DE102011080334A1

DE102011080334A1 - Stromwechselrichter und elektrische Servolenkungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102011080334A1
Application number: DE102011080334A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Kimpara; Takayuki Kifuku; Tatsuya Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP2012170277A; DE102011080334B4; JP5161985B2; US20120206075A1; FR2971649A1; FR2971649B1; US8917050B2

Abstract

Ein Stromwechselrichter wird vorgesehen, der an eine Wechselstromdrehmaschine Drei-Phasenspannungen hoher Amplitude und geringer Verzerrung anlegen kann, während der auf Stromdetektionswiderständen zurückführbare Ohm'sche Verlust unterdrückt wird. Der Stromwechselrichter beinhaltet ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel zum Berechnen und Ausgeben eines überlagerten Spannungsbefehls abhängig von der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert von überlagerten Drei-Phasenspannungsbefehlen; ein Spannungsbefehls-Modifikationsmittel zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls zu jedem der Drei-Phasenspannungsbefehle und Ausgeben modifizierter Drei-Phasenspannungabefehle; und ein Stromausgabemittel zum Ausgeben der Drei-Phasenspannungen, basierend auf den modifizierten Drei-Phasenspannungsbefehlen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stromwechselrichter zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom und eine denselben verwendende elektrische Servolenkungssteuervorrichtung.
Beschreibung verwandten Stands der Technik
Der Stromwechselrichter zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom legt Wechselstromspannungen an eine Wechselstromdrehmaschine an, wodurch die Maschine in die Lage versetzt wird, Drehmoment zu erzeugen. Das Drehmoment aus der Wechselstromdrehmaschine ist proportional einem Vektorprodukt von Rotormagnetfluss und einem Ankerstrom durch die Wechselstromdrehmaschine; daher ist es vom Standpunkt der Steuerung des Drehmoments aus der Wechselstromdrehmaschine wichtig, den Ankerstrom zu kennen, das heißt, den durch die Drehmaschine fließenden Strom zu detektieren. Eines der Verfahren zum Detektieren des durch die Wechselstromdrehmaschine fließenden Stroms ist das, welches einen mit einem Halleffektelement versehenen Isolierten Typ-Detektor verwendet, obwohl dieser recht teuer ist.
Dies im Kopf behaltend, ist in einem in Patentdokument 1 beschriebenen, konventionellen Stromwechselrichter ein Stromdetektionswiderstand zwischen einem Schaltungselement eines einen PWM-Wechselrichter bildenden Arms und einer Gleichstromquelle verbunden, und es wird eine Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands mit einem spezifischen Timing während der EIN-Periode des Schaltungselements synchronisiert Abtast-gehalten, wodurch ein Phasenstrom durch eine entsprechende Phase detektiert wird. Bei einem wie oben beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter wird ein preisgünstiger Stromdetektionswiderstand anstelle des Halleffektelements verwendet; daher kann die Wechselstromdrehmaschine gesteuert werden, ohne einen solchen teuren Detektor vom Isolationstyp für die Stromdetektion zu verwenden.
Jedoch muss beim vorstehenden, konventionellen Stromwechselrichter die Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands mit dem spezifischen Timing während der EIN-Periode des Schaltelements synchronisiert Abtastgehalten werden; wenn daher eine Spannung hoher Amplitude, welche mit Sättigung einhergeht, was Übermodulation genannt wird, an die Wechselstromdrehmaschine angelegt wird, wird die EIN-Periode des Schaltungselementes unzureichend, was ein Problem dahingehend verursacht hat, dass die erforderliche Stromdetektiansgenauigkeit nicht erzielt werden kann, selbst wenn die Spannung an den Stromdetektionswiderstandsanschlüssen Abtast-gehalten wird.
Als ein Verfahren zum Lösen dieses Problems mit der unzureichenden EIN-Periode des Schaltelements, welches die erforderliche Stromdetektionsgenauigkeit beeinträchtigt, ist ein Stromwechselrichter bekannt, der die Steuerung derart übernimmt, dass zwei Ströme detektiert werden, um einen anderen Strom durch Berechnung zu ermitteln. Bei einem anderen, in Patentdokument 2 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter werden beispielsweise zumindest zwei Ströme in irgendwelchen zwei Phasen von insgesamt drei Phasen detektiert, und ein dritter wird durch Berechnung herausgefunden, zumindest basierend auf dem Prinzip, dass die Summe aller drei Phasenströme immer Null sein sollte, so dass durch eine der Seiten des Wechselrichters fließende Ströme innerhalb eines Frequenzwandlers genau gemessen werden können.
Weiterhin werden beispielsweise bei einem anderen, in Patentdokument 3 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter Befehlsspannungen zu einer Potentialseite des Paars von Potentialen der Gleichstromquelle hin versetzt, was nicht den zum Detektieren eines Stroms durch jede Phase einer Mehrphasendrehmaschine verwendeten Stromdetektionswiderständen entspricht, so dass Zeiträume, in denen mit den entsprechenden Stromdetektionswiderständen verbundene Schaltelemente, verwendet zur Stromdetektion, in den Ein-Zustand geschaltet werden, in alle Phasen ausgedehnt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Stromdetektionsperioden zu kurz werden und im Ergebnis kann der Strom genauer detektiert werden.
Andererseits tritt, anders beim das Halleffektelement verwendenden Isolatortypdetektor, wenn Ströme durch die Stromdetektionswiderstände in den im Patentdokument 2 und Patentdokument 3 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichtern fließen, Ohm'scher Verlust auf, was ein Problem dahingehend verursacht, dass der Leistungsverlust anwächst. Im Patentdokument 4 ist beispielsweise ein anderer konventionellen Stromwechselrichter beschrieben, der auf eine Lösung des Problems mit ansteigendem Leistungsverlust abzielt, der jenen Stromdetektionswiderständen zugeschrieben ist.
Beim im Patentdokument 4 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter wird die Summe an Schaltverlust durch jedes Schaltelement und der Ohm'sche Verlust durch jeden Stromdetektionswiderstand, wenn Drei-Phasen-Spannungskommandowellensignale gleichermaßen zur positiven Seite verschoben werden, so dass das Maximalsignal der Drei-Phasen-Spannungskommandowellensignale gleich der Höhe einer Spitze einer Trägerwelle wird, mit der des Schaltverlusts durch jedes Schaltungselement und Ohm'schem Verlust durch jeden Stromdetektionswiderstand, wenn die Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale zur negativen Seite verschoben sind, so dass das Minimalsignal der Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale gleich der Tiefe eines Trogs der Trägerwelle wird, verglichen, von den zweien wird das, was auch kleiner ist, ausgewählt und dann werden die Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale gleichermaßen verschoben. Durch Auswählen des Kleineren der Zwei ist das Problem mit dem Leistungsverlust durch den Stromwechselrichter gelöst worden, was zur Realisierung eines kleineren Verlustes führt.
Darüber hinaus ist ein anderer konventioneller Stromwechselrichter beispielhaft in Patentdokument 5 beschrieben, der durch Reduzieren der Schaltfrequenz den Schaltverlust reduzieren kann, der abhängig von einem Stromanstieg ansteigt. Im in Patentdokument 5 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter wird ein PWM-Signal für jede Phase erzeugt, so dass ein Schaltvorgang jeder Phase des Wechselrichters alternativ über einen vorbestimmten Zeitraum gestoppt wird, d. h., eine Zwei-Phasen-PWM-Steuerung hergestellt wird, wodurch der Schaltbetrieb des Wechselrichters gesteuert wird. In diesem Moment werden eine Phasenspannung und ein Leitungsstrom an zumindest irgendeiner der Phasen detektiert und es wird die Phasendifferenz (Leistungsfaktorwinkel) zwischen der Spannung und dem Strom erhalten. Der erhaltene Leistungsfaktorwinkel wird verwendet, um eine Steuerung des Generativbetriebs des PWM-Signals für jede Phase durchzuführen. Diese Steuerung wird auf solche Weise durchgeführt, dass der Schaltstoppzeitraum für jede Phase des Wechselrichters der Umgebung einer Spitze des durch die Wechselrichterlast fließenden Stroms folgt. Daher kann bei diesem konventionellen Stromwechselrichter, da der Schaltstoppzeitraum der Umgebung der Spitze des Leitungsstroms folgt, der Schaltverlust, der abhängig vom Stromanstieg ansteigt, gehemmt werden.
Patentdokument 1:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S63-80774
Patentdokument 2:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H6-205589
Patentdokument 3:
Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-63239
Patentdokument 4:
Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-17671
Patentdokument 5:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H7-046855
Beim in Patentdokument 1 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter wird, wenn eine Spannung hoher Amplitude an die Wechselstromdrehmaschine angelegt wird, die EIN-Periode des Schaltungselements unzureichend, was Probleme dahingehend verursacht hat, dass eine erforderliche Stromdetektionsgenauigkeit nicht erzielt werden kann, selbst falls die Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands Abtast-gehalten ist, und zusätzlich tritt ein Leistungsverlust auf, der dem Ohm'schen Verlust durch den Stromdetektionswiderstand zugeschrieben ist.
Darüber hinaus wird der im Patentdokument 2 beschriebene konventionelle Stromwechselrichter eingestellt, die erforderliche Genauigkeit durch Entdecken eines dritten Phasenstroms durch die Berechnung zu erzielen; jedoch hat es ein Problem mit Leistungsverlust gegeben, der dem Ohm'schen Verlust durch die Stromdetektionswiderstände zugeschrieben wird.
Darüber hinaus hat es beim konventionellen, in Patentdokument 3 beschriebenen Stromwechselrichter, da die Perioden der Schaltungselemente, die mit den Stromdetektionswiderständen verbunden sind, die in den Ein-Zustand umgeschaltet werden, in allen Phase ausgedehnt werden, ein Problem damit gegeben, dass der dem Ohm'schen Verlust durch die Stromdetektionswiderstände zugeschriebene Leistungsverlust anwächst, obwohl die erforderliche Genauigkeit der Stromdetektion erzielt werden kann. Weiterhin hat es, wenn Spannungen mit einer Amplitude, die mit einer, Übermodulation genannten Sättigung einhergeht, an die Wechselstromdrehmaschine angelegt werden, ein anderes Problem dahingehend gegeben, dass sich die Sättigungs-Charakteristiken auf den positiven und negativen Seiten aufgrund des Versatzes der Befehlsspannungen voneinander unterscheiden, wodurch verzerrte Spannungen verursacht werden.
Darüber hinaus hat es bei den in Patentdokument 1 bis Patentdokument 3 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichtern ein Problem dahingehend gegeben, dass der dem Ohm'schen Verlust durch die Stromdetektionswiderstände zugeschriebene Leistungsverlust ein Faktor der Beeinträchtigung von Leistungsumwandlungseffizienz wird und Wärmeerzeugung in den Wechselrichtern verursacht.
