Способ управления электрической мощностью и устройство управления электрической мощностью

Способ управления электрической мощностью и устройство управления электрической мощностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу управления электрической мощностью и к устройству управления электрической мощностью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известен способ управления электрической мощностью с широтно-импульсной модуляцией (PWM) в качестве одного из способа управления электрической мощностью, который позволяет преобразовывать мощность постоянного тока в мощность переменного тока и подает мощность переменного тока на трехфазный двигатель переменного тока.

[0003] Общий способ управления электрической мощностью PWM последовательно измеряет ток, подаваемый на двигатель в моменты времени, когда несущая волна достигает максимума или минимума, и получает предписанное значение заполнения согласно измеренному току и необходимому крутящему моменту для двигателя. Способ сравнивает предписанное значение заполнения с несущей волной по величине и осуществляет включение/отключение переключающих элементов на инверторе на основании результата сравнения. Это позволяет управлять шириной импульса напряжения, подаваемого на двигатель, подавая желаемую электрическую мощность на двигатель.

[0004] Обработка такого способа управления электрической мощностью PWM реализуется полупроводниковой микросхемой. Во многих случаях определяется диапазон температур, в котором полупроводниковая микросхема работает стабильно. Таким образом, в случае повышения температуры самой полупроводниковой микросхемы или в аналогичном случае, если полупроводниковая микросхема генерирует тепло вследствие работы переключающих элементов, полупроводниковая микросхема может выходить за пределы диапазона температур.

[0005] Таким образом, методика, раскрытая в JP2009-100599A, позволяет снижать частоту несущей волны для удлинения периода работы, в течение которого может осуществляться операция переключающих элементов. Эта конфигурация снижает рабочую частоту переключающих элементов, тем самым, подавляя тепловыделение полупроводниковой микросхемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Вышеописанный способ управления электрической мощностью PWM требует ожидания в течение периода, эквивалентного периоду работы от момента измерения тока, подаваемого на двигатель, до начала период работы в течение которого переключающие элементы задействуются согласно измеренному току.

[0007] В данном случае, для использования методики, раскрытой в JP2009-100599A, поскольку это время задержки возрастает за счет удлинения периода работы, это приводит к проблеме возможного снижения точности управления вращением двигателя.

[0008] Настоящее изобретение сосредоточено на решении этой проблемы, и задача состоит в обеспечении способа управления электрической мощностью и устройства управления электрической мощностью, которые гарантируют повышение точности управления вращением двигателя.

[0009] Согласно одному варианту осуществления способа управления электрической мощностью этого изобретения, способ управления электрической мощностью, позволяющий управлять электрической мощностью, подаваемой на двигатель, причем способ управления электрической мощностью содержит: этап измерения тока, на котором измеряют ток, подаваемый в двигатель, в моменты времени, когда несущая волна достигает максимума или минимума; этап вычисления предписанного значения, на котором вычисляют предписанное значение заполнения согласно току, измеренному на этапе измерения тока, и необходимому крутящему моменту для двигателя; этап функционирования, на котором сравнивают несущую волну с предписанным значением заполнения по величине, по мере того, как несущая волна монотонно изменяется от одного из максимального значения и минимального значения до другого, причем на этапе функционирования осуществляется операция переключения переключающих элементов согласно результату сравнения; этап определения, на котором определяют, изменять ли период работы, в течение которого осуществляется этап функционирования, чтобы он был длиннее одного цикла несущей волны; первый этап подавления, на котором подавляют операцию переключения переключающих элементов в первом полуцикле несущей волны, начиная с начального момента времени периода работы после изменения, в течение которого несущая волна монотонно изменяется, когда на этапе определения определено изменение периода работы; этап сравнения изменения наклона несущей волны в течение промежуточного периода между первым полуциклом несущей волны и последним полуциклом несущей волны в течение периода работы после изменения для сравнения несущей волны с предписанным значением заполнения по величине, причем на этапе сравнения осуществляется операция переключения переключающих элементов согласно результату сравнения; и второй этап подавления, на котором подавляют операцию переключения переключающих элементов в последнем полуцикле несущей волны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Фиг. 1 - схема конфигурации системы электропитания согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 2 - пояснительная диаграмма процесса для изменения рабочей частоты переключающих элементов.

