DE112022002989T5

DE112022002989T5 - Wechselrichter-Steuervorrichtung, elektrische Servolenkung und Elektrofahrzeugsystem

Info

Publication number: DE112022002989T5
Application number: DE112022002989.7T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Ajima; Shun Taniguchi; Noriya Nakao; Takuya Nemoto; Kosei Goto; Kentaro Matsuo; Keiji Kadota
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2024-04-04
Also published as: WO2023037579A1; JP2023041564A; CN117813758A

Abstract

Eine Wechselrichter-Steuervorrichtung umfasst eine Pulsweitenmodulation-(PWM)-Pulsgebereinheit, die ein PWM-Pulssignal zum Steuern eines Wechselrichters in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erzeugt, wobei die PWM-Pulsgebereinheit das PWM-Pulssignal erzeugt, um eine Pulserzeugungsbedingung zu erfüllen, dass mindestens drei oder mehr Pulse in einem Zyklus einer Grundschwingung einer Ausgangsspannung vom Wechselrichter vorhanden sind und ein Zustand des PWM-Pulssignals an einem Nulldurchgangspunkt, an dem sich die Grundschwingung durch Null ändert, zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, während ein PWM-Pulssignal asynchron mit dem Steuerzyklus erzeugt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselrichter-Steuervorrichtung, eine elektrische Servolenkung und ein Elektrofahrzeugsystem unter Verwendung der Wechselrichter-Steuervorrichtung.
Bisheriger Stand der Technik
Eine Wechselrichter-Steuervorrichtung, die das Antreiben eines Wechselrichters durch Pulsweitenmodulation-(PWM-) Steuerung steuert und einen Motor drehend antreibt, ist weit verbreitet. Ein Verfahren nach dem Stand der Technik besteht darin, bei solch einer Wechselrichter-Steuervorrichtung den Wechselrichter in einem Übermodulationsmodus (Übermodulationsbereich) zu betreiben, in dem ein Ausgangsspannungs-Sollwert des Wechselrichters einen maximalen Ausgangspegel (Sinuswelle) des Wechselrichters zum Erhöhen einer Drehzahl des Motors überschreitet, und den Wechselrichter in einem Pulsmodus (einem Pulsbereich) zu betreiben, in dem PWM-Pulsfolgen verbunden sind, um einen Puls zum weiteren Erhöhen der Ausgangsspannung zu bilden.
Wenn die Wechselrichter-Steuervorrichtung vom Übermodulationsbereich zum einen Pulsbereich betrieben wird, tritt am Ausgang des Wechselrichters ein Fehler auf und eine Gleichstrom-(GS-)Komponente und eine Welligkeitskomponente, enthalten im Ausgangsstrom des Wechselrichters, nehmen zu. Somit treten eine Ausgangsdrehmoment-Schwankung sowie ein Rauschen und eine Schwingung des Motors auf. Daher besteht ein bedarfsgemäßes Verfahren darin, einen Spannungsfehler in einem Bereich zu vermeiden, in dem der Übermodulationsbereich zum einen Pulsbereich wechselt, und eine GS-Komponente und eine Welligkeitskomponente eines Stroms zu verringern.
Aus PTL 1 ist ein Verfahren zum Verringern von Stromwelligkeiten im Übermodulationsbereich bekannt. PTL 1 beschreibt eine Wechselrichtervorrichtung, die einen PWM-Puls erzeugt, so dass, wenn eine Trapezwellenmodulation unter Verwendung einer Trapezwelle im Übermodulationsbereich durchgeführt wird, durch Integrieren von Bereichen von Ein-Pulsen und Aus-Pulsen einer Vielzahl von PWM-Pulsen in einem Wechselrichtbereich einer modulierten Welle, die von einer unteren Seite zu einer oberen Seite der Trapezwelle wechselt, erhaltene Werte einander gleich werden.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2015-19458 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Im Verfahren von PTL 1 kann die Periodizität von Pulsfolgen, die sich in positiven und negativen (180 Grad) Zyklen einer modulierten Welle wiederholen, nicht angemessen in einem Betriebszustand eines Motors, in dem die Zahl von PWM-Pulsenabnimmt, gesteuert werden. Daher kann ein Fehler in der Ausgangsspannung des Wechselrichters auftreten und die GS-Komponente und die Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung können im Ausgangsstrom des Wechselrichters zunehmen.
Technische Lösung
Eine Wechselrichter-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Pulsweitenmodulation-(PWM)-Pulsgebereinheit, die ein PWM-Pulssignal zum Steuern eines Wechselrichters in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erzeugt. Die PWM-Pulsgebereinheit erzeugt das PWM-Pulssignal, um eine Pulserzeugungsbedingung zu erfüllen, dass mindestens drei oder mehr Pulse in einem Zyklus einer Grundschwingung einer Ausgangsspannung vom Wechselrichter vorhanden sind und ein Zustand des PWM-Pulssignals an einem Nulldurchgangspunkt, an dem sich die Grundschwingung durch Null ändert, zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, während ein PWM-Pulssignal asynchron mit dem Steuerzyklus erzeugt wird.
Eine elektrische Servolenkung der vorliegenden Erfindung umfasst die Wechselrichter-Steuervorrichtung, den Wechselrichter, der durch die Wechselrichter-Steuervorrichtung gesteuert wird, und einen Wechselstrom(WS-) Motor, der durch den Wechselrichter angetrieben wird. Der WS-Motor steuert die Lenkung eines Fahrzeugs.
Ein Elektrofahrzeugsystem der vorliegenden Erfindung umfasst die Wechselrichter-Steuervorrichtung, den Wechselrichter, der durch die Wechselrichter-Steuervorrichtung gesteuert wird, und einen WS-Motor, der durch den Wechselrichter angetrieben wird. Der WS-Motor veranlasst das Elektrofahrzeugsystem zum Fahren unter Verwendung einer Antriebskraft.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine GS-Komponente und eine Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung des in einem Betriebstand des Motors, in dem die Zahl der PWM-Pulse abnimmt, erzeugten Wechselrichter-Ausgangsstroms zu verringern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[1] 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Motorvorrichtung, umfassend eine Wechselrichter-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer funktionalen Konfiguration einer Pulsweitenmodulation-(PWM-)Pulsgebereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines asynchronen Pulssignals gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[4] 4 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bereichs eines asynchronen Pulssignals für einen Zyklus eines modulierten Wellensignals.
[5] 5 zeigt ein Fließbild der PWM-Pulssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[6] 6 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines asynchronen Pulssignals gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] 7 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bereichs eines asynchronen Pulssignals für einen Zyklus eines modulierten Wellensignals.
[8] 8 zeigt ein Fließbild der PWM-Pulssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[9] 9 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, auf die eine Wechselrichter-Steuervorrichtung angewendet wird.
[10] 10 zeigt ein Konfigurationsdiagramm eines Elektrofahrzeugs, auf das die Wechselrichter-Steuervorrichtung angewendet wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung stellt eine Wechselrichter-Steuervorrichtung , bereit, die einen Wechselrichter durch Pulsweitenmodulation-(PWM-) Steuerung steuert. In einem Motorbetriebszustand, in dem die Zahl von PWM-Pulsen kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, erzeugt beispielsweise beim Durchführen einer PWM-Pulssteuerung in Übereinstimmung mit einem Modulationsverfahren (Sinuswellenmodulation, Zweiphasenmodulation, Trapezwellenmodulation und dergleichen) zum Verringern des Stromverbrauchs einer Batterie oder der Wärmeerzeugung des Wechselrichters die Wechselrichter-Steuervorrichtung eine Flanke eines PWM-Pulses zu einem Zeitpunkt entsprechend dem Nulldurchgang einer modulierten Welle und gibt einen PWM-Puls, in dem PWM-Pulsfolgen eines 180-Grad-Zyklus der modulierten Welle die Wiederholungssymmetrie beibehalten, was zu einem Erhöhen der Leistung des Wechselrichters führt, während eine GS-Komponente und eine Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung eines Ausgangsstroms vom Wechselrichter verringert werden. Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Motorvorrichtung 1, umfassend eine Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motorvorrichtung 1, die mit einer Batterie 2 verbunden ist, umfasst einen Wechselrichter 100, die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 und einen Motor 300.
Die Batterie 2 ist eine Gleichspannungsquelle des Wechselrichters 100. Eine Gleichspannung DCV der Batterie 2 wird durch den Wechselrichter 100 in eine Dreiphasen-Wechselspannung mit einer variablen Spannung und einer variablen Frequenz umgewandelt und am Motor 300 angelegt.
