(57)【要約】  本発明は、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械の電圧注入の振幅を適合させる方法であって、ａ．電気機械の電圧方程式を用いて、電気機械を制御するための調整における所定の電圧、第１時点で測定された相電流から決定された電流ベクトル、および機械の回転速度に依存して、第２時点で機械に印可される所定の電流ベクトルを第１時点で決定するステップであって、第１時点が第２時点の前に位置するステップ、ｂ．第２時点で測定された機械の相電流に依存して、第２時点で機械に印可されている実電流ベクトルを決定するステップ、ｃ．所定の電流ベクトルと第２時点の実電流ベクトルとの電流ベクトル差を求めるステップ、ｄ．求められた電流ベクトル差に依存して電圧注入の振幅を適合させるステップを備える方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械の電圧注入の振幅を適合させる方法であって、
ａ．電気機械の電圧方程式を用いて、電気機械を制御するための調整における所定の電圧、第１時点で測定された相電流に基づいて決定された電流ベクトル、および機械の回転速度に依存して、第２時点で機械に印可される所定の電流ベクトルを第１時点で決定するステップであって、第１時点が第２時点の前に位置する、ステップ、
ｂ．第２時点で測定された機械の相電流に依存して、第２時点で機械に印可されている実電流ベクトルを決定するステップ、
ｃ．所定の電流ベクトルと第２時点の実電流ベクトルとの電流ベクトル差を求めるステップ、
ｄ．求められた電流ベクトル差に依存して電圧注入の振幅を適合させるステップ
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
ステップｄにおいて、電流ベクトル差がゼロからずれる程、電圧注入の振幅をより大きく選択することによって電圧注入の振幅を適合させる、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
ステップｃとステップｄとの間に、電流ベクトル差をハイパスフィルタ処理するステップｅを行う、方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
ステップｃとステップｄとの間に、電流ベクトル差の大きさを求めるステップｆを行う、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性に基づいた方法により、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械のロータ位置の決定時に電圧注入の振幅を適合させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、例えば、２０１４年にＩＥＥＥの"International Power Electronics Conference"で公開されたユキ・タウチ等の文献"Audible Noise Reduction Method in IPMSM Position Sensorless Control based on High-Frequency Current Injection" に開示されている。電圧注入の振幅の適合によって、検出されたロータ位置の信号雑音比を制御することができる。回転速度が急速に変化した場合には、大きすぎる遅延なしに計算上のロータ位置が実際のロータ位置に追従するように、ロータ位置決定のフィルタ時定数を低減することが不可欠である。それにもかかわらず、計算上のロータ位置で過度に雑音が発生しないように、電圧注入の振幅を増大することにより信号雑音比を改善する必要がある。これに対応して、機械の回転速度が一定の場合にはフィルタ時定数を増大することができ、これにより信号雑音比が改善される。したがって電圧注入の振幅を低減することもできる。上記文献では、電圧注入の振幅を適合させるために電気機械の目標回転速度と実回転速度との間のずれが決定され、このずれに依存して高周波の電圧注入の振幅が適合される。
【０００３】
センサレス制御の場合には、位置センサを使用せずに電気機械のロータ位置を検出する試みがある。この場合、ロータの磁気的異方性によってロータ位置を決定する、いわゆる異方性に基づいた方法を使用することができる。これらの異方性に基づいた方法では、電気機械のために設定される電圧の供給に加えて、電気機械の相電流に高周波の電流変化をもたらす高周波の電圧注入がさらに行われる。この電流変化は、ロータ位置に関する情報を含み、したがって、電流変化に基づいて適切なモデル化法によってロータ位置を決定することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、少なくとも次の方法ステップにより、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械の電圧注入の振幅を適合させる方法に関する：
ａ．電気機械の電圧方程式を用いて、電気機械を制御するための調整における所定の電圧、第１時点で測定された相電流に基づいて決定された電流ベクトル、および機械の回転速度に依存して、第２時点で機械に印可される所定の電流ベクトルを第１時点で決定する方法ステップであって、第１時点が第２時点の前に位置する、ステップ、
ｂ．第２時点で測定された機械の相電流に依存して、第２時点で機械に印可されている実電流ベクトルを決定するステップ、
ｃ．所定の電流ベクトルと第２時点の実電流ベクトルとの電流ベクトル差を求めるステップ、
ｄ．求められた電流ベクトル差に依存して電圧注入の振幅を適合させるステップ。
【０００５】