Фиг. 3 - пояснительная диаграмма процесса для изменения рабочей частоты переключающих элементов.

Фиг. 4A - диаграмма, демонстрирующая один пример процесса сравнения и сигнала PWM.

Фиг. 4B - диаграмма, демонстрирующая один пример процесса сравнения и сигнала PWM.

Фиг. 5 - блок-схема, демонстрирующая конфигурацию контроллера двигателя.

Фиг. 6 - пояснительная диаграмма процесса управления коэффициентом усиления.

Фиг. 7 - пояснительная диаграмма процесса для изменения рабочей частоты переключающих элементов согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 8 - пояснительная диаграмма процесса для изменения рабочей частоты переключающих элементов.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0011] Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

[0012] Первый вариант осуществления

На фиг. 1 показана схема конфигурации системы электропитания согласно первому варианту осуществления.

[0013] Предполагается, что система 100 электропитания, представленная на фиг. 1 располагается в электрическом транспортном средстве. Эта система подает электрическую мощность из батареи 101 на двигатель 104 через реле 102 и инвертор 103.

[0014] Батарея 101 представляет собой вторичную батарею для вывода мощности постоянного тока.

[0015] Реле 102 управляет запуском или остановкой всей системы 100 электропитания.

[0016] Инвертор 103 включает в себя множество переключающих элементов (биполярных транзисторов с изолированным затвором, IGBT) Tr1 - Tr6 и выпрямительных устройств (диодов) D1 - D6. Выпрямительные устройства D1 - D6 подключены параллельно соответствующим переключающим элементам Tr1 - Tr6. Дополнительно, выпрямительные устройства D1 - D6 подключены так, что ток течет в направлении, противоположном направлению выпрямления переключающих элементов Tr1 - Tr6. Каждый из двух переключающих элементов подключен последовательно. Любой из трехфазных (UVW) блоков ввода двигателя 104 подключен между двумя последовательно соединенными переключающими элементами.

[0017] В частности, каждые из переключающих элементов Tr1 и Tr2, переключающих элементов Tr3 и Tr4 и переключающих элементов Tr5 и Tr6 соединены последовательно. Точка соединения переключающих элементов Tr1 и Tr2 подключена к блоку ввода для фазы U двигателя 104, точка соединения переключающих элементов Tr3 и Tr4 подключена к блоку ввода для фазы V двигателя 104, и точка соединения переключающих элементов Tr5 и Tr6 подключена к блоку ввода для фазы W двигателя 104. Операция переключения осуществляется на переключающих элементах Tr1 - Tr6, размещенных таким образом согласно сигналам PWM, выводимым из контроллера 111 двигателя для управления шириной импульса напряжения, подаваемого от батареи 101 на двигатель 104. Такое управление, в целом, именуется управлением электрической мощностью PWM. Следует отметить, что операция переключения переключающих элементов Tr описана ниже, просто рассматривая операцию переключения как операцию переключающих элементов Tr.

[0018] Следует отметить, что электрический потенциал на блоках ввода для соответствующих фаз двигателя 104, когда напряжение не подается на инвертор 103, предполагается равным нулю. Разность электрических потенциалов на конденсаторе 105 обозначается Vcap. Таким образом, предполагается, что электрический потенциал напряжения, подаваемого на блоки ввода для соответствующих фаз двигателя 104, принимает значение в диапазоне от "-Vcap/2" до "+Vcap/2."

[0019] Двигатель 104 представляет собой трехфазный двигатель переменного тока с постоянным магнитом, которое включает в себя постоянный магнит на роторе, и включает в себя блоки ввода для соответствующих трех фаз (фазы UVW). Двигатель 104 является источником движущей силы, который приводит в действие ведущие колеса электрического транспортного средства. Ведущие колеса электрического транспортного средства вращаются в соответствии с вращением двигателя 104.

[0020] Конденсатор 105 располагается между реле 102 и инвертором 103 и соединен параллельно с инвертором 103. Конденсатор 105 сглаживает мощность постоянного тока, поступающую от батареи 101 к инвертору 103.