Der Motor 300 ist ein Synchronmotor, der durch die Versorgung mit der Dreiphasen-Wechselspannung drehend angetrieben wird. Ein Drehpositionssensor 320 ist am Motor 300 befestigt, um die Phase, der vom Wechselrichter 100 am Motor 300 angelegten Dreiphasen-Wechselspannung in Übereinstimmung mit der Phase einer induzierten Spannung des Motors 300 zu steuern. Hier kann beispielsweise ein Resolver, umfassend einen Eisenkern und eine Wicklung, als Drehpositionssensor 320 verwendet werden. Alternativ kann der Drehpositionssensor 320 auch durch Verwenden von einem Giant-Magnetoresistive-(GMR-)Sensor oder einem Hall-Element ausgebildet sein.
Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 umfasst eine Stromsteuereinheit 210, eine PWM-Pulsgebereinheit 250, eine Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260, eine Drehpositions-Erfassungseinheit 270 und eine Stromerfassungseinheit 280.
Die Drehpositions-Erfassungseinheit 270 erfasst eine Drehposition θ eines Rotors im Motor 300 auf Basis eines Ausgangssignals vom Drehpositionssensor 320.
Die Stromerfassungseinheit 280 erfasst Erfassungswerte (Iu, Iv und Iw) eines durch den Motor 300 fließenden Dreiphasenstroms von einem Stromsensor Ict und ermittelt dq-Achsen-Stromerfassungswerte (Id und Iq) durch Durchführen einer Dreiphasen-zu-Zweiphasen-Umwandlung an diesen Stromerfassungswerten auf Basis der von der Drehpositionserfassungseinheit 270 erfassten Drehposition θ.
Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 weist eine Stromsteuerfunktion zum Steuern einer Ausgabe vom Motor 300 auf. Die Stromsteuereinheit 210 gibt Spannungssollwerte (Vd* und Vq*) aus, so dass die von der Stromerfassungseinheit 280 erfassten Stromerfassungswerte (Id und Iq) mit den von einem Host-Steuergerät (nicht dargestellt) eingegebenen Stromsollwerten (Id* und Iq*) übereinstimmen.
Die PWM-Pulsgebereinheit 250 führt eine Dreiphasen-Pulsweitenmodulation (PWM) unter Verwendung der von der Stromsteuereinheit 210 ermittelten Spannungssollwerte (Vd* und Vq*), der Gleichspannung DCV der Batterie 2, der Drehposition θ und einer vorab vorbestimmten Trägerfrequenz fc durch und erzeugt ein PWM-Pulssignal Pr zum Steuern des Wechselrichters 100. Nachfolgend ist ein spezifisches Verfahren zum Erzeugen des PWM-Pulssignals Pr unter Verwendung der PWM-Pulserzeugungseinheit 250 beschrieben.
Die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260 wandelt das von der PWM-Pulsgebereinheit 250 erzeugte PWM-Pulssignal Pr in ein Antriebssignal DR um und gibt das Antriebssignal DR an den Wechselrichter 100 aus. Der Wechselrichter 100 umfasst eine Vielzahl von jeweils den Phasen der Dreiphasen-Wechselspannung entsprechenden Halbleiter-Schaltelementen und die Halbleiter-Schaltelemente werden vom Antriebssignal DR ein- oder ausgeschaltet. Somit wird die Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100 in Übereinstimmung mit der Steuerung der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 angepasst.
In der vorhergehenden Beschreibung wurde das Konfigurationsbeispiel der Motorvorrichtung 1 in Bezug auf 1 für einen Fall beschrieben, in dem der Strom des Motors 300 in Übereinstimmung mit den Stromsollwerten vom Host-Steuergerät gesteuert wird; die Konfiguration von 1 kann aber auch auf einen Fall angewendet, in dem ein anderes Steuerverfahren verwendet wird. Beispielsweise wird beim Steuern der Drehzahl des Motors 300 eine Motordrehzahl cor auf Basis einer zeitlichenÄnderung in der Drehposition θ berechnet und die Spannungssollwerte oder die Stromsollwerte werden so erzeugt, dass sie den Drehzahl-Sollwerten des Host-Steuergeräts entsprechen. Beim Steuern eines Ausgangsdrehmoments vom Motor 300 werden die Stromsollwerte (Id* und Iq*) unter Verwendung eines relationalen Ausdrucks oder eines Kennfelds der Motorströme Id und Iq) und eines Motordrehmoments erzeugt.
Nachfolgend sind Einzelheiten des Verfahrens zum Erzeugen des PWM-Pulssignals Pr unter Verwendung der PWM-Pulsgebereinheit 250 beschrieben. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer funktionalen Konfiguration der PWM-Pulsgebereinheit 250 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 dargestellt weist die PWM-Signalgebereinheit 250 Funktionsblöcke auf, umfassend eine Prozentmodulations-Berechnungseinheit 51, eine Drehzahl-Berechnungseinheit 52, eine Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53, eine Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54, eine Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55, eine Pulsfestlegungseinheit 56, eine dq-zu-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 57, eine Trägerwellen-Berechnungseinheit 58, eine PWM-Steuereinheit 59 und eine PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60. Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200, umfassend die PWM-Pulsgebereinheit 250, ist beispielsweise durch einen Mikrocomputer ausgebildet und kann diese Funktionsblöcke durch Ausführen von vorbestimmten Programmen im Mikrocomputer implementieren. Alternativ können einige oder alle dieser Funktionsblöcke durch Verwenden einer Hardwareschaltung, etwa einer Logic Integrated Circuit (IC) oder eines Field-Programmable Grid Array (FPGA), implementiert werden.
Die Prozentmodulations-Berechnungseinheit 51 berechnet eine Prozentmodulation MF der Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100 unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) auf Basis der Gleichspannung DCV der Batterie 2 und des Spannungssollwerts (Vd* und Vq*) . Die Prozentmodulation MF stellt ein Spannungsamplitudenverhältnis zwischen von der Batterie 2 an den Wechselrichter 100 gelieferten Gleichstrom und vom Wechselrichter 100 an den Motor 300 gelieferten Wechselstrom dar.
[Mathematische Gleichung 1] $M F = \frac{\sqrt{v_{d}^{* 2} + v_{q}^{* 2}}}{\frac{2}{π} D C V}$
Die Drehzahl-Berechnungseinheit 52 berechnet die Motordrehzahl ωr zur Darstellung der Drehzahl (Rotationszahl) des Motors 300 auf Basis der zeitlichen Änderung in der Drehposition θ. Die Motordrehzahl cor kann ein durch eine Winkelgeschwindigkeit (rad/s) oder Umdrehungen pro Minute (U/min) dargestellter Wert sein. Ferner können diese Werte ineinander umgerechnet und wechselseitig verwendet werden.
Die Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53 berechnet einen Pulsphasenwinkel α zum Umschalten eines Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals Pr auf Basis der durch die Prozentmodulations-Berechnungseinheit 51 berechneten Prozentmodulation MF. Dabei wird die Vielzahl von Pulsphasenwinkeln α in Übereinstimmung mit der Zahl von Pulsen N des in einem Zyklus einer Grundschwingung der Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100 enthaltenen PWM-Pulssignals Pr berechnet. Wenn beispielsweise die Zahl der Pulse N = 3 ist, werden die Pulsphasenwinkel α1, α2, α1' und α2', ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen (2) bis (5), berechnet. Somit kann jede Pulsweite des PWM-Pulssignals Pr auf Basis der Prozentmodulation MF festgelegt werden. $α 1 = arccos {(1 + MF) / 2}$
$α 2 = π - α 1$
$α 1' = π + α 1$
$α 2' = 2 π - α 1$
Die Zahl der Pulse N kann auf eine ungerade Zahl von wenigstens 3 oder mehr beispielsweise festgelegt werden und wird vorab in der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 festgelegt. Alternativ kann die Zahl der Pulse N optional vom Benutzer festgelegt werden oder kann optional in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors 300 oder dergleichen gewechselt werden. Die von der Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53 berechnet Zahl der Pulsphasenwinkel α wird in Übereinstimmung mit der Zahl der Pulse N bestimmt, und je größer die Zahl der Pulse N ist, desto größer ist die Zahl der Pulsphasenwinkel α. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, in dem die Zahl der Pulse N Drei beträgt.