Darüber hinaus wird beim in Patentdokument 4 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter die Summe des Schaltverlustes durch jedes Schaltelement und des Ohm'schen Verlustes durch jeden Stromdetektionswiderstand, wenn die Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale gleichermaßen zur positiven Seite verschoben werden, verglichen mit derjenigen des Schaltverlustes durch jedes Schaltelement und den Ohm'schen Verlust durch jeden Stromdetektionswiderstand, wenn Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale zur negativen Seite gleichermaßen verschoben werden, und was immer kleiner ist, von den Zweien, wird selektiert, wodurch das Problem mit dem, den Ohm'schen Verlust durch die Stromdetektionswiderstände zugeschriebenen Leistungsverlust beseitigt worden ist; jedoch hat es das Problem gegeben, dass beim Auswählen der Spannungsbefehlswellensignale die Spannungsbefehlswellensignale in Bezug auf Zeit diskontinuierlich werden, wodurch Stromverzerrung verursacht wird. Darüber hinaus hat es ein anderes Problem gegeben dahingehend, dass, wenn die Auflösung von Ausgangsspannungen aufgrund einer Digitalverarbeitung und dergleichen begrenzt ist, falls die Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale gleichermaßen zur positiven Seite in einem Bereich verschoben werden, wo die Spannungsbefehlsamplitude jeder Phase niedrig ist, die Amplitude weiter abgesenkt wird, so dass die Genauigkeit der Ausgabe der Spannungen reduziert würde.
Darüber hinaus werden beim in Patentdokument 5 beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter die Drei-Phasen-Spannungsbefehlswellensignale eingestellt, gleichermaßen verschoben zu werden, so dass der Umschaltvorgang jeder Phase des Wechselrichters alternierend für den vorbestimmten Zeitraum angehalten wird; jedoch ändert sich die Quantität dieser Verschiebung rechtwinklig und weist Diskontinuitäten in Bezug auf die Zeit auf und als Ergebnis werden die Spannungswellenform in Bezug auf die Zeit diskontinuierlich. Diskontinuitäten, die in Bezug auf die Zeit auftreten, würden Strombrummen (Ripple) verursachen, wodurch ein Problem mit ansteigendem Rauschen und Vibration verursacht würde.
Darüber hinaus tritt, wenn die Wechselstromdrehmaschine unter Verwendung der oben beschriebenen konventionellen Stromwechselrichter angetrieben wird, falls die Sättigungs-Charakteristika sich voneinander auf den positiven und negativen Seiten unterscheiden und/oder die Spannungsbefehlswellensignale diskontinuierlich werden, eine Stromverzerrung auf, wodurch ein anderes Problem dahingehend verursacht wird, dass Drehmomentbrummen und abnormes Rauschen auftreten.
Wenn beispielsweise die Wechselstromdrehmaschine unter Verwendung der vorstehenden konventionellen Stromwechselrichter in einer elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung mit Spannungen versorgt wird, tritt Drehmomentbrummen auf, falls die Sättigungs-Charakteristika voneinander auf den positiven und negativen Seiten abweichen und/oder die Spannungsbefehlswellensignale diskontinuierlich werden, was wiederum auf die Hände eines Fahrers übertragen wird, der das Lenkrad hält, was ein unangenehmes Gefühl verursacht. Darüber hinaus hat es ein anderes Problem dahingehend gegeben, dass, wenn die elektrische Servolenkungssteuervorrichtung im Fahrzeuginnenraum lokalisiert ist, falls sich die Sättigungs-Charakteristik auf den positiven und negativen Seiten voneinander unterscheiden und/oder die Spannungsbefehlswellensignale diskontinuierlich werden, abnormales Geräusch im Fahrzeuginnenraum auftritt, wodurch auch für den Fahrer ein unangenehmes Gefühl verursacht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, welche auf das Bereitstellen eines Stromwechselrichters abzielt, die einer Wechselstromdrehmaschine Spannungen mit hoher Amplitude, aber geringer Verzerrung, zuführen kann, während ein Leistungsverlust, der auf die Stromdetektionswiderstände zurückzuführen ist, unterdrückt wird.
Ein Stromwechselrichter der vorliegenden Erfindung, der basierend auf Drei-Phasen-Spannungskommandos 3-Phasenspannungen ausgibt, umfasst: ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel zum Berechnen und Ausgeben eines überlagerten Spannungsbefehls; ein Spannungsbefehlsmodifikationsmittel zum Addieren des überlagerten Spannungskommandos zu jedem der Drei-Phasen-Spannungsbefehle, und Ausgeben modifizierter Drei-Phasen-Spannungsbefehle; ein Spannungsausgabemittel zum Ausgeben der Drei-Phasen-Spannungen, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen; wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel den überlagerten Spannungsbefehl abhängig von der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle ausgibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können prononcierte Effekte erreicht werden, die nie zuvor realisiert worden sind, bei denen eine hohe Spannung mit geringem Verlust unter Verwendung des überlagerten Spannungsbefehls ausgegeben werden kann, abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Gesamtschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration eines Stromwechselrichters gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration eines Spannungsausgabemittels 6 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
3 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs des Spannungsausgabemittels 6 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
4 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration einer überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8 gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
5 ist eine Tabelle zum Vergleichen eines ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1*, eines zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2* und eines dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3* miteinander;
6 ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
7 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration einer überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8a gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, bei dem ein Selektor 44a gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung einen überlagerten Spannungsbefehl auswählt und ausgibt;
9 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration des Stromwechselrichters 2b gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt;
10 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration einer überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8b gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt;
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines elektrischen Servolenkungssystems gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt; und
12 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration einer überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8c gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration eines Stromwechselrichters gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
In der Figur gibt ein Drei-Phasen-Spannungsbefehlsberechnungsmittel 1 einen U-Phasen-Spannungsbefehl Vu*, einen V-Phasen-Spannungsbefehl Vv* und einen W-Phasen-Spannungsbefehl Vw* an einen Stromwechselrichter 2 aus. Der Stromwechselrichter 2 gibt, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw*, 3-Phasen-Spannungen Vu, Vv, Vw aus, die an eine Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 angelegt werden.
Der Stromwechselrichter 2 beinhaltet ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 zur Berechnung, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw*, und Ausgeben des Ergebnisses als einen überlagerten Spannungsbefehl Vx*; ein Spannungsbefehls-Modifiationsmittel 5 zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls Vx* zu jedem der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* und Ausgeben modifizierter 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0*; und ein Spannungsausgabemittel 6 zum Anlegen der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu, Vv, Vw, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0*, an die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3.
Das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 beinhaltet eine Spannungsvergleichsberechnungseinheit 7 und eine überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8 und gibt den überlagerten Spannungsbefehl Vx* abhängig von der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* aus.
Die Spannungsvergleichsberechnungseinheit 7 erhält den Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* unter Verwendung von Gleichung (2) und gibt das Ergebnis als die Minimalspannung Vmin aus, wie auch erhält sie den Maximalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* unter Verwendung von Gleichung (1), welcher als die Maximalspannung Vmax ausgegeben wird. Vmax = max(Vu*, Vv*, Vw*) (1) Vmin = min(Vu*, Vv*, Vw*) (2)
Die überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8 gibt den überlagerten Spannungsbefehl Vx* abhängig von der Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin aus.
Das Spannungsbefehlsmodifikationsmittel 5 beinhaltet einen Addierer 9 zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls Vx* zum U-Phasen-Spannungsbefehl Vu* und Ausgeben eines modifizierten D-Phasen-Spannungsbefehl Vu0*, einen Addierer 10 zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls Vx* zum V-Phasen-Spannungsbefehl Vv* und Ausgeben eines modifizierten V-Phasen-Spannungsbefehls Vv0*; und einen Addierer 11 zum Addieren der überlagerten Spannungsbefehle Vx* zum W-Phasen-Spannungsbefehl Vw* und Ausgeben eines modifizierten W-Phasen-Startbefehlssignals Vw0*.
Nun wird der Betrieb des Spannungsbefehlsmodifikationsmittels 5 erläutert. Aus dem oben beschriebenen Betrieb sind die folgenden Gleichungen (3) bis (5) von den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0*, den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw* und dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* wahr. Vu0* = Vu* + Vx* (3) Vv0* = Vv* + Vx* (4) Vw0* = Vw* + Vx* (5)
Jede Phase der Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 ist gegenüber dem Erdungspotential isoliert und es fließen Ströme durch die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 abhängig von den Phase-zu-Phase-Potentialdifferenzen, das heißt, Leitungs-zu-Leitungsspannungen. Hier kann jede Phase-zu-Phase-Potentialdifferenz der modifizieren 3-Phasen-Spannungsbefehle unter Verwendung von Gleichungen (3) bis (5) wie folgt erhalten werden: Vu0* – Vv0* = (Vu* + Vx*) – (Vv* + Vx*) = Vu* – Vv* (6) Vv0* – Vw0* = (Vv* + Vx*) – (Vw* + Vx*) = Vv* – Vw* (7) Vw0* – Vu0* = (Vw* + Vx*) – (Vu* + Vx*) = Vw* – Vu* (8)
Wie aus Gleichungen (6) bis (8) ersichtlich, sind die Phase-zu-Phase-Potentialdifferenzen aus den modifizierten Drei-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0* die gleichen wie jeweils jene von den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw*, unabhängig vom Wert des überlagerten Spannungsbefehls Vx*. Mit anderen Worten, selbst wenn das Spannungsausgabemittel 6 Spannungen an die 3-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 anlegt, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0*, sind die Leitungs-zu-Leitungs-Spannungen der 3-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 dieselben wie jene, wenn das Spannungsausgabemittel 6 anlegt, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw*.
Wie jedoch später beschrieben, sind, wenn Spannungssättigung im Spannungsausgabemittel 6 auftritt, die an die 3-Phasen-Wechselstromdrehmaschine angelegten Leitungs-zu-Leitungs-Spannungen, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen, nicht immer dieselben wie jene, die basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw* angelegt werden.
2 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration des Spannungsausgabemittels 6 zeigt. In der Figur wandelt ein PWM-Modulator 20 den modifizierten U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* durch PWM-Modulation in ein EIN/AUS-Signal, schaltet einen Halbleiterschalter 22 ein und aus und schaltet auch einen Halbleiterschalter 23 in der entgegengesetzten Phase zum Halbleiterschalter 22 ein und aus. Die U-Phasen-Spannung wird gemäß dem modifizierten U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* ausgegeben, mit ein- und ausgeschalteten Halbleiterschalter 22 und Halbleiterschalter 23. Mit anderen Worten wird eine Gleichstromspannung Vdc aus einer Gleichstromquelle 21 in die U-Phasen-Spannung, das heißt eine Wechselspannung, durch die EIN/AUS-Vorgänge des Halbleiterschalters 22 und des Halbleiterschalters 23 konvertiert. Darüber hinaus ist ein Stromdetektionswiderstand 24 zum Detektieren eines U-Phasenstroms zwischen dem Halbleiterschalter 23 und der negativen Seite der Gleichstromquelle 21 eingebunden.