[0021] Датчик 106 тока измеряет величины соответствующих токов, текущих от инвертора 103 к блокам ввода для соответствующих фаз двигателя 104. В этом варианте осуществления, три датчика тока, датчики 106U, 106V и 106W тока располагаются на линиях питания к блокам ввода для соответствующих фаз двигателя 104. Датчики 106U, 106V и 106W тока осуществлять вывод обратной связи для измеренных трехфазных переменных токов Iu, Iv и Iw соответствующих фаз на контроллер 111 двигателя.

[0022] Датчик 107 положения ротора представляет собой, например, датчик положения и кодер. Датчик 107 положения ротора располагается вблизи ротора двигателя 104 для измерения фазы θ ротора двигателя 104. Датчик 107 положения ротора выводит сигнал датчика положения ротора, указывающий измеренную фазу θ ротора, на контроллер 111 двигателя.

[0023] Датчик 108 напряжения подключен параллельно конденсатору 105. Датчик 108 напряжения измеряет напряжение Vcap на конденсаторе как разность электрических потенциалов между выводами конденсатора 105 и выводит напряжение Vcap на конденсаторе на схему 109 возбуждения затвора.

[0024] Схема 109 возбуждения затвора оперирует переключающими элементами Tr1 - Tr6 инвертора 103 согласно сигналам PWM, поступающим от контроллера 111 двигателя. Схема 109 возбуждения затвора измеряет температуры переключающих элементов Tr1 - Tr6 и определяет, нормально ли работают переключающие элементы Tr1 - Tr6. Схема 109 возбуждения затвора выводит сигналы IGBT, указывающие измеренные температуры, обнаруженные состояния или аналогичное состояние переключающих элементов Tr1 - Tr6, на контроллер 111 двигателя. Схема 109 возбуждения затвора выводит сигнал напряжения на конденсаторе, указывающий напряжение Vcap на конденсаторе, измеренное датчиком 108 напряжения, на контроллер 111 двигателя.

[0025] Контроллер 110 автомобиля вычисляет предписанное значение T* крутящего момента, указывающее необходимый крутящий момент как крутящий момент, необходимый для двигателя 104, и выводит вычисленное предписанное значение T* крутящего момента на контроллер 111 двигателя.

[0026] Контроллер 111 двигателя выводит сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM) на соответствующие переключающие элементы Tr1 - Tr6 инвертора 103 для управления шириной импульса подаваемого напряжения на двигатель 104. В частности, контроллер 111 двигателя вычисляет предписанное значение напряжения на основании трехфазного переменного тока Iu, Iv и Iw, выводимого из датчика 106 тока, фазы θ ротора, выводимой из датчика 107 положения ротора, и предписанного значения T* крутящего момента, выводимого из контроллера 110 автомобиля. Затем контроллер 111 двигателя использует предписанное значение напряжения и напряжение Vcap на конденсаторе, выводимое из датчика 108 напряжения, для вычисления предписанного значения заполнения. Затем контроллер 111 двигателя сравнивает предписанное значение заполнения с несущей волной и генерирует сигналы PWM согласно результату сравнения. Затем контроллер 111 двигателя выводит сгенерированные сигналы PWM на схему 109 возбуждения затвора. Схема 109 возбуждения затвора оперирует соответствующими переключающими элементами Tr1 - Tr6 инвертора 103 на основании соответствующих входных сигналов PWM. Это позволяет управлять шириной импульса подаваемого напряжения на двигатель 104, позволяя двигателю 104 развивать крутящий момент с предписанным значением T* крутящего момента.

[0027] Предполагается, что, в системе 100 электропитания, устройство управления электрической мощностью состоит, например, из инвертора 103, датчика 106 тока и контроллера 111 двигателя. Контроллер 111 двигателя выполнен в виде полупроводниковой микросхемы.

[0028] Ниже описан способ изменения рабочей частоты переключающих элементов Tr контроллером 111 двигателя.

[0029] На фиг. 2 показана пояснительная диаграмма процесса для изменения рабочей частоты переключающих элементов. Фиг. 2(a) демонстрирует процесс генерации сигнала PWM, когда рабочая частота не изменяется. Фиг. 2(b) демонстрирует процесс генерации сигнала PWM, когда рабочая частота изменяется путем изменения частоты несущей волны традиционным способом. Фиг. 2(c) демонстрирует процесс генерации сигнала PWM в случае, когда рабочая частота изменяется путем изменения части наклона несущей волны согласно настоящему изобретению.

