Darüber hinaus schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im Schritt S10 nach Ablauf der Umschaltzeit tc vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle, vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref', vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Maximalwert der Trägerwelle, vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Minimalwert der Trägerwelle, vom Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert der Trägerwelle, oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref', und schaltet die Frequenz f auf die Frequenz fd um.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel für den Betrieb der dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' zeigt. Es ist zu beachten, dass die in 20 dargestellten Schritte S1 bis S4' und S5 den in 14 dargestellten Schritten S1 bis S4' und S5 ähnlich sind. Darüber hinaus sind die in 20 dargestellten Schritte S9 und S10 den in 19 dargestellten Schritten S9 und S10 ähnlich.
Zunächst bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' den Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S1), schätzt den nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 (Schritt S2) und bestimmt, ob es einen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 gibt (Schritt S3).
Als nächstes stellt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es Schaltzeiten für den ersten bis dritten Abschnitt gibt (Schritt S3: Ja), die Umschaltzeiten tc1 bis tc3 basierend auf der Schaltzeit ein (Schritt S4'), wenn die Umschaltzeit tc1 gleich oder länger als die Mindestzeit t_min ist (Schritt S11: Ja), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Frequenz f auf die Frequenz fc1 (Schritt S12), und die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' geht zu einem Schritt S10 über.
Im Gegensatz dazu setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es keinen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt gibt (Schritt S3: Nein), die Umschaltzeit tc auf einen Wert, der größer ist als der nächste Berechnungszyklus T (Schritt S5), setzt die Frequenz f auf die Frequenz fd (Schritt S9) und fährt mit dem Schritt S10 fort.
Wenn die Umschaltzeit tc1 kürzer als die Mindestzeit t_min ist (Schritt S11: Nein), setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Frequenz f auf die Frequenz fd (Schritt S9) und fährt mit Schritt S10 fort.
Als nächstes wandelt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im Schritt S10 den d-Achsen-Spannungsanweisungswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsanweisungswert Vq* in die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* unter Verwendung der Eingangsspannung Vin und des elektrischen Winkels θ um, die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* zum Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T an die Treiberschaltung 4' ausgibt und die Frequenz f an die Treiberschaltung 4' ausgibt.
Darüber hinaus schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im Schritt S10 nach Ablauf der Umschaltzeit tc vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle, vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref', vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Maximalwert der Trägerwelle, vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Minimalwert der Trägerwelle, vom Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert der Trägerwelle, oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref', und schaltet die Frequenz f auf die Frequenz fd um.
Dementsprechend werden im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* nicht umgeschaltet, wenn es kein Umschalttiming für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, während sie im nächsten Berechnungszyklus T die gleichen Werte haben.
Außerdem wird im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 die Frequenz f der Trägerwelle nicht umgeschaltet, wenn es keinen Schaltzeitpunkt für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, während sie im nächsten Berechnungszyklus T weiterhin auf die Frequenz fd eingestellt wird.
Im Gegensatz dazu werden im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, zum Zeitpunkt des Ablaufs der Umschaltzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T die U-Phasen-modulierte Welle Vu*, die V-Phasen-modulierte Welle Vv* und die W-Phasen-modulierte Welle Vw* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle geschaltet, vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref', vom Minimalwert der Trägerwelle auf den Maximalwert der Trägerwelle, vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Minimalwert der Trägerwelle, vom Modulationsfaktor Mref' auf den Minimalwert der Trägerwelle oder vom Maximalwert der Trägerwelle auf den Modulationsfaktor Mref'.
Zusätzlich wird im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fc oder die Frequenz fc1 in der Periode vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T bis zum Ablauf der Schaltzeitpunktzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 gesetzt, und die Frequenz f der Trägerwelle wird auf die Frequenz fd in der Periode vom Zeitpunkt des Ablaufs der Schaltzeitpunktzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 bis zum Endzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T gesetzt.
21 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine V-Phasen-modulierte Welle Vv*, eine Trägerwelle und ein Ansteuersignal S3 gemäß Modifikationsbeispiel 3 zeigt. Es ist anzumerken, dass jeder Berechnungszyklus der Berechnungseinheit 5 auf 18 [Grad] eingestellt ist, und ein Zyklus der Trägerwelle im Falle, dass die Frequenz f auf die Frequenz fd eingestellt ist, auf 9 [Grad] eingestellt ist.
Zunächst bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' 36 [Grad] + 18 [Grad] = 54 [Grad] als Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, bestimmt 54 [Grad] + 18 [Grad] = 72 [Grad] als Endzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 und bestimmt 54 bis 72 [Grad] als nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5.
Weiter, bestimmt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Zeit, die 60 [Grad] - 54 [Grad] = 6 [Grad] entspricht, als die Umschaltzeit tc oder die Umschaltzeit tc1, wenn die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' feststellt, dass der elektrische Sollwinkel θv in den ersten Abschnitt (0 bis 60 [Grad]) fällt oder feststellt, dass der Absolutwert des V-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vv** größer ist als der Absolutwert des U-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vu** und der Absolutwert des W-Phasen-Spannungsanweisungswerts Vw** und dass der V-Phasen-Spannungsanweisungswert Vv** Null oder größer ist, und bestimmt, daß es 60 [Grad] als Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus T (54 [Grad] bis 72 [Grad]) der Berechnungseinheit 5 gibt.
