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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für
Synchronmotoren, die einen Synchronmotor mit einer sterngeschalteten
Statorspule steuert.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
herkömmliche Ansteuervorrichtung für einen Synchronmotor
umfasst eine Wechselrichterschaltung, die aus sechs Transistoren
und sechs Dioden besteht, und eine Steuerschaltung, die die Wechselrichterschaltung
steuert, wie in
US 2002/0070715
A1 (
JP 2002-10658 )
offenbart.
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Die
Wechselrichterschaltung ist durch Verbinden von drei Paaren in Reihe
geschalteter Transistoren parallel zwischen einen Bus mit positiver
Polung und einen Bus mit negativer Polung gebildet. Außerdem
ist eine Diode parallel zu jedem Transistor geschaltet.
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Eine
Gleichspannungsversorgung ist zwischen den Sternpunkt der Statorspule
und den Bus mit negativer Polung der Wechselrichterschaltung geschaltet.
Ein Kondensator ist zwischen den Sternpunkt der Statorspule und
den Bus mit positiver Polung der Wechselrichterschaltung geschaltet.
Aus diesem Grund wird eine Spannungsdifferenz, die äquivalent
der Summe der an der Gleichspannungsversorgung erzeugten Versorgungsspannung
und der an dem Kondensator erzeugten Spannung ist, zwischen dem
Bus mit positiver Polung und dem Bus mit negativer Polung erzeugt.
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Die
Steuerschaltung bewirkt, dass die sechs Transistoren den Schaltbetrieb
durchführen und gibt dadurch basierend auf der Spannungsdifferenz
zwischen dem Bus mit positiver Polung und dem Bus mit negativer
Polung Drehströme an einen Dreiphasen-Drehstromsynchronmotor
bzw. Drehstromsynchronmotor aus. Daher kann der Drehstromsynchronmotor
mit einer höheren Spannung betrieben werden als der Versorgungsspannung,
die von der Gleichspannungsversorgung erzeugt wird.
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Wenn
von den sechs Transistoren die mit dem Bus mit negativer Polung
verbundenen Transistoren eingeschaltet sind, geht ein Strom durch
die Statorspule. Daher wird basierend auf dem Strom magnetische
Energie in der Statorspule gespeichert.
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Wenn
die mit dem Bus mit negativer Polung verbundenen Transistoren ausgeschaltet
sind, fließt ein Strom, der auf der vorstehenden magnetischen Energie
basiert, von der Statorspule mittels der Dioden auf der Seite des
Busses mit positiver Polung und des Busses mit positiver Polung
zu dem Kondensator. Daher werden die Drehströme durch die
Statorspule geleitet und in dem Kondensator wird elektrische Ladung
gespeichert, indem die sechs Transistoren veranlasst werden, den
Schaltbetrieb durchzuführen.
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Wenn
die Steuerung der Wechselrichterschaltung in der vorstehenden Ansteuervorrichtung unter
der Bedingung gestartet wird, dass keine elektrische Ladung in dem
Kondensator gespeichert wurde, fließt mittels der Dioden
auf der Seite des Busses mit positiver Polung und des Busses mit
positiver Polung zu der Zeit, wenn die mit dem Bus mit negativer Polung
verbundenen Transistoren von ein auf aus übergehen, ein
hoher Stromstoß von der Statorspule zu dem Kondensator.
In Verbindung damit schwankt die Ausgangsspannung des Kondensators
stark.