[0030] На каждой из фиг. 2(a) - 2(c) показаны период вычисления, процесс сравнения и сигнал PWM. Период вычисления означает период, в течение которого контроллер 111 двигателя осуществляет процесс вычисления предписанного значения заполнения. В процессе сравнения несущая волна сравнивается с предписанным значением заполнения. Сигнал PWM указывает высокий уровень или низкий уровень сигнала. Переключающие элементы Tr задействуются согласно этому уровню сигнала.

[0031] На каждой из фиг. 2(a) - 2(c) показаны стрелки между периодом вычисления и процессом сравнения. Эти стрелки указывают задержку от момента времени завершения вычисления предписанного значения заполнения до момента времени начала сравнения между вычисленным предписанным значением заполнения и несущей волной.

[0032] Следует отметить, что период, в течение которого несущая волна неизменной частоты монотонно возрастает или убывает, то есть период, в течение которого происходит изменение от минимального значения до максимального значения (от впадины до пика) или от максимального значения до минимального значения (от пика до впадины), эквивалентен половине цикла несущей волны. Таким образом, период, в течение которого несущая волна неизменной частоты монотонно возрастает или убывает именуется полуциклом несущей волны. Период, в течение которого предписанное значение заполнения согласно определенному измеренному току сравнивается с несущей волной, и переключающие элементы Tr задействуются согласно результатам сравнения, именуется периодом работы. Таким образом, переключающие элементы Tr задействуются в течение каждого периода работы.

[0033] Опишем сначала, со ссылкой на фиг. 2(a), процесс генерации сигнала PWM, когда рабочая частота переключающих элементов Tr не изменяется.

[0034] Время T1 это момент времени, когда несущая волна достигает максимума. В это время T1 датчик 106 тока измеряет ток. Контроллер 111 двигателя использует этот измеренный ток для запуска вычисления предписанного значения заполнения, используемого во времена T2 и T3. Следует отметить, что, со времен T1 и T2, раннее вычисленное предписанное значение заполнения сравнивается с несущей волной по величине, и сигнал PWM генерируется согласно результату сравнения.

[0035] В частности, в случае, когда предписанное значение заполнения больше, чем несущая волна, генерируется сигнал PWM для включения переключающих элементов Tr. Если же предписанное значение заполнения меньше, чем несущая волна, генерируется сигнал PWM для отключения переключающих элементов Tr. Следует отметить, что, кружки обозначают позиции, где предписанное значение заполнения пересекается с несущей волной и переключающие элементы Tr задействуются в моменты времени, обозначенные кружками.

[0036] Во время T1s контроллер 111 двигателя завершает процесс вычисления предписанного значения заполнения.

[0037] Время T2 это момент времени, когда несущая волна достигает минимума. В это время T2 начинается сравнение между предписанным значением заполнения, вычисленным во время T1s, и несущей волной.

[0038] Вышеописанные операции также повторяются после времени T2.

[0039] Соответственно, как показано на фиг. 2(a), когда рабочая частота не изменяется, сравнение между предписанным значением заполнения согласно измеренному току и несущей волной и операция переключающих элементов Tr осуществляются в каждом полуцикле несущей волны. Таким образом, период работы эквивалентен полуциклу несущей волны.

[0040] Ниже описан процесс генерации сигнала PWM в случае, когда рабочая частота несущей волны изменяется, путем изменения частоты несущей волны традиционным способом со ссылкой на фиг. 2(b). По сравнению с несущей волной, представленной на фиг. 2(a), цикл несущей волны на этой диаграмме увеличивается в четыре раза, то есть частота уменьшается в 4 раза.

[0041] Время T1 это момент времени, когда несущая волна достигает максимума. С этого времени T1 начинается процесс сравнения между предписанным значением заполнения и несущей волной. Контроллер 111 двигателя использует этот измеренный ток для запуска вычисления предписанного значения заполнения, используемого во время T5 и после него. Следует отметить, что между временами T1 и T5 раннее вычисленное предписанное значение заполнения сравнивается с несущей волной по величине, и сигнал PWM генерируется согласно результату сравнения.

[0042] Контроллер 111 двигателя завершает процесс вычисления предписанного значения заполнения во время T1s.

