專(zhuān)利名稱(chēng)：用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
如例如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2006-174697中所述，知道一種執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制以便控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備。該控制設(shè)備如下操作。首先，臨時(shí)設(shè)定采樣定時(shí)kj+l^-k+N-KN 彡 1)處的開(kāi)關(guān)狀態(tài)序列，并且對(duì)于采樣定時(shí)k到k+N進(jìn)行扭矩蹤跡的預(yù)測(cè)。接下來(lái)，通過(guò)外插進(jìn)行之后的扭矩蹤跡的預(yù)測(cè)作為在采樣定時(shí)k+Ν-Ι到k+N處的扭矩蹤跡。接下來(lái)，把所述臨時(shí)設(shè)定序列中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)除以表示直到通過(guò)所述外插預(yù)測(cè)的扭矩偏離預(yù)定范圍為止所執(zhí)行的采樣次數(shù)的數(shù)η。接下來(lái)，如果前面的除法的商是所有臨時(shí)設(shè)定的開(kāi)關(guān)序列的最小值，則把該開(kāi)關(guān)序列的采樣定時(shí)k處的開(kāi)關(guān)狀態(tài)確定為采樣定時(shí)k處的實(shí)際開(kāi)關(guān)狀態(tài)。根據(jù)前面的模型預(yù)測(cè)控制，可以減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)。在前面的模型預(yù)測(cè)控制中，隨著直到通過(guò)所述外插預(yù)測(cè)的扭矩偏離預(yù)定范圍為止所經(jīng)過(guò)的時(shí)間段變得更長(zhǎng)，所述商變得更小。相應(yīng)地，即使對(duì)于采樣定時(shí)k到k+Ν-Ι的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)較大，如果采樣次數(shù)的數(shù)η較大，所述商就會(huì)變小。因此，前面描述的傳統(tǒng)控制設(shè)備不總能足夠地減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)。此外，由于通過(guò)外插進(jìn)行的扭矩預(yù)測(cè)的精度不一定很高，相應(yīng)地前面描述的傳統(tǒng)控制設(shè)備就會(huì)基于不準(zhǔn)確的扭矩行為預(yù)測(cè)可變地設(shè)定用來(lái)評(píng)估開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)的加權(quán)因數(shù)，從而存在控制的可靠性方面的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施例提供一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備，其包括
用來(lái)預(yù)測(cè)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的受控變量的預(yù)測(cè)部分，其中對(duì)于功率轉(zhuǎn)換電路的每一個(gè)規(guī)定操作狀態(tài)為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加該功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，所述功率轉(zhuǎn)換電路包括每個(gè)被連接到所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的相應(yīng)一個(gè)端子并且受到開(kāi)/關(guān)控制，以便建立及斷開(kāi)DC電源的正或負(fù)端子與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的所述相應(yīng)一個(gè)端子之間的電連接的開(kāi)關(guān)元件；以及
用來(lái)操縱所述功率轉(zhuǎn)換電路的操縱部分，其把所述功率轉(zhuǎn)換電路操作在其中一個(gè)所述操作狀態(tài)下，以作為基于由所述預(yù)測(cè)部分預(yù)測(cè)的受控變量而確定的實(shí)際操作狀態(tài)， 其中，
所述控制設(shè)備還包括平均電壓方向計(jì)算部分，其用來(lái)計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換電路的平均輸出電壓矢量的方向，并且
所述操縱部分包括優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分，其在確定實(shí)際操作狀態(tài)時(shí)，基于由所述平均電壓方向計(jì)算部分計(jì)算的平均輸出電壓矢量的方向來(lái)為每一個(gè)所述操作狀態(tài)設(shè)定優(yōu)先級(jí)。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備，其能夠在執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制時(shí)大大減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)的改變次數(shù)。從下面的包括附圖和權(quán)利要求書(shū)的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見(jiàn)。


在附圖中
圖1是示出用于控制電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖示，所述控制系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制設(shè)備；
圖2A和2B是解釋代表包括在所述控制系統(tǒng)內(nèi)的逆變器的操作狀態(tài)的電壓矢量的圖
示；
圖3是示出傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制中的問(wèn)題的時(shí)序圖4A和4B是用于在傳統(tǒng)三角波比較PWM控制與傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制之間進(jìn)行比較的圖
示；
圖5A和5B是示出第一實(shí)施例中的逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的一個(gè)實(shí)例的圖示； 圖6是示出由第一實(shí)施例的控制設(shè)備執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制的操作的流程圖； 圖7是示出圖6中所示的模型預(yù)測(cè)控制中的電流預(yù)測(cè)處理的流程圖； 圖8是示出圖6中所示的模型預(yù)測(cè)控制中的用于識(shí)別平均電壓矢量區(qū)域的處理的圖
示；
圖9是示出圖6中所示的模型預(yù)測(cè)控制中的用來(lái)考慮電壓矢量改變的處理的流程圖； 圖IOA和IOB是用于解釋第一實(shí)施例的有利效果的時(shí)序圖； 圖IlA到IlC是示出第一實(shí)施例的有利效果的圖示； 圖12是用于解釋第一實(shí)施例的有利效果的時(shí)序圖13是示出由根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制設(shè)備執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制的操作的流程圖14是示出圖13中所示的模型預(yù)測(cè)控制中的用來(lái)考慮電壓矢量改變的處理的圖示； 圖15是示出由根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的控制設(shè)備執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制的操作的流程圖；以及
圖16是示出由根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的控制設(shè)備執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制中的用來(lái)考慮電壓矢量改變的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例
圖1是示出用于控制安裝在混合動(dòng)力車(chē)上的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的圖示，所述控制系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制設(shè)備20。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10 是三相永磁同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10還是具有凸極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)10是IPSM (內(nèi)置永磁同步電動(dòng)機(jī))。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10通過(guò)逆變器IV連接到高壓電池12。逆變器IV包括開(kāi)關(guān)元件 Sup和Sun的串聯(lián)連接、開(kāi)關(guān)元件Svp和Svn的串聯(lián)連接以及開(kāi)關(guān)元件Swp和Swn的串聯(lián)連接。這些串聯(lián)連接的連接節(jié)點(diǎn)分別連接到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的U相、V相和W相繞組。作為每一個(gè)開(kāi)關(guān)元件Sup、Sun、Svp, Svn, Swp和Swn，在該實(shí)施例中使用IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)。所述開(kāi)關(guān)元件Sup、Sun、Svp, Svn, Swp和Swn分別與二極管Dup、Dun、Dvp, Dvn, Dwp和Dwn并聯(lián)連接。
6