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Daher
werden die von der Wechselrichterschaltung an den Drehstromsynchronmotor
ausgegebenen Wechselströme instabil. Dies verursacht Schwingungen
in dem Drehstromsynchronmotor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Ansteuervorrichtung für
Synchronmotoren bereitzustellen, wobei der Ladungszustand eines
Kondensators vor dem Betrieb eines Synchronmotors gesteuert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine Ansteuervorrichtung für
Synchronmotoren bereitgestellt, um einen Rotor durch ein rotierendes
Magnetfeld zu rotieren, welches durch eine sterngeschaltete Statorspule
erzeugt wird. Die Ansteuervorrichtung umfasst eine Wechselrichterschaltung,
einen Kondensator und eine normale Betriebssteuerschaltung. Die
Wechselrichterschaltung hat eine Vielzahl von Paaren von in Reihe
geschalteten Schaltelementen, und die Vielzahl von Schaltelementpaaren
ist parallel zwischen einen Bus mit positiver Polung und einen Bus
mit negativer Polung geschaltet. Die Normalbetriebsteuereinheit
ist konfiguriert, um zu bewirken, dass die Vielzahl von Schaltelementen
der Wechselrichterschaltung den Schaltbetrieb durchführt
und dabei basierend auf einer Ausgangsspannung einer Spannungsversorgungsvorrichtung
und einer Ausgangsspannung des Kondensators Wechselstrom an die
Statorspule ausgibt, um durch die Statorspule das rotierende Magnetfeld
zu erzeugen.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Ansteuervorrichtung
ferner eine Anfangszustandssteuereinheit, die konfiguriert ist,
um zu bewirken, dass die Schaltelemente den Schaltbetrieb vor der
Ausführung der Steuerung durch die Normalbetriebsteuereinheit
durchführen und dadurch den Ladungszustand des Kondensators
steuern.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Ansteuerschaltung
ferner eine Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit,
die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass die Schaltelemente den
Schaltbetrieb vor der Ausführung der Steuerung durch die
Normalbetriebsteuereinheit durchführen und dabei den Rotor
mit einem von der Statorspule erzeugten rotierenden Magnetfeld synchronisieren
und ferner den Ladungszustand des Kondensators steuern.
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Nach
noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Ansteuervorrichtung
ferner eine Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit, die
konfiguriert ist, um zu bewirken, dass die Schaltelemente den Schaltbetrieb
vor der Ausführung der Steuerung durch die Normalbetriebsteuereinheit
durchführen und dabei den Rotor an ein von der Statorspule
erzeugten rotierendes Magnetfeld anziehen, um den Rotor zu positionieren
und ferner den Ladungszustand des Kondensators steuern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die unter Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher, wobei:
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1 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 Zeitablaufdiagramm
ist, das eine Änderung der Ausgangsspannung eines Kondensators und
eine Änderung des U-Phasenstroms in der ersten Ausführungsform
anzeigt;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung zeigt, die von einer
Steuerbestimmungseinheit der Ansteuervorrichtung in 1 ausgeführt
wird;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung durch die Steuerbestimmungseinheit
in 1 darstellt;
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5 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung darstellt, die von
einer Synchronisationssteuereinheit in 1 ausgeführt
wird;
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6A bis 6C Diagramme
sind, die die Steuerverarbeitung durch die Synchronisationssteuereinheit
in einer Modifikation der ersten Ausführungsform darstellen;
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7 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer Modifikation der ersten Ausführungsform der Erfindung
darstellt;
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8 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer Modifikation der ersten Ausführungsform der Erfindung
darstellt;
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9 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer Modifikation der ersten Ausführungsform der Erfindung
darstellt;
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10 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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11 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung darstellt, die von
einer Positionierungssteuereinheit in der zweiten Ausführungsform ausgeführt
wird;
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12 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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13 Zeitablaufdiagramm
ist, das eine Änderung der Ausgangsspannung eines Kondensators und
eine Änderung des U-Phasenstroms in der dritten Ausführungsform
anzeigt;
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14 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung darstellt, die von
einer Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit in der dritten
Ausführungsform ausgeführt wird; und
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15 ein
Schaltbild ist, das eine Ansteuervorrichtung für Drehstromsynchronmotoren
in einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 1 ist eine Ansteuervorrichtung 10 konfiguriert,
um basierend auf einer Gleichspannung Drehströme an einen
Drehstromsynchronmotor auszugeben und dabei den Drehstromsynchronmotor
anzusteuern. Die Drehwelle des Drehstromsynchronmotors ist mit einem
Verbraucher, wie etwa einem Kompressor einer Klimaanlage, verbunden.
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Der
Drehstromsynchronmotor umfasst zum Beispiel einen (nicht gezeigten)
Rotor mit einem darin eingebetteten Permanentmagneten und eine Statorspule 1,
de ein rotierendes Magnetfeld an den Rotor anlegt. Die Statorspule 1 umfasst
die sterngeschaltete U-Phasenwicklung 1a, V-Phasenwicklung 1b und W-Phasenwicklung 1c,
die mit einem Sternpunkt 1x verbunden sind.
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In
dieser Ausführungsform ist kein Sensor zum Erfassen von
Informationen über die Rotorposition an dem Drehstromsynchronmotor
angebracht.