Auf Basis der Spannungssollwerte (Vd* und Vq*) und der Drehposition θ berechnet die Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54 eine Spannungsphase θv entsprechend dem Phasenwinkel der vom Wechselrichter 100 ausgegebenen Spannung in Bezug auf die vom Host-Steuergerät eingegebenen Stromsollwerte (Id* und Iq*). Hier wird beispielsweise die Spannungsphase θv durch die folgende Gleichung (6) berechnet. $θ v = θ + arctan (Vq* / Vd*)$
Die Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55 berechnet eine Phasenvariationsbreite Δθ der Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100 im Steuerzyklus der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200. Hier stellt der Steuerzyklus der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 einen Zyklus dar, in dem die PWM-Pulsgebereinheit 250 das PWM-Pulssignal Pr erzeugt, und wird vorab in Übereinstimmung mit der Berechnungsleistungdes Mikrocomputers, der die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 bildet, und der für die Steuerung des Motors 300 erforderlichen Genauigkeit und dergleichen festgelegt. Auf Basis der Motordrehzahl ωr und der vorgegebenen Trägerfrequenz fc berechnet die Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55 die Phasenvariationsbreite Δθ beispielsweise unter Verwendung der folgenden Gleichung (7)). $Δ θ = ω r / fc$
Die Pulsfestlegungseinheit 56 legt den Zeitpunkt von jeder Pulsflanke in einem Stromsteuerzyklus auf Basis des Pulsphasenwinkels α, der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ, ermittelt durch die Gleichung (2) bis (7), fest. Anschließend wird ein asynchrones Pulssignal P durch Ändern der Signalspannung von Ein zu Aus oder von Aus zu Ein in Übereinstimmung mit dem festgelegten Zeitpunkt von jeder Pulsflanke erzeugt. Nachfolgend sind Einzelheiten des durch die Pulsfestlegungseinheit 56 erzeugten asynchronen Pulssignals P beschrieben.
Die dq-zu-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 57 führt eine Dreiphasenumwandlung an den Spannungssollwerten (Vd* und Vq*) auf Basis der Drehposition θ durch und berechnet Dreiphasen-Spannungssollwerte Vu*, Vv* und Vw* (einen U-Phasen-Spannungssollwert Vu*, einen V-Phasen-Spannungssollwert Vv* und einen W-Phasen-Spännungssollwert Vw*). Dadurch können die Dreiphasen-Spannungssollwerte Vu*, Vv* und Vw* als modulierte Wellensignale für die Dreiphasen-Wechselspannung erzeugt werden. Durch die Wahl eines anderen Modulationssystems als der Sinuswellenmodulation können zu diesem Zeitpunkt die Dreiphasen-Spannungssollwerte Vu*, Vv* und Vw* mit einer anderen Wellenform als der Sinuswelle erzeugt werden, beispielsweise mit einer Trapezwellenform oder einer durch Überlagern einer Oberschwingung einer vorbestimmten Ordnung mit der Sinuswelle erhaltenen Wellenform.
Die Trägerwellen-Berechnungseinheit 58 bestimmt eine mit der Drehung des Motors 300 synchronisierte synchrone Trägerfrequenz fcs auf Basis der Motordrehzahl ωr, und erzeugt eine Trägerwelle Tr, die sich periodisch mit der synchronen Trägerfrequenz fcs ändert. Die Trägerwelle Tr kann eine Dreieckswelle oder Sägezahnwelle sein. Ferner ist, wenn die Trägerfrequenz fcs das 15-fache oder mehr der Frequenz der Drehung des Motors 300 beträgt, die Trägerfrequenz fcs gegebenenfalls nicht mit der Drehung des Motors 300 synchronisiert.
Die PWM-Steuereinheit 59 führt eine Pulsweitenmodulation an jedem der von der dq-zu-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 57 ausgegebenen dreiphasigen Spannungssollwerte Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung der von der Trägerwellen-Erzeugungseinheit 58 ausgegebenen Trägerwelle Tr durch und erzeugt ein mit dem Steuerzyklus (Trägerwelle Tr) synchronisiertes Pulssignal P'. Nachfolgend ist dieses Signal einfach als ein synchrones Pulssignal P' bezeichnet.
Die PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60 wählt entweder das von der Pulsfestlegungseinheit 56 erzeugte asynchrone Pulssignal P oder das von der PWM-Steuereinheit 59 erzeugte synchrone Pulssignal P' auf Basis der Prozentmodulation MF und der Motordrehzahl ωr. Anschließend wird das ausgewählte asynchrone Pulssignal P oder synchrone Pulssignal P' an die Antriebsssignalgebereinheit 260 als das von der PWM-Pulsgebereinheit 250 erzeugte PWM-Pulssignal Pr ausgegeben.
Insbesondere wählt, wenn beispielsweise die Prozentmodulation MF und die Motordrehzahl ωr jeweils in vorbestimmten Bereichen liegen, die PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60 einen synchronen Modus aus, in dem ein Pulssignal synchron mit dem Steuerzyklus festgelegt ist, und gibt das synchrone Pulssignal P' als das PWM-Pulssignal Pr aus. Wenn wiederum die Prozentmodulation MF und die Motordrehzahl ωr außerhalb der vorbestimmten Bereiche liegen, wählt die PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60 einen asynchronen Modus aus, in dem ein Pulssignal mit dem Steuerzyklus asynchron ist, und gibt das asynchrone Pulssignal P als das PWM-Pulssignal Pr aus. Das heißt, die PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60 gibt selektiv entweder das asynchrone, Pulssignal P oder das synchrone Pulssignal P' als das PWM-Pulssignal Pr auf Basis des Betriebszustands des Motors 300 aus. Unabhängig davon, ob der synchrone Modus oder der asynchrone Modus gewählt wird, kann jedes beliebige Modulationssystem der verschiedenen Modulationssysteme, etwa Sinuswellenmodulation, Zweiphasenmodulation oder Trapezwellenmodulation, verwendet werden.
Nachfolgend sind Einzelheiten des asynchronen Pulssignals P beschrieben. Bei der von der PWM-Steuereinheit 59 durchgeführten allgemeinen Pulsweitenmodulation wird das synchrone Pulssignal P' als das PWM-Pulssignal Pr auf Basis eines Vergleichsergebnisses zwischen der Trägerwelle Tr und dem modulierten Wellensignal erzeugt. Das als das PWM-Pulssignal Pr durch die Pulsfestlegungseinheit 56 erzeugte asynchrone Pulssignal P wiederum wird direkt aus dem Ergebnis der durch die PWM-Pulserzeugungseinheit 250 ohne Verwendung der Trägerwelle tr oder des modulierten Wellensignals erzeugt. Insbesondere führen die Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53, die Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54 und die Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55 Berechnungen unter Verwendung der zuvor beschriebenen Gleichungen (2) bis (7) durch, um jeweils den Pulsphasenwinkel α, die Spannungsphase θv und die Phasenvariationsbreite Δθ zu ermitteln. Die Impulsfestlegungseinheit 56 legt die Zeitpunkte der Pulsflanken in den Steuerzyklen unter Verwendung jeweils dieser Berechnungsergebnisse fest, wodurch das asynchrone Pulssignal P erzeugt wird, das ein PWM-Puls asynchron zum Steuerzyklus darstellt. Nachfolgend ist dieses Signal einfach als asynchrones Pulssignal P bezeichnet.
3 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Erzeugen des asynchronen Pulssignals P gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3 stellt ein in (a) dargestellter Graph einen Zählerwert eines PWM-Zeitgebers dar, ein in (b) dargestellter Graph stellt ein moduliertes Wellensignal dar und ein in (c) dargestellter Graph stellt ein Beispiel einer als asynchrones Pulssignal P ausgegebenen PWM-Pulsfolge dar. Der in 3(a) dargestellte Zählerwert des PWM-Zeitgebers entspricht der von der Trägerwellenberechnungseinheit 58 erzeugten Trägerwelle Tr.
In der Pulsfestlegungseinheit 56 wie beispielsweise in 3(a) dargestellt wird das asynchrone Pulssignal P durch Verwenden des PWM-Zeitgebers erzeugt, in dem der Zählerwert periodisch in einem konstanten Trägerzyklus Tc zunimmt oder abnimmt. Durch konstantes Gestalten des Trägerzyklus Tc ungeachtet der Motordrehzahl ωr kann der Zeitpunkt der Steuerverarbeitung in Bezug auf die Erzeugung des asynchronen Pulssignals P asynchron mit dem Steuerzyklus synchron mit der Drehung des Motors 300 gestaltet werden. 3 zeigt ein Beispiel eines Sägezahn-Aufwärtszeitgebers, in dem der Zählerwert von 0 bis zu einem Maximalwert MaxCount mit einer konstanten Rate ansteigt und der Zählerwert in jeder TrägerperiodeTc in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt der Steuerverarbeitung auf 0 zurückgesetzt wird. Es können jedoch auch andere Typen von PWM-Zeitgebern verwendet werden, solange der Wert im konstanten Trägerzyklus Tc periodisch ansteigt oder abfällt. Beispielsweise kann ein Abwärtszeitgeber, bei dem sich der Zählerwert in Übereinstimmung mit einer durch vertikale Invertierung des Aufwärtszeitgebers erhaltenen Wellenform ändert, ein Dreieckwellenzzeitgeber, bei dem der Zählerwert mit einer konstanten Rate ansteigt und abfällt, oder ähnliches als der PWM-Zeitgeber in der Pulsfestlegungseinheit 56 verwendet werden.