該實(shí)施例的控制系統(tǒng)包括以下組件以用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10和逆變器IV的操作狀態(tài)旋轉(zhuǎn)角傳感器14用來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)角(電角度θ )，電流傳感器16用來(lái)檢測(cè)分別流經(jīng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的三相繞組的相電流iu、iv和iw，電壓傳感器 18用來(lái)檢測(cè)逆變器IV的輸入電壓(電源電壓VDC)。來(lái)自這些傳感器的檢測(cè)值通過(guò)一個(gè)接口(未示出)被輸入到構(gòu)成低壓系統(tǒng)的控制設(shè)備20?？刂圃O(shè)備20基于從這些傳感器接收到的檢測(cè)值生成用以操縱逆變器IV的信號(hào)。 用以操縱逆變器IV的所述信號(hào)包括分別用來(lái)操縱開(kāi)關(guān)元件Sup、Sim、Svp, Svn、Swp和Swn 的操縱信號(hào) gup、gun、gvp、gvn、gwp 禾口 gwn?？刂圃O(shè)備20操縱逆變器IV，從而把電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的扭矩控制在所需扭矩Tl·。 更具體來(lái)說(shuō)，控制設(shè)備20操縱逆變器IV，從而把流經(jīng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的電流控制在命令電流，從而使得電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10生成所需扭矩Tr。在該實(shí)施例中，雖然電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 10的扭矩是最終受控變量，但是把電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的輸入電流作為中間受控變量控制在命令電流。更具體來(lái)說(shuō)，為了把電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的輸入電流控制在命令電流，控制設(shè)備 20執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制，其中針對(duì)臨時(shí)設(shè)定的逆變器IV的幾個(gè)操作狀態(tài)預(yù)測(cè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的輸入電流，并且基于每一個(gè)預(yù)測(cè)輸入電流與命令電流之間的差異確定逆變器IV的實(shí)際操作狀態(tài)。下面將詳細(xì)解釋所述模型預(yù)測(cè)控制。通過(guò)dq轉(zhuǎn)換部分22把由電流傳感器16檢測(cè)到的相電流iu、iv和iw轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的實(shí)際電流id和iq。由旋轉(zhuǎn)角傳感器14檢測(cè)到的電角度θ被輸入到速度計(jì)算部分23。速度計(jì)算部分23基于電角度θ計(jì)算電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度(電角速度 ω )。命令電流設(shè)定部分M根據(jù)輸入到該處的所需扭矩Tr輸出dq坐標(biāo)系下的命令電流idr和iqr。命令電流idr和iqr、實(shí)際電流id和iq以及電角度θ被輸入到模型預(yù)測(cè)控制部分30以作為輸入?yún)?shù)。模型預(yù)測(cè)控制部分30基于這些輸入?yún)?shù)確定電壓矢量Vi 以便指定逆變器IV的操作狀態(tài)。電壓矢量Vi被輸入到操縱部分沈，其生成將被提供給逆變器IV的操縱信號(hào)。逆變器IV的操作狀態(tài)由圖2Α中所示的8個(gè)電壓矢量VO到V7代表。舉例來(lái)說(shuō)， 電壓矢量VO代表低壓側(cè)(由圖2Α中的“低側(cè)”標(biāo)識(shí))的開(kāi)關(guān)元件Sim、Svn和Swn接通的狀態(tài)，電壓矢量V7代表高壓側(cè)(由圖2A中的“高側(cè)”標(biāo)識(shí))的開(kāi)關(guān)元件Sup、Svp和Swp接通的狀態(tài)。電壓矢量VO和V7用于使得由逆變器IV施加到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的電壓為零，以便短路電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的所有相。相應(yīng)地，其被稱(chēng)作零電壓矢量。其他電壓矢量Vl到 V6的每一個(gè)用于指定其中至少一條上臂(高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件)和至少一條下臂(低壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件)接通的狀態(tài)。相應(yīng)地，其被稱(chēng)作有效電壓矢量。圖2B是示出其原點(diǎn)由零電壓矢量 VO和V7定義的固定二維坐標(biāo)系上的有效電壓矢量Vl到V6的圖示。如圖2B中所示，電壓矢量VI、V3和V5所代表這樣的狀態(tài)，在所述狀態(tài)的每一個(gè)下，U、V和W相的其中之一的高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件接通。接下來(lái)將解釋模型預(yù)測(cè)控制部分30的操作。圖1中所示的操作狀態(tài)設(shè)定部分31把圖2B中所示的電壓矢量VO到V7的一個(gè)設(shè)定為逆變器IV的操作狀態(tài)。dq轉(zhuǎn)換部分32把由操作狀態(tài)設(shè)定部分31設(shè)定的電壓矢量dq轉(zhuǎn)換成dq坐標(biāo)系下的電壓矢量 Vdq= (vd, vq)?？梢酝ㄟ^(guò)分別對(duì)于圖2A中所示的電壓矢量VO到V7的每一個(gè)把“高側(cè)”和“低側(cè)”替換成“VDC/2”和“-VDC/2”來(lái)執(zhí)行這一轉(zhuǎn)換。舉例來(lái)說(shuō)，把電壓矢量W轉(zhuǎn)換成 (-VDC/2, -VDC/2, -VDC/2)，并且把電壓矢量 Vl 轉(zhuǎn)換成(VDC/2，-VDC/2, -VDC/2)。
預(yù)測(cè)部分33基于電壓矢量(vd，vq)、當(dāng)前的實(shí)際電流id和iq以及電角速度ω 來(lái)預(yù)測(cè)用于由操作狀態(tài)設(shè)定部分31設(shè)定的逆變器IV的操作狀態(tài)的實(shí)際電流id和iq。在這里，關(guān)于電流的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)求解下面的電壓等式(Cl)和(c2)以獲得下面的狀態(tài)等式(c3)和 (c4)，并且通過(guò)離散化所獲得的狀態(tài)等式(c3)和(c4)來(lái)預(yù)測(cè)快一步(one step ahead)的電流。在等式(cl)和(c2)中，R表示電阻，ρ表示微分因數(shù)，Ld表示d軸電感，Lq表示q 軸電感，并且Φ表示交連磁通量(linkage flux)常數(shù)。對(duì)于由操作狀態(tài)設(shè)定部分31設(shè)定的每一個(gè)操作狀態(tài)執(zhí)行電流預(yù)測(cè)。操作狀態(tài)確定部分34從由預(yù)測(cè)部分33預(yù)測(cè)的電流ide和iqe以及輸入到該處的命令電流idr和iqr確定逆變器IV的操作狀態(tài)。在該實(shí)施例中，操作狀態(tài)確定部分34使用評(píng)估函數(shù)J來(lái)做出所述確定。通過(guò)使用評(píng)估函數(shù)J來(lái)評(píng)估由操作狀態(tài)設(shè)定部分31設(shè)定的每一個(gè)操作狀態(tài)，并且選擇具有最高評(píng)估的操作狀態(tài)。在該實(shí)施例中，作為所述評(píng)估函數(shù)J， 采用當(dāng)評(píng)估較低時(shí)其輸出值較大的這樣一種函數(shù)。更具體來(lái)說(shuō)，評(píng)估函數(shù)J計(jì)算命令電流矢量Idqr=(idr，iqr)與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe=(ide，iqe)之間的內(nèi)積。這是因?yàn)槊铍娏魇噶縄dqr與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe之間的差會(huì)取正值和負(fù)值二者。因此，當(dāng)命令電流矢量Idqr 與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe之間的差變得較大時(shí)，評(píng)估函數(shù)J所做的評(píng)估變得較低。使用評(píng)估函數(shù)J使得有可能在每一個(gè)控制循環(huán)Tc中選擇其中一個(gè)操作狀態(tài)，該操作狀態(tài)最小化預(yù)測(cè)電流矢量Idqe與命令電流矢量Idqr之間的差。但是，使用評(píng)估函數(shù)J 也可能會(huì)增大對(duì)于開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變同時(shí)被切換的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的相數(shù)。在這種情況下， 由于會(huì)出現(xiàn)大的浪涌電壓，因此需要開(kāi)關(guān)元件具有高的耐受電壓。最初，發(fā)明人研究了一種使得有可能把對(duì)于開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變同時(shí)被切換的相數(shù)限制到1內(nèi)的控制方法。更具體來(lái)說(shuō)，發(fā)明人研究了這樣一種處理，其中在命令電流與預(yù)測(cè)電流之間的差處于可允許范圍之內(nèi)時(shí)強(qiáng)制施行所述限制，并且當(dāng)所述差處于所述可允許范圍之外時(shí)，選擇所有操作狀態(tài)當(dāng)中的由評(píng)估函數(shù)J為之給出最高評(píng)估的一個(gè)。圖3是示出通過(guò)這一處理的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的一個(gè)實(shí)例的圖示。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，在該處理中，因?yàn)橛刹煌行щ妷菏噶看淼牟僮鳡顟B(tài)之間的改變頻率較高，因此每單位時(shí)間執(zhí)行的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變次數(shù)較高。圖4A是示出通過(guò)傳統(tǒng)的三角波比較PWM處理的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的一個(gè)實(shí)例的圖
