DE112020003851T5

DE112020003851T5 - Motorsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020003851T5
Application number: DE112020003851.3T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Yamamoto; Yukihiko Yato
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US11916503B2; JPWO2021059741A1; CN114430882A; US20220329194A1; CN114430882B; WO2021059741A1; KR20210144883A; JP7247357B2

Abstract

Eine Motorsteuerungsvorrichtung führt ein PWM-Steuerungsschalten für ein EINausgewähltes erstes Element durch, das eines ist von einem oberen und unteren Armelement, basierend auf einem Tastverhältnis. Die Motorsteuerungsvorrichtung bestimmt ferner einen Sollbefehlswert derart, dass sie eine komplementäre PWM-Steuerung durchführt, bei der das zweite Element, das mit dem ersten Element in Serie geschaltet ist, eingeschaltet wird für eine vorbestimmte Zeit während einer AUS-Zeitperiode des ersten Elements. Wenn der Sollbefehlswert kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist, führt die Motorsteuerungsvorrichtung die komplementäre PWM-Steuerung durch, und wenn der Sollbefehlswert größer als der Schwellenwert ist, setzt sie für das erste Element eine erste Zeitperiode, in der das erste Element eingeschaltet bleibt, und eine zweite Zeitperiode, in der eine Steuerung mit einem korrigierten Tastverhältnis durchgeführt wird, um das erste Element für eine längere Zeitperiode auszuschalten, und führt eine gemittelte PWM-Steuerung durch, bei der ein durchschnittliches Tastverhältnis in einer Gesamtperiode der ersten und zweiten Zeitperioden gleich einem festgelegten Tastverhältnis ist. Die Motorsteuerungsvorrichtung schaltet das zweite Element ein während das erste Element in der zweiten Zeitperiode ausgeschaltet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung 2019-173390, eingereicht am 24. September 2019, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet einer Motorsteuerungsvorrichtung.
Technischer Hintergrund
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2018-58143 (im Folgenden Patentdokument 1) beschreibt einen Motorantrieb, der einen Motor mit einem Dreiphasenwechselrichter antreibt. Der Dreiphasenwechselrichter weist ein U-Phasen-Transistorpaar (Transistoren UH, UL), ein V-Phasen-Transistorpaar (Transistoren VH, VL) und ein W-Phasen-Transistorpaar (Transistoren WH, WL) auf. Jedes Transistorpaar ist mit einer Leistungsversorgung verbunden, und die Transistorpaare sind parallel zueinander geschaltet. Die Transistoren UH, VH, WH sind mit einer Hochspannungsseite verbunden, und die Transistoren UL, VL, WL sind mit einer Niederspannungsseite verbunden.
Wenn in dem Patentdokument 1 beispielsweise der Transistor UH und der Transistor VL eingeschaltet sind, wird einer von dem Transistor UH und dem Transistor VL (spezieller der Transistor UH) basierend auf einem Tastverhältnis geschaltet (im Folgenden als PWM-Steuerung bezeichnet). Ferner wird in dem Patentdokument 1 der Transistor UL, der mit dem Transistor UH in Serie geschaltet ist, eingeschaltet, während der Transistor UH ausgeschaltet wird (im Folgenden als komplementäre PWM-Steuerung bezeichnet). Wenn in dem Patentdokument 1 das Tastverhältnis einen Schwellenwert überschreitet (also wenn eine AUS-Zeit des Transistors UH kurz ist), wird der Transistor UL nicht eingeschaltet, und der Transistor UL bleibt in einem ausgeschalteten Zustand. Wenn das Tastverhältnis also den Schwellenwert überschreitet, wird nur die PWM-Steuerung durchgeführt, und die komplementäre PWM-Steuerung wird nicht durchgeführt.
Zusammenfassung
In dem Patentdokument 1 wird durch das Stoppen der komplementären PWM-Steuerung, wenn das Tastverhältnis den Schwellenwert überschreitet, verhindert, dass die paarweisen Elemente des U-Phasen-Transistorpaars (Transistoren UH, UL) gleichzeitig eingeschaltet werden. Wenn jedoch die komplementäre PWM-Steuerung gestoppt wird, nimmt die Wärmeerzeugung in jedem Transistor zu, und eine Struktur oder eine Vorrichtung wird notwendig, um das Problem der Wärmeerzeugung zu lösen. Wenn die Wärmeerzeugung der jeweiligen Transistoren unterdrückt werden kann, kann eine Struktur oder eine Vorrichtung, die das Problem der Wärmeerzeugung löst, vermieden werden (oder zumindest vereinfacht werden), wodurch ein signifikanter Vorteil erzielt werden kann. Die vorliegende Offenbarung schafft eine Technik, die einen Motorsteuerungsantrieb realisiert, der die Wärmeerzeugung von Transistoren, die einen Wechselrichter bilden, unterdrücken bzw. vermindern kann.
Ein erster hier offenbarter Aspekt betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Antreiben eines Motors, der mit einem Wechselrichter verbunden ist. Der Wechselrichter kann eine Mehrzahl von Schaltelementpaaren aufweisen, wobei jedes durch ein oberes Armelement und ein unteres Armelement, die miteinander in Reihe geschaltet sind, gebildet ist, das obere Armelement mit einer Hochspannungsseite einer Leistungsversorgung verbunden ist, und das untere Armelement mit einer Niederspannungsseite der Leistungsversorgung verbunden ist. Diese Motorsteuerungsvorrichtung kann konfiguriert sein zum Durchführen einer PWM-Steuerung, bei der ein erstes Element, das zur Energetisierung des Motors EIN ausgewählt ist, basierend auf einem Tastverhältnis geschaltet wird, wobei das erste Element eines von dem oberen Armelement und dem unteren Armelement ist. Die Motorsteuerungsvorrichtung kann ferner einen Sollbefehlswert bestimmen zum Schalten eines zweiten Elements derart, dass die Motorsteuerungsvorrichtung eine komplementäre PWM-Steuerung durchführt, bei der das zweite Element, das mit dem ersten Element in Reihe geschaltet ist, für eine vorbestimmte Zeit während einer AUS-Zeitperiode des ersten Elements eingeschaltet wird, und kann die komplementäre PWM-Steuerung durchführen, wenn der bestimmte Sollbefehlswert kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist. Wenn der bestimmte Sollbefehlswert größer als der Schwellenwert ist, kann darüber hinaus die Motorsteuerungsvorrichtung eine erste Zeitperiode und eine zweite Zeitperiode für das erste Element festlegen, wobei die erste Zeitperiode eine Zeitperiode ist, in der das erste Element über eine Mehrzahl von Trägerzyklen eingeschaltet bleibt, die zweite Zeitperiode eine Zeitperiode ist zum Durchführen einer Steuerung mit einem korrigierten Tastverhältnis, bei dem das erste Element ausgeschaltet wird für eine Zeitperiode, die um eine Zeitperiode verlängert ist, während der das erste Element in der ersten Zeitperiode nicht ausgeschaltet ist, und führt eine gemittelte PWM-Steuerung durch, deren durchschnittlicher Tastzyklus in einer gesamten Zeitperiode von der ersten Zeitperiode und der zweiten Zeitperiode gleich einem festgelegten Tastverhältnis ist, und kann ferner das zweite Element einschalten während das erste Element in der zweiten Zeitperiode ausgeschaltet ist.