Wenn das von der PWM-Pulsgebereinheit 250 erzeugte asynchrone Pulssignal P als PWM-Pulssignal Pr an die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260 ausgegeben wird, führt die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 eine Steuerverarbeitung synchron mit dem in 3(a) dargestellten Trägerzyklus Tc durch. Insbesondere tastet die Stromerfassungseinheit 280 ein Erfassungssignal des Stromsensors Ict ab und speichert es zu einem Zeitpunkt synchron mit dem Trägerzyklus Tc und erfasst die Stromerfassungswerte (Iu, Iv, Iw). Ferner erfasst die Drehpositions-Erfassungseinheit 270 das Ausgangssignal vom Drehpositionssensor 320 zum Zeitpunkt synchron mit dem Trägerzyklus Tc und erfasst die Drehposition θ. Das asynchrone Pulssignal P wird durch Durchführen der zuvor beschriebenen Berechnung in jedem Trägerzyklus Tc unter Verwendung der erfassten Werte erzeugt.
Im von der Stromerfassungseinheit 280 durchgeführten Vorgang zum Abtasten und Speichern des Erfassungssignals des Stromsensors Ict tritt eine Spannungswelligkeit auf, wenn das Erfassungssignal auf einen Kondensator einer Abtast- und Speicherschaltung geladen wird, und diese Spannungswelligkeit wird an einem Eingangsanschluss einer Analog/Digital-(A/D-)Wandlerschaltung überlagert, was zu einem A/D-Wandlungsrauschen führt. Der Zyklus des A/D-Wandlungsrauschens entspricht dem Steuerzyklus (Trägerzyklus Tc) der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200. Der Erfassungszyklus der Stromerfassungseinheit 280 kann kürzer gestaltet werden als der Regelzyklus, um eine Vielzahl von Erfassungssignalen vom Stromsensor Ict pro Steuerzyklus zu erfassen. Zur Vereinfachung der Mikrocomputerverarbeitung muss die Abtastfrequenz (ein Kehrwert des Erfassungszyklus) der Stromerfassungseinheit 280 jedoch ein ganzzahliges Vielfaches der Steuerfrequenz (ein Kehrwert des Steuerzyklus) der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 sein. In jedem Fall kann ein ganzzahliges Vielfaches des Zyklus des A/D-Wandlungsrauschens als Trägerzyklus Tc betrachtet werden, welcher der Zyklus des PWM-Zeitgebers ist.
3(b) zeigt ein Beispiel eines modulierten Wellensignals bei einer Trapezwellenmodulation. Der Zyklus der modulierten Welle entspricht einem Grundzyklus der Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100. Wie zuvor beschrieben ermittelt im Gegensatz zum durch allgemeine Pulsweitenmodulation ermittelten synchronen Pulssignal P' die PWM-Pulsgebereinheit 250 direkt das asynchrone Pulssignal P durch Berechnung. Daher ist das modulierte Wellensignal nicht unbedingt erforderlich, wenn das asynchrone Pulssignal P erzeugt wird.
3(c) zeigt ein Beispiel für das asynchrone Pulssignal P zu einem Zeitpunkt, zu dem die Zahl der Pulse N = 3 in der vorliegenden Ausführungsform ist.
In Bezug, auf das asynchrone Pulssignal P in der vorliegenden Ausführungsform wird der Ein- oder Aus-Zustand des Signals an einem Nulldurchgangspunkt (Phasenwinkel 0°, 180°), an dem die modulierte Welle von negativ zu positiv oder von positiv zu negativ durch 0 und an den Phasenwinkeln α1, α2, α1' und α2' invertiert wird, umgeschaltet. Die Phasenwinkel α1, α2, α1' und α2' werden jeweils durch die zuvor beschriebenen Gleichungen (2) bis (5) ermittelt.
Die Pulsfestlegungseinheit 56 erzeugt das in 3(c) dargestellten asynchrone Pulssignal P in jedem in 3(a) dargestellten Trägerzyklus Tc in Übereinstimmung mit der in einem 180-Grad-Zyklus des elektrischen Phasenwinkels festgelegten Pulsfolge auf Basis des Nulldurchgangspunkts der in 3(b) dargestellten modulierten Welle. Insbesondere erzeugt beispielsweise, wenn dieser Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt ein Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt Tt(i) in 3(a) ist, die Pulsfestlegungseinheit 56 das asynchrone Pulssignal P im Bereich (Phasenvariationsbreite Δθ) von einer Spannungsphase θ(i) entsprechend dem Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt bis zu einer Spannungsphase θ (i + 1) entsprechend dem nächsten Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt. Im Beispiel von 3(c) werden, da die Phasenwinkel α2 und α1' und der Nulldurchgangspunkt (Phasenwinkel 180°) in diesem Bereich enthalten sind, Zählerwerte entsprechend diesen Phasenwinkeln im PWM-Zeitgeber festgelegt. Anschließend kann durch Ändern des Signalwerts des asynchronen Pulssignals P von EIN zu AUS oder von AUS zu EIN zum Zeitpunkt, zu dem die Zählerwerte des PWM-Zeitgebers die entsprechenden festgelegten Zeitgeberwerte erreichen, eine Pulsflanke festgelegt werden und das asynchrone Pulssignal P kann erzeugt werden.
4 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bereichs des asynchronen Pulssignals P von 3(c) für einen Zyklus (θ = 0 bis 2π) des modulierten Wellensignals. Wie in 4 dargestellt stimmt das durch vertikales Invertieren einer Pulsfolgen-Wellenform im ersten Halbzyklus (θ = 0 bis π) einschließlich der Pulsphasenwinkel α1 und α2 ermittelte asynchrone Pulssignal P mit einer Pulsfolgen-Wellenform im zweiten Halbzyklus (θ = π bis 2π) einschließlich der Pulsphasenwinkel α1' und α2' überein. Das heißt, die Wellenform des asynchronen Pulssignals P ist symmetrisch in Bezug auf den Nulldurchgangspunkt des modulierten Wellensignals. Daher kann die Pulsfolge des zweiten Halbzyklus durch Invertieren der Pulsfolge des ersten Halbzyklus festgelegt werden und das asynchrone Pulssignal P kann erzeugt werden.
Die PWM-Pulserzeugungseinheit 250 veranlasst die Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54 zum Berechnen der Spannungsphase θv entsprechend der Spannungsphase θ(i) zu diesem Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt. Außerdem berechnet die Phasenänderungsbreiten-Berechnungseinheit 55 eine Phasenänderungsbreite Δθ aus der Spannungsphase θ(i) zu diesem Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt bis zur Spannungsphase θ (i + 1) zum nächsten Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt. Die Pulsfestlegungseinheit 56 kann das asynchrone Pulssignal P in Übereinstimmung mit dem von der Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53 berechneten Pulsphasenwinkel α durch Festlegen des Zeitgeberwerts entsprechend der Pulsflanke in dieser Steuerverarbeitung im PWM-Zeitgeber auf Basis der berechneten Werte θv und Δθ erzeugen.
5 zeigt ein Fließbild der PWM-Pulssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform führt die PWM-Pulsgebereinheit 250 die PWM-Pulssteuerung durch Ausführen der im Fließbild von 5 dargestellten Verarbeitung in jedem vorbestimmten Steuerzyklus entsprechend dem Trägerzyklus Tc durch und gibt das PWM-Pulssignal Pr an die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260 aus.
In Schritt S1 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Prozentmodulations-Berechnungseinheit 51 und die Drehzahlberechnungseinheit 52, jeweils die Prozentmodulation MF und die Motordrehzahl cor zu ermitteln. Hier können die Prozentmodulation MF und die Motordrehzahl ωr durch Verwenden jeweils der zuvor beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden.
In Schritt S2 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53, den Pulsphasenwinkel α auf Basis der in Schritt S1 ermittelten Prozentmodulation MF zu berechnen. Dabei wird die Zahl von Schaltzeiten des Ein- oder Aus-Zustandes des asynchronen Pulssignals P pro einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Zahl der Pulse N bestimmt und ein durch Subtrahieren eines Teils am Nulldurchgangspunkt (θ = 0, π) der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung von der Zahl der Schaltzeiten wird als die Zahl der zu berechnenden Pulsphasenwinkel α festgelegt.
Da in der vorliegenden Ausführungsform die Zahl der Pulse N = 3 wie zuvor beschrieben, wird die Zahl der Schaltzeiten des Ein- oder Aus-Zustands des asynchronen Pulssignals P pro einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung als 2N = 6 berechnet. Wenn der Teil am Nulldurchgangspunkt der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung von der Zahl der Schaltzeiten subtrahiert wird, wird die Zahl der zu berechnenden Pulsphasenwinkel α als 6-2 = 4 ermittelt. Daher wird die Verarbeitung in Schritt S2 durch Berechnen von jedem der vier Pulsphasenwinkel α1, α2, α1' und α2' jeweils unter Verwendung der zuvor beschriebenen Gleichungen (2) bis (5) durchgeführt.