[0043] Время T5 это момент времени, когда несущая волна достигает максимума. В это время T5 начинается процесс сравнения между предписанным значением заполнения, вычисленным во время T1s, и несущей волной.

[0044] Вышеописанные операции также повторяются после времени T5.

[0045] Соответственно, как показано на фиг. 2(b), в случае, когда частота несущей волны изменяется, предписанное значение заполнения согласно измеренному току сравнивается с несущей волной и переключающие элементы Tr задействуются через каждые четыре полуцикла несущей волны до изменения частоты. Соответственно, период работы эквивалентен периоду в четыре полуцикла несущей волны до изменения. Таким образом, по сравнению со случаем представленным на фиг. 2(a), период работы увеличивается в четыре раза; таким образом, рабочая частота может снижаться в 4 раза.

[0046] Ниже описан процесс генерации сигнала PWM, который изменяет рабочую частоту путем изменения части наклона несущей волны согласно настоящему изобретению со ссылкой на фиг. 2(c). По сравнению с несущей волной, представленной на фиг. 2(a), часть (времена T2 - T4) наклона несущей волны на этой диаграмме изменяется. На этой диаграмме, предполагается, что период работы переключающих элементов Tr, аналогичный периоду работы, представленному на фиг. 2(b), увеличивается в четыре раза по сравнению с периодом работы, представленным на фиг. 2(a). Следует отметить, что, когда предписанное значение заполнения не пересекается с несущей волной, предполагается, что переключающие элементы Tr не задействуются.

[0047] Период полуцикла несущей волны, начиная с начального момента времени измененного периода работы, в течение которого несущая волна монотонно изменяется, именуется первым полуциклом. При этом, период полуцикла несущей волны, заканчивающийся в конечный момент времени периода работы, именуется последним полуциклом. Период между первым полуциклом и последним полуциклом в течение периода работы именуется промежуточным периодом.

[0048] Время T1 это момент времени, когда несущая волна достигает максимума, и начинается первый полуцикл. Датчик 106 тока измеряет ток в это время T1. Контроллер 111 двигателя использует этот измеренный ток для запуска вычисления предписанного значения заполнения между временами T2 и T4. Следует отметить, что процесс сравнения между предписанным значением заполнения и несущей волной начинается со времени T1; однако, поскольку предписанное значение заполнения всегда больше или равно несущей волне во времена T1 и T2, операция переключения переключающих элементов не осуществляется.

[0049] Во время T1s контроллер 111 двигателя завершает процесс вычисления предписанного значения заполнения.

[0050] Время T2 это момент времени, когда несущая волна достигает минимума, и промежуточный период начинается в конце первого полуцикла. В это время T2 наклон несущей волны изменяется таким образом, что несущая волна монотонно возрастает от минимального значения до максимального значения в течение промежуточного периода. Начинается процесс сравнения между предписанным значением заполнения, вычисленным во время T1s, и несущей волной с изменяющимся наклоном.

[0051] Одновременно, согласно периоду вычисления на чертеже, во время T2, контроллер 111 двигателя начинает процесс определения предписанного значения заполнения между временами T4 и T5. Следует отметить, что во время T2, предписанное значение заполнения не вычисляется с использованием измеренного тока, но предписанное значение заполнения определяется согласно тому, является ли наклон несущей волны положительным или отрицательным в течение промежуточного периода. В частности, поскольку наклон несущей волны в течение промежуточного периода положителен, минимальное значение (низкая сторона) несущей волны определяется как предписанное значение заполнения между временами T4 и T5. Следует отметить, что когда наклон несущей волны в течение промежуточного периода отрицателен, максимальное значение несущей волны (высокая сторона) определяется как предписанное значение заполнения.

[0052] Во время T2s' контроллер 111 двигателя завершает процесс определения предписанного значения заполнения и определяет минимальное значение несущей волны как предписанное значение заполнения. Следует отметить, что, период, в течение которого предписанное значение заполнения определяется согласно градиенту несущей волны (времена T2 - T2'), короче периода, в течение которого предписанное значение заполнения вычисляется с использованием измеренного тока (времена T1 - T1').

[0053] Время T4 это момент времени, когда несущая волна достигает максимума, и последний полуцикл начинается в конце промежуточного периода. Во время T4, контроллер 111 двигателя начинает процесс сравнения между предписанным значением заполнения, определенным во время T2s', и несущей волной.