Ähnlich wandelt der PWM-Modulator 20 den modifizierten V-Phasen-Spannungsbefehl Vv0* durch PWM-Modulation in ein EIN/AUS-Signal, schaltet einen Halbleiterschalter 25 ein und aus und schaltet auch einen Halbleiterschalter 26 in der entgegengesetzten Phase zum Halbleiterschalter 25 ein und aus. Die V-Phasen-Spannung wird gemäß dem modifizierten V-Phasen-Spannungsbefehl Vv0* ausgegeben, mit ein- und ausgeschalteten Halbleiterschalter 25 und Halbleiterschalter 26. Darüber hinaus ist ein Stromdetektionswiderstand 27 zum Detektieren eines V-Phasenstroms zwischen dem Halbleiterschalter 26 und der negativen Seite der Gleichstromquelle 21 eingebunden, Ähnlich wandelt der PWM-Modulator 20 den modifizierten W-Phasen-Spannungsbefehl Vw0* durch PWM-Modulation in ein EIN/AUS-Signal, schaltet einen Halbleiterschalter 28 ein und aus und schaltet auch einen Halbleiterschalter 29 in der entgegengesetzten Phase zum Halbleiterschalter 28 ein und aus. Die W-Phasen-Spannung wird gemäß dem modifizierten U-Phasen-Spannungsbefehl Vw0* ausgegeben, mit ein- und ausgeschalteten Halbleiterschalter 28 und Halbleiterschalter 29. Darüber hinaus ist ein Stromdetektionswiderstand 30 zum Detektieren eines W-Phasenstroms zwischen dem Halbleiterschalter 29 und der negativen Seite der Gleichstromquelle 21 eingebunden.
Ein Stromdetektor 31 detektiert als einen U-Phasenstrom iu eine Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 und detektiert auch als einen V-Phasenstrom iv eine Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 27. Ähnlich detektiert der Detektor als einen W-Phasenstrom iw eine Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 30.
3 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs des Spannungsausgabemittels 6. Die Figur trägt die Zeit als die Abszisse auf; der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* wird in einem Fall eines monotonen Anstiegs zwischen einer Periode 1 und einer Periode 4 behandelt. Das im oberen Teil von 3 gezeigte Dreieckwellensignal ist eine Trägerwelle, die ein internes Signal des PWM-Modulators 20 ist. Der PWM-Modulator 20 schaltet den Halbleiterschalter 22 aus und schaltet gleichzeitig den Halbleiterschalter 23 ein, wenn die Trägerwelle höher als der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* wird, während, wenn sie niedriger als der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* wird, der Modulator den Halbleiterschalter 22 einschaltet und gleichzeitig den Halbleiterschalter 23 ausschaltet.
Falls der Halbleiterschalter 22 und der Halbleiterschalter 23 gleichzeitig eingeschaltet werden, wird die Gleichstromquelle 21 kurzgeschlossen; daher wird, wenn der Halbleiterschalter 22 und der Halbleiterschalter 23 eingeschaltet werden, das Anstiegs-Timing jedes der Halbleiterschalter um eine vorbestimmte Zeit verzögert. Diese verzögerte Zeit ist wohl als eine Kurzschlussschutzzeit oder eine Totzeit bekannt.
Die Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 ist proportional zur Amplitude des durch den Widerstand 24 fließenden Stroms. Wie aus dem vierten Teil ab oben in 3 zu sehen, entwickelt sich der durch den Widerstand fließende Strom während des EIN-Zeitraums des Halbleiterschalters 23. Gerade bevor und nachdem der Halbleiterschalter 23 zwischen EIN- und AUS-Zuständen umgeschaltet wird, geht auch der Strom aufgrund des EIN/AUS-Schaltens in einen transienten Zustand über. Der Stromdetektor 21 Abtast-hält die Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 in der Nähe des Spitzentimings der Trägerwelle, um so den transienten Zustand zu vermeiden, und detektiert den U-Phasen-Stromwert. Die EIN-Periode des Halbleiterschalters 23 ist während der Periode (i), in der der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* einen kleinen Wert annimmt, lang; daher wird auch die Periode des durch den Stromdetektionswiderstand 24 fließenden U-Phasenstroms lang, so dass der Stromdetektor 31 den U-Phasen-Stromwert detektieren kann, während der transiente Zustand leicht vermieden wird. Je länger jedoch die Periode des durch den Stromdetektionswiderstand 24 fließenden U-Phasenstroms wird, desto länger wird die Periode des im Stromdetektionswiderstand auftretenden Ohm'schen Verlusts. Wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* mit fortschreitender Zeit von der Periode 2 zur Periode 3 und so weiter höher wird, wird die EIN-Periode des Halbleiterschalters 23 kürzer; was wiederum die Periode des durch den Stromdetektionswiderstand 24 fließenden U-Phasenstroms kürzer macht. Als Ergebnis wird auch der durch den Stromdetektionswiderstand 24 entstehende Ohm'sche Verlust kleiner.
Währenddessen, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* einen großen Wert annimmt, wie in der Periode 4 gezeigt, wird die EIN-Periode des Halbleiterschalters 23 extrem kurz. Daher wird der durch den Stromdetektionswiderstand 24 fließende Strom in einen Zustand nur von Transienten von EIN nach AUS und umgekehrt gebracht, was es dem Stromdetektor 31 unmöglich macht, den U-Phasenstrom aus der Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 zu detektieren. Bei dieser Ausführungsform, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* höher als 0,4 × Vdc wird, wird angenommen, dass der Stromdetektor 31 nicht in der Lage ist, den U-Phasenstrom aus der Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 zu detektieren. Daher kann das Einstellen des modifizierten U-Phasen-Spannungsbefehls Vu0* auf einen Wert so groß wie möglich, aber kleiner als 0,4 × Vdc den im Stromdetektionswiderstand auftretenden Ohm'schen Verlust reduzieren, während eine Periode sichergestellt wird, die eine Detektion des U-Phasenstroms ermöglicht. Bier hängt der Wert 0,4 × Vdc von einem Verhältnis einer Zeit, die zum EIN- und AUS-Schalten jedes der Halbleiterschalter 22 und 23 notwendig ist, zur Trägerwellenperiode ab; der Wert variiert abhängig von den Stromwechselrichtern. Daher, obwohl dieser Wert bei dieser Ausführungsform auf 0,4 × Vdc eingestellt wird, kann er durch andere, für jeden Stromwechselrichter unterschiedliche Werte ersetzt werden.
Wenn darüberhinaus der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* höher als 0,5 × Vdc ist, bleibt der Halbleiterschalter 22 ein, während der Halbleiterschalter 23 weiterhin aus bleibt. Daher, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* höher als 0,5 × Vdc ist, arbeiten die Halbleiterschalter 22 und 23, welchen Wert auch immer der Spannungsbefehl Vu0* annimmt, gleich wie wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* 0,5 × Vdc ist, und als Ergebnis wird die Ausgangs-U-Phasenspannung Vu 0,5 × Vdc. Dieser Zustand wird als Spannungssättigung oder Übermodulation bezeichnet. in diesem Moment, da der U-Phasenstrom nicht durch den Stromdetektionswiderstand 24 flieht, kann der Stromdetektor 31 nicht mehr länger den U-Phasenstrom aus der Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 detektieren.
Ähnlich, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* niedriger als –0,5 × Vdc ist, bleibt der Halbleiterschalter 22 aus, während der Halbleiterschalter 23 weiterhin ein bleibt. Daher, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* niedriger als –0,5 × Vdc ist, arbeiten die Halbleiterschalter 22 und 23, welchen Wert auch immer der Spannungsbefehl Vu0* annimmt, gleich wie wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* –0,5 × Vdc ist, und als Ergebnis wird die Ausgangs-U-Phasenspannung Vu –0,5 × Vdc. Dieser Zustand wird auch als Spannungssättigung oder Übermodulation bezeichnet. In diesem Moment, da der U-Phasenstrom durch den Stromdetektionswiderstand 24 fließt, kann der Stromdetektor 31 den U-Phasenstrom aus der Spannung an den Anschlüssen des Stromdetektionswiderstands 24 detektieren. Wie oben beschrieben, falls der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* jenseits eines Bereiches von –0,5 × Vdc bis 0,5 × Vdc geht, tritt die Spannungssättigung im Spannungsausgabemittel 6 auf. Wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* höher als 0,5 × Vdc ist, kann der U-Phasenstrom nicht detektiert werden; derweil, wenn der modifizierte U-Phasen-Spannungsbefehl Vu0* niedriger als –0,5 × Vdc ist, kann der U-Phasenstrom detektiert werden. Soweit haben sich die Erläuterungen nur auf die U-Phase in 3 fokussiert; es versteht sich jedoch, dass dieselbe Erläuterung an den V- und W-Phasen gemacht werden kann.
Wie oben beschrieben, übernimmt das Spannungsausgabemittel 6 die EIN/AUS-Steuerung von Paaren von Halbleiterschaltern, die in Reihe geschaltet sind, so dass die Drei-Phasenspannungen Vu, Vv, Vw jeweils mit den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen koinzidieren. Die maximale Amplitude jeder der Drei-Phasenspannungen Vu, Vv, Vw ist proportional zur Gleichstromquellenspannung; falls die modifizierten Spannungsbefehle die maximale Amplitude in irgendeiner Phase übersteigen, wird die Spannung zu dieser Phase bei der Maximalamplitude gesättigt.
4 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration der überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8 zeigt. Eine erste überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 40 berechnet einen ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1*, basierend auf der Maximalspannung Vmax. Eine zweite überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 41 berechnet einen zweite überlagerten Spannungsbefehl Vx2*, basierend auf der Minimalspannung Vmin. Eine dritte überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 42 berechnet einen dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3*, basierend auf der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin. Ein Subtrahierer 43 berechnet die Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin und gibt die Differenz an einen Selektor 44 aus. Der Selektor 44 selektiert einen von dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1*, dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3*, abhängig von der Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin, und gibt das ausgewählte Ergebnis als den überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus. Der Selektor 44 selektiert den überlagerten Spannungsbefehl abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalspannung Vmax und dem Minimalspannung Vmin; der Auswahlprozess folgt 5, die später beschrieben wird.