Wenn die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' feststellt, dass die Umschaltzeit tc oder die Umschaltzeit tc1 gleich oder größer als die Mindestzeit t_min ist, setzt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fc oder die Frequenz fc1.
Als nächstes gibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' zum Startzeitpunkt (54 [Grad]) des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 den Modulationsfaktor Mref' als die V-Phasen-modulierte Welle Vv* an die Antriebsschaltung 4' aus und gibt die Frequenz fc oder die Frequenz fc1 als die Frequenz f an die Antriebsschaltung 4' aus.
Anschließend schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' nach Ablauf der Umschaltzeit tc (60 [Grad]) die an die Treiberschaltung 4' ausgegebene V-Phasen-modulierte Welle Vv* vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle um und schaltet die an die Treiberschaltung 4' ausgegebene Frequenz f von der Frequenz fc oder der Frequenz fc1 auf die Frequenz fd.
Dann gibt die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' den Maximalwert der Trägerwelle als V-Phasen-modulierte Welle Vv* an die Ansteuerungsschaltung 4' aus und gibt die Frequenz fd als Frequenz f an die Ansteuerungsschaltung 4' bis zum Endzeitpunkt (72 [Grad]) des nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 aus.
Genauer gesagt, schaltet die dq/uvw-Umwandlungseinheit 15' im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5, wenn es Schaltzeiten für den ersten bis dritten Abschnitt gibt, die Frequenz f der Trägerwelle im Zeitraum vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T bis zum Ablauf der Umschaltzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 von der Standardfrequenz fd auf die Frequenz fc, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc ist, oder die Frequenz fc1, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc1 ist.
So kann im Zeitraum vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T bis zum Ablauf der Umschaltzeit tc bzw. des Schaltzeitpunkts tc1 ein Zyklus der Trägerwelle an die Umschaltzeit tc bzw. den Schaltzeitpunkt tc1 angepasst werden, und so kann verhindert werden, dass die V-Phasen-modulierte Welle Vv* in der Mitte des Ablaufs der Umschaltzeit tc bzw. des Schaltzeitpunkts tc1 vom Modulationsfaktor Mref' auf den Maximalwert der Trägerwelle geschaltet wird. Dementsprechend kann im Zeitraum vom Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus T bis zum Ablauf der Umschaltzeit tc oder der Umschaltzeit tc1 das Tastverhältnis des Ansteuersignals S3 an das Tastverhältnis gemäß dem Modulationsfaktor Mref' angepasst werden.
Wie oben beschrieben, kann in der Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M gemäß Modifikationsbeispiel 3, wenn im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 Schaltzeitpunkte für den ersten bis dritten Abschnitt vorhanden sind, wie beschrieben, in der Steuerungsvorrichtung 1 für den Elektromotor M gemäß Modifikationsbeispiel 3, wenn es Schaltzeitpunkte für die ersten bis dritten Abschnitte im nächsten Berechnungszyklus T der Berechnungseinheit 5 gibt, der Fehler zwischen dem Tastverhältnis des Ansteuersignals S und dem gewünschten Tastverhältnis reduziert werden kann, indem die Frequenz f der Trägerwelle auf die Frequenz fc, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc ist, oder die Frequenz fc1, die der Kehrwert der Umschaltzeit tc1 ist, eingestellt wird, und somit Oberschwingungen niedrigerer Ordnung davon abgehalten werden können, auf den durch den Elektromotor M fließenden Strom aufgebracht zu werden, und Drehmomentwelligkeiten und Geräuschvibrationen davon abgehalten werden können, erhöht zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Steuereinrichtung
2: Wechselrichterschaltung
3: Steuerschaltung
4: Antriebsschaltung
4': Antriebsschaltung
5: Berechnungseinheit
6: Speichereinheit
7: Drehzahlberechnungseinheit
8: Subtraktionseinheit
9: Drehmomentsteuereinheit
10: Drehmoment-/Stromanweisungswert-Umwandlungseinheit
11: Koordinatenumwandlungseinheit
12: Subtraktionseinheit
13: Subtraktionseinheit
14: Stromsteuereinheit
15: dq/uvw-Umwandlungseinheit
15': dq/uvw Umwandlungseinheit
151: Phasenwinkelberechnungseinheit
152: Additionseinheit
153: Modulationsfaktorberechnungseinheit
154: Berechnungseinheit von erweiterten Modulationsfaktor
155: Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen
155': Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen
156: Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungseinheit
157: Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen
157': Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen
158: Drehzahlberechnungseinheit

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 201864313 [0004]
JP 2013215041 [0004]

Claims

Steuerungsvorrichtung für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Wechselrichterschaltung mit: einem ersten Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer ersten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die erste modulierte Welle kleiner als ein Maximalwert einer Trägerwelle und größer als ein Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die erste modulierte Welle den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle hat; einem zweiten Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer zweiten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die zweite modulierte Welle kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die zweite modulierte Welle der Minimalwert oder der Maximalwert der Trägerwelle ist, und einem dritten Schaltelement, das wiederholt mit einem Tastverhältnis entsprechend einer dritten modulierten Welle in einem Fall ein- und ausgeschaltet wird, wenn die dritte modulierte Welle kleiner als der Maximalwert der Trägerwelle und größer als der Minimalwert der Trägerwelle ist, und das in einem Fall immer ein- oder immer ausgeschaltet