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Eine
Hochspannungsbatterie 3 ist eine Spannungsversorgungsvorrichtung,
die zwischen den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 und
Erde geschaltet ist. Zwischen der Hochspannungsbatterie 3 und
Erde ist ein Schaltelement 5a eines Leistungsschalters 5 angeordnet.
Der Leistungsschalter 5 umfasst ein Schaltelement 5b,
welches den positiven Anschluss einer Niederspannungsbatterie 4 und
eine elektronische Steuerung 7 miteinander verbindet und voneinander
trennt. Die Schaltelemente 5a, 5b werden in Verbindung
miteinander durch die manuelle Betätigung eines Benutzers
geöffnet und geschlossen. Die Ausgangsspannung der Niederspannungsbatterie 4 ist
auf einen niedrigeren Wert festgelegt als die Ausgangsspannung der
Hochspannungsbatterie 3.
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Die
Ansteuervorrichtung 10 umfasst eine Wechselrichterschaltung 20,
einen Kondensator 30, einen Temperatursensor 31,
einen Spannungssensor 32, einen Stromsensor 40 und
eine Steuerschaltung 50. Die Wechselrichterschaltung 20 gibt
basierend auf der Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 3 und
der Spannungsdifferenz zwischen der positiven Elektrode und der
negativen Elektrode des Kondensators 30 Drehströme
an die Statorspule 1 aus.
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Insbesondere
besteht die Wechselrichterschaltung 20 aus Schaltelementen
SW1 bis SW6 und Dioden D1 bis D6.
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Die
Schaltelemente SW1, SW4 sind zwischen einen Bus 21 mit
negativer Polung und einen Bus 22 mit positiver Polung
in Reihe geschaltet; die Schaltelemente SW2, SW5 sind zwischen den
Bus 21 mit negativer Polung und den Bus 22 mit
positiver Polung in Reihe geschaltet; und die Schaltelemente SW3,
SW6 sind zwischen den Bus 21 mit negativer Polung und den
Bus 22 mit positiver Polung in Reihe geschaltet. Der Bus 21 mit
negativer Polung ist mit Erde verbunden.
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Der
gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen SW1, SW4
ist mit der W-Phasenwicklung 1c verbunden; der gemeinsame Verbindungspunkt
zwischen den Schaltelementen SW2, SW5 ist mit der V-Phasenwicklung 1b verbunden;
und der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen
SW3, SW6 ist mit der U-Phasenwicklung 1a verbunden.
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Für
die Schaltelemente SW1 bis SW6 werden Halbleiterschaltelemente,
wie etwa Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode oder
Feldeffekttransistoren, verwendet.
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Die
Dioden D1 bis D6 sind derart angeordnet, dass die Dioden umgekehrt
parallel zu den entsprechenden Schaltelementen SW1 bis SW6 geschaltet
sind. Zum Beispiel ist die Diode D1 derart angeordnet, dass sie
parallel zu dem Schaltelement SW1 in einer umgekehrten Vorspannungsrichtung geschaltet
ist. Die Dioden D1 bis D6 lassen den Strom durch, so dass die jeweils
entsprechenden Schaltelemente umgangen werden.
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Der
Kondensator 30 liefert zusammen mit der Hochspannungsbatterie 3 Ausgangsspannung an
die Wechselrichterschaltung 20. Die positive Elektrode
des Kondensators 30 ist mit dem Bus 22 mit positiver
Polung der Wechselrichterschaltung 20 verbunden. Die negative
Elektrode des Kondensators 30 ist mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden.
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Der
Stromsensor 40 erfasst den u-Phasenstrom iu, den v-Phasenstrom
iv und den w-Phasenstrom iw. Der u-Phasenstrom iu fließt
von dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen
SW3, SW6 zu der U-Phasenwicklung 1a. Der v-Phasenstrom
iv fließt von dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen
den Schaltelementen SW2, SW5 zu der V-Phasenwicklung 1b.
Der w-Phasenstrom iw fließt von dem gemeinsamen Verbindungspunkt
zwischen den Schaltelementen SW1, SW4 zu der W-Phasenwicklung 1c.
In Bezug auf die Richtungen, in denen die Ströme iu, iv,
iw in der Figur fließen, werden die Richtungen der jeweiligen
Pfeile als positiv genommen.
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Die
Steuerschaltung 50 umfasst eine Steuereingangs-/Ausgangseinheit 51,
eine Bestimmungsschaltung 52, eine Anfangszustandssteuereinheit 53, eine
Synchronisationssteuereinheit 54, eine erzwungene Zwangskommutierungssteuereinheit 55 und eine
Normalbetriebsteuereinheit 56.