Ein zweiter hier offenbarter Aspekt betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, die ferner konfiguriert sein kann zum: Wenn das korrigierte Tastverhältnis kleiner als der Schwellenwert ist, Durchführen der gemittelten PWM-Steuerung über eine gesamte Zeitperiode, in der der Motor angetrieben wird; und wenn das korrigierte Tastverhältnis größer oder gleich dem Schwellenwert ist, Durchführen der gemittelten PWM-Steuerung bis ein drittes Element, das von dem EIN-ausgewählten ersten Element verschieden ist, das eines von dem oberen Armelement und dem unteren Armelement ist, ausgeschaltet wird, und Durchführen einer Steuerung mit einem 100% Tastverhältnis während einer Zeitperiode beginnend wenn das dritte Element ausgeschaltet wird bis das erste Element ausgeschaltet wird.
Ein dritter hier offenbarter Aspekt betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt, die ferner konfiguriert sein kann, um bei der Festlegung des korrigierten Tastverhältnisses folgende Schritte zu wiederholen: Vergleichen des Schwellenwerts mit einem n-ten korrigierten Tastverhältnis der zweiten Zeitperiode, wenn die erste Zeitperiode sich über n Trägerzyklen erstreckt; und wenn das n-te korrigierte Tastverhältnis größer als der Schwellenwert ist, Berechnen eines n+1-ten korrigierten Tastverhältnisses der zweiten Zeitperiode, wenn die erste Zeitperiode sich über n+1 Trägerzyklen erstreckt (wobei n≥2 und n ganzzahlig ist).
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt kann die komplementäre PWM-Steuerung selbst in dem Fall durchgeführt werden, bei dem das Tastverhältnis des ersten Elements zu groß ist für die herkömmliche Konfiguration zum Durchführen der komplementären PWM-Steuerung. Wenn die komplementäre PWM-Steuerung durchzuführen ist, um zu verhindern, dass das erste und zweite Element (beispielsweise die Transistoren UH, UL) gleichzeitig eingeschaltet werden, wird speziell das zweite Element nicht eingeschaltet, unmittelbar nachdem das erste Element ausgeschaltet worden ist, und wird auch nicht eingeschaltet unmittelbar vor einem nachfolgenden Einschalten des ersten Elements innerhalb einer Zeitperiode während der das erste Element ausgeschaltet bleibt. Zeitperioden, während denen sowohl das erste als auch das zweite Element ausgeschaltet sind (Totzeit) müssen also vorgesehen werden. Bei der herkömmlichen Konfiguration würde nur die PWM-Steuerung durchgeführt werden, ohne Durchführen der komplementären PWM-Steuerung, da eine derartige Totzeit nicht sichergestellt werden kann, wenn das Tastverhältnis des ersten Elements zunimmt (den Schwellenwert überschreitet).
Gemäß dem ersten Aspekt wird eine Zeitdauer, während der das erste Element eingeschaltet ist, verlängert ohne ein Verhältnis von Einschaltdauer und Ausschaltdauer (Tastverhältnis) des ersten Elements zu ändern (indem das erste Element in der ersten Zeitperiode eingeschaltet wird über mehrere Trägerzyklen, wie ursprünglich festgelegt), und ebenso eine Zeitdauer, während der das erste Element ausgeschaltet ist in der zweiten Periode verlängert wird. Das erste Element wird also durch eine gemittelte PWM-Steuerung geschaltet. Als Ergebnis kann selbst in dem Fall, bei dem das Tastverhältnis des ersten Elements bei einem derartigen Wert ist, der zu groß ist zum Durchführen der komplementären PWM-Steuerung, eine lange Ausschaltzeit des ersten Elements sichergestellt werden, und folglich kann das zweite Element mit der komplementären PWM-Steuerung geschaltet werden. Durch das Durchführen der komplementären PWM-Steuerung während der zweiten Zeitperiode innerhalb einer gemittelten PWM-Steuerungsperiode, kann also die komplementäre PWM-Steuerung selbst dann durchgeführt werden, wenn das Tastverhältnis des ersten Elements in einem Bereich liegt, der größer ist als das Tastverhältnis, mit dem die herkömmliche Konfiguration die komplementäre PWM-Steuerung durchführen kann. Als Ergebnis kann, verglichen mit der herkömmlichen Konfiguration, die Wärmeerzeugung in Transistoren unterdrückt werden. Der Sollbefehlswert ist eine Zeit beginnend bei einer Zeit, wenn das erste Element eingeschaltet wird, bis zu einer Zeit, wenn das zweite Element eingeschaltet wird. Wenn das Tastverhältnis des ersten Elements zunimmt, nimmt eine Zeit zu, beginnend mit dem Einschalten des ersten Elements bis zu dessen Ausschalten, und folglich nimmt auch der Sollbefehlswert zu. Im Folgenden wird die Steuerung zum Durchführen der komplementären PWM-Steuerung während der zweiten Zeitperiode innerhalb der gemittelten PWM-Steuerungsperiode als komplementäre gemittelte PWM-Steuerung bezeichnet.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann die Anzahl von Zeitpunkten, zu denen die Transistoren geschaltet werden, reduziert werden. Die Wärmeerzeugung kann unterdrückt werden durch Reduktion eines Schaltverlustes der Transistoren, und ebenso kann vermieden werden, dass der Strom, der in dem Motor fließt, schwankt.