[0054] Время T5 это момент времени, когда несущая волна достигает минимума, и первый полуцикл в следующем периоде работы начинается в конце последнего полуцикла. В это время T5 предписанное значение заполнения не изменяется. Одновременно, во время T5, датчик 106 тока измеряет ток, и контроллер 111 двигателя начинает вычисление предписанного значения заполнения, используемого для операции переключающих элементов Tr в следующем периоде работы на основании измеренного тока.

[0055] Вышеописанные операции также повторяются после времени T5. Следует отметить, что в этом объяснении предписанное значение заполнения не устанавливается во время T5. Однако, например, в силу ограничений, налагаемых на процесс полупроводниковой микросхемы, возможен случай, когда любое значение необходимо устанавливать равным предписанному значению заполнения в момент времени, когда несущая волна достигает максимума или минимума. В таком случае, значение, идентичное значению во время T2, устанавливается равным предписанному значению заполнения во время T3, и значение, идентичное значению во время T4, устанавливается равным предписанному значению заполнения во время T5.

[0056] Соответственно, конфигурация, показанная на фиг. 2(c), осуществляет сравнение между предписанным значением заполнения согласно измеренному току и несущей волной и оперирует переключающими элементами Tr в течение каждого периода работы (времена T1 - T5). Следует отметить, что этот период работы эквивалентен периоду в четыре полуцикла несущей волны. Таким образом, по сравнению со случаем представленным на фиг. 2(a), поскольку период работы увеличивается в четыре раза, рабочая частота может снижаться в 4 раза.

[0057] Ниже приведена сводка операций, когда часть наклона несущей волны изменяется, как показано на фиг. 2(c). Период работы, когда осуществляются сравнение между предписанным значением заполнения согласно измеренному току и несущей волной и операция переключающих элементов Tr, начинается с момента времени измерения тока (времени T1). Следует отметить, что полуцикл начиная с начального момента времени периода работы, в течение которого несущая волна монотонно изменяется (времена T1 и T2) является первым полуциклом. При этом, полуцикл, заканчивающийся в конечный момент времени периода работы, в течение которого заканчивается монотонное изменение несущей волны (времена T4 - T5), является последним полуциклом. Период между первым полуциклом и последним полуциклом в течение периода работы (времена T2 - T4) является промежуточным периодом. Следует отметить, что, в течение промежуточного периода, несущая волна монотонно изменяется от одного из минимального значения и максимального значения до другого.

[0058] В течение промежуточного периода (времена T2 - T4), операция переключения осуществляется на переключающих элементах в моменты времени, когда количественное соотношение между несущей волной и предписанным значением заполнения согласно измеренному току обращается. При этом, в первом полуцикле (времена T1 и T2) и последнем полуцикле (времена T4 - T5), предписанное значение заполнения устанавливается равным высокой стороне или низкой стороне, и количественное соотношение между предписанным значением заполнения и несущей волной не изменяется; таким образом, операция переключения не осуществляется на переключающих элементах. Соответственно, в течение периода работы после изменения (времена T1 - T5), операция переключения осуществляется на переключающих элементах Tr только в течение промежуточного периода (времена T2 - T4). Таким образом, поскольку операция переключения осуществляется на переключающих элементах Tr в течение каждого периода работы после изменения, рабочая частота переключающих элементов Tr может снижаться.

[0059] На фиг. 3 показана пояснительная диаграмма процесса изменения рабочей частоты переключающих элементов. Аналогично фиг. 2, в фиг. 3(a) на фиг. 3 показана пояснительная диаграмма процесса генерации сигнала PWM, когда рабочая частота не изменяется. На фиг. 3(b) показана пояснительная диаграмма процесса генерации сигнала PWM, когда частота несущей волны изменяется традиционным способом. На фиг. 3(c) показана пояснительная диаграмма процесса генерации сигнала PWM, когда часть наклона несущей волны изменяется согласно настоящему изобретению. Эта диаграмма демонстрирует процесс генерации сигнала PWM в течение периода, более длинного, чем период на фиг. 2.

[0060] Для изменения частоты, представленного на фиг. 3(b), и для изменения части наклона несущей волны, представленного на фиг. 3(c), переключающие элементы Tr задействуются с периодичностью, в четыре раза превышающей полуцикл несущей волны до изменения.