示ο如圖4A中所示，在傳統(tǒng)的三角波比較PWM中，通過(guò)從命令電流矢量Idqr減去實(shí)際電流矢量Idq而形成的誤差矢量edq (其起點(diǎn)處在原點(diǎn)處)的終點(diǎn)根據(jù)兩個(gè)有效電壓矢量和一個(gè)零電壓矢量之間的周期性切換模式而改變。在圖4A中還示出了平均電壓矢量Va。平均電壓矢量Va代表具有逆變器IV的輸出電壓的特定電角頻率的基波分量。逆變器IV以短于一個(gè)電角度循環(huán)的間隔改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以便逆變器IV的輸出電壓遵循所述電角頻率的分量的正弦波。平均電壓矢量Va對(duì)應(yīng)于從逆變器IV輸出的所述正弦波形的電壓。平均電壓矢量Va的范數(shù)(norm)是與調(diào)制指數(shù)或電壓利用率因數(shù)成比例的物理值。在這里，所述調(diào)制指數(shù)對(duì)應(yīng)于逆變器IV的輸出電壓的基波分量的傅立葉系數(shù)。在該實(shí)施例中，為了計(jì)算該傅立葉系數(shù)，把所述基波的幅度中心與逆變器IV的輸出電壓的變化中心彼此對(duì)準(zhǔn)。誤差矢量edq的終點(diǎn)在通過(guò)從平均電壓矢量Va減去代表逆變器IV的操作狀態(tài)的電壓矢量而形成的矢量的方向上偏離。相應(yīng)地，當(dāng)代表逆變器IV的操作狀態(tài)的矢量為零電壓矢量時(shí)，誤差矢量edq的終點(diǎn)在平均電壓矢量Va的方向上偏離。特別地，在三角波比較 PWM處理中，逆變器IV被設(shè)定在由零電壓矢量代表的操作狀態(tài)下的時(shí)間段較長(zhǎng)，這是因?yàn)楫?dāng)誤差矢量edq的終點(diǎn)處在與由兩個(gè)有效電壓矢量(圖4A中的V3和V4)所圍成的區(qū)域180 度相對(duì)時(shí)選擇由零電壓矢量代表的操作狀態(tài)，其中所述兩個(gè)有效電壓矢量在所述有效電壓矢量和平均電壓矢量Va的起點(diǎn)同樣也是誤差矢量edq的起點(diǎn)時(shí)與平均電壓矢量Va成最小角度。此外，實(shí)際電流大于命令電流的時(shí)間段和實(shí)際電流小于命令電流的時(shí)間段彼此交替， 這是因?yàn)檎`差矢量edq的終點(diǎn)偏離由所述兩個(gè)有效電壓矢量圍成的區(qū)域并且誤差矢量edq 的范數(shù)在一定程度上增大，其結(jié)果是由零電壓矢量代表的操作狀態(tài)被改變到由所述有效電壓矢量代表的操作狀態(tài)。相應(yīng)地，在該模式的一個(gè)周期上的平均電流有可能很好地遵循命令電流。圖4B是示出通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的一個(gè)實(shí)例的圖示。在該例中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)被頻繁切換。這是因?yàn)樵诿恳粋€(gè)控制循環(huán)處選擇由評(píng)估函數(shù)J給出最高評(píng)估的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。如前面所解釋的那樣，當(dāng)使用模型預(yù)測(cè)控制時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)被改變的次數(shù)趨向于增多， 這是因?yàn)樵谖⒂^時(shí)間尺度上搜索最優(yōu)解決方案的原因。但是這一點(diǎn)在模型預(yù)測(cè)控制中并不是不可避免的。如果例如通過(guò)基于在前面的兩個(gè)或更多個(gè)控制循環(huán)的預(yù)測(cè)電流來(lái)預(yù)測(cè)下一控制循環(huán)Tc處的操作狀態(tài)而延長(zhǎng)預(yù)測(cè)周期，則有可能抑制在微觀時(shí)間尺度上搜索最優(yōu)解決方案的所述趨勢(shì)。但是在這種情況下，控制設(shè)備20的計(jì)算負(fù)荷會(huì)增大。順帶地，通過(guò)從命令電流矢量Idqr減去實(shí)際電流矢量Idq而形成圖4B中所示的誤差矢量edq。有鑒于上述內(nèi)容，發(fā)明人想到參照平均電壓矢量Va來(lái)確定下一控制循環(huán)Tc處的操作狀態(tài)。平均電壓矢量Va適于把實(shí)際流經(jīng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的電流設(shè)定為命令電流 idr和iqr。相應(yīng)地，發(fā)明人想到通過(guò)參照平均電壓矢量Va將使得有可能在長(zhǎng)于控制循環(huán)周期Tc的時(shí)間尺度上選擇最優(yōu)操作狀態(tài)，而無(wú)需通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制延長(zhǎng)預(yù)測(cè)周期。圖5A是示出由在該實(shí)施例中執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制所選擇的操作狀態(tài)改變的一個(gè)實(shí)例的圖示。如圖5A中所示，在點(diǎn)Pl處選擇與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量當(dāng)中的一個(gè)(圖5A中的V3)，在該點(diǎn)Pl處，電流誤差超出可允許范圍(其中誤差矢量 edq的范數(shù)變得大于閾值eth)。隨后，在點(diǎn)P2處選擇所述兩個(gè)有效電壓矢量當(dāng)中的另一個(gè) (圖5A中的V4)。隨后，在電流誤差再次超出可允許范圍的點(diǎn)P3處(其中誤差矢量edq的范數(shù)變得大于閾值eth)選擇零電壓矢量(圖5A中的V7)。因此，與使用三角波PWM處理的情況一樣，可以延長(zhǎng)由零電壓矢量代表的操作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，從而減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的次數(shù)。點(diǎn)P2應(yīng)當(dāng)被設(shè)定到適于控制與由兩個(gè)有效電壓矢量圍成的區(qū)域180度相對(duì)的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)P3的一點(diǎn)，其中所述兩個(gè)有效電壓矢量與平均電壓矢量Va成最小角度。有鑒于此，在該實(shí)施例中，點(diǎn)P2被設(shè)定到這樣一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，在該時(shí)間點(diǎn)處，命令電流矢量Idqr的范數(shù)Ildqrl與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe的范數(shù)|ldqe|之間的量值關(guān)系反轉(zhuǎn)。接下來(lái)將解釋該實(shí)施例中的模型預(yù)測(cè)控制的操作。以控制循環(huán)Tc的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行所述操作。首先，在步驟SlO中，把代表當(dāng)前(此時(shí))操作狀態(tài)的電壓矢量V (η)臨時(shí)設(shè)定為代表下一更新定時(shí)處(其在以控制循環(huán)Tc的間隔到來(lái)的下一更新定時(shí)處)的操作狀態(tài)的電壓矢量V(n+1)。在后續(xù)步驟S12中執(zhí)行預(yù)測(cè)處理，以便計(jì)算在下一更新定時(shí)前的一個(gè)控制循環(huán)iTc的定時(shí)處的預(yù)測(cè)電流矢量Idqe (n+2)。下面將參照?qǐng)D7中所示的流程圖更加詳細(xì)地解釋該預(yù)測(cè)處理。該預(yù)測(cè)處理開(kāi)始于步驟Slh，在該步驟中，檢測(cè)電角度θ (η)以及實(shí)際電流id (η) 和iq (η)，并且輸出在前一控制循環(huán)Tc處確定的電壓矢量V (η)。在后續(xù)步驟S12b中，預(yù)測(cè)前面的一個(gè)控制循環(huán)的電流(ide(n+l)，iqe(n+l))。步驟S12b用于根據(jù)在步驟Slh中輸出的電壓矢量V (η)預(yù)測(cè)前面的一個(gè)控制循環(huán)的時(shí)間處的電流。在這里，利用由前面的等式 (c3)和(c4)代表的模型計(jì)算電流ide(n+l)和iqe (n+1)，并且通過(guò)前向差分方法以控制循環(huán)Tc的間隔將其離散化。在該計(jì)算中，在步驟Slh中檢測(cè)到的實(shí)際電流id(n)和iq(n) 被用作電流初始值，并且把根據(jù)在步驟Slh中檢測(cè)到的電角度θ (η)進(jìn)行dq轉(zhuǎn)換之后的電壓矢量V (η)用作dq軸上的電壓矢量。在后續(xù)步驟S12c中，計(jì)算比在為下一更新定時(shí)設(shè)定電壓矢量V(n+1)時(shí)前面兩個(gè)控制循環(huán)的電流。也就是說(shuō)，按照與步驟S12b中相同的方式計(jì)算預(yù)測(cè)電流ide(n+2)和 iqe (n+2)。但是在該計(jì)算中，在步驟S12b中計(jì)算的預(yù)測(cè)電流ide (η+l)和iqe (n+1)被用作電流初始值，并且把根據(jù)與在步驟Slh中檢測(cè)到的電角度θ (η)相等的角度進(jìn)行dq轉(zhuǎn)換之后的電壓矢量V(n+1)加上《Tc用作dq軸上的電壓矢量。在完成步驟S12c之后，返回圖6中所示的操作。在圖6中所示的步驟S14中，通過(guò)從命令電流矢量Idqr減去預(yù)測(cè)電流矢量 idqe (n+幻計(jì)算誤差矢量edq。在后續(xù)步驟S16中，計(jì)算平均電壓矢量Va。在這里，通過(guò)把命令電流矢量Idqr置換到消除了微分算子ρ的前面的等式(Cl)和(c2)來(lái)計(jì)算平均電壓矢量Va。也就是說(shuō)，由于流經(jīng)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的電流的平均值是命令電流idr和iqr (除了由于開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變而導(dǎo)致的波紋之外)，因此計(jì)算在命令電流idr和iqr穩(wěn)定地流動(dòng)時(shí)施加到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的電壓作為平均電壓矢量Va。在后續(xù)步驟S18中，確定電流誤差是否處于可允許范圍內(nèi)(即誤差矢量edq的范數(shù) edq|是否小于或等于閾值eth)。優(yōu)選地根據(jù)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的狀態(tài)變量(例如電流幅