In Schritt S3 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54 zum Berechnen der Spannungsphase θv. Dabei wird die Spannungsphase θv in Übereinstimmung mit dem Phasenwinkel des Wechselrichter-Ausgangsspannung durch Verwenden der zuvor beschriebenen Gleichung (6) auf Basis der Spannungssollwerte (Vd* und Vq*) und der jeweils von der Stromsteuereinheit 210 und der Drehpositions-Erfassungseinheit 270 eingegebenen Drehposition θ berechnet.
In Schritt S4 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55 zum Berechnen der Phasenvariationsbreite Δθ. Dabei wird auf Basis der in Schritt S1 ermittelten Motordrehzahl cor und der vorbestimmten Trägerfrequenz fc in Übereinstimmung mit dem Steuerzyklus der PWM-Pulsgebereinheit 250 die Phasenvariationsbreite Δθ der Wechselrichter-Ausgangsspannung im Steuerzyklus der PWM-Pulsgebereinheit 250 durch Verwenden der zuvor beschriebenen Gleichung (7) berechnet.
In Schritt S5 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Pulsfestlegungseinheit 56 zum Festlegen eines Zeitgeberwerts (erster PWM-Zeitgeberwert) entsprechend den Pulsphasenwinkeln α1, α2, α1' und α2', ermittelt in Schritt S2 im PWM-Zeitgeber. Dabei wird wie zuvor beschrieben ein Phasenphasenbereich der Grundschwingung der im Zyklus enthaltenen Wechselrichter-Ausgangsspannung vom Stromsteuerverarbeitungs-Zeitpunkt bis zum nächsten Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt auf Basis der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ, jeweils ermittelt in Schritt S3 und S4, festgelegt. Wenn der Nulldurchgangspunkt der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung (der Nulldurchgangspunkt der modulierten Welle) oder die in Schritt S2 ermittelten Pulsphasenwinkel α1, α2, α1' und α2' innerhalb des festgelegten Spannungsphasenbereichs liegen, wird ein dem Phasenwinkel entsprechender Zeitgeberwert als der erste PWM-Zeitgeberwert im PWM-Zeitgeber festgelegt. Wenn eine Vielzahl von Nulldurchgangspunkten oder Pulsphasenwinkeln im Spannungsphasenbereich der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung enthalten sind, wird der erste PWM-Zeitgeberwert für jeden der Vielzahl von Nulldurchgangspunkten oder Pulsphasenwinkeln festgelegt. Somit kann der Schaltzeitpunkt des Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals Pr auf Basis des Pulsphasenwinkels α, der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ, jeweils in Schritt S2 bis S4 ermittelt, festgelegt werden.
In Schritt S6 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die dq-zu-Dreiphasen-Umwandlungseinheit 57, modulierte Wellensignale für die Dreiphasen-Wechselspannung zu berechnen. Dabei wird wie zuvor beschrieben eine Dreiphasenumwandlung auf Basis der Drehposition θ an den von der Stromsteuereinheit 210 eingegebenen Spannungssollwerten (Vd* und Vq*) durchgeführt und so können die Dreiphasen-Spannungssollwerte Vu*, Vv* und Vw* entsprechend den modulierten Wellensignalen erzeugt werden.
In Schritt S7 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die PWM-Steuereinheit 59, eine Pulsweitenmodulation auf Basis des in Schritt S7 berechneten modulierten Wellensignals durchzuführen und einen Zeitgeberwert (zweiter PWM-Zeitgeberwert) entsprechend dem Ergebnis im PWM-Zeitgeber festzulegen. Hier wird der Spannungsphasenwinkel jeder Pulsflanke im synchronen Pulssignal P' durch Durchführen einer bekannten Pulsweitenmodulation am modulierten Wellensignal unter Verwendung der von der Trägerwellen-Berechnungseinheit 58 synchron mit der Drehung des Motors 300 erzeugten Trägerwelle Tr bestimmt und der dem Spannungsphasenwinkel entsprechende Zeitgeberwert wird der zweite PWM-Zeitgeberwert im PWM-Zeitgeber festgelegt. Wenn die Trägerwelle Tr das 15-fache oder mehr der Drehung des Motors 300 beträgt, kann die Trägerwelle Tr asynchron zur Drehung des Motors 300 sein.
In Schritt S8 veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit 60, den PWM-Steuermodus zu bestimmen. Dabei werden der Betriebszustand des Motors 300 auf Basis der Prozentmodulation MF und der in Schritt S1 ermittelten Motordrehzahl cor und der für die Betriebszustand geeignete PWM-Steuermodus bestimmt. Insbesondere wird wie zuvor beschrieben beispielsweise, wenn die Prozentmodulation MF und die Motordrehzahl ωr im vorbestimmten Bereich liegen, eine Bestimmung durchgeführt, dass der synchrone Modus, in dem das Pulssignal synchron mit dem Steuerzyklus gesteuert wird, ein optimaler PWM-Steuermodus ist. Wenn hingegen die Prozentmodulation MF oder die Motordrehzahl ωr außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wird eine Bestimmung durchgeführt, dass der asynchrone Modus, in dem das Pulssignal asynchron mit dem Steuerzyklus gesteuert wird, der optimale PWM-Steuermodus ist. Somit kann je nach Betriebszustand des Motors 300 entweder der synchrone oder der asynchrone Modus als optimaler PWM-Steuermodus gewählt werden.
In Schritt S9 bestimmt die PWM-Pulsgebereinheit 250, ob der PWM-Steuermodus, der in Schritt S8 als geeignet für den Betriebszustand des Motors 300 bestimmt wurde, der asynchrone Modus ist. Wenn der in Schritt S8 als optimaler PWM-Steuermodus ausgewählte Modus der asynchrone Modus ist, wird die Verarbeitung mit Schritt S10 fortgesetzt. Wenn der Modus nicht der asynchrone Modus ist, das heißt der Modus der synchrone Modus ist, wird die Verarbeitung mit Schritt S11 fortgesetzt.
In Schritt S10 legt die PWM-Pulsgebereinheit 250 den in Schritt S5 festgelegten ersten PWM-Zeitgeberwert als einen zum Erzeugen des PWM-Pulssignals Pr verwendeten Zeitgeberwert fest. In diesem Fall wird das von der Pulsgebereinheit 56 erzeugte synchrone Pulssignal P selektiv als das PWM-Pulssignal Pr von der PWM-Pulsgebereinheit 250 ausgegeben.
In Schritt S11 legt die PWM-Pulsgebereinheit 250 den in Schritt S7 festgelegten zweiten PWM-Zeitgeberwert als einen zum Erzeugen des PWM-Pulssignal Pr verwendeten Zeitgeberwert fest. In diesem Fall wird das von der PWM-Steuereinheit 59 erzeugte synchrone Pulssignal P' selektiv als das PWM-Pulssignal Pr von der PWM-Pulsgebereinheit 250 ausgegeben.
Nach Ausführung der Verarbeitung in Schritt S10 oder S11 erzeugt die PWM-Pulsgebereinheit 250 in Schritt S12 das PWM-Pulssignal Pr unter Verwendung entweder des asynchronen Pulssignals P oder des synchronen Pulssignals P' und gibt das PWM-Pulssignal Pr an die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260 aus. Das heißt, wenn der Schritt S10 ausgeführt wird, wird -das von der Pulsfestlegungseinheit 56 erzeugte asynchrone Pulssignal P als das PWM-Pulssignal Pr ausgegeben, und wenn der Schritt S11 ausgeführt wird, wird das von der PWM-Steuereinheit 59 erzeugte synchrone Pulssignal P' als das PWM-Pulssignal Pr ausgegeben. Dadurch kann in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors 300 selektiv entweder das asynchrone Pulssignal P oder das synchrone Pulssignal P' ausgegeben werden.
Nach Abschluss der Verarbeitung in Schritt S12 wird die im Fließbild von 5 dargestellte PWM-Pulssteuerung gestoppt und die Verarbeitung wartet, bis ein vorbestimmter Steuerzyklus abgelaufen ist. Wenn der vorbestimmte Steuerzyklus abgelaufen ist und sich der nächste Steuerzeitpunkt nähert, nimmt die PWM-Pulsgebereinheit 250 die im Fließbild von 5 dargestellte Verarbeitung ab Schritt S1 wieder auf und wiederholt die PWM-Pulssteuerung.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Zahl N von Pulsen pro Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung im asynchronen Pulssignal P Fünf beträgt. Die Konfigurationen der Wechselrichter-Steuervorrichtung und der Motorsteuervorrichtung und die funktionale Konfiguration der PWM-Pulsgebereinheit in der Wechselrichter-Steuervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ähneln jeweils den in 1 und 2 , wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Daher ist nachfolgend die vorliegende Ausführungsform in Bezug auf die Konfigurationen in 1 und 2 beschrieben.