Gemäß dem dritten Aspekt kann die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt werden ohne die erste Zeitperiode (die die Zeitperiode ist, während das erste Element eingeschaltet bleibt) übermäßig zu verlängern. Mit anderen Worten, die erste Zeitperiode, die eine minimale Länge aufweist zum Durchführen der komplementären gemittelten PWM-Steuerung, kann festgelegt werden.
Figurenliste

1 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Wechselrichters.
2 zeigt eine Zeittabelle des Wechselrichters, wenn ein Motor betrieben wird.
3 zeigt Diagramme, die die komplementäre PWM-Steuerung erklären.
4 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Tastverhältnis und einem Sollbefehlswert erklärt.
5 zeigt eine Zeitsteuerungstabelle, in der eine Schaltzeit eines oberen Armelements geändert ist.
6 zeigt eine Zeitsteuerungstabelle, in der die Schaltzeit des oberen Armelements geändert wird.
7 zeigt eine Zeitsteuerungstabelle, wenn die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt ist.
8 zeigt eine Zeitsteuerungstabelle, wenn die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerung, die eine Motorsteuerungsvorrichtung durchführt.
10 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerung, die die Motorsteuerungsvorrichtung durchführt.
11 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerung, die die Motorsteuerungsvorrichtung durchführt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
(Wechselrichter)
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Wechselrichter 100 beschrieben. Der Wechselrichter 100 ist mit einem Motor M verbunden und konfiguriert zur Lieferung eines Antriebsstroms an den Motor M. Der Wechselrichter 100 weist eine Leistungsversorgung 12, eine Wechselrichterschaltung 5, die konfiguriert ist zum Ändern einer Frequenz der Leistungsversorgung 12, eine Gate-Steuerungsschaltung 8, die konfiguriert ist zum Ein-/Ausschalten (zum Durchführen eines Schaltens) der Transistoren (UH, UL, VH, VL, WH, WL), die die Wechselrichterschaltung 5 bilden, und eine Motorsteuerungsvorrichtung 10 auf, die konfiguriert ist zum Steuern der Gates-Steuerungsschaltung 8. Die Gate-Steuerungsschaltung 8 und die Motorsteuerungsschaltung 10 sind mit der Leistungsversorgung 12 verbunden. Obwohl nicht gezeigt, weist die Motorsteuerungsschaltung 10 eine CPU und einen Speicher auf. Ferner werden Signale von beispielsweise einer Schaltung, die konfiguriert ist zum Detektieren einer Rotorposition des Motors M, und einer Schaltung, die konfiguriert ist zum Detektieren eines Stroms, der in dem Motor M fließt, in die Motorsteuerungsvorrichtung 10 eingegeben.
Der Wechselrichter 100 ist ein Dreiphasenwechselrichter, und die Wechselrichterschaltung 5 weist drei Schaltelementpaare auf (U-Phasen-Schaltelementpaar 6, V-Phasen-Schaltelementpaar 4 und W-Phasen-Schaltelementpaar 2). Die Wechselrichterschaltung 5 kann auch als Brückenschaltung bezeichnet werden. Jedes der Schaltelementpaare 2, 4, 6 ist mit der Leistungsversorgung 12 verbunden, und die Schaltelementpaare 2, 4, 6 sind parallel zueinander geschaltet. Die Schaltelementpaare 2, 4, 6 weisen jeweils ein oberes Armelement (entsprechend einem der Transistoren UH, VH, WH) auf, das mit der Hochspannungsseite der Leistungsversorgung 12 verbunden ist, und das untere Armelement (entsprechend einem der Transistoren UL, VL, WL), das in Serie geschaltet ist mit seinem entsprechenden oberen Armelement und mit der Niederspannungsseite der Leistungsversorgung 12 verbunden ist.
Der Transistor UH und der Transistor UL sind in Serie geschaltet, der Transistor VH und der Transistor VL sind in Serie geschaltet, und der Transistor WH und der Transistor WL sind in Serie geschaltet. Zwischen den jeweiligen Paaren von oberen und unteren Armelementen sind drei Verdrahtungen 14, 16, 18 vorgesehen. Die Verdrahtungen 14, 16, 18 sind mit Anschlüssen des Motors M verbunden. Speziell ist die Verdrahtung 14 mit einem Zwischenbereich zwischen dem Transistor UH und dem Transistor UL verbunden. Die Verdrahtung 16 ist mit einem Zwischenbereich zwischen dem Transistor VH und dem Transistor VL verbunden, und die Verdrahtung 18 ist mit einem Zwischenbereich zwischen dem Transistor WH und dem Transistor WL verbunden. Die Motorsteuerungsvorrichtung 16 ist konfiguriert zum Antreiben des Motors M, indem die Transistoren UH, VH, WH, UL, VL, WL geschaltet werden und der Strom, der in den Verdrahtungen 14, 16, 18 fließt, geändert wird. Gate-Anschlüsse der Transistoren UH, VH, WH, UL, VL, WL sind über eine Gate-Verdrahtung (nicht gezeigt) mit der Gate-Steuerungsschaltung 8 verbunden.
(Schaltzustand der Wechselrichterschaltung)
Schaltzustände der jeweiligen Transistoren bei Betrieb des Motors M werden unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Eine Zeitsteuerungstabelle 20 zeigt einen Drehwinkel des Motors M (Rotorphase) und die Schaltzustände (EIN-/AUS-Zustände) der jeweiligen Transistoren. Wenn der Motor M angetrieben wird, steuert die Motorsteuerungsschaltung 10 die Gate-Steuerungsschaltung 8, um eines der oberen Armelemente (Transistoren UH, VH, WH) EIN-auszuwählen, eines der unteren Armelemente (Transistoren UL, VL, WL), das nicht mit dem EIN-ausgewählten oberen Armelement in Serie geschaltet ist, Ein-auszuwählen, und dadurch den Strom an den Motor M zu liefern. Beispielsweise werden der Transistor UH und der Transistor VL eingeschaltet, während des Drehwinkels zwischen 0 und 60 Grad ist, die Transistoren UH und WL werden eingeschaltet, während der Drehwinkel zwischen 60 und 120 Grad ist, und der Transistor VH und der Transistor WL werden eingeschaltet, während der Drehwinkel zwischen 120 und 180 Grad ist. Die Transistoren bleiben eingeschaltet während der Motor M (Rotor) 120 Grad dreht, und eine Kombination von oberen und unteren Armelementen, die eingeschaltet sind, ändert sich jedes Mal, wenn der Motor M 60 Grad dreht.