度或電角速度ω)可變地設(shè)定所述閾值eth。如果步驟S18中的確定結(jié)果是肯定的，則操作繼續(xù)到步驟S20，以便確定命令電流矢量Idqr的范數(shù)| Idqr |與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe的范數(shù) Idqe之間的量值關(guān)系是否發(fā)生了反轉(zhuǎn)。如果步驟S20中的確定結(jié)果是肯定的，則在當(dāng)前電壓矢量V(n)是與平均電壓矢量Va形成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量的其中之一的條件下把狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F設(shè)定到1?？梢酝ㄟ^(guò)一個(gè)用來(lái)識(shí)別其中存在平均電壓矢量Va的區(qū)域的處理來(lái)確定是否滿(mǎn)足上述條件。更具體來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)在平均電壓矢量Va與有效電壓矢量Vl到V6共享共同起點(diǎn)時(shí)識(shí)別出平均電壓矢量Va存在于每個(gè)由有效電壓矢量Vl到V6中的相鄰兩個(gè)圍成的區(qū)域Sl到S6當(dāng)中的哪一個(gè)之內(nèi)來(lái)做出所述確定。在這里，通過(guò)計(jì)算平均電壓矢量Va與電壓矢量Vl之間的角度θ va來(lái)識(shí)別出平均電壓矢量Va所在的區(qū)域Sl到S6中的一個(gè)，這是基于從旋轉(zhuǎn)二維坐標(biāo)系坐標(biāo)變換到固定二維坐標(biāo)系(α β坐標(biāo)系)的平均電壓矢量Va的坐標(biāo)分量(να，νβ)而實(shí)現(xiàn)的。如圖8中所示，區(qū)域Sl到S6的每一個(gè)具有π/3的角寬度。通過(guò)識(shí)別出平均電壓矢量Va存在于區(qū)域Sl到S6當(dāng)中的哪一個(gè)區(qū)域之內(nèi)，就自動(dòng)確定了與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量。如果步驟S18中的確定結(jié)果是否定的，或者如果步驟S20中的確定結(jié)果是肯定的， 則操作繼續(xù)到步驟S22，以便考慮下一更新定時(shí)處的電壓矢量V (η+1)的改變。當(dāng)步驟S22 完成時(shí)，或者如果步驟S20中的確定結(jié)果是否定的，則操作終止。接下來(lái)將參照?qǐng)D9詳細(xì)解釋在步驟S22中執(zhí)行的處理。該處理開(kāi)始于在步驟S30中確定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F是否為1。如果步驟S30中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S32。在步驟S32中，所述處理把與平均電壓矢量 Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量的其中之一(其不是當(dāng)前電壓矢量V(n)，而是圖9中用實(shí)線示出的矢量)視為具有最高優(yōu)先級(jí)以替代當(dāng)前電壓矢量V(n)，并且將其設(shè)定為考慮對(duì)象。另一方面，如果步驟S30中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟S34，以便確定當(dāng)前電壓矢量V(n)是否是有效電壓。步驟S30用于為圖5中所示的點(diǎn)Pl處的特定一個(gè)電壓矢量給出優(yōu)先級(jí)。也就是說(shuō)，如果步驟S34中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟 S36，在該步驟中所述處理把與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量的其中之一視為具有最高優(yōu)先級(jí)，其代表可以從當(dāng)前操作狀態(tài)V(n)通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的操作狀態(tài)，并且將其設(shè)定為考慮對(duì)象。舉例來(lái)說(shuō)，如果所述兩個(gè)有效電壓矢量是有效電壓矢量V3和V4并且當(dāng)前電壓矢量是零電壓矢量V0，則把有效電壓矢量V3設(shè)定為考慮對(duì)象， 這是因?yàn)橛行щ妷篤3所代表的操作狀態(tài)可以通過(guò)切換一相而達(dá)到，并且有效電壓V4所代表的操作狀態(tài)可以通過(guò)切換兩相而達(dá)到。另一方面，如果步驟S34中的確定結(jié)果是肯定的，則操作繼續(xù)到步驟S38以便確定第一條件與第二條件的邏輯OR (或)是否為真，其中第一條件是存在與平均電壓矢量Va成角度A 20度)的有效電壓矢量Vi，第二條件是緊接在切換到當(dāng)前電壓矢量V(n)之前的前一電壓矢量是有效電壓矢量。第二條件是為圖5中所示的點(diǎn)P3處的零電壓矢量給出優(yōu)先級(jí)。第一條件是鑒于以下情況而為零電壓矢量給出優(yōu)先級(jí)當(dāng)存在與平均電壓矢量V成足夠小角度的有效電壓矢量Vi時(shí)，該有效電壓矢量Vi對(duì)于形成平均電壓矢量Va幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。如果步驟S34中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S40，在該步驟中，所述處理把由可以從當(dāng)前操作狀態(tài)通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)視為具有最高優(yōu)先級(jí)，并且將其設(shè)定為考慮對(duì)象。舉例來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前電壓矢量V(n)是V4 時(shí)，把零電壓矢量V7所代表的操作狀態(tài)設(shè)定為考慮對(duì)象，并且在當(dāng)前電壓矢量V(n)是V3 時(shí)，把零電壓矢量VO所代表的操作狀態(tài)設(shè)定為考慮對(duì)象。
當(dāng)步驟S32、S36或S40完成時(shí)，處理繼續(xù)到步驟S42。在步驟S42中，對(duì)于由設(shè)定為考慮對(duì)象的電壓矢量所代表的操作狀態(tài)被臨時(shí)設(shè)定的情況計(jì)算預(yù)測(cè)電流矢量Idqe (n+2)， 并且確定誤差矢量edq的范數(shù)|edq|是否小于或等于對(duì)應(yīng)這種情況的閾值eth。如果步驟 S42中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S46以便采用被設(shè)定為考慮對(duì)象的電壓矢量。另一方面，如果步驟S42或步驟S38中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟 S44，在該步驟中，在代表可以從當(dāng)前電壓矢量V (η)所代表的操作狀態(tài)通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的操作狀態(tài)的所有電壓矢量當(dāng)中，采用由評(píng)估函數(shù)J給出最高評(píng)估的該電壓矢量。舉例來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前矢量V(η)是有效電壓矢量V3時(shí)，在有效電壓矢量V2、V3和V4以及零電壓矢量VO當(dāng)中，采用由評(píng)估函數(shù)J給出最高評(píng)估的該電壓矢量。當(dāng)步驟S46或S44完成時(shí)，處理終止。接下來(lái)將參照?qǐng)DIOA和IOB解釋前面描述的第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。圖IOA示出了該實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的U相電流和電壓矢量的轉(zhuǎn)變的一個(gè)實(shí)例。圖IOB示出了在執(zhí)行參照?qǐng)D3解釋的傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制時(shí)的U相電流和電壓矢量的轉(zhuǎn)變的一個(gè)比較實(shí)例。 從圖IOA和IOB中可以看出，根據(jù)該實(shí)施例，可以大大減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的次數(shù)。接下來(lái)將與使用三角波比較PWM處理的情況相比較解釋該實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的操作。圖IlA示出了在該處執(zhí)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變次數(shù)和U相電流的測(cè)量的各點(diǎn)。圖 IlB示出了在對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)處所測(cè)得的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變次數(shù)。圖IlC示出了在對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)處所測(cè)得的U相電流的高頻分量的RMS值。圖IlB和IlC示出了用于圖IlA中所示的三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)速度當(dāng)中的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)速度的四個(gè)無(wú)效(diriment)扭矩當(dāng)中的每一個(gè)扭矩處的平均值。圖IlC中所示的每一個(gè)RMS值是通過(guò)在電角度的一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)對(duì)實(shí)際U相電流與命令值之間的差的平方根進(jìn)行積分而計(jì)算出的。如這些圖中所示，根據(jù)該實(shí)施例，與使用三角波比較PWM處理的情況相比可以減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的次數(shù)。此外，根據(jù)該實(shí)施例，與使用三角波比較PWM處理的情況相比，RMS 值相同或更小。圖12是示出該實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變的一個(gè)實(shí)例的圖示。如圖12中所示，與使用三角波比較PWM處理的情況相比，該實(shí)施例中的電壓矢量改變頻率相同或更低。前面描述的第一實(shí)施例提供了以下優(yōu)點(diǎn)
(1)根據(jù)平均電壓矢量Va的方向設(shè)定用于確定逆變器IV的實(shí)際操作狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)。 這使得有可能以比控制循環(huán)Tc的時(shí)間尺度更長(zhǎng)的時(shí)間尺度的方式確定逆變器IV的最優(yōu)操作狀態(tài)。(2)在電流誤差處于可允許范圍內(nèi)的條件下(誤差矢量edq的范數(shù)|edq|小于閾值 eth)為當(dāng)前操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)。這使得有可能減少操作狀態(tài)改變的次數(shù)。(3)當(dāng)兩個(gè)條件的邏輯乘積為真時(shí)為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)，其中一個(gè)條件是，當(dāng)確定電流誤差超出可允許范圍時(shí)(即當(dāng)確定誤差矢量edq的范數(shù)