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Die
Steuereingangs-/Ausgangseinheit 51 gibt Ausgangssignale,
die von den Steuereinheiten 53, 54, 55, 56 ausgegeben
werden, an die Wechselrichterschaltung 20 aus. Die Steuereingangs-/Ausgangseinheit 51 gibt Erfassungssignale
von dem Temperatursensor 31, dem Spannungssensor 32 und
dem Stromsensor 40 an die Steuereinheiten 53, 54, 55, 56 aus.
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Die
Steuerbestimmungseinheit 52 bewirkt, dass die Anfangszustandssteuereinheit 53,
die Synchronisationssteuereinheit 54, die Zwangskommutierungssteuereinheit 55 und
die Normalbetriebsteuereinheit 56 jeweilige Betriebe durchführen.
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Der
Betrieb der Ansteuervorrichtung 10 ist in 2 gezeigt,
in der die eingezeichnete Kurve (a) die Änderung der Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 anzeigt und die eingezeichnete Kure
(b) die Änderung des u-Phasenstroms iu anzeigt. Die Ausgangsspannung
des Kondensators 30 kann von einem Spannungsdetektor 32 erfasst
werden.
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Wenn
der Leistungsschalter 5 von einem Benutzer betätigt
wird, um den Strom einzuschalten (in 2 als Strom
ein angezeigt), verbindet das Schaltelement 5a die Hochspannungsbatterie 3 und
Erde. Ferner verbindet das Schaltelement 5b die Niederspannungsbatterie 4 und
die elektronische Steuerung 7.
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Dann
wartet die elektronische Steuerung für eine gewisse Zeitspanne,
nachdem das Schaltelement 5b geschlossen wurde, und befiehlt
der Ansteuervorrichtung 10 dann, die Steuerung zu starten. Wenn
die Steuerbestimmungseinheit 52 der Ansteuervorrichtung 10 den
Befehl zum Starten der Steuerung von der elektronischen Steuerung 7 empfängt, beginnt
sie die Ausführung eines Computerprogramms gemäß dem
in 3 dargestellten Flussdiagramm.
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Bei
Schritt S100 bewirkt die Steuerbestimmungseinheit 52, dass
die Anfangszustandssteuereinheit 53 die Steuerung ausführt.
Bei Schritt S110 bewirkt die Steuerbestimmungseinheit 52 danach, dass
die Synchronisationssteuereinheit 54 die Steuerung ausführt.
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Anschließend
bewirkt die Steuerbestimmungseinheit 52, dass die Zwangskommutierungssteuereinheit 55 bei
Schritt S120 die Zwangskommutierungssteuerung ausführt,
und bewirkt dann, dass die Normalbetriebssteuereinheit 56 bei
Schritt S130 die Normalbetriebssteuerung durchführt.
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Die
Steuerverarbeitung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53,
die Synchronisationssteuereinheit 54, die Zwangskommutierungssteuereinheit 55 und
die Normalbetriebsteuereinheit 56 wird jeweils im Detail
beschrieben.
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(Anfangszustandssteuereinheit 53)
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Die
Anfangszustandssteuereinheit 53 führt die Steuerverarbeitung
gemäß dem in 4 dargestellten
Flussdiagramm aus.
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Bei
S200 werden zuerst die Schaltelemente SW4 bis SW6 eingeschaltet.
Als ein Ergebnis fließt Strom von der positiven Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 durch die U-Phasenwindung 1a und das
Schaltelement SW6 zur Erde. Aus diesem Grund wird basierend auf
dem Strom magnetische Energie in der U-Phasenwicklung 1a gespeichert.
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In
dieser Ausführungsform entsprechen die Schaltelemente SW4
bis SW6 Schaltelementen auf der Seite eines Busses, mit dem entweder
die positive Elektrode oder die negative Elektrode der Spannungsversorgungsvorrichtung
(3) verbunden ist.
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Ferner
fließt Strom von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 durch
die V-Phasenwicklung 1b und das Schaltelement SW5 zur Erde.
Außerdem fließt Strom von der positiven Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 durch die W-Phasenwicklung 1c und
das Schaltelement SW4 zur Erde. Wie in dem Fall der U-Phasenwicklung 1a wird aus
diesem Grund magnetische Energie in der V-Phasenwicklung 1b und
der W-Phasenwicklung 1c gespeichert.