6 zeigt ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Erzeugen des asynchronen Pulssignals P gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 6 stellt ein in (a) dargestellter Graph einen Zählerwert eines PWM-Zeitgebers dar, ein in (b) dargestellter Graph stellt ein moduliertes Wellensignal dar und ein in (c) dargestellter Graph stellt ein Beispiel einer als asynchrones Pulssignal P ausgegebenen PWM-Pulsfolge dar. Die Graphen in 6(a) und 6(b) sind identisch mit den Graphen in 3 (a) und 3(b) wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
6(c) zeigt ein Beispiel für das asynchrone Pulssignal P, wenn die Zahl der Pulse N = 5 in der vorliegenden Ausführungsform ist. In Bezug auf das asynchrone Pulssignal P in der vorliegenden Ausführungsform wird der Ein- oder Aus-Zustand des Signals an einem Nulldurchgangspunkt (Phasenwinkel 0° und 180°), an dem die modulierte Welle von negativ zu positiv oder von positiv zu negativ durch 0 und an den Phasenwinkeln α1, α2, α3, α4, α1', α2', α3' und α4' invertiert wird, umgeschaltet.
Von den vorhergehenden Pulsphasenwinkeln werden die Pulsphasenwinkel α1, α2, α1' und α2' jeweils durch die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Gleichungen (2) bis (5) ermittelt. Die Pulsphasenwinkel α3, α4, α3' und α4' werden jeweils durch die folgenden Gleichungen (8) bis (11) ermittelt. In der Gleichung (8) bezeichnet p eine optionale Zahl von 0 < p < 1, die vorab festgelegt wird. $α 3 = p \times α 1$
$α 4 = π - α 3$
$α 3' = π + α 3$
$α 4' = 2 π - α 3$
7 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bereichs des asynchronen Pulssignals P in 6(c) für einen Zyklus (θ = 0 bis 2π) des modulierten Wellensignals. Wie in 7 dargestellt stimmt das durch vertikales Invertieren einer Pulsfolgen-Wellenform im ersten Halbzyklus (θ = 0 bis π) einschließlich der Pulsphasenwinkel α1, α2, α3, and α4 erhaltene asynchrone Pulssignal P mit einer Pulsfolgen-Wellenform im zweiten Halbzyklus (θ = π bis 2π) einschließlich der Pulsphasenwinkel α1', α2' , α3' und α4' überein. Das heißt, wie bei der ersten Ausführungsform ist die Wellenform des asynchronen Pulssignals P auch bei der vorliegenden Ausführungsform symmetrisch in Bezug auf den Nulldurchgangspunkt des modulierten Wellensignals. Daher kann die Pulsfolge des zweiten Halbzyklus durch Invertieren der Pulsfolge des ersten Halbzyklus festgelegt werden und das asynchrone Pulssignal P kann erzeugt werden.
8 zeigt ein Fließbild der PWM-Pulssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform führt die PWM-Pulsgebereinheit 250 die PWM-Pulssteuerung durch Ausführen der im Fließbild von 8 dargestellten Verarbeitung in jedem vorbestimmten Steuerzyklus entsprechend dem Trägerzyklus Tc durch und gibt das PWM-Pulssignal Pr an die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 260 aus.
Im Fließbild von 8 sind identische Schrittnummern Abschnitten zugeordnet, welche die Verarbeitung identisch mit denen im Fließbild von 5 wie in der ersten Ausführungsform beschrieben durchführen. Nachfolgend wird auf die Beschreibung der Verarbeitung mit identischen Schrittnummern wie in 5 verzichtet, es sei denn diese ist erforderlich.
In Schritt S2A veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53, den Pulsphasenwinkel α auf Basis der in Schritt S1 ermittelten Prozentmodulation MF zu berechnen. Dabei wird wie in der ersten Ausführungsform die Zahl von Schaltzeiten des Ein- oder Aus-Zustandes des asynchronen Pulssignals P pro einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Zahl der Pulse N bestimmt und ein durch Subtrahieren des Nulldurchgangspunkts (θ = 0, π) der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung von der Zahl der Schaltzeiten wird als die Zahl der zu berechnenden Pulsphasenwinkel α festgelegt.
Da in der vorliegenden Ausführungsform die Zahl der Pulse N = 5 wie zuvor beschrieben, wird die Zahl der Schaltzeiten des Ein- oder Aus-Zustands des asynchronen Pulssignals P pro einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung als 2N = 10 berechnet. Wenn der Nulldurchgangspunkt der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung von der Zahl der Schaltzeiten subtrahiert wird, wird die Zahl der zu berechnenden Pulsphasenwinkel α als 10-2 = 8 ermittelt. Somit wird die Verarbeitung in Schritt S2A durch Berechnen von jedem der vier Pulsphasenwinkel α1, α2, α1' und α2' unter Verwendung der zuvor beschriebenen Gleichungen (2) bis (5) und Berechnen von jedem der vier Pulsphasenwinkel α3, α4, α3' und α4' unter Verwendung der zuvor beschriebenen Gleichungen (8) bis (11) durchgeführt.
In Schritt S5A veranlasst die PWM-Pulsgebereinheit 250 die Pulsfestlegungseinheit 56 zum Festlegen eines Zeitgeberwerts (erster PWM-Zeitgeberwert) entsprechend den Pulsphasenwinkeln α1, α2, α3, α4, α1', α2', α3' und α4', ermittelt in Schritt S2A im PWM-Zeitgeber. Dabei wird wie in der zuvor beschriebenen Ausführurigsform ein Phasenphasenbereich der Grundschwingung der in der Periode enthaltenen Wechselrichter-Ausgangsspannung vom Stromsteuerverarbeitungs-Zeitpunkt bis zum nächsten Steuerverarbeitungs-Zeitpunkt auf Basis der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ, jeweils ermittelt in Schritt S3 und S4, festgelegt. Wenn der Nulldurchgangspunkt der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung (der Nulldurchgangspunkt der modulierten Welle) oder die in Schritt S2A ermittelten Pulsphasenwinkel α1, α2, α3, α4, α1', α2', α3' und α4' innerhalb des festgelegten Spannungsphasenbereichs liegen, wird ein dem Phasenwinkel entsprechender Zeitgeberwert als der erste PWM-Zeitgeberwert für den PWM-Zeitgeber festgelegt. Somit kann der Schaltzeitpunkt des Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals Pr auf Basis des Pulsphasenwinkels α, der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ, jeweils in Schritt S2A bis S4 ermittelt, festgelegt werden.
Wie zuvor beschrieben erzeugt in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Erzeugen eines PWM-Pulssignals asynchron zum Steuerzyklus die PWM-Pulsgebereinheit 250 das PWM-Pulssignal Pr so, dass eine Pulserzeugungsbedingung erfüllt ist, dass mindestens drei oder mehr Pulse in einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung in einem Bereich nahe dem Nulldurchgang, umfassend den Nulldurchgangspunkt der modulierten Welle, vorhanden sind und dass der Ein- oder Aus-Zustand des PWM-Pulssignals am Nulldurchgangspunkt, an dem die Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung durch Null geht, umgeschaltet wird. Dadurch können die GS-Komponente und die Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung des im Betriebszustand, in dem die Zahl der Pulse im PWM-Pulssignal Pr klein ist, erzeugten Motorstroms reduziert werden und somit können Geräusche und Schwingungen des Motors 300 reduziert werden.
Nachfolgend ist eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung in Bezug auf 9 beschrieben, auf welche die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 wie in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben angewendet wird.
9 zeigt ein Konfigurationsdiagramm der elektrischen Servolenkungsvorrichtung, auf welche die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebene Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 angewendet wird.
Wie in 9 dargestellt umfasst ein elektrisches Stellglied der elektrischen Servolenkung einen Drehmoment-Übertragungsmechanismus 902, den Motor 300, den Wechselrichter 100 und die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung umfasst ein elektrisches Stellglied, ein Lenkrad (Lenkung) 900, einen Lenkungsdetektor 901 und eine Betätigungsbetrag-Sollwerteinheit 903. Eine Betätigungskraft des von einem Fahrer gelenkten Lenkrads 900 unterstützt ein Drehmoment unter Verwendung des elektrischen Stellglieds.