edq大于閾值eth時(shí))，代表被確定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量， 另一個(gè)條件是，代表前一操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量。這使得有可能在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)利用所述零電壓矢量把誤差限制在可允許范圍內(nèi)。(4)當(dāng)兩個(gè)條件的邏輯乘積為真時(shí)為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)，其中一個(gè)條件是，當(dāng)確定誤差電流超出可允許范圍時(shí)(即當(dāng)確定誤差矢量edq的范數(shù) edq|大于閾值eth時(shí))，代表被確定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量， 另一個(gè)條件是，在各有效電壓矢量當(dāng)中存在一個(gè)有效電壓矢量與平均電壓矢量Va所成的角度小于預(yù)定角度A。這使得有可能在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)利用所述零電壓矢量把誤差限制在可允許范圍內(nèi)。(5)當(dāng)確定誤差電流超出可允許范圍時(shí)(即當(dāng)確定誤差矢量edq的范數(shù)|edq|大于閾值eth時(shí))，在與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量所代表的操作狀態(tài)當(dāng)中，為可以通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的該操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)。這使得有可能為適于把電流誤差限制在可允許范圍內(nèi)的有效電壓矢量給出優(yōu)先級(jí)。(6)當(dāng)命令電流矢量Idqr的范數(shù)| Idqr與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe的范數(shù)| Idqe |之間的量值關(guān)系反轉(zhuǎn)時(shí)，為分別與平均電壓矢量Va相鄰的兩個(gè)有效電壓矢量當(dāng)中的一個(gè)(其不代表當(dāng)前操作狀態(tài))給出最高優(yōu)先級(jí)。這使得有可能把誤差矢量edq的終點(diǎn)限制成存在于與平均電壓矢量Va所在的區(qū)域180度相對(duì)的區(qū)域內(nèi)。(7)在可以通過(guò)切換電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的一相或更少相而達(dá)到的操作狀態(tài)當(dāng)中， 當(dāng)用于為之給出最高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)的命令值與預(yù)測(cè)值之間的差不在可允許范圍之內(nèi)時(shí)，把由評(píng)估函數(shù)J給出最高優(yōu)先級(jí)的該操作狀態(tài)設(shè)定為下一操作狀態(tài)。這使得有可能在無(wú)法把所述誤差限制在對(duì)應(yīng)于為之給出最高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)的可允許范圍內(nèi)時(shí)，選擇出適于減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變次數(shù)的其中一個(gè)操作狀態(tài)。(8)在分別可以通過(guò)切換電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的一相或更少相而達(dá)到的操作狀態(tài)當(dāng)中，當(dāng)用于被確定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)(其由于可以通過(guò)切換電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的一相或更少相而達(dá)到因此被確定為預(yù)測(cè)對(duì)象)的命令值與預(yù)測(cè)值之間的差不在可允許范圍之內(nèi)時(shí)，把由評(píng)估函數(shù)J給出最高優(yōu)先級(jí)的該操作狀態(tài)設(shè)定為下一操作狀態(tài)。這使得有可能在發(fā)生預(yù)期之外的行為時(shí)選擇出適于減少操作狀態(tài)改變次數(shù)的其中一個(gè)操作狀態(tài)。(9)如果需要切換電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的兩相或更多相，則禁止操作狀態(tài)改變。這使得有可能在操作狀態(tài)改變時(shí)減小浪涌電壓。(10)如果需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10的兩相或更多相的切換，從預(yù)測(cè)對(duì)象排除任何操作狀態(tài)。這使得有可能減輕所述控制設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。(11)從命令電流idr和iqr計(jì)算平均電壓矢量Va。這使得有可能適當(dāng)?shù)赜?jì)算平均輸出電壓矢量的方向。(12)基于被確定為逆變器IV的操作狀態(tài)的該操作狀態(tài)來(lái)預(yù)測(cè)電流初始值。這使得有可能在模型預(yù)測(cè)控制下精確地預(yù)測(cè)電流。(13)從所檢測(cè)到的電流值(id(n)，iq(η))預(yù)測(cè)下一更新定時(shí)n+1處的電流值 (ide(n+l), iqe(n+l))0這使得有可能精確地預(yù)測(cè)電流。(14)基于從操作狀態(tài)的下一更新定時(shí)n+1開(kāi)始經(jīng)過(guò)一個(gè)控制循環(huán)Tc之后的時(shí)間處的預(yù)測(cè)電流值確定下一更新定時(shí)處的操作狀態(tài)。這使得有可能適當(dāng)?shù)卮_定逆變器IV的操作狀態(tài)。(15)為了預(yù)測(cè)所設(shè)定操作狀態(tài)的下一更新定時(shí)處的初始電流值，使用在當(dāng)前更新定時(shí)處檢測(cè)到的電流(id(n)，iq(n))。這使得有可能令用于在設(shè)定操作狀態(tài)時(shí)預(yù)測(cè)下一更新定時(shí)處的電流的處理與用來(lái)預(yù)測(cè)該預(yù)測(cè)中的初始電流值的處理基本上彼此相同。這樣便
13于預(yù)測(cè)處理裝置的設(shè)計(jì)工作，并且允許共享用于預(yù)測(cè)處理裝置的計(jì)算程序。第二實(shí)施例
接下來(lái)將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中將特別強(qiáng)調(diào)與第一實(shí)施例的差異。圖13是示出在第二實(shí)施例中執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制的操作的流程圖。所述操作由控制設(shè)備20在規(guī)則時(shí)間間隔下重復(fù)執(zhí)行。在圖13中，與圖6中所示的相同的步驟編號(hào)代表相同的步驟。所述操作與第一實(shí)施例的等效操作的不同之處在于把狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F設(shè)定到1的條件。第一實(shí)施例中的所述條件是命令電流矢量Idqr的范數(shù)I Idqr與預(yù)測(cè)電流矢量Idqe的范數(shù)Ildqel之間的量值關(guān)系反轉(zhuǎn)。但是在第二實(shí)施例中，所述條件是其起點(diǎn)處于原點(diǎn)處的誤差矢量edq的終點(diǎn)到達(dá)一條直線(圖14中所示的虛線)，該直線與平均電壓矢量Va正交并且穿過(guò)原點(diǎn)。第二實(shí)施例也可以提供第一實(shí)施例所提供的優(yōu)點(diǎn)。第三實(shí)施例
接下來(lái)將描述本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中將特別強(qiáng)調(diào)與第一實(shí)施例的差異。圖15是示出在第三實(shí)施例中執(zhí)行的模型預(yù)測(cè)控制的操作的流程圖。所述操作由控制設(shè)備20在規(guī)則時(shí)間間隔下重復(fù)執(zhí)行。在圖15中，與圖6中所示的相同的步驟編號(hào)代表相同的步驟。所述操作與第一實(shí)施例的等效操作的不同之處在于計(jì)算平均電壓矢量Va的方式。在第二實(shí)施例中，在步驟316&中通過(guò)計(jì)算電壓矢量￥(11)，￥(11-1)，"4(11-幻的簡(jiǎn)單移動(dòng)平均值來(lái)計(jì)算平均電壓矢量Va，其中所述電壓矢量V (η)，V (η-1)，…V (η-Ν)代表到前一更新定時(shí)為止的過(guò)去N (>2)個(gè)更新定時(shí)處所分別采用的操作狀態(tài)。由于控制循環(huán)Tc的周期是恒定的，因此根據(jù)電角速度ω可變地設(shè)定數(shù)字N。這是因?yàn)槠骄妷菏噶縑a是對(duì)應(yīng)于基頻的矢量，因此為了基于多個(gè)時(shí)間序列電壓矢量的簡(jiǎn)單移動(dòng)平均值計(jì)算平均電壓矢量 Va，優(yōu)選的是根據(jù)基頻可變地設(shè)定用來(lái)計(jì)算所述移動(dòng)平均值的周期。第三實(shí)施例也可以提供第一實(shí)施例所提供的優(yōu)點(diǎn)。第四實(shí)施例
接下來(lái)將描述本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中將特別強(qiáng)調(diào)與第一實(shí)施例的差異。圖16是示出在該實(shí)施例中執(zhí)行的用以考慮電壓矢量的改變的處理的流程圖。所述處理由控制設(shè)備20在規(guī)則時(shí)間間隔下重復(fù)執(zhí)行。在圖16中，與圖9中所示的相同的步驟編號(hào)代表相同的步驟。該處理開(kāi)始于用以確定代表當(dāng)前操作狀態(tài)的電壓矢量V(n)是否是有效電壓矢量的步驟S50。如果步驟S50中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟S52，在該步驟中，所述處理確定與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量當(dāng)中的一個(gè)所代表的操作狀態(tài)(其可以通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到)具有最高優(yōu)先級(jí)，并且將其設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象。另一方面，如果步驟S50中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S54以確定代表前一操作狀態(tài)的電壓矢量是否是有效電壓矢量。如果步驟S54中的確定結(jié)果是否定的， 則處理繼續(xù)到步驟S56以確定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F是否為1。如果步驟S56中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S58，在該步驟中所述處理確定與平均電壓矢量Va形成最小角度的兩個(gè)有效電壓矢量當(dāng)中的一個(gè)所代表的操作狀態(tài)(其不代表當(dāng)前操作狀態(tài))具有最高優(yōu)先級(jí)，并且將其設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象。