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Bei
S210 wird anschließend basierend auf den von dem Stromsensor 40 erfassten
Phasenströmen iu, iv, iw das Folgende bestimmt: ob die
jeweiligen Beträge |iu|, |iv| und |iw| der Phasenströme
iu, iv, iw gleich oder niedriger als der Grenzstrom A sind (2).
Der Grenzstrom A ist ein Strom, der um einen vorgegebenen wert kleiner
als der maximale Strom ist, der durch den Drehstromsynchronmotor geleitet
werden kann. Der maximale Strom ist der Maximalwert des Stroms,
der durch die Statorspule 1 geleitet werden kann, so dass
der Drehstromsynchronmotor frei von Verbrennungen ist.
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Wenn
alle Beträge |iu|, |iv| und |iw| gleich oder niedriger
als der Grenzstrom A sind, wird bei S210 eine bejahende Bestimmung
vorgenommen.
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Bei
S220 wird in diesem Fall geprüft, ob eine vorgegebene Zeit
(vorgegebene Einzeit Tein) oder eine längere Zeit vergangen
ist, nachdem jedes der Schaltelemente SW4 bis SW6 eingeschaltet
wurde. Diese vorgegebene Einzeit Tein wird im Voraus bestimmt.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Schaltelemente SW4 bis
SW6 eingeschaltet wurden, kürzer als die vorgegebene Einzeit
ist, wird bei S220 eine negative Bestimmung vorgenommen, und dann
werden S210 uns S220 wiederholt.
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Wenn
die vorgegebene Einzeit Tein oder länger vergangen ist,
nachdem die Schaltelemente SW4 bis SW6 eingeschaltet wurde, wird
bei S220 eine bejahende Bestimmung vorgenommen, und die Verarbeitung
geht weiter zu S230.
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Wenn
bei S210 einer der Beträge |iu|, |iv| und |iw| größer
als der Grenzstrom A ist, wird eine negative Bestimmung vorgenommen,
und die Verarbeitung geht weiter zu S230.
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Nachdem
die Verarbeitung weiter zu S230 geht, werden die Schaltelemente
SW4 bis SW6 ausgeschaltet, wobei die Schaltelemente SW1 bis SW3 ausgeschaltet
sind.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten des Schaltelements SW4 fließt zu dieser
Zeit basierend auf der magnetischen Energie ein Strom von der W-Phasenwicklung 1c durch
die Diode D1 und den Bus 22 mit positiver Polung zu dem
Kondensator 30. Das heißt, der Strom fließt
von der W-Phasenwicklung 1c zu dem Kondensator 30,
wobei das Schaltelement SW1 umgangen wird.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten des Schaltelements SW5 fließt auf der
Basis der magnetischen Energie ein Strom von der V-Phasenwicklung 1b durch
die Diode D2 und den Bus 22 mit positiver Polung zu dem
Kondensator 30. Das heißt, der Strom fließt
von der V-Phasenwicklung 1b zu dem Kondensator 30,
wobei das Schaltelement SW2 umgangen wird.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten des Schaltelements SW6 fließt auf der
Basis der magnetischen Energie ein Strom von der U-Phasenwicklung 1a durch
die Diode D3 und den Bus 22 mit positiver Polung zu dem
Kondensator 30.
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Das
heißt, der Strom fließt von der U-Phasenwicklung 1a zu
dem Kondensator 30, wobei das Schaltelement SW3 umgangen
wird.
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Die
Ströme fließen von den Wicklungen 1a, 1b, 1c zu
dem Kondensator 30, und aufgrund der Ströme wird
in dem Kondensator 30 elektrische Ladung gespeichert. Das
heißt, der Kondensator 30 wird durch den Schaltbetrieb
der Schaltelemente SW4 bis SW6 aufgeladen.
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In
dieser Ausführungsform entsprechen die Schaltelemente SW1
bis SW3 den Schaltelementen auf der Seite des verbleibenden Busses.
Die Dioden D1 bis D3 entsprechen den Dioden, die umgekehrt parallel
zu den Schaltelementen auf der Seite des verbleibenden Busses angeordnet
sind.