Während beispielsweise der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist, ist die Motorsteuerungsvorrichtung 10 konfiguriert zum Einstellen der Drehzahl des Motors M, indem der Transistor UH basierend auf einem Tastverhältnis geschaltet wird. Andererseits wird der Transistor VL in seinem eingeschalteten Zustand gehalten, während der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist. Während dieser Zeitperiode, in der der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist, ist der Transistor UH ein Beispiel für das erste Element. Während der Drehwinkel zwischen 60 und 360 Grad ist, schaltet die Motorsteuerungsvorrichtung 10 einen der zwei Transistoren, die EIN-ausgewählt sind, basierend auf dem Tastverhältnis. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 stellt also die Drehzahl des Motors M ein, indem die PWM-Steuerung durchgeführt wird. In 2 ist für jeden Transistor, der basierend auf dem Tastverhältnis geschaltet wird (Transistor, der mit der PWM-Steuerung betrieben wird), eine Zeitperiode, während der dieser untere PWM-Steuerung ist, mit „D1“ angegeben. Jeder der Transistoren, der mit „D1“ versehen ist, ist ein Beispiel für das erste Element in seiner entsprechenden Zeitperiode (Drehwinkel), die mit „D1“ angegeben ist.
Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 schaltet ferner den Transistor (Transistor UL in dem Fall, bei dem der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist) ein, der in Serie geschaltet ist mit dem Transistor, der basierend auf dem Tastverhältnis (erstes Element) für eine vorbestimmte Zeit geschaltet wird, während der das erste Element ausgeschaltet ist. Der Transistor UL ist ein Beispiel für das zweite Element in dieser Zeitperiode, in der der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist. Der Transistor UL ist ein Beispiel des zweiten Elements in dieser Zeitperiode, in der der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 steuert die jeweiligen Transistoren derart, dass eine komplementäre PWM-Steuerung durchgeführt wird, während der Motor M angetrieben wird. In 2 sind das zweite Element bei jedem Drehwinkel und eine Zeitperiode während der das zweite Element unter komplementärer PWM-Steuerung arbeitet, mit „D2“ gekennzeichnet. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 führt nicht zu allen Zeiten die komplementäre PWM-Steuerung durch. Sie kann die komplementäre PWM-Steuerung und/oder die PWM-Steuerung nicht durchführen in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis des ersten Elements. Bedingungen, unter denen die Motorsteuerungsvorrichtung die komplementäre PWM-Steuerung und die PWM-Steuerung durchführt, werden später beschrieben.
(Erklärung der komplementären PWM-Steuerung)
3 zeigt die Schaltzustände des Transistors UH (erstes Element) und des Transistors UL (zweites Element) während der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist (ein Teil der Zeittabelle). Ein Tastverhältnis des Transistors UH ist in den 3(a) bis (c) unterschiedlich. 3 zeigt einen Teil der Schaltzustände der Transistoren UH, UL in der Zeitperiode, während der der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist. In Wirklichkeit treten die in 3 gezeigten Wellenformen wiederholt auf, während der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist. In einer in 3(a) gezeigten Zeittabelle 30 wiederholt der Transistor UH einen Betrieb, bei dem er für eine Zeit T1 eingeschaltet und für eine Zeit T2 ausgeschaltet ist. Das Tastverhältnis des Transistors UH ist also „Zeit T1/(Zeit T1 + Zeit T2)x100%“. Der Transistor UL wird nach einer Zeit b0 eingeschaltet, die seit dem Ausschalten des Transistors UH vergangen ist, und wird ausgeschaltet nachdem er für eine Zeit a0 eingeschaltet war (also eine Zeit b0 bevor der Transistor UH eingeschaltet wird). Die Zeitperioden, während denen beide Transistoren ausgeschaltet sind (Zeit b0) werden also sichergestellt, um den Zustand zu vermeiden, bei dem der Transistor UH und der Transistor UL gleichzeitig eingeschaltet sind. Die Zeit b0 wird als Totzeit bezeichnet.
In einer in 3(b) gezeigten Zeitsteuerungstabelle 40 ist das Tastverhältnis des Transistors UH auf „Zeit T11/(Zeit T11 + Zeit T12)x100%“ erhöht, verglichen mit der Zeitsteuerungstabelle 30. Obwohl das Tastverhältnis des Transistors UH erhöht ist, bleibt die Totzeit (Zeit b0) unverändert. Dadurch wird, verglichen mit der EIN-Zeit des Transistors UL (Zeit a0) in der Zeitsteuerungstabelle 30, die EIN-Zeit (Zeit a1) kürzer. Wenn das Tastverhältnis des Transistors UH zunimmt, wird die Zeit beginnend wenn der Transistor UH eingeschaltet wird bis der Transistor UL eingeschaltet wird, ebenfalls länger. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 ist konfiguriert zum Bestimmen einer Zeit, um den Transistor UL einzuschalten (Sollbefehlswert), basierend auf dem Tastverhältnis des Transistors UH und der Länge der Totzeit. Wenn das Tastverhältnis des Transistors UH zunimmt, nimmt auch der Sollbefehlswert für den Transistor UL zu. In den Zeittabellen 30, 40 wird der Transistor UH unter PWM-Steuerung betrieben, und der Transistor UL wird unter komplementärer PWM-Steuerung betrieben.