另一方面，如果步驟S56中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟S60，在該步驟中所述處理確定由所述兩個(gè)有效電壓矢量的其中一個(gè)(其不是代表當(dāng)前操作狀態(tài)的電壓矢量V(n))所代表的操作狀態(tài)以及由可以通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的電壓矢量所代表的操作狀態(tài)具有最高優(yōu)先級(jí)，并且把二者當(dāng)中由評(píng)估函數(shù)J給出更高評(píng)估的一個(gè)設(shè)定為考慮對(duì)象。在完成步驟S52、S58和S60之后，處理繼續(xù)到步驟S62以確定用于被設(shè)定為考慮對(duì)象的操作狀態(tài)的誤差矢量edq的范數(shù)|edq|是否小于或等于閾值eth。如果步驟S62中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S72以采用被確定為具有最高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)， 并且將其設(shè)定為改變考慮對(duì)象。另一方面，如果步驟SM中的確定結(jié)果是肯定的，或者步驟S62中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟S64，在該步驟中所述處理確定在由零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)當(dāng)中，可以通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的該操作狀態(tài)具有最高優(yōu)先級(jí)。在后續(xù)步驟S68 中，所述處理確定用于該操作狀態(tài)的誤差矢量edq的范數(shù)|edq|是否小于或等于閾值eth。 如果步驟S68中的確定結(jié)果是肯定的，則處理繼續(xù)到步驟S72。另一方面，如果步驟S68中的確定結(jié)果是否定的，則處理繼續(xù)到步驟S70以采用分別可以從當(dāng)前電壓矢量V(n)所代表的當(dāng)前操作狀態(tài)通過(guò)切換一相或更少相而達(dá)到的其中一個(gè)操作狀態(tài)，其由評(píng)估函數(shù)J給出最高評(píng)估。在完成步驟S70或S72之后，處理終止。順帶可以明顯看出，如果在步驟S62中對(duì)于在步驟S60中被設(shè)定為考慮對(duì)象的操作狀態(tài)做出了否定的確定，則在步驟S68中將對(duì)于在步驟S64中被設(shè)定為考慮對(duì)象的操作狀態(tài)做出否定的確定。相應(yīng)地，當(dāng)在步驟S62中對(duì)于在步驟S60中被設(shè)定為考慮對(duì)象的操作狀態(tài)做出了否定確定時(shí)，處理可以跳到步驟S70。根據(jù)前面描述的第四實(shí)施例，除了前面由第一實(shí)施例提供的優(yōu)點(diǎn)(1)到(3)和(5) 到(15 )之外，還可以獲得以下優(yōu)點(diǎn)。(16)如果代表在確定誤差矢量edq的范數(shù)|edq|大于閾值eth時(shí)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量，并且代表前一操作狀態(tài)的電壓矢量是零電壓矢量，則除了所述零電壓矢量之外，由與平均電壓矢量Va成最小角度的兩個(gè)電壓矢量的其中之一(其不代表當(dāng)前操作狀態(tài))所代表的操作狀態(tài)被確定為具有最高優(yōu)先級(jí)(步驟S60)。這使得有可能盡量延長(zhǎng)誤差矢量edq的范數(shù)|edq|小于或等于閾值eth的時(shí)間段。其他實(shí)施例
可以如下所述地修改前面的實(shí)施例。關(guān)于零電壓優(yōu)先級(jí)排序裝置用以確定由零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)具有高于由有效電壓矢量所代表的任何其中一個(gè)操作狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)的條件不限于在前面的實(shí)施例中所描述的條件。舉例來(lái)說(shuō)，所述條件可以是代表當(dāng)誤差矢量edq的范數(shù)變得大于閾值eth時(shí)的實(shí)際操作狀態(tài)的矢量是有效電壓矢量。此外，所述條件可以是前面例示的條件與下面的條件(a)的邏輯和為真。條件(a)代表當(dāng)誤差矢量的范數(shù)變得大于閾值eth時(shí)的實(shí)際操作狀態(tài)的矢量是有效電壓矢量，并且存在與平均電壓矢量Va所成的角度小于或等于預(yù)定角度A的電壓矢量。
零電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序裝置的配置不限于在前面的實(shí)施例中所描述的配置。舉例來(lái)說(shuō)，評(píng)估函數(shù)J可以被配置成為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出更高優(yōu)先級(jí)。這可以通過(guò)對(duì)評(píng)估函數(shù)J進(jìn)行加權(quán)而實(shí)現(xiàn)，從而使得在評(píng)估函數(shù)J評(píng)估零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)時(shí)使用最小權(quán)重。關(guān)于當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序裝置
當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序裝置不限于被配置成在誤差矢量edq的范數(shù)小于閾值eth并且狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F關(guān)閉時(shí)保持當(dāng)前操作狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)把評(píng)估函數(shù)J配置成在滿(mǎn)足預(yù)定條件時(shí)為當(dāng)前操作狀態(tài)給出更高優(yōu)先級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序裝置。這可以通過(guò)對(duì)評(píng)估函數(shù)J進(jìn)行加權(quán)而實(shí)現(xiàn)，從而使得在評(píng)估函數(shù)J評(píng)估當(dāng)前操作狀態(tài)時(shí)使用最小權(quán)重。此外還可以去除當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序裝置。關(guān)于有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序裝置
有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序裝置不限于在前面的實(shí)施例中所描述有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序裝置。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所述有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序裝置在誤差矢量edq的范數(shù)大于閾值eth并且代表當(dāng)前操作狀態(tài)的電壓矢量是零電壓矢量的情況下， 把評(píng)估函數(shù)J配置成為與平均電壓矢量Va成最小角度的有效電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出更高優(yōu)先級(jí)。這可以通過(guò)對(duì)評(píng)估函數(shù)J進(jìn)行加權(quán)而實(shí)現(xiàn)，從而使得當(dāng)評(píng)估函數(shù)J在前述條件下評(píng)估有效電壓矢量所代表的操作狀態(tài)時(shí)使用最小權(quán)重。關(guān)于狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S裝置
用以打開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F的條件不限于在前面的實(shí)施例中所描述的條件。舉例來(lái)說(shuō)，所述條件可以是誤差矢量edq的終點(diǎn)偏離出由兩個(gè)有效電壓矢量所圍成的區(qū)域，其中所述兩個(gè)有效電壓矢量的起點(diǎn)處于誤差矢量edq為0的點(diǎn)處并且與平均電壓矢量Va成最小角度。作為另一個(gè)例子，所述條件可以是在其終點(diǎn)偏離出所述區(qū)域之后，所述誤差矢量也偏離出該區(qū)域。關(guān)于狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序裝置
狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序裝置不限于在前面的實(shí)施例中所描述的狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序裝置。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所述狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序裝置在狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F被打開(kāi)的情況下，把評(píng)估函數(shù)J配置成為與平均電壓矢量Va成最小角度的有效電壓矢量所代表的并且不是當(dāng)前操作狀態(tài)的操作狀態(tài)給出更高評(píng)估。這可以通過(guò)對(duì)評(píng)估函數(shù)J進(jìn)行加權(quán)而實(shí)現(xiàn)，從而使得當(dāng)評(píng)估函數(shù)J評(píng)估在前述條件下由有效電壓矢量所代表并且不是當(dāng)前操作狀態(tài)的操作狀態(tài)時(shí)使用最小權(quán)重?？梢詫?duì)前面的實(shí)施例進(jìn)行修改，以便在以下條件下確定誤差矢量將超出可允許范圍時(shí)保持當(dāng)前操作狀態(tài)當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)试S標(biāo)志F被打開(kāi)時(shí)，與平均電壓矢量Va成最小角度的有效電壓矢量所代表的并且不是當(dāng)前操作狀態(tài)的操作狀態(tài)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象。關(guān)于優(yōu)先級(jí)設(shè)定裝置