この場合、電流ベクトル差が、機械の計算上のロータ位置と実際のロータ位置との間のずれに相関しており、このずれが、特に回転速度が急速な変化をした場合に大きくなることは利点である。電圧注入の振幅の適合によって信号雑音比を制御することができ、ひいてはこの方法によって電気機械のダイナミックスに対応することができる。したがって、振幅の適合によって、検出されたロータ位置の信号雑音比が十分に良好であり、同時に電圧注入に基づいた雑音発生をできるだけ小さく抑えられる。さらに、電圧注入の振幅の適合が電気機械の調整のより少数の走査ステップで行われ、これによりこの方法は極めて動的なシステムのためにも適している。
【０００６】
本発明による方法の好ましい一実施形態では、方法ステップｄで電圧注入の振幅が適合され、電流ベクトル差がゼロからより大きくずれる程、電圧注入の振幅がより大きくなるように選択される。この場合に電気機械のダイナミックスに反応することができることが利点である。したがって、急速な回転速度変化時には、大きすぎる遅延なしに計算上のロータ位置が実際の位置に追従するように、異方性に基づいた方法でフィルタ時定数を低減する必要がある。この場合、電流ベクトル差の大きさは、機械の回転速度変化の大きさに相関し、電気機械の計算上のロータ位置と実際のロータ位置との間のずれにも相関する。したがって、電流ベクトル差が大きい場合には急速な回転速度変化を推定することができ、異方性に基づいた方法のフィルタ定数を低減することが望ましい。それにもかかわらず信号雑音比を十分に良好に保持し、電気機械のロータ位置のできるだけ正確な決定を行うために、電圧注入の振幅が高められる。これに対して、緩やかな回転速度変化、すなわち、小さい電流ベクトル差が検出された場合には、フィルタ定数を大きくすることができ、したがって、良好な信号雑音比のためには小さい振幅による電圧注入で十分である。小さい振幅により、ロータ位置の計算に基づいて雑音発生をできるだけ小さく抑えられる。
【０００７】
本発明による方法の好ましい一実施形態によれば、方法ステップｃと方法ステップｄとの間に、電流ベクトル差をハイパスフィルタ処理する方法ステップｅが行われる。
【０００８】
この場合、電圧注入の振幅がモデル誤差に基づいて適合されないことは有利である。モデル誤差によって回転速度変化がなくても電流ベクトル差が生じる場合があり、このような電流ベクトル差は通常では電圧注入の振幅の適合につながる。
【０００９】
本発明による方法の別の好ましい一実施形態によれば、方法ステップｃと方法ステップｄとの間に、電流ベクトル差の大きさを求める方法ステップｆが設けられている。
【００１０】
この場合、負の電流ベクトル差および正の電流ベクトル差の両方に同じように反応することができ、電圧注入の振幅が両方の場合について適切に適合されることは利点である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械の電圧注入の振幅を適合させる本発明による方法の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械の電圧注入の振幅を適合させる本発明による方法の一実施形態を示す。この方法は、特に、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械、すなわち三相モータのロータ位置を決定する異方性に基づいた方法で使用することができる。本発明による方法では、方法ステップａで、ＰＷＭ制御方式のインバータによって給電される回転多相電気機械に第２時点で印可される所定の電流ベクトルが、第１時点において決定される。
【００１３】
所定の電流ベクトルが電気機械の電圧方程式によって決定される。この決定は、電気機械を制御するための調整における所定の電圧、第１時点において測定された相電流に基づいて決定された電流ベクトル、および機械の回転数に依存して行われる。この場合、電流ベクトルは、電気機械の変換された相電流を表す。続いて、方法ステップｂで、第２時点で機械に印可されている実電流ベクトルが決定される。この場合、電気機械の相電流が測定され、この相電流に基づいて変換によって実電流ベクトルが決定される。方法ステップｃでは、所定の電流ベクトルおよび実電流ベクトルから電流ベクトル差が求められる。これは、例えば第１時点で所定の電流ベクトルが、第１時点と第２時点との間の所要時間を調整する遅延要素を介して伝送され、次いで第２時点で第２時点の実電流ベクトルと共に、電流ベクトル差を求める減算ノードに供給されることによって実現される。続いて方法ステップｄでは、前もって求められた電流ベクトル差に依存して電圧注入の振幅が適合される。このような適合を行う場合には、例えば、一般には計算上のロータ位置に依存して変更される電圧注入の変更に付加的に組み込まれる係数が電流差に基づいて決定される。続いてこの方法は終了する。オプションとして、方法ステップｃと方法ステップｄとの間にさらに方法ステップｅが行われ、さらに方法ステップｆも行われる。方法ステップｅでは、電流ベクトル差がハイパスフィルタ処理される。方法ステップｆでは、電流ベクトル差の大きさが形成され、これは、電流ベクトル差の長さを表す。さらに方法ステップｄでは、異方性に基づいてロータ位置を決定するための方法の角度オブザーバーにおけるそのフィルタ特性を、電圧注入の振幅に適合させることができる。本方法は、例えば電気機械の調整のそれぞれの新しい走査ステップで新たに開始することができ、これにより本方法は並行して進行する。
【図１】
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【国際調査報告】
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