Nun werden der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1*, der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2*, und der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* erläutert werden.
Der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* wird durch Berechnen unter Verwendung von Gleichung (9) erhalten. Vx1* = 0,4 × Vdc – Vmax (9)
Der Wert der in Gleichung (9) verwendeten Gleichspannung Vdc kann auf einer Spannung äquivalent der Spannung der Gleichstromquelle 21 fixiert sein, oder, durch Detektieren einer Spannung der Gleichstromquelle 21 kann Vdc der detektierte Wert gegeben werden. Wenn der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* zu jedem der 3-Phasen-Spannungsbefehl Vu*, Vv*, Vw* addiert wird, um jeweils die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu erhalten, wird der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* 0,4 × Vdc {= Vmax + (0,4 × Vdc – Vmax)}. Obwohl der erste Term Vdc auf der rechten Seite von Gleichung (9) mit einem Koeffizienten von 0,4 bei dieser Ausführungsform multipliziert wird, muss jedoch dieser Koeffizient nicht 0,4 sein. Falls sich der Koeffizient 0,5 annähert, nähert sich der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* 0,5 × Vdc an; daher wird ein durch die Phase fließender Strom entsprechend dem Maximalwert unmöglich zu detektieren. Daher, falls der Koeffizient innerhalb eines Bereichs ausgewählt wird, der die Phasenstromdetektion ermöglicht, wie in 3 beschrieben, können: Ströme durch alle drei Phasen detektiert werden. Da bei dieser Ausführungsform der Wert 0,4 den Koeffizienten des ersten Terms der rechten Seite von Gleichung (9) erteilt wird, kann der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu 0,4 × Vdc gemacht werden und als ein Ergebnis können für das Detektieren der Phasenströme notwendige Perioden für alle drei Phasen gesichert werden. Darüber hinaus, falls der Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* größer –0,5 × Vdc ist, ist das Spannungsausgabemittel 6 nicht spannungsgesättigt und kann die Spannungen ausgeben. Mit anderen Worten, falls die Differenz zwischen den Maximal- und den Minimalwerten der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* innerhalb eines Bereichs von 0,9 × Vdc liegt, ist das Spannungsausgabemittel 6 nicht spannungsgesättigt und kann die Spannungen ausgeben. Wie oben beschrieben, wenn der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, können die Spannungsbefehle in allen drei Phasen innerhalb des Bereiches, der die Phasenstromdetektion ermöglicht, größer gemacht werden; daher kann der in den Stromdetektionswiderständen aufkommende Ohm'sche Verlust unterdrückt werden, während die Stromdetektionsperioden für die entsprechenden Phasen sichergestellt werden.
Wie oben beschrieben, wenn der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, gibt das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 den überlagerten Spannungsbefehl Vx* auf solche Weise aus, dass der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* eine erste Konstante (0,4 × Vdc) wird; daher kann ein Effekt einhergehen, bei dem die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0*, welche Perioden von durch die Stromdetektionswiderstände fließenden Strömen verkürzen können, erhalten werden können, während die für die Stromdetektion in den drei Phasen notwendigen Perioden gesichert werden.
Der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* wird durch Berechnen unter Verwendung von Gleichung (10) erhalten. Vx2* = –0,5 × Vdc – Vmin (10)
Ähnlich zur vorstehenden Gleichung (9) kann die Gleichstromspannung Vdc auf eine vorbestimmte Spannung fixiert sein oder kann durch Detektieren einer Spannung der Gleichstromquelle 21 der detektierte Wert Vdc gegeben werden. Wenn der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* zu den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw* addiert wird, um jeweils die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu erhalten, wird der Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, λw0* –0,5 × Vdc {= Vmin + (–0,5 × Vdc – Vmin)}. Bei dieser Ausführungsform, wenn der erste Term Vdc der rechten Seite von Gleichung (10) mit einem Koeffizienten von 0,5 multipliziert wird, kann der Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu –0,5 × Vdc gemacht werden. Zu diesem Moment, falls der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* kleiner als 0,5 × Vdc ist, kann das Spannungsausgabemittel 6 die Spannungen ausgeben, ohne spannungsgesättigt zu sein. Mit anderen Worten, falls die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* innerhalb von 1,0 × Vdc liegt, ist das Spannungsausgabemittel 6 nicht spannungsgesättigt und kann die Spannungen ausgeben.
Wie oben beschrieben, wenn der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, gibt das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 den überlagerten Spannungsbefehl Vx* in einer solchen Weise aus, dass der Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu einer zweiten Konstante (–0,5 × Vdc) wird; daher kann ein Effekt erzielt werden, bei dem die Perioden zur Stromdetektion innerhalb eines Bereichs erweitert werden können, der es ermöglicht, Spannungssättigung zu vermeiden. Zusätzlich, wenn der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, variiert der überlagerte Spannungsbefehl kontinuierlich in Bezug auf die Zeit, was einen anderen Effekt des Unterdrückens des Auftretens von Strombrummnen mit sich bringt.
Der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* wird durch Berechnen unter Verwendung von Gleichung (11) erhalten. Vx3* = –0,5 × (Vmax + Vmin) (11)
Wenn der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* zu den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw* addiert wird, um so jeweils die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* zu erhalten, wird der Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* –0,5 × (Vmax – Vmin) {= Vmin + [–0,5 × (Vmax + vmin)]} und wird der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0* 0,5x × (Vmax – Vmin) {= Vmax + [–0,5 × (Vmax + vmin)]} Daher, falls die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* kleiner als Vdc ist, ist das Spannungsausgabemittel 6 nicht spannungsgesättigt und kann die Spannungen ausgeben.
Darüber hinaus, wenn die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* großer als Vdc ist, ist das Spannungsausgabemittel 6 spannungsgesättigt; jedoch sind die Sättigungs-Charakteristika dieselben auf der positiven wie der negativen Seite. Bei einem konventionellen Stromwechselrichter hat es ein Problem dahingehend gegeben, dass, wenn Spannungen von Amplituden, die mit Sättigungen einhergehen, an die Wechselstromdrehmaschine angelegt werden, sich die Sättigungs-Charakteristika voneinander auf der positiven und der negativen Seite unterscheiden, aufgrund des Versatzes der Befehlsspannungen, wodurch verzerrte Spannungen verursacht werden.
Wie oben beschrieben, wenn der dritte überlagerten Spannungsbefehl Vx3* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, wird der überlagerten Spannungsbefehl dazu gebracht, der Durchschnitt der Maximal- und Minimalwerte der Drei-Phasenspannungsbefehle zu sein; daher kann die Saturierungs-Charakteristik dazu gebracht werden, auf positiver und negativer Seite gleich zu sein, so dass ein Effekt erzielt werden kann, bei dem die Spannungen, deren Verzerrung minimiert ist, in solchen Fällen ausgegeben werden, wo Übermodulation oder Spannungssättigung vorkommt.
5 ist eine Tabelle zum Vergleichen des ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1*, des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2* und des dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3* miteinander.
Wenn der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* zur Berechnung der modifizierten Drei-Phasenspannungsbefehle verwendet wird, können die Perioden zum Detektieren der Drei-Phasenströme gesichert werden, wie auch der in dem Stromdetektionswiderstand auftretende Ohm'sche Verlust unterdrückt werden kann. Da jedoch die Spannungseinsetzrate bei Verwendung des ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* niedriger als jene bei der. Verwendung des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2* und des dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3* ist, tritt Spannungssättigung auf, falls die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der Drei-Phasenspannungsbefehle 0,9 × Vdc übersteigt. Daher wird der erste überlagerte Spannungsbefehl verwendet, wenn die Differenz (Vmax – Vmin) kleiner als 0,9 × Vdc ist.
Wenn der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* zum Berechnen der modifizierten Drei-Phasenspannungsbefehle verwendet wird, tritt, soweit die Differenz Vmax – Vmin kleiner als 1,0 × Vdc ist, die Spannungssättigung nicht auf, selbst falls Vmax – Vmin größer als 0,9 × Vdc ist. Darüber hinaus dient der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* dem Sichern der Stromdetektionsperioden soweit als möglich; daher, selbst falls Vmax – Vmin größer als 0,9 × Vdc ist, können Ströme durch jegliche zwei Phasen von den drei Phasen sicher detektiert werden. Weiter, da die Spannungssättigung auftritt, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der Drei-Phasenspannungsbefehle 1,0 × Vdc übersteigt, wird der zweite überlagerten Spannungsbefehl verwendet, wenn (Vmax – Vmin) im Bereich zwischen 0,9 × Vdc und 1,0 × Vdc liegt.
Wenn der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* zum Berechnen der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle zum Berechnen der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle verwendet wird, können die Sättigungs-Charakteristika auf den positiven und negativen Seite gleich gemacht werden; daher kann des Spannungsanlegemittel Spannungen ausgeben, deren Verzerrung, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin 1,0 × Vdc übersteigt, auf ihren Minimalgrenzwert unterdrückt wird. Zusätzlich, selbst wenn der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* verwendet wird, falls die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt, können Ströme durch zwei Phasen von den drei Phasen sicher detektiert werden. Bei dieser Ausführungsform, falls die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin 1,04 × Vdc nicht übersteigt, können Ströme durch zwei Phasen von den drei Phasen sicher detektiert werden.
Daher werden durch Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls Vx* abhängig von der Differenz zwischen Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin von 5, die Detektionsperioden für die Drei-Phasenströme sichergestellt, wenn die Differenz Vmax Vmin kleiner als 0,9 × Vdc ist; während, wenn sie größer als 0,9 × Vdc ist, die Detektionsperioden für zwei Phasen von den drei Phasen sichergestellt werden können.
Es ist allgemein bekannt, dass die Drei-Phasen-Drehmaschine 3 gut angetrieben werden kann, soweit wie zwei Ströme durch jegliche zwei Phasen von den drei Phasen detektiert werden können.
Wie oben beschrieben, da das überlagerte Sgannungsbefehlsberechnungsmittel 4 selektiv die Gleichungen zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* umschalten kann, um so den überlagerten Spannungsbefehl Vx* auszugeben, können die Gleichungen zu derjenigen umgeschaltet werden, die zum Behandeln eines bestimmtem Problems, wie etwa Einfachheit der Stromdetektion, Ohm'scher Verlust durch die Stromdetektionswiderstände oder Spannungsverzerrung, wenn Übermodulation auftritt, geeignet ist, so dass ein Effekt erzielt werden kann, bei dem eine hohe Spannung bei niedrigem Verlust ausgegeben werden kann.
6, die Zeit als Abszisse aufträgt, trägt Beziehungen zwischen den 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv*, Vw*, dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin, (Vmax + Vmin)/2, und die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin (Vmax – Vmin) auf.