優(yōu)先級(jí)設(shè)定裝置不限于以下情況其中為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出高于有效電壓矢量所代表的任何其中一個(gè)操作狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)的條件是誤差矢量edq的范數(shù)變得大于閾值eth。舉例來(lái)說(shuō)，所述條件可以是誤差矢量edq的終點(diǎn)到達(dá)一條直線，其中該直線穿過(guò)誤差矢量的起點(diǎn)并且在平均電壓矢量Va的方向上延伸。這樣的條件在逆變器IV操作于調(diào)制指數(shù)大于1的過(guò)調(diào)制范圍內(nèi)時(shí)是有利的。這是因?yàn)樗鰲l件便于誤差矢量edq的終點(diǎn)從圖5中所示的點(diǎn)P2偏向原點(diǎn)，從而在誤差矢量edq的范數(shù)變得大于閾值eth時(shí)使得所述終點(diǎn)遠(yuǎn)離在平均電壓矢量Va的方向上延伸的所述直線。作為另一個(gè)例子，所述條件可以是誤差矢量edq的終點(diǎn)進(jìn)入由兩個(gè)有效電壓矢量所圍成的區(qū)域，其中所述兩個(gè)有效電壓矢量的方向與最接近平均電壓矢量Va的兩個(gè)有效電壓矢量的方向相反。關(guān)于禁止裝置
用來(lái)禁止旋轉(zhuǎn)電機(jī)(電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)10)的分別連接到將要針對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變而被切換的開(kāi)關(guān)元件的端子數(shù)變得大于1的禁止裝置的邏輯不限于圖8或16中所示的邏輯。舉例來(lái)說(shuō)，所述禁止邏輯可以具有這樣的邏輯其在每一個(gè)控制循環(huán)處把在每個(gè)中旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分別連接到將要針對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變而被切換的開(kāi)關(guān)元件的端子數(shù)小于或等于1的所有操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象，并且禁止改變到除了被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)之外的任何操作狀態(tài)。此外在這種情況下，有可能通過(guò)提供零電壓優(yōu)先級(jí)排序裝置和有效電壓優(yōu)先級(jí)排序裝置來(lái)執(zhí)行與圖8或圖16中所示的類(lèi)似處理。可以不提供用以禁止旋轉(zhuǎn)電機(jī)的連接到將要針對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變而被切換的開(kāi)關(guān)元件的端子數(shù)變得大于1的禁止裝置。在這種情況下，可以替換地提供用以禁止旋轉(zhuǎn)電機(jī)的連接到將要針對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變而被切換的開(kāi)關(guān)元件的端子數(shù)變得大于2的禁止裝置。關(guān)于平均電壓方向計(jì)算裝置
1.為之輸入電流相關(guān)參數(shù)的平均電壓方向計(jì)算裝置不限于被配置成把命令電流輸入到去除了電流導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的電壓等式的平均電壓方向計(jì)算裝置。舉例來(lái)說(shuō)，可以把流經(jīng)電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)10的電流的檢測(cè)值輸入到電壓等式。但是優(yōu)選的是在將其輸入到電壓等式之前對(duì)檢測(cè)值進(jìn)行過(guò)濾。此外，平均電壓方向計(jì)算裝置不限于被配置成對(duì)于從去除了電流導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的dq軸電壓等式計(jì)算的dq軸上的平均電壓矢量進(jìn)行α β轉(zhuǎn)換的平均電壓方向計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)， 可以使用用于計(jì)算dq軸上的平均電壓矢量的電壓等式的經(jīng)過(guò)α β轉(zhuǎn)換的版本。在這種情況下，平均電壓方向計(jì)算裝置的輸入和輸出分別是α β軸上的電流和α β坐標(biāo)系內(nèi)的平均電壓矢量。優(yōu)選地，輸入電流是命令電流idr和iqr的經(jīng)過(guò)α β轉(zhuǎn)換的版本，但是也可以使用實(shí)際電流的α β分量?？梢詾槠骄妷悍较蛴?jì)算裝置提供被配置成接收三相的電流并且輸出固定三維坐標(biāo)系內(nèi)的平均電壓矢量的裝置。在這種情況下，輸入電流優(yōu)選地是命令電流idr和iqr 的經(jīng)過(guò)三相轉(zhuǎn)換的版本，但是也可以使用實(shí)際電流的三相分量。此外，平均電壓方向計(jì)算裝置不限于去除了電流的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的電壓等式。舉例來(lái)說(shuō)， 其可以是包括α β軸上的命令值I α βΓ=( αΓ, βτ)的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的以下等式(c5)。
1權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備，其包括用來(lái)預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的受控變量的預(yù)測(cè)部分，其中對(duì)于功率轉(zhuǎn)換電路的每一個(gè)規(guī)定操作狀態(tài)為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加該功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，所述功率轉(zhuǎn)換電路包括每個(gè)被連接到所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的相應(yīng)一個(gè)端子并且受到開(kāi)/關(guān)控制，以便建立及斷開(kāi)DC電源的正或負(fù)端子與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的所述相應(yīng)一個(gè)端子之間的電連接的開(kāi)關(guān)元件；以及用來(lái)操縱功率轉(zhuǎn)換電路的操縱部分，其把功率轉(zhuǎn)換電路操作在其中一個(gè)操作狀態(tài)下， 以作為基于由所述預(yù)測(cè)部分預(yù)測(cè)的受控變量而確定的實(shí)際操作狀態(tài)，其中，所述控制設(shè)備還包括平均電壓方向計(jì)算部分，其用來(lái)計(jì)算功率轉(zhuǎn)換電路的平均輸出電壓矢量的方向，并且所述操縱部分包括優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分，其在確定實(shí)際操作狀態(tài)時(shí)，基于由平均電壓方向計(jì)算部分計(jì)算的平均輸出電壓矢量的方向來(lái)為每一個(gè)所述操作狀態(tài)設(shè)定優(yōu)先級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其中，每一個(gè)操作狀態(tài)由包括有效電壓矢量和零電壓矢量在內(nèi)的相應(yīng)的一個(gè)電壓矢量代表，并且優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為與平均輸出電壓矢量成最小角度的一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)給出的優(yōu)先級(jí)高于其為除了所述一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量之外的有效電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出的優(yōu)先級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其中，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分把為之給出更高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)選為預(yù)測(cè)部分的預(yù)測(cè)對(duì)象，并且操縱部分把被選擇為預(yù)測(cè)對(duì)象的其中一個(gè)操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其還包括可允許范圍確定部分，以便確定在假設(shè)功率轉(zhuǎn)換電路操作于當(dāng)前操作狀態(tài)下時(shí)的受控變量預(yù)測(cè)值與接收自外部的受控變量命令值之間的預(yù)測(cè)差是否處于預(yù)定可允許范圍內(nèi)，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分包括當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序部分，以便在確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍內(nèi)的情況下為功率轉(zhuǎn)換電路的當(dāng)前操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為當(dāng)前操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)時(shí)，當(dāng)前狀態(tài)優(yōu)先級(jí)排序部分把當(dāng)前操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分包括零電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分，其被配置成在滿(mǎn)足第一條件的情況下為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)，其中第一條件是代表當(dāng)確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之外時(shí)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的控制設(shè)備，其中，當(dāng)優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)時(shí)，零電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分把零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象，并且如果確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍內(nèi)則把零電壓矢量所代表的并且被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的控制設(shè)備，其中，如果第一條件與第二條件的邏輯乘積為真，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)，其中第二條件是代表緊接在當(dāng)前操作狀態(tài)之前的前一操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制設(shè)備，其中，如果第三條件與第四條件的邏輯和為真，則優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)，其中第三條件是第一條件與第二條件的邏輯乘積為真，第四條件是第一條件與第五條件的邏輯乘積為真，第五條件是存在與平均電壓方向計(jì)算部分所計(jì)算的平均輸出電壓矢量的方向所成的角度小于或等于20度的有效電壓矢量。