Ein Drehmoment-Sollwert τ* des elektrischen Stellglieds wird von der Betätigungsbetrag-Sollwerteinheit 903 als ein Servolenkungsdrehmoment-Sollwert des Lenkrads 900 erzeugt. Die Lenkkraft des Fahrers wird durch Verwenden der Ausgabe vom durch den Drehmoment-Sollwert τ* angetriebenen elektrischen Stellglied verringert. Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 empfängt den Drehmoment-Sollwert τ* als einen Eingabesollwert und steuert einen durch den Motor 300 fließenden Strom durch Steuern des Betriebs des Wechselrichters 100 in Übereinstimmung mit dem Drehmoment-Sollwert auf Basis einer Drehmomentkonstante des Motors 300 und des Drehmoment-Sollwerts τ*.
Eine von einer direkt mit einem Rotor des Motors 300 verbundenen Abtriebswelle gelieferte Motorleistung τm überträgt ein Drehmoment auf eine Zahnstange 910 der Lenkvorrichtung über den Drehmoment-Übertragungsmechanismus 902 unter Verwendung eines Drehzahlreduzierungsmechanismus, etwa einer Schnecke, eines Rads oder eines Planetengetriebes, oder eines Hydraulikmechanismus. Das auf die Zahnstange 910 übertragene Drehmoment reduziert (unterstützt) die Lenkkraft (Betätigungskraft) des Lenkrads 900 des Fahrers mit der elektrischen Kraft zur Betätigung von Lenkwinkeln der Räder 920 und 921.
Der Unterstützungsbetrag wird wie folgt bestimmt. Das heißt, der Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment werden vom in einer Lenkwelle integrierten Lenkungsdetektor 901 erfasst und der Drehmoment-Sollwert τ* wird von der Betätigungsbetrag-Sollwerteinheit 903 unter Berücksichtigung von Zustandsgrößen wie einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Fahrbahnzustands berechnet.
Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist den Vorteil auf, dass Schwingungen und Geräusche durch Mittelwertbildung der Ausgangsspannung vom Wechselrichter 100 auch dann reduziert werden können, wenn sich der Motor 300 mit hoher Drehzahl dreht.
10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Elektrofahrzeugs 600, auf das die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das Elektrofahrzeug 600 weist einen Antriebsstrang auf, in dem der Motor 300 als ein Motor oder Generator verwendet wird.
Eine Vorderachse 601 ist schwenkbar an einem vorderen Teil des Elektrofahrzeugs 600 gelagert und an beiden Enden der Vorderachse 601 sind Vorderräder 602 und 603 vorgesehen. Eine Hinterachse 604 ist schwenkbar an einem hinteren Teil des Elektrofahrzeugs 600 gelagert und an beiden Enden der Hinterachse 604 sind Hinterräder 605 und 606 vorgesehen.
Ein Differential 611, das ein Kraftverteilungsmechanismus ist, ist an einem Mittelabschnitt der Vorderachse 601 vorgesehen, und eine von einem Motor 610 über ein Getriebe 612 übertragene Drehantriebskraft wird auf die linke und rechte Seite der Vorderachse 601 verteilt. Die Antriebsmaschine 610 und der Motor 300 sind mechanisch über einen zwischen den Riemenscheiben auf der Kurbelwelle der Antriebsmaschine 610 und auf der Drehwelle des Motors 300 gespannten Riemen verbunden.
Dadurch kann die Drehantriebskraft des Motors 300 auf die Antriebsmaschine 610 übertragen werden und die Drehantriebskraft der Antriebsmaschine 610 kann auf den Motor 300 übertragen werden. Der Rotor wird durch Zuführen des vom Wechselrichter 100 ausgegebenen Dreiphasen-Wechselstroms in Übereinstimmung mit der Steuerung der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 zu einer Statorspule eines Stators gedreht und der Motor 300 erzeugt eine Drehantriebskraft in Übereinstimmung mit dem Dreiphasen-Wechselstrom.
Das heißt, der Motor 300 wird von der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 als ein Elektromotor betrieben, während der Motor als ein Generator betrieben wird, der Dreiphasen-Wechselstrom erzeugt, wenn der Rotor durch Aufnahme einer Drehantriebskraft der Antriebsmaschine 610 gedreht wird.
Der Wechselrichter 100 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die von einer Hochspannungsbatterie 622, die eine Hochspannungsversorgung (42 V oder 300 V) darstellt, gelieferten Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt und den durch die Statorspule des Motors 300 fließenden Dreiphasen-Wechselstrom auf Basis eines Betriebssollwerts und einer Magnetpolposition des Rotors steuert.
Der vom Motor 300 erzeugte Dreiphasen-Wechselstrom wird durch den Wechselrichter 100 in Gleichstrom umgewandelt, um die Hochspannungsbatterie 622 zu laden. Die Hochspannungsbatterie 622 ist über einen WS/WS-Wandler 624 elektrisch mit einer Niederspannungsbatterie 623 verbunden. Die Niederspannungsbatterie 623 stellt eine Niederspannungsversorgung (14 V) des Elektrofahrzeugs 600 dar und dient als Stromversorgung für einen Anlasser 625 zum erstmaligen Starten (Kaltstart) der Antriebsmaschine 610, ein Radio, eine Leuchte und dergleichen.
Wenn sich das Elektrofahrzeug 600 in einem Stoppzustand befindet, beispielsweise beim Warten an einer Ampel (Leerlauf-Stopp-Modus), wird die Antriebsmaschine 610 gestoppt, und wenn der Motor 610 bei der erneuten Anfahrt wieder gestartet wird (Warmstart), wird der Motor 300 durch den Wechselrichter 100 angetrieben, um die Antriebsmaschine 610 wieder zu starten.
Wenn im Leerlauf-Stopp-Modus die Lademenge der Hochspannungsbatterie 622 nicht ausreicht oder die Antriebsmaschine 610 nicht ausreichend aufgewärmt ist, wird die Antriebsmaschine 610 nicht gestoppt und bleibt im Betrieb. Ferner muss während des Leerlauf-Stopp-Modus eine Antriebsquelle für Hilfsmaschinen unter Verwendung der Antriebsmaschine 610 aus eine Antriebsquelle, etwa einen Kompressor oder eine Klimaanlage, gewährleistet sein. In diesem Fall wird der Motor 300 angetrieben, um die Hilfsmaschinen anzutreiben.
Auch in einem Beschleunigungsmodus oder einem Hochlastbetriebsmodus wird der Motor 300 angetrieben, um den Antrieb der Antriebsmaschine 610 zu unterstützen. Wenn sich hingegen die Hochspannungsbatterie 622 in einem Lademodus befindet, der das Laden erfordert, veranlasst die Antriebsmaschine 610 den Motor 300 zum Erzeugen von Strom zum Laden der Hochspannungsbatterie 622. Das heißt, der Motor 300 führt beim Bremsen, Verlangsamen oder dergleichen des Elektrofahrzeugs 600 einen Regenerationsbetrieb durch.
Das Elektrofahrzeug 600 umfasst die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200, die einen PWM-Puls zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung auf Basis einer Motorleistungsanforderung erzeugt, den Wechselrichter 100, der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung unter Verwendung des erzeugten PWM-Pulses umwandelt und den Motor 300 antreibt, und den GS/GS-Wandler 624, der eine Gleichspannung verstärkt. Bei der Verarbeitung der PWM-Pulsgebereinheit 250 wie zuvor beschrieben erzeugt die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 das PWM-Pulssignal Pr unter Verwendung einer Einzelpuls-Erzeugungslogik im Steuermodus der synchronen 3 Pulse und des synchronen 1 Pulses, synchronisiert mit der Drehzahl ωr des Motors 300 synchronisiert, aus der asynchronen PWM, bei der die Drehzahl cor des Motors 300 asynchron mit der Trägerwelle Tr ist, und reduziert einen Ausgangsspannungsfehler des Wechselrichters im Betriebszustand, in dem die Zahl der PWM-Pulse abnimmt. Dies ermöglicht es, eine GS-Komponente und eine Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung des Motorstroms, erzeugt in einem Bereich nahe dem Nulldurchgang, zu verringern und eine geringe Geräuschentwicklung und geringe Schwingungen des Elektrofahrzeugs 600 zu erreichen.
Die zuvor beschriebene Wechselrichter-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Wirkungen auf.

(1) Die Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 der vorliegenden Erfindung umfasst die PWM-Pulsgebereinheit 250, die das PWM-Pulssignal Pr zum Steuern des Wechselrichters 100 in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erzeugt. Beim Erzeugen eines PWM-Pulssignals asynchron zum Steuerzyklus erzeugt die PWM-Pulsgebereinheit 250 das PWM-Pulssignal Pr so, dass die Pulserzeugungsbedingung erfüllt ist, dass mindestens drei oder mehr Pulse in einem Zyklus der Grundschwingung der Ausgangsspannung vom Wechselrichters 100 vorhanden sind und dass der Ein- oder Aus-Zustand des PWM-Pulssignals Pr am Nulldurchgangspunkt, an dem die Grundschwingung durch Null geht, umgeschaltet wird. Dadurch können eine GS-Komponente und eine Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung des in einem Bereich nahe dem Nulldurchgang erzeugten Wechselrichter-Ausgangsstroms reduziert werden. Dadurch ist es möglich, die GS-Komponente und die Oberschwingungskomponente niedrigerer Ordnung des in einem Betriebstand des Motors, in dem die Zahl der PWM-Pulse klein ist, erzeugten Wechselrichter-Ausgangsstroms zu verringern.