Vdc ist eine Konstante in Gleichung (9) zum Berechnen des ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1*. Darüber hinaus, wie aus 6 zu sehen, demonstriert Vmax eine Kurve, die kontinuierlich in Bezug auf die Zeit auf der Abszisse variiert, ohne auf dem Weg diskontinuierlich zu sein. Da Gleichung (9) zur Berechnung des ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1* Vdc beinhaltet, das die Konstante ist, und Vmax, die kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert, ist Gleichung (9) auch eine Gleichung zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls, der kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert.
Beim konventionellen Stromwechselrichter variiert der überlagerte Spannungsbefehl rechtwinklig in Bezug auf die Zeit, so dass Umschalten jeder Phase des Wechselrichters alternierend für eine vorbestimmte Zeit angehalten wird; daher treten Strombrummer an Diskontinuitäten in Bezug auf die Zeit auf, was zu einem Problem mit ansteigendem Geräusch und Vibrationen führt.
Wenn der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* erteilt wird, wie in dieser Ausführungsform beschrieben, gibt das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 den überlagerten Spannungsbefehl Vx* in einer solchen Weise aus, dass der Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle zur ersten Konstante (0,4 × Vdc) wird; daher kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx1* kontinuierlich in Bezug auf die Zeit gegeben werden und als Ergebnis variieren auch die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle kontinuierlich in Bezug auf Zeit, wodurch ein Effekt erzielt wird, bei dem das Auftreten des Strombrummens unterdrückt werden kann.
Ähnlich ist Vdc eine Konstante in Gleichung (10) zum Berechnen des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2*. Wie aus 6 zu sehen, demonstriert Vmin eine Kurve, die kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert, ohne auf dem Wege diskontinuierlich zu sein. Daher ist Gleichung (10) zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls Vx2* auch eine Gleichung zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls, der in Bezug auf die Zeit kontinuierlich variiert. Ähnlich zu Gleichung (9) zum Berechnen des ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1 ergibt sich ein Effekt, bei dem das Auftreten des Strombrummens vermieden werden kann.
Ähnlich, wie aus 6 zu sehen, demonstriert in Gleichung (11) zum Berechnen des dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3*, (Vmax + Vmin)/2 eine Kurve, die kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert, ohne auf dem Weg diskontinuierlich zu sein. Daher ist Gleichung (11) zum Berechnen des dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3* auch eine Gleichung zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls, der kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert.
Beim konventionellen Stromwechselrichter hat es das Problem gegeben, dass, wenn der überlagerte Spannungsbefehl Diskontinuitäten aufweist, jene Diskontinuitäten das Auftreten von Strombrummen verursachen, wodurch Geräusch und Vibration ansteigen. Das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel in dieser Ausführungsform ist mit Gleichungen (9) bis (11) zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls Vx* versehen, der kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert; daher erscheinen, welche Gleichung von den Gleichungen (9) bis (11) auch immer selektiv verwendet wird, keine Diskontinuitäten in Bezug auf die Zeit. Daher ergibt sich der Effekt, dass es möglich wird, das Strombrummen zu unterdrücken, das beim konventionellen Stromwechselrichter aufgetreten war, das auf Diskontinuitäten in Bezug auf die Zeit zurückzuführen ist.
Darüber hinaus wählt der Selektor 44 dieser Ausführungsform einen vom ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1*, dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* aus, abhängig von der Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin (Vmax – Vmin), die in 5 beschrieben sind, und gibt das Ergebnis als den überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus.
Der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* wird vom ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* zum zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* zu einem Zeitpunkt umgeschaltet, wenn die Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin(Vmax – Vmin)0,9 × Vdc wird. Wenn die Differenz zwischen dem Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin (Vmax – Vmin) zur Zeit t1 0,9 × Vdc wird, ist der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1·(t1) zur Zeit t1 durch Gleichung (12) gegeben, die durch Substituieren der Beziehung (Vmax – Vmin = 0,9 × Vdc) in Gleichung (9) erhalten wird. Vx1*(t1) = 0,4 × Vdc – (Vmin + 0,9 × Vdc)= –0,5 × Vdc – Vmin (12)
Gleichung (12) ist dieselbe wie Gleichung (10) zum Berechnen des überlagerten Spannungsbefehls Vx2*. Selbst falls der Selektor 44 zur Zeit t1 seinen Auswahl-überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* zum zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* umschaltet, kann der überlagerte Spannungsbefehl in Bezug auf die Zeit kontinuierlich bleiben. Der Grund dafür ist, dass der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* zum zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* unter der Bedingung umgeschaltet wird, dass die Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin (Vmax – Vmin) auf 0,9 × Vdc eingestellt ist, wobei Gleichungen zum Berechnen des ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1* und des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2* berücksichtigt werden, Darüber hinaus ist der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2*(t1) zur Zeit t1 durch Gleichung (13) gegeben, die durch Substituieren der Bezugszeichen (Vmax – Vmin = 0,9 × Vdc) in Gleichung (10) erhalten wird. Vx2*(t1)= –0,5 × Vdc – (Vmax – 0,9 × Vdc) = 0,4 × Vdc – Vmax (13)
Wie oben beschrieben, selbst falls der Selektor 44 zur Zeit t1 den ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* zum ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* umschaltet, kann der überlagerte Spannungsbefehl kontinuierlich mit Bezug auf die Zeit variiert werden.
Der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* wird zum dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* zu einer Zeit umgeschaltet, wenn die Differenz zwischen der Maximalspannung und der Minimalspannung (Vmax – Vmin) 1,0 × Vdc wird. Wenn die Differenz zwischen der Maximalspannung und der Minimalspannung (Vmax – Vmin) zur Zeit t2 1,0 × Vdc wird, ist der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2*(t2) zur Zeit t2 durch Gleichung (14) gegeben, die durch Substituieren der Beziehung (Vmax – Vmin = 1,0 × Vdc) in Gleichung (10) erhalten wird. Vx2*(t2) = –0,5 × Vdc – (Vmax – 1,0 × Vdc) = 0,5 × Vdc – Vmax (14)
Ähnlich, wenn die Differenz zwischen der Maximalspannung und der Minimalspannung (Vmax – Vmin) zur Zeit t2 1,0 × Vdc wird, ist der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3*(t2) zur Zeit t2 durch Gleichung (15) gegeben, die durch Substituieren der Beziehung (Vmax – Vmin = 1,0 × Vdc) in Gleichung (11) erhalten wird. Vx3*(t2) = –0,5 × Vdc × {Vmax + (Vmax – 1,0 × Vdc)} = 0,5 × Vdc – Vmax (15)
Gleichung (15) ist dieselbe wie Gleichung (14) zum Berechnen des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2*. Selbst falls der Selektor 44 nun Zeit t2 den ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom zweiten überlagerter Spannungsbefehl Vx2* zum dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* umschaltet, kann der überlagerte Spannungsbefehl in Bezug auf die Zeit kontinuierlich bleiben. Der Grund dafür ist, dass vom zweiten überlagerte Spannungsbefehl Vx2* zum dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* unter der Bedingung umgeschaltet wird, dass die Differenz zwischen der Maximalspannung und der Minimalspannung (Vmax – Vmin) auf 1,0 × Vdc eingestellt wird, wobei Gleichungen zur Berechnung des zweiten überlagerten Spannungsbefehls Vx2* und des dritten überlagerten Spannungsbefehls Vx3* berücksichtigt werden.
Wie oben beschrieben, selbst falls der Selektor 44 zur Zeit t2 den ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* zum dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* umschaltet, oder im Gegenteil, selbst falls der Selektor 44 zur Zeit t2 den überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom dritten Überlagerten Spannungsbefehl Vx3* zum zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* umschaltet, kann der überlagerte Spannungsbefehl kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert werden.
Beim konventionellen Stromwechselrichter werden die Summen des Schaltverlustes durch jedes Schaltelement und des Ohm'schen Verlustes durch jeden Stromdetektionswiderstand miteinander verglichen, um so eine Gleichung zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls auszuwählen; daher weist der überlagerte Spannungsbefehl Diskontinuitäten auf, was Strombrummer verursacht hat, wodurch ein Problem mit anwachsendem Geräusch und Vibration verursacht wurde. Das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 dieser Ausführungsform schaltet selektiv die Gleichungen zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls so um, dass der überlagerten Spannungsbefehl Vx* in Bezug auf die Zeit kontinuierlich variiert; daher kann ein Effekt erzielt werden, bei dem die Strombrummer selbst zu einem Timing unterdrückt werden können, wenn die Gleichungen zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls von einer zur anderen umgeschaltet werden.
Wie oben beschrieben, variieren Bedingungen, wie etwa Einfachheit der Stromdetektion, Ohm'scher Verlust durch die Stromdetektionswiderstände und Spannungsverzerrung, wenn Übermodulation auftritt, abhängig von der Differenz zwischen dem Maximal- und Minimalwert. Bei dieser Ausführungsform 1 beinhaltet der Stromwechseinrichter 2, der die Drei-Phasenspannungen Vu, Vv, Vw ausgibt, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0* das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 zum Berechnen und Ausgeben des überlagerten Spannungsbefehls Vx*; das Spannungsbefehls-Modifikationsmittel 5 zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls Vx* zu jedem der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* und Ausgeben der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu0*, Vv0*, Vw0*; und das Spannungsausgabemittel 6 zum Ausgeben der Drei-Phasenspannungen, basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen Vu0*, Vv0*, Vw0*; wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 den überlagerten Spannungsbefehl Vx* abhängig von den Differenzen zwischen dem Maximalwert Vmax Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv*, Vw* (Vmax – Vmin) ausgibt. Daher entsteht ein solcher Effekt, dass hohe Spannungen mit geringem Verlust ausgegeben werden können.
Ausführungsform 2
Bei der vorstehenden Ausführungsform 1 gibt das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel den ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* als überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) kleiner als 0,9 × Vdc ist; jedoch kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* zu Null gemacht werden, falls die Amplituden der 3-Phasen-Spannungsbefehle außerhalb eines Bereiches sind, wo keine Spannungssättigung auftritt.