In der in 3(c) gezeigten Zeitsteuerungstabelle 50 ist das Tastverhältnis des Transistors UH weiter erhöht, und die AUS-Zeit des Transistors UH (Zeit T22) ist kleiner oder gleich der Totzeit (Zeit T22 ≤ 2xb0). Wenn das Tastverhältnis des Transistors UH auf „Zeit T21/(Zeit T21 + Zeit T22)x100%“ erhöht wird, kann dadurch der Transistor UL nicht innerhalb der Zeitperiode eingeschaltet werden, während der der Transistor UH ausgeschaltet ist (Zeit T22). In herkömmlichen Motorsteuerungsvorrichtungen kann also die komplementäre PWM-Steuerung nicht durchgeführt werden, wenn das Tastverhältnis des Transistors UH zu groß ist. Im Gegensatz dazu ändert die Motorsteuerungsvorrichtung 10 die Zeitsteuerungstabelle 50 und führt die komplementäre PWM-Steuerung durch, selbst wenn das Tastverhältnis des Transistors UH auf „Zeit T21/(Zeit T21 + Zeit T22)x100%“ zunimmt. Im Folgenden wird die Steuerung beschrieben, die von der Motorsteuerungsvorrichtung 10 durchgeführt wird, wenn das Tastverhältnis des Transistors UH zu groß wird, wie in der Zeitsteuerungstabelle 50.
(Steuerung, die von der Motorsteuerungsvorrichtung 10 durchgeführt wird)
Die Steuerung, die die Motorsteuerungsvorrichtung 10 durchführt, wenn das Tastverhältnis des Transistors UH zunimmt, wie in der Zeitsteuerungstabelle 50, wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. 4 zeigt einen Teil der Zeitsteuerungstabelle 50 und mehr periodische Zyklen als in 3(c). Um die Steuerung deutlich zu erklären, die die Motorsteuerungsvorrichtung 10 durchführt, zeigen die 4 bis 6 die AUS-Zeit des Transistors UH (Zeit T22) länger als deren tatsächliche Länge. Wie in 4 gezeigt, bestimmt die Motorsteuerungsvorrichtung 10 einen Sollbefehlswert A1 zum Einschalten des Transistors UL basierend auf dem Tastverhältnis des Transistors UH und der Totzeit. Da jedoch das Tastverhältnis des Transistors UH groß ist und der Sollbefehlswert A1 größer wird als ein vorbestimmter Schwellenwert, kann der Transistor UL nicht eingeschaltet werden. Der „Schwellenwert“ ist auf einen Wert festgelegt, der etwas kleiner ist als der Sollbefehlswert A1, der ein Einschalten des Transistors UL unmöglich macht.
In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, führt die Motorsteuerungsvorrichtung 10 einen Prozess durch, um eine Schaltzeit des Transistors UH zu ändern. Die 5 und 6 zeigen eine Zeitsteuerungstabelle 50a und eine Zeitsteuerungstabelle 50b, bei denen die Schaltzeit des Transistors UH geändert ist. In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis des Transistors UH klein ist, und der Sollbefehlswert A1 kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert, wie in der Zeitsteuerungstabelle 30, führt die Motorsteuerungsvorrichtung 10 die komplementäre PWM-Steuerung durch, ohne die Schaltzeit des Transistors UH zu ändern (siehe auch die Zeitsteuerungstabelle 20 in 2).
Die in 5 gezeigte Zeitsteuerungstabelle 50a verdeutlicht eine Steuerung, die den Transistor UH die doppelte Zeit T21 eingeschaltet hält und anschließend den Transistor UH die doppelte Zeit T22 ausgeschaltet hält. In der Zeitsteuerungstabelle 50a wird also der Transistor UH über zwei aufeinanderfolgende Trägerzyklen, die in der Zeitsteuerungstabelle 50 gezeigt sind, eingeschaltet gehalten. Anschließend über zwei aufeinanderfolgende Trägerzyklen ausgeschaltet gehalten (siehe auch 4). Mit anderen Worten, in der Zeitsteuerungstabelle 50a wird der Transistor UH mit einem korrigierten Tastverhältnis betrieben, bei dem der Transistor UH über eine erste Zeitperiode C1 eingeschaltet gehalten wird (der Transistor UH wird mit einem 100% Tastverhältnis betrieben) und in einer zweiten Zeitperiode C2 der Transistor UH ausgeschaltet wird für eine Zeitperiode, die länger ist als in der Zeitsteuerungstabelle 50, und zwar um eine Zeitperiode während der er in der ersten Zeitperiode C1 nicht ausgeschaltet war.
In der Zeitsteuerungstabelle 50a ist eine Länge der ersten Zeitperiode C1 (Trägerzyklus der ersten Zeitperiode C1) gleich dem Wert des Sollbefehlswerts A1. Ferner ist ein Tastverhältnis der zweiten Zeitperiode C2 (korrigiertes Tastverhältnis) gleich (2xA1-100)%. Wie oben erwähnt, in der Steuerung gemäß der Zeitsteuerungstabelle 50a, da der Transistor UH einfach über zwei aufeinanderfolgende Trägerzyklen eingeschaltet und anschließend über zwei aufeinanderfolgende Trägerzyklen ausgeschaltet wird, ist ein durchschnittliches Tastverhältnis des Transistors UH in einer Gesamtzeitperiode aus erster Zeitperiode C1 und zweiter Zeitperiode C2 gleich dem Tastverhältnis des Transistors UH in der Zeitsteuerungstabelle 50. Nachfolgend wird die Steuerung, die den Transistor UL mit unterschiedlichen Tastverhältnissen in der ersten Zeitperiode C1 und der zweiten Zeitperiode C2 betreibt, während das durchschnittliche Tastverhältnis gleich dem festgelegte (ursprüngliche) Tastverhältnis bleibt, als komplementäre gemittelte PWM-Steuerung bezeichnet.