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的控制設(shè)備，其中，如果代表在確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之外時(shí)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是有效電壓矢量，并且代表緊接在當(dāng)前操作狀態(tài)之前的前一操作狀態(tài)的電壓矢量是零電壓矢量，則零電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)以及與平均電壓計(jì)算部分所計(jì)算的平均輸出電壓矢量的方向成最小角度的兩個(gè)電壓矢量當(dāng)中不代表當(dāng)前操作狀態(tài)的一個(gè)電壓矢量所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的控制設(shè)備，其中，當(dāng)零電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分為零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)以及所述兩個(gè)電壓矢量的其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)時(shí)，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分把零電壓矢量所代表的操作狀態(tài)以及所述兩個(gè)電壓矢量的其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象，并且在對(duì)于被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的各操作狀態(tài)所計(jì)算的至少其中一個(gè)預(yù)測(cè)差處于可允許范圍的情況下，把具有最小預(yù)測(cè)差的其中一個(gè)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)設(shè)定為實(shí)際操作狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分包括有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分，其被配置成在代表當(dāng)確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之外時(shí)被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)的電壓矢量是零電壓矢量的情況下，為與平均輸出電壓矢量成最小角度的一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的控制設(shè)備，其中，當(dāng)有效電壓矢量?jī)?yōu)先級(jí)排序部分為與平均輸出電壓矢量成最小角度的一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的所述其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)時(shí)，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分把所述一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的所述其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象，并且如果確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之內(nèi)，則操縱部分把所述被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，受控變量包括流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流，并且所述控制設(shè)備還包括被配置成確定是否滿(mǎn)足預(yù)定條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)變確定部分，所述預(yù)定條件是， 當(dāng)把相減矢量值定義為通過(guò)從對(duì)應(yīng)于由預(yù)測(cè)部分預(yù)測(cè)的電流預(yù)測(cè)值的矢量值減去對(duì)應(yīng)于流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流命令值的矢量值而獲得的矢量值時(shí)，所述相減矢量值偏離由與平均輸出電壓矢量相鄰的一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量圍成的區(qū)域，此時(shí)平均輸出電壓矢量和所述有效電壓矢量的起點(diǎn)被設(shè)定到相減矢量值為0的一點(diǎn)，優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分包括狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序部分，其被配置成為所述一對(duì)兩個(gè)有效電壓當(dāng)中的一個(gè)不代表滿(mǎn)足所述預(yù)定條件時(shí)的當(dāng)前操作狀態(tài)的有效電壓給出最高優(yōu)先級(jí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變優(yōu)先級(jí)排序部分為所述一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的其中一個(gè)所代表的操作狀態(tài)給出最高優(yōu)先級(jí)時(shí)，操縱部分把所述一對(duì)兩個(gè)有效電壓矢量的其中一個(gè)所代表的并且為之給出最高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象， 并且在確定預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之內(nèi)時(shí)把所述被設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象的操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求4的控制設(shè)備，其中，操縱部分包括最優(yōu)值搜索部分，其被配置成在確定用于由優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分為之給出最高優(yōu)先級(jí)的操作狀態(tài)的預(yù)測(cè)差處于可允許范圍之外時(shí)，把可以通過(guò)切換一個(gè)或更少開(kāi)關(guān)元件而達(dá)到的所有操作狀態(tài)當(dāng)中預(yù)測(cè)差最小的操作狀態(tài)設(shè)定為功率轉(zhuǎn)換電路的下一操作狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其還包括禁止部分，所述禁止部分被配置成禁止把需要切換兩個(gè)或更多開(kāi)關(guān)元件的操作狀態(tài)確定為實(shí)際操作狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的控制設(shè)備，其中，預(yù)測(cè)部分排除把由禁止部分禁止的操作狀態(tài)設(shè)定為預(yù)測(cè)對(duì)象。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其中，受控變量包括流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流，并且平均電壓方向計(jì)算部分基于流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流命令值計(jì)算輸出電壓矢量的方向。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的控制設(shè)備，其中，預(yù)測(cè)部分包括用來(lái)預(yù)測(cè)用于各操作狀態(tài)的受控變量以便確定實(shí)際操作狀態(tài)的第一預(yù)測(cè)部分，以及用來(lái)預(yù)測(cè)被用于第一預(yù)測(cè)部分的受控變量的初始值以便預(yù)測(cè)用于被確定為實(shí)際操作狀態(tài)的操作狀態(tài)的受控值的第二預(yù)測(cè)部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制設(shè)備，其包括用來(lái)預(yù)測(cè)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的受控變量的預(yù)測(cè)部分，其中對(duì)于功率轉(zhuǎn)換電路的每一個(gè)規(guī)定操作狀態(tài)為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加該功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓；以及用來(lái)操縱所述功率轉(zhuǎn)換電路的操縱部分，其把所述功率轉(zhuǎn)換電路操作在基于由所述預(yù)測(cè)部分預(yù)測(cè)的受控變量而被確定為實(shí)際操作狀態(tài)的其中一個(gè)對(duì)應(yīng)的操作狀態(tài)下。所述控制設(shè)備還包括平均電壓方向計(jì)算部分，其用來(lái)計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換電路的平均輸出電壓矢量的方向。所述操縱部分包括優(yōu)先級(jí)設(shè)定部分，其在確定實(shí)際操作狀態(tài)時(shí)，基于由所述平均電壓方向計(jì)算部分計(jì)算的平均輸出電壓矢量的方向來(lái)設(shè)定用于每一個(gè)所述操作狀態(tài)的優(yōu)先級(jí)。
文檔編號(hào)H02P27/06GK102195554SQ20111006616
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者井村彰宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