Wenn der überlagerte Spannungsbefehl auf Null gebracht wird, können die modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle und die 3-Phasen-Spannungen, die das Spannungsausgabemittel 6 ausgibt, sinusförmig gemacht werden. Darüber hinaus, wenn die Auflösung der Spannungen, die das Spannungsausgabemittel 6 ausgibt, sinusförmig gemacht werden. Darüber hinaus, wenn die Auflösung der Spannungen, die das Spannungsausgabemittel ausgeben kann, aufgrund der Digitalverarbeitung oder dergleichen beschränkt ist, wird, falls der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* dem überlagerten Spannungsbefehl Vx* in einem Bereich erteilt wird, bei dem die Amplitude jedes der überlagerten Spannungsbefehle niedrig ist, die Amplitude jedes der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle weiter gesenkt, so dass die Genauigkeit des Spannungsausgabemittels reduziert wird, falls jedoch der überlagerte Spannungsbefehl in einem Bereich auf Null gebracht wird, bei dem die Amplitude jedes der 3-Phasen-Spannungsbefehle niedrig ist, kann verhindert werden, dass die Amplitude jedes der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle weiter sinkt. Bei dieser Ausführungsform 2 wird eine Konfiguration beschrieben, um den überlagerten Spannungsbefehl in einem Bereich auf Null zu bringen, bei dem die Amplitude jedes der 3-Phasen-Spannungsbefehle niedrig ist.
Bei dieser Ausführungsform 2 ist das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 der vorstehenden Ausführungsform durch ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4a (in der Figur nicht gezeigt) ersetzt. Das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4a beinhaltet eine überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8a, die in 7 beschrieben ist.
7 ist ein Diagramm, des die interne Konfiguration der überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8a gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieselben Bezugszeichen wie jene von Ausführungsform 1 repäsentieren dieselben oder entsprechende Komponenten.
Eine nullte überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 45 gibt einem Null-Spannungsbefehl Vx0* Null, so dass der überlagerte Spannungsbefehl Null wird, und gibt des Ergebnis aus. Ein Selektor 44a selektiert einen vom nullten überlagerten Spannungsbefehl Vx0*, dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1*, dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3*, abhängig von der Differenz zwischen der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin, dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* und dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und gibt das Ergebnis als überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus. Der Selektor 44a selektiert den überlagerten Spannungsbefehl abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der Drei-Phasenbefehle; der Auswahlprozess folgt 8.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess zeigt, bei dem der Selektor 44a den überlagerten Spannungsbefehl Vx* vom nullten überlagerten Spannungsbefehl Vx0*, dem ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1*, dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* selektiert und ausgibt.
Die Verarbeitung des Selektors 44a startet ab Schritt 100 in 8.
”Ob der erste überlagerte Spannungsbefehls Vx1* positiv ist der nicht” und ”ob der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* negativ ist oder nicht” werden in Schritt 101 bestimmt. Falls der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* positiv ist, ist die Gleichung (16) aus Gleichung (9) wahr. Vmax < 0,4 × Vdc (16)
Wie in 3 erläutert, wenn Gleichung (16) erfüllt ist, da die maximale Phasenspannung niedriger als 0,4 × Vdc ist, tritt nicht nur in der Phase der maximalen Phasenspannung Spannungssättigung nicht auf, sondern es kann auch eine Stromdetektionsperiode dafür sichergestellt werden.
Ähnlich, falls der zweite überlagerte Spannungsbefehl Vx2* negativ ist, ist Gleichung (17) aus Gleichung (10) wahr. Vmin > –0,5 × Vdc (17)
Falls die Gleichung (17) erfüllt ist, da die minimale Phasenspannung größer als –0,5 × Vdc ist, tritt Spannungssättigung nicht an der, der Minimalphasenspannung entsprechenden Phase auf.
Wie oben beschrieben, werden ”ob Vmax < 0,4 × Vdc” und ”ob Vmin > –0,5 × Vdc” sind, in Schritt 101 bestimmt. Falls jene Ungleichungen erfüllt sind, tritt Spannungssättigung nicht an sowohl der Maximal- als auch der Minimalspannung auf; daher tritt keine Sättigung an einer der drei Phasen auf, selbst falls der überlagerten Spannungsbefehl Null ist, wodurch die Stromdetektionsperioden sichergestellt werden können. Falls Schritt 101 wahr ist, wird die Verarbeitung in Schritt 102 ausgeführt, während, falls er falsch ist, die Verarbeitung in Schritt 103 ausgeführt wird.
In Schritt 102 führt der Selektor 44a eine Verarbeitung des Auswählens und Ausgebens des nullten überlagerten Spannungsbefehls Vx0* als den überlagerten. Spannungsbefehl Vx* durch.
In Schritt 103 wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) 0,9 × Vdc übersteigt oder nicht. Falls die Differenz (Vmax – Vmin) 0,9 × Vdc nicht übersteigt, wird die Verarbeitung in Schritt 104 ausgeführt, während, falls sie 0,9 × Vdc übersteigt, die Verarbeitung in Schritt 105 ausgeführt wird. Bei der Verarbeitung in Schritt 103 wird, wie oben beschrieben, der erste überlagerte Spannungsbefehl, selektiv in einem Bereich verwendet, bei dem (Vmax – Vmin) kleiner als 0,9 × Vdc ist.
In Schnitt 104 wird bestimmt, ”ob Vx2* < 0”. Das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4a dieser Ausführungsform 2 schaltet, ähnlich wie bei der vorstehenden Ausführungsform 1, auch die Gleichungen zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls selektiv so um, dass der überlagerte Spannungsbefehl Vx* kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert. Zu dem Moment, wenn Schritt 101 sich von Wahr nach Falsch oder umgekehrt ändert, ändert sich Wahr/Falsch entweder von ”Vx1* > 0” oder ”Vx2* < 0”. Darüber hinaus, wenn die Verarbeitung in Schritt 104 ausgeführt wird, muss die Verarbeitung in Schritt 101 abgeschlossen worden sein; daher ist zumindest eines von ”Vx1* > 0” oder ”Vx2* < 0” falsch. Daher, falls ”Vx2* < 0” in Schritt 104 wahr ist, ist ”Vx1* > 0” in Schritt 101 falsch und die Verarbeitung in Schnitt 104 wird als ausgeführt festgestellt, so dass die Verarbeitung in Schritt 106 ausgeführt wird. Darüber hinaus, falls ”Vx2* < 0” in Schritt 104 falsch ist, ist ”Vx2* < 0” in Schnitt 101 falsch und die Verarbeitung in Schritt 104 wird als ausgeführt festgestellt, so dass die Verarbeitung in Schritt 107 ausgeführt wird. In Schnitt 107, wie später beschrieben wird, wird der erste überlagerter Spannungsbefehl Vx1* als überlagerter Spannungsbefehl Vx* ausgegeben.
Wie in der vorstehenden Ausführungsform erläutert worden ist, wird in Schritt S103 der überlagerte Spannungsbefehl Vx* zwischen dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* und dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* unter der Bedingung umgeschaltet, dass die quantitative Beziehung zwischen (Vmax Vmin) und 0,9 × Vdc sich in Schritt 103 ändert; daher kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variieren. Darüber hinaus wird die Verarbeitung in Schritt 106 ausgeführt, wenn ”Vx1* > 0” in Schnitt 101 falsch ist; daher ändert sich die quantitative Beziehung zwischen Vx1* und Null in Schritt 101, wenn Vx1* Null wird (Vx1* = 0). Des heißt, dass in Schritt 101 der überlagerte Spannungsbefehl Vx* auch zwischen dem nullten überlagerten Spannungsbefehl Vxß* und dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* unter der Bedingung umgeschaltet wird, dass sich die quantitative Beziehung zwischen dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1* und Null ändert; daher kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* sich kontinuierlich in Bezug auf die Zeit ändern, selbst unter der Bedingung, dass sich die quantitative Beziehung zwischen Vx1* und Null ändert.
In Schritt 105 wird bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) 1,0 × Vdc übersteigt. Falls die Differenz Vmax – Vmin 1,0 × Vdc nicht übersteigt, wird die Verarbeitung in Schritt 107 ausgeführt, während, falls sie 1,0 × Vdc übersteigt, die Verarbeitung in Schritt 108 ausgeführt wird.
In Schritt 107 wird der erste überlagerte Spannungsbefehl Vx1* als der überlagerte Spannungsbefehl Vx* ausgegeben. Wie in der vorstehenden Ausführungsform erläutert, wird der überlagerte Spannungsbefehl Vx* zwischen dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* umgeschaltet, basierend auf der quantitativen Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) und 1,0 × Vdc; daher kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* kontinuierlich in Bezug auf die Zeit unter der Bedingung variieren, dass sich die quantitative Beziehung zwischen Vmax Vmin und 1,0 × Vdc ändert. Darüber hinaus wird die Verarbeitung in Schritt 107 auch ausgeführt, selbst wenn der Schritt 104 falsch wird. In diesem Fall ist ”Vx2* < 0” in Schritt 101 falsch; die quantitative Beziehung zwischen Vx2* und Null ändert sich in Schritt 101, wenn Vx2* Null wird (Vx2* = 0). Das heißt, in Schritt 101 wird der überlagerte Spannungsbefehl Vx* zwischen dem nullten überlagerten Spannungsbefehl Vx0* und dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* unter der Bedingung umgeschaltet, dass sich die quantitative Beziehung zwischen Vx2* und Null ändert; Daher kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* in Bezug auf die Zeit kontinuierlich variieren, selbst unter der Bedingung, dass sich die quantitative Beziehung zwischen Vx2* und Null ändert.
In Schritt 108 wird, da die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) 1,0 × Vdc übersteigt, der dritte überlagerte Spannungsbefehl Vx3* ähnlich wie bei der vorstehenden Ausführungsform als der überlagerte Spannungsbefehl Vx* ausgegeben.
Beim konventionellen Stromwechselrichter werden die Summen an Stromverlust miteinander verglichen, um so eine Gleichung zur Berechnung eines überlagerten Spannungsbefehls auszuwählen, der einen kleineren Verlust ergibt; daher wird zum Zeitpunkt des Umschaltens der Gleichungen der überlagerte Spannungsbefehl diskontinuierlich, was ein Problem verursacht, da Stromverzerrung auftritt. in einem Stromwechselrichter gemäß dieser Ausführungsform 2 wird der überlagerte Spannungsbefehl Vx* kontinuierlich in Bezug auf die Zeit zu jeglicher Zeit variiert, wenn der Befehl zwischen dem nullten überlagerten Spannungsbefehl Vx0* und dem ersten überlagerten Spannungsbefehl Vx1*, zwischen dem nullten überlagerten Spannungsbefehl Vxß* und dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2*, zwischen dem ersten überlagerten Spannungsbefehls Vx1* und dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2*, und zwischen dem zweiten überlagerten Spannungsbefehl Vx2* und dem dritten überlagerten Spannungsbefehl Vx3* umgeschaltet wird; daher kann ein Effekt erzielt werden, indem ein mit den Diskontinuitäten einhergehendes Problem gelöst werden kann.