(2) In der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 der vorliegenden Erfindung berechnet die PWM-Pulsgebereinheit 250die Prozentmodulation MF der Wechselrichter-Ausgangsspannung (Schritt S1) und legt jede Pulsweite des PWM-Pulssignals Pr auf Basis der Prozentmodulation MF fest (Schritt S2). Mit dieser Konfiguration kann das PWM-Pulssignal Pr leicht durch Berechnungsverarbeitung unter Verwendung eines Mikrocomputers oder dergleichen erzeugt werden.
(3) Die PWM-Pulsgebereinheit, 250 umfasst die Prozentmodulations-Berechnungseinheit 51, welche die Prozentmodulation MF berechnet, die Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit 53, die den Pulsphasenwinkel α zum Umschalten des Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals Pr auf Basis der Prozentmodulation MF berechnet, eine Spannungsphasen-Berechnungseinheit 54, welche die Spannungsphase θv in Übereinstimmung mit einem Phasenwinkel einer Wechselrichter-Ausgangsspannung berechnet, die Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit 55, welche die Phasenvariationsbreite Δθ der Wechselrichter-Ausgangsspannung im Steuerzyklus der Wechselrichter-Steuervorrichtung 200 berechnet, und die Pulsfestlegungseinheit 56, die einen Schaltzeitpunkt des Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals Pr auf Basis des Pulsphasenwinkels α, der Spannungsphase θv und der Phasenvariationsbreite Δθ festlegt. Somit kann das PWM-Pulssignal Pr, das die vorhergehenden Pulserzeugungsbedingung erfüllt, durch eine Berechnungsverarbeitung unter Verwendung eines Mikrocomputers oder dergleichen erzeugt werden.
(4) Der Wechselrichter 100 ist mit dem Motor 300 verbunden. Auf Basis des Betriebszustands des Motors 300 gibt die PWM-Pulsgebereinheit 250 selektiv entweder das erste PWM-Pulssignal (asynchrones Pulssignal P), das die zuvor beschriebene Pulserzeugungsbedingung erfüllt, oder das zweite PWM-Pulssignal (synchrones Pulssignal P') auf Basis des Vergleichs zwischen den Spannungssollwerten (Vd* und Vq*) an den Wechselrichter 100 und dem Trägersignal (Trägerwelle Tr), das sich periodisch in einem vorbestimmten Trägerzyklus Tc ändert, aus (Schritt S8 bis S12). Daher wird der optimale PWM-Steuermodus auf Basis des Betriebszustands des Motors 300 ausgewählt und das PWM-Pulssignal Pr entsprechend dem ausgewählten PWM-Steuermodus wird von der PWM-Pulsgebereinheit 250 an die Antriebssignalgebereinheit 260 ausgegeben. Dies ermöglicht die Steuerung des Wechselrichters 100.
(5) Die PWM-Pulsgebereinheit 250 erzeugt das PWM-Pulssignal Pr, so dass die Zahl der in einem Zyklus der Grundschwingung der Wechselrichter-Ausgangsspannung vorhandenen Pulse eine ungerade Zahl ist. Dadurch kann das PWM-Pulssignal Pr erzeugt werden, das die Oberschwingungskomponente niedriger Ordnung der Wechselrichter-Ausgangsspannung zuverlässig reduzieren kann.

Obwohl der Fall, in dem das Elektrofahrzeug 600 gemäß einer Ausführungsform ein Hybridfahrzeug ist, beschrieben ist, kann eine ähnliche Wirkung auch im Falle eines Plug-in-Hybridfahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs oder dergleichen erzielt werden.
Ferner ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nur die Wechselrichter-Steuervorrichtung beschrieben; aber die vorliegende Erfindung kann auch auf eine Wechselrichtervorrichtung angewendet werden, in der eine Wechselrichter-Steuervorrichtung und ein Wechselrichter integriert sind, oder auf ein Motorantriebssystem, in dem eine Wechselrichtervorrichtung und ein Motor integriert sind, solange eine solche Vorrichtung oder ein solches System die zuvor beschriebenen Funktionen aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen können ohne Abweichen vom Kern der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Motorvorrichtung
2: Batterie
51: Prozentmodulations-Berechnungseinheit
52: Drehzahl-Berechnungseinheit
53: Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit
54: Spannungsphasen-Berechnungseinheit
55: Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit
56: Pulsfestlegungseinheit
57: dq-zu-Dreiphasen-Umwandlungseinheit
58: Trägerwellen-Berechnungseinheit
59: PWM-Steuereinheit
60: PWM-Steuermodus-Bestimmungseinheit
100: Wechselrichter
200: Wechselrichter-Steuervorrichtung
210: Stromsteuereinheit
250: PWM-Pulsgebereinheit
260: Antriebssignal-Erzeugungseinheit
270: Drehpositions-Erfassungseinheit
280: Stromerfassungseinheit
300: Motor
320: Drehpositionssensor
600: Elektrofahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015019458 A [0005]

Claims

Wechselrichter-Steuervorrichtung, umfassend: eine Pulsweitenmodulation-(PWM)-Pulsgebereinheit, die ein PWM-Pulssignal zum Steuern eines Wechselrichters in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erzeugt, wobei die PWM-Pulsgebereinheit das PWM-Pulssignal erzeugt, um eine Pulserzeugungsbedingung zu erfüllen, dass mindestens drei oder mehr Pulse in einem Zyklus einer Grundschwingung einer Ausgangsspannung vom Wechselrichter vorhanden sind und ein Zustand des PWM-Pulssignals an einem Nulldurchgangspunkt, an dem sich die Grundschwingung durch Null ändert, zwischen Ein und Aus umgeschaltet wird, während ein PWM-Pulssignal asynchron mit dem Steuerzyklus erzeugt wird.
Wechselrichter-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die PWM-Pulsgebereinheit die Prozentmodulation der Ausgangsspannung berechnet und die Pulsweiten des PWM-Pulssignals auf Basis der Prozentmodulation festlegt.
Wechselrichter-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die PWM-Pulsgebereinheit umfasst: eine Prozentmodulations-Berechnungseinheit, welche die Prozentmodulation berechnet, eine Pulsphasenwinkel-Berechnungseinheit, die einen Pulsphasenwinkel zum Umschalten eines Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals auf Basis der Prozentmodulation berechnet, eine Spannungsphasen-Berechnungseinheit, die eine Spannungsphase in Übereinstimmung mit einem Phasenwinkel der Ausgangsspannung berechnet, eine Phasenvariationsbreiten-Berechnungseinheit, die eine Phasenvariationsbreite der Ausgangsspannung im Steuerzyklus berechnet, und eine Pulsfestlegungseinheit, die einen Schaltzeitpunkt des Ein- oder Aus-Zustands des PWM-Pulssignals auf Basis des Pulsphasenwinkels, der Spannungsphase und der Phasenvariationsbreite festlegt.
Wechselrichter-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter mit einem Motor verbunden ist, und die PWM-Pulsgebereinheit selektiv entweder ein erstes PWM-Pulssignal, das die Pulsgeberbedingung erfüllt, oder ein zweites PWM-Pulssignal auf Basis eines Vergleichs zwischen einem Spannungssollwert an den Wechselrichter und einem Trägersignal, das sich periodisch in einem vorbestimmten Trägerzyklus ändert, auf Basis eines Betriebszustands des Motors ausgibt.
Wechselrichter-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die PWM-Pulsgebereinheit das PWM-Pulssignal so erzeugt, dass eine Zahl von in einem Zyklus der Grundschwingung der Ausgangsspannung vorhandenen Pulsen eine ungerade Zahl ist.
Elektrische Servolenkung, umfassend: die Wechselrichter-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; den Wechselrichter, der von der Wechselrichter-Steuervorrichtung gesteuert wird; und einen Wechselstrom-(WS-)Motor, der vom Wechselrichter angetrieben wird, wobei der WS-Motor die Lenkung eines Fahrzeugs steuert.
Elektrofahrzeugsystem, umfassend: die Wechselrichter-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; den Wechselrichter, der von der Wechselrichter-Steuervorrichtung gesteuert wird; und einen Wechselstrom-(WS-)Motor, der vom Wechselrichter angetrieben wird, wobei der WS-Motor das Elektrofahrzeugsystem zum Fahren unter Verwendung einer Antriebskraft veranlasst.