Die in 6 gezeigte Zeitsteuerungstabelle 50b zeigt eine Steuerung, bei der der Transistor UH die dreifache Zeit T21 eingeschaltet ist und anschließend die dreifache Zeit T22 ausgeschaltet ist. In der Zeitsteuerungstabelle 50b ist die Länge der ersten Zeitperiode C1 gleich „2xA1“ und das Tastverhältnis der zweiten Zeitperiode C2 ist gleich (3xA1-2x100)%. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 kann gemäß dem Wert des Sollbefehlswerts A eine Steuerung derart durchführen, dass der Transistor UH für die n-fache Zeit T21 eingeschaltet bleibt (n>3 und n gleich ganzzahlig) und anschließend der Transistor UH für die n-fache Zeit T22 ausgeschaltet bleibt.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist in den Zeitsteuerungstabellen 50a, 50b die AUS-Zeit des Transistors UH in der zweiten Zeitperiode C2 länger festgelegt als in der Zeittabelle 50. Dadurch kann der Transistor UL eingeschaltet werden während der Zeitperiode, in der der Transistor UH ausgeschaltet ist, während die Totzeit gewährleistet wird. In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, betreibt die Motorsteuerungsvorrichtung 10 den Transistor UH mit der gemittelten PWM-Steuerung und schaltet den Transistor UL ein, während ausreichende AUS-Zeitperioden sichergestellt werden (betreibt den Transistor UL mit der komplementären PWM-Steuerung). Nachfolgend wird die Steuerung, bei der das untere Armelement (Transistor UL) mit der komplementären PWM-Steuerung betrieben wird, indem das obere Armelement (Transistor UH) mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird, als komplementäre gemittelte PWM-Steuerung bezeichnet. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 ermöglicht das Betreiben des Transistors UL mit der komplementären PWM-Steuerung (komplementäre gemittelte PWM-Steuerung), indem der Transistor UH mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird, selbst in dem Fall, bei dem das Tastverhältnis des Transistors UH zu groß ist für die herkömmliche Konfiguration zum Durchführen der komplementären PWM-Steuerung.
Die 7 und 8 zeigen den Drehwinkel des Motors M (Rotorphase) und die Schaltzustände (EIN-/AUS-Zustände) der jeweiligen Transistoren, wenn die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird (Zeitsteuerungstabellen 60, 70). In den Zeitsteuerungstabellen 60, 70 ist für jeden Transistor, der mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird, eine Zeitperiode, während der er mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird, mit „D51“ gekennzeichnet. Ferner ist für jeden Transistor, der mit der komplementären PWM-Steuerung betrieben wird (komplementäre gemittelte PWM-Steuerung), eine Zeitperiode, während der er mit der komplementären PWM-Steuerung (komplementäre gemittelte PWM-Steuerung) betrieben wird, mit „D52“ gekennzeichnet. Wie in der in 7 gezeigten Zeitsteuerungstabelle 60, kann durch das Verwenden der gemittelten PWM-Steuerung und der komplementären gemittelten PWM-Steuerung der Transistor mit derselben Zeit geschaltet werden, wie in dem Fall, bei dem ein Tastverhältnis des Transistors, der mit der PWM-Steuerung gesteuert wird, klein ist, und der Sollbefehlswert A1 kleiner als der festgelegte Schwellenwert ist (siehe 2 zum Vergleich).
Wie in der in 8 gezeigten Zeitsteuerungstabelle 70 kann die Motorsteuerungsvorrichtung 10 abwechselnd eine Zeitperiode festlegen, während der ein Transistor mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird (also eine Zeitperiode, in der die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird) und eine Zeitperiode, während der der Transistor, für den die PWM-Steuerung (gemittelte PWM-Steuerung) durchzuführen ist, mit einem 100% Tastverhältnis betrieben wird (also eine Zeitperiode, in der die PWM-Steuerung nicht durchgeführt wird). Innerhalb einer Zeitperiode, während der der Drehwinkel zwischen 0 und 120 Grad ist, wird beispielsweise der Transistor UH mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben (über die Zeitperiode, in der der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist), bis der Transistor VL, der einer von dem Transistor UH und dem Transistor VL ist, die EIN-ausgewählt worden sind und der nicht mit der gemittelten PWM-Steuerung betrieben wird, ausgeschaltet wird. In einer Zeitperiode, beginnend mit dem Ausschalten des Transistors VL bis zum Ausschalten des Transistors UH (während der Drehwinkel zwischen 60 und 120 Grad ist), wird der Transistor UH mit dem 100% Tastverhältnis betrieben. In dieser Zeitperiode, während der der Drehwinkel zwischen 0 und 120 Grad ist, ist der Transistor VL ein Beispiel für das dritte Element. In einer Zeitperiode, während der der Drehwinkel zwischen 120 und 240 Grad ist, ist ferner der Transistor WL ein Beispiel für das dritte Element, und in einer Zeitperiode, während der der Drehwinkel zwischen 240 und 360 Grad ist, ist der Transistor UL ein Beispiel für das dritte Element.
Die Zeitsteuerungstabelle 70 wechselt alle 60 Grad zwischen der Steuerung, bei der weder die gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird, und der Steuerung, bei der weder die PWM-Steuerung noch die gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird. Obwohl Einzelheiten später beschrieben werden, wird die Steuerung gemäß der Zeittabelle 70, durchgeführt, wenn das Tastverhältnis des EIN-ausgewählten Transistors (Transistor, der basierend auf dem Tastverhältnis geschaltet wird) sehr groß ist (also der Sollbefehlswert A1 sehr groß ist).
(Arithmetischer Prozess, der von der Motorsteuerungsvorrichtung durchgeführt wird)
Nachfolgend wird ein arithmetischer Prozess, der von der Motorsteuerungsvorrichtung 10 durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 9 und 10 und der darin gezeigten Flussdiagramme beschrieben. Um die Erklärung der Flussdiagramme zu erleichtern wird die Zeitperiode erklärt, in der die EIN-ausgewählten Transistoren der Transistor UH und der Transistor VL sind (während der Drehwinkel zwischen 0 und 60 Grad ist). Ferner wird bei Bedarf geeignet Bezug genommen auf die 4 bis 8.
Zuerst wird der Sollbefehlswert A1 bestimmt basierend auf dem Tastverhältnis des Transistors UH und der Totzeit für den Fall, bei dem die komplementäre PWM-Steuerung durchgeführt wird (Schritt S2, 4). Als nächstes erfolgt eine Bestimmung, ob der Sollbefehlswert A1 größer ist als ein Schwellenwert TA1 (Schritt S4). Der Schwellenwert TA1 wird festgelegt basierend auf einem Wert, der kleiner als ein Tastverhältnis ist, für das der Transistor UH nicht mit der komplementären PWM-Steuerung betrieben werden kann (wie in dem Zustand von 3(c)). In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 kleiner oder gleich dem Schwellenwert TA1 ist (Schritt S4: NEIN), wird der Sollbefehlswert A1 verglichen mit einem Wert (TA1-α1), der festgelegt wird durch Subtrahieren der Schalthysterese α1 des Transistors UH von dem Schwellenwert TA1, und es wird bestimmt, ob der Sollbefehlswert A1 kleiner ist als (TA1-α1) (Schritt S12). Es wird also bestimmt, ob die Totzeit ausreichend sichergestellt werden kann.