[0061] Когда часть наклона несущей волны изменяется, в случае, когда наклон несущей волны в течение промежуточного периода в первом полуцикле положителен, предписанное значение заполнения достигает максимального значения несущей волны и в случае, когда наклон отрицателен, предписанное значение заполнения достигает минимального значения несущей волны. При этом, в случае, когда наклон несущей волны в течение промежуточного периода в последнем полуцикле положителен, предписанное значение заполнения достигает минимального значения несущей волны и в случае, когда наклон отрицателен, предписанное значение заполнения достигает максимального значения несущей волны. Таким образом, ниже конкретно описаны операции установления предписанного значения заполнения со ссылкой на фиг. 3(c).

[0062] Со ссылкой на период работы со времен T1 - T5, поскольку наклон несущей волны в течение промежуточного периода (времена T2 - T) положителен, минимальное значение несущей волны устанавливается равным предписанному значению заполнения в последнем полуцикле (времена T4 и T5). Со ссылкой на следующий период работы (времена T5 - T9), предписанное значение заполнения остается минимальным значением несущей волны в первом полуцикле (времена T5 и T6) и не изменяется. Это значение соответствует отрицательному наклону несущей волны в течение промежуточного периода (времена T6 - T8).

[0063] Соответственно, контроллер 111 двигателя устанавливает одно из максимального значения и минимального значения несущей волны согласно наклону в течение промежуточного периода равным предписанному значению заполнения в конечный момент времени промежуточного периода в течение определенного периода работы. Эта конфигурация устанавливает предписанное значение заполнения равным значению согласно наклону несущей волны в течение промежуточного периода в последнем полуцикле в течение определенного периода работы. Это предписанное значение заполнения также используется без изменения в первом полуцикле в следующем периоде работы. Эта конфигурация устанавливает предписанное значение заполнения в первом полуцикле в следующем периоде работы равным значению согласно наклону несущей волны в течение промежуточного периода.

[0064] Ниже описано соотношение между предписанным значением заполнения и коэффициентом заполнения, когда рабочая частота не изменяется, как показано на фиг. 2(a) и фиг. 3(a), и когда частота несущей волны изменяется, как показано на фиг. 2(b) и фиг. 3(b). Следует отметить, что коэффициент заполнения означает отношение участка включения сигнала PWM к циклу работы переключающих элементов Tr.

[0065] На фиг. 4A показана диаграмма, демонстрирующая один пример процесса сравнения и сигнала PWM.

[0066] В процессе сравнения на этой диаграмме, несущая волна с неизменной рабочей частотой указана сплошной линией. Несущая волна с переменной частотой указана пунктирной линией. Следует отметить, что предписанные значения заполнения идентичны в обоих случаях неизменной рабочей частоты и изменяющейся частоты и указаны сплошной линией.

[0067] В сигнале PWM на этой диаграмме, сигнал PWM, когда рабочая частота не изменяется, указан толстой сплошной линией. Сигнал PWM, когда частота изменяется, указан толстой пунктирной линией.

[0068] Коэффициент заполнения, когда цикл работы не изменяется, равен итоговой сумме участка включения сигнала PWM, который равен коэффициенту заполнения, когда частота изменяется. Дело в том, что, даже если градиент несущей волны отличается, при условии, что несущая волна неоднократно изменяется между максимальным значением и минимальным значением с постоянным циклом, итоговая сумма участка, где предписанное значение заполнения становится большим, чем несущая волна, оказывается равным коэффициенту заполнения.

[0069] Соответственно, для изменения частоты, как показано на фиг. 2(b) и фиг. 3(b), использование вычисленное предписанного значения заполнения самого по себе позволяет устанавливать желаемое значение коэффициента заполнения.

[0070] Ниже описано соотношение между предписанным значением заполнения и коэффициентом заполнения, когда частота изменяется, как показано на фиг. 2(b) и фиг. 3(b), и часть наклона несущей волны изменяется, как показано на фиг. 2(c) и фиг. 3(c).

[0071] На фиг. 4B показана диаграмма, демонстрирующая другой пример процесса сравнения и сигнала PWM.