Darüber hinaus können, da die überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 4a gemäß dieser Ausführungsform 2 feststellt, ob die überlagerten Spannungsbefehl Vx* Null zu machen ist oder nicht, basierend auf dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle, sinusförmig variierende Phasenspannungen ausgegeben werden, wenn die Spannungsamplituden niedrig sind. Darüber hinaus können in einem Bereich, wo die Amplituden der 3-Phasen-Spannungsbefehle niedrig sind, die Amplituden der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle daran gehindert werden, sich weiter abzusenken; daher kann, selbst wenn die Auflösung der Spannung, die das Stromausgabemittel 6 ausgeben kann, aufgrund der digitalen Verarbeitung und dergleichen beschränkt ist, ein Effekt erzielt werden, bei dem das Stromausgabemittel exakt die Spannungen ausgeben kann, während der Einfluss der begrenzten Auflösung unterdrückt wird.
Ausführungsform 3
Im Flussdiagramm von 8 gemäß der vorstehenden Ausführungsform 2 wird in Schritt 103 festgestellt, ob die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) 0,9 × Vdc übersteigt oder nicht. Falls die Differenz Vmax – Vmin 0,9 × Vdc nicht übersteigt, wird die Verarbeitung in Schritt 104 ausgeführt, während, falls sie 0,9 × Vdc übersteigt, die Verarbeitung in Schritt 105 ausgeführt wird.
Nunmehr wird ein anderer Ausdruck für die Differenz zwischen dem Maximalspannung Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) erwogen. Die Gleichung (18) wird durch Subtrahieren von Gleichung (9) von der Gleichung (10) erhalten. Vx2* – Vx1* = (Vmax – Vmin) –0,9 × Vdc (18)
Wie aus Gleichung (18) zu sehen, ist die Ungleichung (19) als ein Ungleichung wahr, welche die Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) und 0,9 × Vdc ausdrückt. Vmax – Vmin < 0,9 × Vdc ↔ Vx2* – Vx1* < 0 (19)
Das heißt, es macht keinen Unterschied, selbst falls die Bestimmungsungleichung ”Vmax – Vmin < 0,9 × Vdc” in Schritt 103 durch die Ungleichung Vx2* – Vx1* < 0” gemäß Ausführungsform 2 ersetzt wird; selbst falls diese Ersetzung in Schritt 3 vorgesehen wird, kann der Überlagerte Spannungsbefehl abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle berechnet werden.
Darüber hinaus wird in Schritt 105 im Flussdiagramm von 8 gemäß der vorstehenden Ausführungsform 2 bestimmt, ob die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) 1,0 × Vdc übersteigt oder nicht. Falls die Differenz (Vmax – Vmin) 1,0 × Vdc nicht übersteigt, wird die Verarbeitung in Schritt 107 ausgeführt, während, falls sie 1,0 × Vdc übersteigt, die Verarbeitung in Schritt 108 ausgeführt wird.
Ähnlich zum Schritt 103 wird hier ein anderer Ausdruck für die Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) erwogen.
Gleichung (20) wird durch Subtrahieren von Gleichung (11) von der Gleichung (10) erhalten. Vx2* – Vx3* = 0,5 × {(Vmax Vmin) –1,0 × Vdc) (20)
Wie aus Gleichung (20) zu sehen, ist die Ungleichung (21) als eine Ungleichung wahr, welche die Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vmax – Vmin) und 1,0 × Vdc ausdrückt. Vmax – Vmin < 1,0 × Vdc ↔ Vx2* – Vx3* < 0 (21)
Das heißt, es macht keinen Unterschied, selbst falls eine Bestimmungsungleichung ”Vmax Vmin < 1,0 × Vdc” durch die Ungleichung ”Vx2* – Vx3* < 0” in Schritt 105 gemäß Ausführungsform 2 ersetzt wird. Selbst falls diese Ersetzung in Schritt 5 vorgesehen ist, kann der überlagerte Spannungsbefehl abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle berechnet werden.
Der Stromwechselrichter gemäß dieser Ausführungsform 3 ist äquivalent gegenüber dem transformiert worden, der in der vorstehenden Ausführungsform 2 beschrieben worden ist; es versteht sich, dass dieselben Effekte wie jene bei Ausführungsform 2 erzielt werden können.
Ausführungsform 4
In der vorstehenden Ausführungsform 2 wird bestimmt, ob der überlagerten Spannungsbefehl Vx* auf Null zu bringen ist oder nicht, basierend auf der Maximalspannung Vmax und der Minimalspannung Vmin. der 3-Phasen-Spannungsbefehle.
Bei dieser Ausführungsform 4 wird das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 gemäß den vorstehenden Ausführungsformen durch ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4 ersetzt, das auf solche Weise konfiguriert ist, das bestimmt wird, ob der überlagerte Spannungsbefehl Vx* auf Null zu bringen ist oder nicht, basierend auf der Frequenz der Spannungsbefehle, um so den Berechnungsaufwand zu reduzieren.
9 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration eines Stromwechselrichters 2b gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt; dieselben Bezugszeichen wie jene der vorstehenden Ausführungsformen repräsentieren dieselben oder entsprechende Komponenten.
Ein Drehpositionsdetektor 50 detektiert eine Drehposition der Drei-Phasen-Wechselspannungsdrehmaschine 3 und gilt die detektierte Drehposition an ein Drei-Phasen-Spannungsbefehlsberechnungsmittel 1a aus. Das Drei-Phasen-Spannungsbefehlsberechnungsmittel 1b gibt an einen Stromwechselrichter 21 die Frequenz des Ausgebens von 3-Phasen-Spannungsbefehlen aus. Die Frequenz kann diejenige sein, die der Frequenz der 3-Phasen-Spannungsbefehle entspricht, und kann durch eine Phasenänderungsrate, eine Änderungsrate der Drehposition oder einen Zielfrequenzbefehl gegeben sein, die zur Koordinatentransformation, welche allgemein als ein Verfahren zum Erzeugen der 3-Phasen-Spannungsbefehle bekannt ist, verwendet werden.
Die Frequenz wird am überlagerten Spannungsbefehlsberechnungsmittel 41 des Stromwechselrichters 21 eingegeben. Eine überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 81, die im überlagerten Spannungsbefehlsberechnungsmittel 4b vorgesehen ist, berechnet den überlagerten Spannungsbefehl Vx*, basierend auf der Frequenz.
10 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration der überlagerten Spannungsbefehlberechnungseinheit 8b gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt; dieselben Bezugszeichen wie jene der vorstehenden Ausführungsformen repräsentieren dieselben oder entsprechende Komponenten.
Ein erster Selektor 46 arbeitet gleich. dem Selektor 44 gemäß der vorstehenden Ausführungsform 1; jedoch unterscheiden sie sich voneinander darin, dass der erste Selektor 46 nicht Vx* ausgibt, sondern einen ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl Vy*, der in einen zweiten Selektor 47 eingegeben wird.
Der zweite Selektor 47 selektiert, basierend auf der Frequenz, entweder den nullten überlagerten Spannungsbefehl Vx0*, den die überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 45 ausgibt, oder den ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl Vy* und gibt das Ergebnis als überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus.
In der vorstehenden Ausführungsform 2 wird bestimmt, ob der überlagerte Spannungsbefehl Vx* Null zu machen ist oder nicht, basierend auf dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle; jedoch wird bei dieser Ausführungsform 4 bestimmt, ob Vx* Null zu machen ist oder nicht, basierend auf der Frequenz.
Induzierte Spannungen durch die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine sind proportional eine Änderungsrate an in der Drei-Phasenspannung-Wechselstromdrehmaschine erzeugtem Magnetfluss; je höher die induzierten Spannungen sind, desto höher sind die an die Drei-Phasenspannungs-Wechselstromdrehmaschine angelegten Spannungen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Änderungsrate des in der Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine erzeugten Magnetflusses fast proportional zur Frequenz der 3-Phasen-Spannungsbefehle ist, kann bestimmt werden, ob die Amplituden der 3-Phasen-Spannungsbefehle niedrig sind oder nicht, basierend auf der Frequenz der Spannungsbefehle.
Obwohl die 3-Phasen-Spannungsbefehle drei Werte der U-Phase, V-Phase und W-Phase beinhalten, sind ihre Frequenzen gleich. Daher kann, falls bestimmt wird, ob der überlagerte Spannungsbefehl Vx* auf Null zu bringen ist oder nicht, basierend auf der Frequenz der 3-Phasen-Spannungsbefehle, ein Effekt erzielt werden, bei dem die Berechnung zum Durchführen der Bestimmung mehr vereinfacht werden kann als diejenige, die auf dem Maximalwert Vmax und dem Minimalwert Vmin der 3-Phasen-Spannungsbefehle basiert.
Ausführungsform 5
Obwohl die Erläuterungen in den vorstehenden Ausführungsformen auf Stromwechselrichter fokussiert worden sind, kann ein elektrisches Servolenkungssystem, das Drehmoment zur Unterstützung des Lenkdrehmomentes produziert, unter Verwendung derselben konfiguriert werden.
11 ist ein Diagramm, das die Konfiguration des elektrischen Servolenkungssystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt; dieselben Bezugszeichen wie jene der vorstehenden Ausführungsformen repräsentieren dieselben oder entsprechende Komponenten, Ein Fahrer dreht ein Lenkrad 60 im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn, um so die Vorderräder 61 zu lenken. Ein Drehmomentdetektionsmittel 62 detektiert das Drehlenkmoment aus dem Lenksystem und gibt das detektierte Drehmoment an ein Drei-Phasenspannungsbefehls-Berechnungsmittel 1c aus. Das Drei-Phasenspannungsbefehls-Berechnungsmittel 1c berechnet die 3-Phasen-Spannungsbefehle und gibt das Ergebnis an den Stromwechselrichter 2 aus, so dass die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 ein Drehmoment erzeugt, das basierend auf dem detektierten Drehmoment das Lenkdrehmoment aus dem Lenksystem unterstützt. Der Stromwechselrichter 2 gibt Drei-Phasenspannungen Vu, Vv, Vw an die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 aus, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen, und die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 erzeugt dadurch das Drehmoment. Das Drehmoment unterstützt über ein Getriebe 63 das Lenkdrehmoment aus dem Lenksystem.
In einer elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung, die als Stromquelle 21 eine Niederspannungsbatterie wie etwa eine mit 12 V verwendet, tritt eine Spannungssättigung im Vergleich zu einer Steuerung, bei der eine Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine durch eine Hochspannungsstromquelle getrieben wird, leichter auf. Wie jedoch oben beschrieben, resultiert der in der elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform vorgesehene Stromwechselrichter 2 einen Effekt, der es einer Hochspannung ermöglicht, bei niedrigem Verlust ausgegeben zu werden; daher kann die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 mit Drei-Phasenspannungen sowohl von kleiner Spannungssättigung als auch kleiner Verzerrung bei einer hohen Ausgabeleistung versorgt werden. Als Ergebnis kann ein Effekt erzielt werden, bei dem eine, einer Spannungsverzerrung zuzuschreibende Vibration unterdrückt wird, wodurch auch ein unangenehmes Gefühl für den Fahrer beim Halten des Lenkrads unterdrückt werden kann. Darüber hinaus kann ein durch die Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine 3 erzeugtes Geräusch unter Kontrolle gebracht werden, indem die Spannungsverzerrung unterdrückt wird, so dass ein anderer Effekt erzielt werden kann, bei dem unangenehme Geräusche für den Fahrer unterdrückt werden können.