In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 größer oder gleich (TA1-α1) ist (Schritt S12: NEIN), kehrt der Prozess zu Schritt S2 zurück und bestimmt den Sollbefehlswert A1 und vergleicht den Sollbefehlswert A1 mit dem Schwellenwert TA1 (Schritt S4). Andererseits wird in dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 kleiner ist als (TA1-α1) (Schritt S12: JA), die normale komplementäre PWM-Steuerung durchgeführt (Schritt S14, 2).
In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 größer ist als der Schwellenwert TA1, kann der Transistor UL nicht eingeschaltet werden (die komplementäre PWM-Steuerung kann nicht durchgeführt werden), wenn der Transistor UH mit der normalen PWM-Steuerung geschaltet wird. In dem Fall, bei dem der Sollbefehlswert A1 größer ist als der Schwellenwert TA1 in Schritt S4 (Schritt S4: JA), setzt daher der Prozess in Schritt S6 fort und berechnet die Bedingung zum Antreiben des Transistors UH unter gemittelter PWM-Steuerung. Speziell wird ein Tastverhältnis (korrigiertes Tastverhältnis) C3 der zweiten Zeitperiode C2 berechnet (Schritt S6).
Das Tastverhältnis C3 wird durch ein in 10 gezeigtes Verfahren berechnet. Zuerst wird das Tastverhältnis C3 der zweiten Zeitperiode C2 berechnet, indem eine Gleichung „C3 = {nxA1-(n-1)}x100“ verwendet wird, wie in Schritt S20 gezeigt. In einem ersten arithmetischen Prozess wird das Tastverhältnis C3 der zweiten Zeitperiode C2 berechnet, in dem Fall, bei dem „n = 2“ ist, also der Fall, bei dem die erste Zeitperiode C1 und die zweite Zeitperiode C2 jeweils festgelegt sind zwei Trägerzyklen zu verwenden (siehe auch 5). Als nächstes wird der Prozess in Schritt S22 fortgesetzt und das Tastverhältnis C3 mit dem Schwellenwert TA1 verglichen. In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis C3 kleiner oder gleich dem Schwellenwert TA1 ist (Schritt S22: JA), wird das Tastverhältnis C3 bestimmt (Schritt S26).
In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis C3 größer ist als der Schwellenwert TA1 in Schritt S22 (Schritt S22: NEIN), wird der Prozess in Schritt S24 fortgesetzt und bestimmt, ob der Wert „n“ seine obere Grenze erreicht hat. Es wird also bestimmt, ob die Anzahl an Trägerzyklen, die verwendet werden zum Bilden der ersten Zeitperiode C1 und der zweiten Zeitperiode C2 einen vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht hat. In dem Fall, bei dem der Wert „n“ seine obere Grenze nicht erreicht hat (Schritt S24: NEIN), werden der Prozess des Inkrementierens des Werts „n“ (also des Hinzuaddierens von „1“ zu n) in Schritt S28, der Prozess des Zurückkehrens zu dem Schritt S20 und des Berechnens des Tastverhältnisses C3, und der Prozess des Vergleichens des Tastverhältnisses C3 mit dem Schwellenwert TA1 (Schritt S22) wiederholt, bis der Wert von „n“ seine obere Grenze erreicht hat.
In dem Fall, bei dem der Wert „n“ seine obere Grenze erreicht hat (Schritt S24: JA), wird dagegen der Prozess in Schritt S26 fortgesetzt und das Tastverhältnis C3 bestimmt, selbst wenn das berechnete Tastverhältnis C3 größer als der Schwellenwert TA1 ist (Schritt S22: NEIN). In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis des Transistors UH extrem groß ist, kann beispielsweise das Tastverhältnis C3 nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert TA1 werden, selbst wenn die Berechnung des Tastverhältnisses C3 wiederholt wird. Es kann auch einen Fall geben, bei dem die arithmetische Verarbeitung mehrmals wiederholt werden muss, bevor das Tastverhältnis C3 kleiner oder gleich dem Schwellenwert TA1 wird. Durch Festlegen der oberen Grenze von „n“ kann die Rechenlast für die Motorsteuerungsvorrichtung 10 reduziert werden.
Nach der Bestimmung des Tastverhältnisses C3 wird der Prozess in Schritt S8 fortgesetzt und das bestimmte Tastverhältnis C3 mit dem Schwellenwert TA1 verglichen. In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis C3 kleiner oder gleich dem Schwellenwert TA1 ist (Schritt S8: JA), wird der Prozess in Schritt S10 fortgesetzt, und die gemittelte PWM-Steuerung wird durchgeführt (die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung wird durchgeführt) über eine gesamte Zeitperiode, in der der Motor M angetrieben wird, wie in 7 gezeigt. In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis C3 größer als der Schwellenwert TA1 ist (Schritt S8: NEIN), wird dagegen der Prozess in Schritt S16 fortgesetzt, und die Zeitperiode, in der die gemittelte PWM-Steuerung durchgeführt wird (die komplementäre gemittelte PWM-Steuerung wird durchgeführt), und die Zeitperiode, in der der Transistor UH mit 100% Tastverhältnis gesteuert wird (die PWM-Steuerung wird nicht durchgeführt) werden abwechselnd festgelegt, wie in 8 gezeigt. In dem Fall, bei dem das Tastverhältnis C3, das einen Wert aufweist, der kleiner als der Sollbefehlswert A1 ist, immer noch größer als der Schwellenwert TA1 ist, werden also die Zeitperiode, in der der Transistor UH mit der gemittelten PWM-Steuerung geschaltet wird, und die Zeitperiode, in der der Transistor UH mit 100% Tastverhältnis gesteuert wird (die PWM-Steuerung wird nicht durchgeführt), alle 60 Grad abwechselnd festgelegt, um die Anzahl von Zeitpunkten, zu denen die Transistoren geschaltet werden, zu reduzieren.