[0072] В процессе сравнения на этой диаграмме, в случае изменения частоты, предписанное значение заполнения указано толстой пунктирной линией, и несущая волна указана пунктирной линией. Следует отметить, что это предписанное значение заполнения равно Db*. Эта диаграмма демонстрирует, в случае подавления операции переключающих элементов, предписанное значение заполнения указано толстой сплошной линией, и несущая волна указана сплошной линией. Следует отметить, что предписанное значение заполнения во времена T2 - T4 (промежуточный период) среди предписанных значений заполнения предполагается равным Dc*.

[0073] В сигнале PWM на этой диаграмме, сигналы PWM, когда рабочая частота не изменяется, и когда частота изменяется, совпадают, что указано сплошной линией.

[0074] В данном случае, для выравнивания коэффициента заполнения, когда частота изменяется и когда операция переключающих элементов Tr подавляется, временной режим работы переключающих элементов Tr необходимо согласовывать. Таким образом, предписанное значение Dc* заполнения должно иметь величину, вдвое большую предписанного значения Db* заполнения. Дело в том, что, для подавления операции переключающих элементов, по сравнению со случаем изменения частоты, наклон несущей волны в течение промежуточного периода вдвое больше. Следует отметить, что коэффициент этого наклона можно получить делением периода работы на промежуточный период.

[0075] Соответственно, для подавления операции переключающих элементов, корректировка вычисленного предписанного значения заполнения до значения, полученного удвоением значения, полученного делением периода работы на период сравнения, позволяет устанавливать желаемое значение коэффициента заполнения.

[0076] Следует отметить, что выражение отношение периода работы к полуциклу несущей волны в качестве коэффициента K изменения (K=4 на фиг. 2(b) и фиг. 2(c), фиг. 3(b) и фиг. 3(c), и фиг. 4A и фиг. 4B), период работы после изменения составляет "K-2" полуцикла несущей волны до изменения. Таким образом, коэффициент коррекции предписанного значения заполнения равен "K/(K-2)".

[0077] Ниже, со ссылкой на фиг. 5, описана конфигурация контроллера 111 двигателя, показанного на фиг. 1.

[0078] На фиг. 5 показана блок-схема, демонстрирующая конфигурацию контроллера 111 двигателя.

[0079] Вычислитель 501 предписанного значения тока вычисляет предписанное значение Id* тока по оси d и предписанное значение Iq* тока по оси q на основании предписанного значения T* крутящего момента, которое вычисляется контроллером 110 автомобиля, показанным на фиг. 1, и скорости ω вращения двигателя 104.

[0080] Следует отметить, что скорость ω вращения двигателя 104 получается следующим образом.

[0081] Оператор 507 фазы вычисляет фазу θ ротора на основании сигнала датчика положения ротора, выводимого из датчика 107 положения ротора, показанного на фиг. 1.

[0082] Оператор 508 скорости вращения осуществляет дифференциальную операцию на фазе θ ротора, вычисленной оператором 507 фазы, чтобы оперировать скоростью вращения (электрической угловой скоростью) ω.

[0083] На контроллер 502 тока поступают предписанное значение Id* тока по оси d и предписанное значение Iq* тока по оси q, которые выводятся из вычислителя 501 предписанного значения тока, и ток Id по оси d и ток Iq по оси q, которые являются измеренным значением тока, текущего из блока 509 преобразования фазы на двигатель 104. Контроллер 502 тока вычисляет предписанное значение Vd* напряжения по оси d и предписанное значение Vq* напряжения по оси q на основании этих входных значений. В частности, контроллер 502 тока получает предписанное значение Vd* напряжения по оси d для устранения расхождения между предписанным значением Id* тока по оси d и током Id по оси d. Контроллер 502 тока получает предписанное значение Vq* напряжения по оси q для устранения расхождения между предписанным значением Iq* тока по оси q и током Iq по оси q.

[0084] При этом, когда предписанное значение напряжения сильно изменяется, возможен случай, когда требуется время от изменения предписанного значения напряжения до целевого значения до фактического достижения напряжения, подаваемого на двигатель 104, целевого значения. Таким образом, состояние между изменением предписанного значения и отражением фактического значения именуется переходным состоянием. Таким образом, осуществление процесса управления коэффициентом усиления при предписанном значении напряжения, как описано ниже, в моменты времени сильного изменения предписанного значения напряже