In der elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 5 ist ein Fall erörtert worden, bei dem als ihr Stromwechselrichter der Stromwechselrichter 2 gemäß Ausführungsform 2 verwendet wird; jedoch versteht es sich, dass derselbe Effekt erzielt werden kann, wenn Stromwechselrichter gemäß anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.
Ausführungsform 6
In der vorstehenden Ausführungsform 4 ist die überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 1 gemäß Ausführungsform 1 durch die überlagerte Spannungsbefehlsausgabeeinheit 8b ersetzt, und ob Vx* auf Null zu bringen ist oder nicht, wird basierend auf der Frequenz bestimmt.
Bei dieser Ausführungsform 6 ist die überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8b gemäß der vorstehenden Ausführungsform 4 durch eine überlagerte Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8c ersetzt und der überlagerten Spannungsbefehl Vx* wird in einem Niederfrequenzbereich auf Null gebracht, während er basierend auf der Frequenz des überlagerten Spannungsbefehls Vx* aufrecht erhalten wird, um nicht diskontinuierlich zu werden.
12 ist ein Diagramm, das die interne Konfiguration der überlagerten Spannungsbefehlsberechnungseinheit 8c gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieselben Bezugszeichen wie jene der vorstehenden Ausführungsform 4 repräsentieren dieselben oder entsprechende Komponenten.
Eine Überlagerungskoeffizienten-Berechnungseinheit 70 gibt einen Überlagerungskoeffizienten, basierend auf der Frequenz aus. Die Überlagerungskoeffizienten-Berechnungseinheit 70 hat die vorab gespeicherte Beziehung zwischen der Frequenz und dem Koeffizienten, so dass der Koeffizient in einem Bereich von 0 bis 1 in Bezug auf seine Eingangsfrequenz kontinuierlich variiert, basierend auf welchem die Einheit den Überlagerungskoeffizienten ausgibt. Ein Multiplizierer 71 multipliziert den Koeffizienten der Überlagerungskoeffizienten-Berechnungseinheitsausgabe und der Vy* Ausgabe aus dem ersten Selektor 46 miteinander und gibt das Ergebnis als überlagerten Spannungsbefehl Vx* aus.
In dieser Ausführungsform 6 verwendet die Überlagerungskoeffizienten-Berechnungseinheit 70 0 als den Koeffizienten, wenn die Frequenz niedrig ist und nimmt 1, wenn sie hoch ist, und variiert zusätzlich den Koeffizienten kontinuierlich von 0 bis 1 innerhalb des Frequenzbands. Durch Konfiguration wie der obigen kann der überlagerte Spannungsbefehl Vx* auf Null gebracht werden, wenn die Amplituden der 3-Phasen-Spannungsbefehle innerhalb eines Bereichs liegen, bei dem keine Spannungssättigung auftritt.
Wie oben beschrieben, kann der Überlagerungskoeffizient, den die Überlagerungskoeffizienten-Berechnungseinheit 70 ausgibt, in einer gekrümmten Linie aufgetragen werden, die kontinuierlich in Bezug auf Zeit variiert. Daher kann, da der überlagerte Spannungsbefehl Vx* auch kontinuierlich in Bezug auf die Zeit variiert, ein Effekt der Unterdrückung des Auftretens von Strombrummen erzielt werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich, ohne vom Schutzumfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen und es versteht sich, dass diese nicht auf die hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 63-80774 [0009]
JP 6-205589 [0009]
JP 2010-63239 [0009]
JP 2009-17671 [0009]
JP 7-046855 [0009]

Claims

Stromwechselrichter (2), der basierend auf 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu*, Vv*, Vw*) eine Gleichspannung (Vdc) in Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw) umwandelt und die Spannungen (Vu, Vv, Vw) ausgibt, wobei der Stromwechselrichter (2) umfasst: ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) zum Berechnen und Ausgeben eines überlagerten Spannungsbefehls (Vx*), abhängig von einer Differenz zwischen einem Maximalwert (Vmax) und einem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*); ein Spannungsbefehls-Modifikationsmittel (5) zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls (Vx*) zu jedem der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*) und Ausgeben von modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen; (Vu0*, Vv0*, Vw0*) und ein Stromausgabemittel (6) zum Ausgeben der Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw), basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu0*, Vv0*, Vw0*).
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 1, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) selektiv zwischen Gleichungen zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls (Vx*) umschaltet, abhängig von der Differenz zwischen dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*), und den überlagerten Spannungsbefehlen (Vx*) ausgibt.
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) mit einer Gleichung zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls (Vx*) versehen ist, der kontinuierlich variiert.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) selektiv zwischen Gleichungen zur Berechnung des überlagerten Spannungsbefehls (Vx*) so umschaltet, dass der überlagerte Spannungsbefehl (Vx*) kontinuierlich variiert.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) den überlagerten Spannungsbefehl (Vx*) auf solche Weise ausgibt, dass ein Maximalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle zu einer ersten Konstante (0,4 × Vdc) wird.
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 5, wobei das Stromausgabemittel (6) eine EIN/AUS-Steuerung von Halbleiterschaltern (22, 23, 25, 26, 28, 29) durchführt, die in Reihe verbunden sind, um so den Gleichstrom (Vdc) in die Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw) umzuwandeln, und die Spannungen (Vu, Vv, Vw) auszugeben, und zusätzlich einen Stromdetektor mit einem Stromdetektionswiderstand (24, 27, 30) zum Detektieren eines Stroms aufweist, der zwischen den Halbleiterschaltern (22, 23, 25, 26, 28, 29) und der negativen Seite der Gleichspannung (Vdc) verbunden ist, und das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) die erste Konstante (0,4 × Vdc) auf einen Wert bringt, basierend auf einer Untergrenze einer leitenden Periode, in welcher der Stromdetektor (31) den Strom detektieren kann.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) den überlagerten Spannungsbefehl (Vx2*) auf solche Weise ausgibt, dass ein Minimalwert der modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu0*, Vv0*, Vw0*) zu einer zweiten Konstanten (–0,5 × Vdc) wird.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) den überlagerten Spannungsbefehl (Vx3*) zu einem Durchschnitt des Maximalwerts (Vmax) und des Minimalwerts (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*) macht.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4), basierend auf dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*) feststellt, ob der überlagerte Spannungsbefehl (Vx*) auf Null zu bringen ist oder nicht.
Stromwechselrichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4b), basierend auf einer Frequenz, welche das Stromausgabemittel (6) ausgibt, feststellt, ob der überlagerte Spannungsbefehl (Vx*) auf Null zu bringen ist.
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 2, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) einen Selektor (44) enthält, der selektiv, abhängig von der Differenz zwischen den Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*) einen ersten überlagerten Spannungsbefehl (Vx1*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax), einen zweiten überlagerten Spannungsbefehl (Vx2*), berechnet basierend auf dem Minimalwert (Vmin), oder einen dritten überlagerten Spannungsbefehl (Vx3*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin), ausgibt.
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 2, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4) einen Selektor (44a) enthält, der selektiv, abhängig von der Differenz zwischen den Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle (Vu*, Vv*, Vw*) einen nullten überlagerten Spannungsbefehl (Vx0*), der den überlagerten Spannungsbefehl (Vx*) auf Null bringt, einen ersten überlagerten Spannungsbefehl (Vx1*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax), einen zweiten überlagerten Spannungsbefehl (Vx2*), berechnet basierend auf dem Minimalwert (Vmin), oder einen dritten überlagerten Spannungsbefehl (Vx3*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin), ausgibt.
Stromwechselrichter gemäß Anspruch 2, wobei das überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4b) einen erste Selektor (46) enthält, der selektiv als einen ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl (Vy*), basierend auf der Differenz zwischen dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin) der 3-Phasen-Spannungsbefehle, einen ersten überlagerten Spannungsbefehl (Vx1*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax), einen zweiten überlagerten Spannungsbefehl (Vx2*), berechnet basierend auf dem Minimalwert (Vmin), oder einem dritten überlagerten Spannungsbefehl (Vx3*), berechnet basierend auf dem Maximalwert (Vmax) und dem Minimalwert (Vmin), ausgibt, und einen zweiten Selektor (47), der selektiv, basierend auf einer Frequenz des Stromausgabemittels (6) einen nullten überlagerten Spannungsbefehl (Vx0*), der den überlagerten Spannungsbefehl (Vx*) auf Null bringt oder den ausgewählten überlagerten Spannungsbefehl (Vy*) ausgibt.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung, umfassend: ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel (1c) zum Berechnen von 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu*, Vv*, Vw*), so dass eine Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine (3) ein Drehmoment erzeugt, das ein Lenkdrehmoment aus einem Lenksystem unterstützt; und einen Stromwechselrichter (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Ausgeben, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu*, Vv*, Vw*), der Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw) an die Drei-Phasen-Wechselstrom-Drehmaschine (3).
Stromwechselrichter, der, basierend auf 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu*, Vv*, Vw*), eine Gleichspannung (Vdc) in Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw) umwandelt und die Spannungen (Vu, Vv, Vw) ausgibt, wobei der Stromwechselrichter umfasst: ein überlagertes Spannungsbefehlsberechnungsmittel (4b) zum Berechnen und Ausgeben eines überlagerten Spannungsbefehls, basierend auf den 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu0*, Vv0*, Vw0*); ein Spannungsbefehls-Modifikationsmittel (5) zum Addieren des überlagerten Spannungsbefehls (Vx*) zu jedem der 3-Phasen-Spannungsbefehle und Ausgeben von modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu0*, Vv0*, Vw0*); und ein Stromausgabemittel (6) zum Ausgeben der Drei-Phasenspannungen (Vu, Vv, Vw), basierend auf den modifizierten 3-Phasen-Spannungsbefehlen (Vu0*, Vv0*, Vw0*); wobei des überlagerte Spannungsbefehlsberechnungsmittel (8c) einen Überlagerungskoeffizienten erhält, der in Bezug auf die Frequenz, die das Stromausgabemittel (6) ausgibt, kontinuierlich variiert, und den überlagerten Spannungsbefehl (Vx*) durch Durchführen von Multiplikation mit dem Überlagerungskoeffizienten berechnet.