wird, wenn die dritte modulierte Welle der Minimalwert oder der Maximalwert der Trägerwelle ist, wobei das erste bis dritte Schaltelement ein- oder ausgeschaltet werden, um erste bis dritte Wechselspannungen, die sich in der Phase voneinander unterscheiden, an drei Phasen des Elektromotors anzulegen, um den Elektromotor anzutreiben; und eine Steuerschaltung, die in einem Steuerzyklus des Elektromotors, wobei der Steuerzyklus einen ersten bis dritten Abschnitt umfasst, die erste modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors ausgibt und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und dritte modulierte Welle im ersten Abschnitt mit einer Spitze der ersten Wechselspannung ausgibt, die zweite modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors ausgibt und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle im zweiten Abschnitt mit einer Spitze der zweiten Wechselspannung ausgibt, und die dritte modulierte Welle entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors ausgibt und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und zweite modulierte Welle im dritten Abschnitt mit einer Spitze der dritten Wechselspannung ausgibt.
Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels umfasst, die einen elektrischen Winkel eines Rotors des Elektromotors erfasst, und die Steuerschaltung umfasst: eine Berechnungseinheit eines elektrischen Sollwinkels, die einen elektrischen Sollwinkel aus einem Spannungsanweisungswert entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors und dem von der Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels erfassten elektrischen Winkel berechnet; und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen, die, wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des ersten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung einer Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswerts als die erste modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und dritte modulierte Welle bestimmt, wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des zweiten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes als die zweite modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle bestimmt, und wenn sich der elektrische Sollwinkel innerhalb des dritten Abschnitts befindet, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes als die dritte modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und zweite modulierte Welle bestimmt.
Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels umfasst, die einen elektrischen Winkel eines Rotors des Elektromotors erfasst, und die Steuerschaltung umfasst: eine Spannungsanweisungswertberechnungseinheit, die einen ersten Spannungsanweisungswert, der der ersten Wechselspannung entspricht, einen zweiten Spannungsanweisungswert, der der zweiten Wechselspannung entspricht, und einen dritten Spannungsanweisungswert, der der dritten Wechselspannung entspricht, aus einem Spannungsanweisungswert entsprechend einer Ausgabe des Elektromotors und dem elektrischen Winkel, der durch die Erfassungseinheit eines elektrischen Winkels erfasst wird, berechnet; und eine Einheit zur Erzeugung modulierter Wellen, die, wenn der erste Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der zweite und der dritte Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung einer Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die erste modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die zweite und die dritte modulierte Welle bestimmt, wenn der zweite Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der erste und der dritte Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die zweite modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder Maximalwert der Trägerwelle als die erste und dritte modulierte Welle bestimmt, und wenn der dritte Spannungsanweisungswert im Absolutwert größer ist als der erste und der zweite Spannungsanweisungswert, einen Modulationsfaktor bestimmt, der durch Verwendung der Eingangsspannung der Wechselrichterschaltung und des Spannungsanweisungswertes entsprechend dem Ausgang des Elektromotors als die dritte modulierte Welle erhalten wird, und den Minimalwert oder den Maximalwert der Trägerwelle als die erste und die zweite modulierte Welle bestimmt.
Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn es einen Schaltzeitpunkt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt, einen Schaltzeitpunkt vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt oder einen Schaltzeitpunkt vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt im nächsten Berechnungszyklus gibt, die Steuerschaltung einen Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus mit dem Schaltzeitpunkt abstimmt.
Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der ersten bis dritten modulierten Welle so verschiebt, dass sich die Schaltzeitpunkte der jeweiligen Werte der ersten bis dritten modulierten Welle bei dem Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, dem Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder dem Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt nicht überschneiden.
Steuerungsvorrichtung für den Elektromotor gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn es den Schaltzeitpunkt von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt, den Schaltzeitpunkt von dem zweiten Abschnitt zu dem dritten Abschnitt oder den Schaltzeitpunkt von dem dritten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt in dem nächsten Berechnungszyklus gibt, die Steuerschaltung konfiguriert ist, um eine Umschaltzeit von dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus zu dem Schaltzeitpunkt zu bestimmen, und eine Frequenz, die ein Kehrwert der Umschaltzeit ist, als die Frequenz der Trägerwelle in einer Periode von dem Startzeitpunkt des nächsten Berechnungszyklus zu einem Ablauf der Umschaltzeit einzustellen.