(Andere Ausführungsbeispiele)
In dem in den 9 und 10 beschriebenen Fluss wurde das Beispiel erklärt, bei dem das bestimmte Tastverhältnis C3 mit dem Schwellenwert TA1 verglichen wird, und die Zeitperiode, in der der Transistor UH mit der gemittelten PWM-Steuerung geschaltet wird und die Zeitperiode, in der der Transistor UH mit 100% Tastverhältnis gesteuert wird, alle 60 Grad gewechselt werden, in dem Fall, dass „C3>TA1“ ist (Schritt S8: NEIN). Wie in 11 gezeigt kann jedoch die normale PWM-Steuerung (ohne komplementäre PWM-Steuerung) in dem Fall durchgeführt werden, dass „C3>TA1“ (Schritt S8: NEIN).
Bei dem Durchführen der arithmetischen Verarbeitung, um das Tastverhältnis C3 zu bestimmen, kann darüber hinaus die Berechnung des Tastverhältnisses C3 wiederholt werden bis „C3≤TA1“ erfüllt ist, ohne die Anzahl von Trägerzyklen zu begrenzen, die verwendet werden zum Bilden der ersten Zeitperiode C1 und der zweiten Zeitperiode C2 (ohne Durchführen des Schritts S24).
In den obigen Ausführungsbeispielen wurden Beispiele erklärt, bei denen die zweite Zeitperiode (Periode, in der das zweite Element unter komplementärer gemittelter PWM-Steuerung betrieben wird) nach der ersten Periode (Periode, in der das erste Element mit 100% Tastverhältnis betrieben wird) festgelegt worden ist. Die erste Zeitperiode kann jedoch nach der zweiten Zeitperiode festgelegt werden.
Spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind im Einzelnen beschrieben worden, jedoch sind diese lediglich beispielhafte Erklärungen und schränken den Bereich der Erfindung nicht ein. Die in den Ansprüchen beschriebene Technik umfasst Modifikationen und Änderungen der oben gegebenen speziellen Beispiele. Die technischen Elemente, die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen erklärt sind, stellen technische Hilfsmittel dar, entweder unabhängig oder in verschiedenen Kombinationen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Kombinationen beschränkt, die zum Zeitpunkt der Einreichung der Ansprüche beschrieben sind. Der Zweck der Beispiele, die durch die vorliegende Beschreibung und die Zeichnungen verdeutlicht sind, lösen mehrere objektive Aufgaben gleichzeitig und die Lösung irgendeiner dieser Aufgaben liefert ein technisches Hilfsmittel für die vorliegende Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201858143 [0002]

Claims

Motorsteuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Antreiben eines Motors, der mit einem Wechselrichter verbunden ist, wobei der Wechselrichter eine Mehrzahl von Schaltelementpaaren aufweist, die jeweils aus einem oberen Armelement und einem unteren Armelement gebildet sind, die miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei das obere Armelement mit einer Hochspannungsseite einer Leistungsversorgung verbunden ist, und das untere Armelement mit einer Niederspannungsseite der Leistungsversorgung verbunden ist, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung konfiguriert ist zum: Durchführen einer PWM-Steuerung, bei der ein erstes Element, das zur Energetisierung des Motors EIN-ausgewählt ist, basierend auf einem Tastverhältnis geschaltet wird, wobei das erste Element eines von dem oberen Armelement und dem unteren Armelement ist; Bestimmen eines Sollbefehlswerts zum Schalten eines zweiten Elements derart, dass die Motorsteuerungsvorrichtung eine komplementäre PWM-Steuerung durchführt, bei der das zweite Element, das mit dem ersten Element in Reihe geschaltet ist, für eine vorbestimmte Zeit während einer AUS-Zeitperiode des ersten Elements eingeschaltet wird, und zum Durchführen der komplementären PWM-Steuerung, wenn der bestimmte Sollbefehlswert kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist; wenn der bestimmte Sollbefehlswert größer als der Schwellenwert ist, Festlegen einer ersten Zeitperiode und einer zweiten Zeitperiode für das erste Element, wobei die erste Zeitperiode eine Zeitperiode ist, in der das erste Element über eine Mehrzahl von Trägerzyklen eingeschaltet bleibt, die zweite Zeitperiode eine Zeitperiode ist zum Durchführen der Steuerung mit einem korrigierten Tastverhältnis, bei dem das erste Element für eine Zeitperiode ausgeschaltet wird, die um eine Zeitperiode verlängert ist, während der das erste Element in der ersten Zeitperiode nicht ausgeschaltet ist, und Durchführen einer gemittelten PWM-Steuerung, deren durchschnittliches Tastverhältnis in einer gesamten Zeitperiode der ersten Zeitperiode und der zweiten Zeitperiode gleich einem festgelegten Tastverhältnis ist; und Einschalten des zweiten Elements während das erste Element in der zweiten Zeitperiode ausgeschaltet ist.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner konfiguriert zum: wenn das korrigierte Tastverhältnis kleiner als der Schwellenwert ist, Durchführen der gemittelten PWM-Steuerung über eine gesamte Zeitperiode, in der der Motor angetrieben wird; und wenn das korrigierte Tastverhältnis größer oder gleich dem Schwellenwert ist, Durchführen der gemittelten PWM-Steuerung bis ein drittes Element, das von dem EIN-ausgewählten ersten Element verschieden ist, das eines von dem oberen Armelement und dem unteren Armelement ist, ausgeschaltet wird, und Durchführen einer Steuerung mit einem 100% Tastverhältnis während einer Zeitperiode beginnend mit dem Ausschalten des dritten Elements bis zum Ausschalten des ersten Elements.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner konfiguriert ist zum Wiederholen folgender Schritte bei dem Festlegen des korrigierten Tastverhältnisses: Vergleichen des Schwellenwerts und eines n-ten korrigierten Tastverhältnisses der zweiten Zeitperiode, wenn die erste Zeitperiode n Trägerzyklen überspannt; und wenn das n-te korrigierte Tastverhältnis größer als der Schwellenwert ist, Berechnen eines n+1-ten korrigierten Tastverhältnisses der zweiten Zeitperiode, wenn die erste Zeitperiode n+1 Trägerzyklen überspannt (wobei n≥2, und n ganzzahlig ist).