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Bei
S240 wird anschließend geprüft, ob eine vorgegebene
Zeit (vorgegebene Auszeit Taus) oder länger vergangen ist,
nachdem die Schaltelemente SW4 bis SW6 ausgeschaltet wurden. Die
vorgegebene Auszeit (in 4 als vorgegebene Taus angezeigt)
wird im Voraus bestimmt.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Schaltelemente SW4 bis
SW6 ausgeschaltet wurden, kürzer als die vorgegebene Auszeit
Taus ist, wird bei S240 eine negative Bestimmung vorgenommen, und
die Prüfverarbeitung von S240 wird wiederholt. Wenn die
vorgegebene Auszeit Taus oder länger vergangen ist, nachdem
die Schaltelemente SW4 bis SW6 ausgeschaltet wurde n, wird bei S240
eine bejahende Bestimmung vorgenommen.
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Bei
S250 wird anschließend geprüft, ob die Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 gleich oder höher als ein
Zielspannungswert Vt ist. Insbesondere wird geprüft, ob
eine gewisse Zeitspanne oder länger vergangen ist, nachdem
die Ausführung der Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 begonnen
wurde.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Ausführung der
Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 begonnen
wurde, kürzer als die gewisse Zeitspanne ist, wird die
Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 als niedriger erachtet als
der Zielspannungswert Vt. Daher wird bei S250 eine negative Bestimmung
vorgenommen, und die Verarbeitung kehrt zu S200 zurück.
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Aus
diesem Grund wird die Verarbeitung von S210, S200, S230 und S240
jeweils wiederholt, bis die gewisse Zeitspanne oder länger
vergangen ist, nachdem die Ausführung der Steuerung durch
die Anfangszustandssteuereinheit 53 begonnen wurde. Daher
wird der Kondensator 30 durch den Schaltbetrieb der Schaltelemente
SW4 bis SW6 aufgeladen. Als ein Ergebnis steigt die Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 allmählich, wie durch die
gezeichnete Kurve (a) in 2 angezeigt.
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Wenn
die gewisse Zeitspanne oder länger vergangen ist, nachdem
die Ausführung der Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 begonnen
wurde, wird die Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 als
gleich oder höher als der Zielspannungswert Vt erachtet.
Daher wird bei S250 eine bejahende Bestimmung vorgenommen. Das heißt, die
Steuerung des Ladungszustands des Kondensators 30 wird
als abgeschlossen bestimmt, und die Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 wird
beendet.
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(Synchronisationssteuereinheit 54)
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Die
Synchronisationssteuereinheit 54 führt die Steuerverarbeitung
gemäß dem in 5 gezeigten
Flussdiagramm aus.
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Bei
S300 werden zuerst die Schaltausgänge der Schaltelemente
SW1 bis SW6 durch ein bekanntes Dreieckwellenvergleichs-PWM-Verfahren
derart festgelegt, dass Drehströme an die Statorspule 1 ausgegeben
werden.
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Das
heißt, an jedem der Schaltelemente SW1, SW2, ..., SW6 wird
ein oder aus festgelegt, so dass Drehströme an die Statorspule 1 ausgegeben werden.
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Dieser
Drehstrom ist ein Strom, dessen Effektivwert ie jede Halbwelle (elektrischer
Winkel von 180 Grad) von einem Anfangswert um einen vorgegebenen
Wert steigt. Der Anfangswert des Effektivwerts ie ist auf einen
derartigen Wert festgelegt, dass das basierend auf einem rotierenden
Magnetfeld an dem Rotor erzeugte Drehmoment hinreichend kleiner als
das auf der Verbraucherseite des Drehstromsynchronmotors erzeugte
Moment ist.
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Bei
S300 wird anschließend der Effektivwert ie des Drehstroms
bestimmt, und es wird geprüft, ob dieser Effektivwert ie
des Drehstroms gleich oder größer als ein vorgegebener
Wert ip ist. Wenn der Effektivwert ie des Drehstroms kleiner als
der vorgegebene Wert ip ist, wird bei S300 eine negative Bestimmung
vorgenommen, und die Verarbeitung kehrt zu S300 zurück.
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Danach
wird die Verarbeitung von S300 wiederholt, bis der Effektivwert
ie des Drehstroms gleich oder höher als der vorgegebene
Wert ip wird. Gleichzeitig damit werden die Schaltelemente SW1 bis SW3
auf der Seite des Busses 22 mit positiver Polung und die
Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung dazu veranlasst, den Schaltbetrieb durchzuführen.
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Aus
diesem Grund wird der Drehstrom basierend auf der Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 und der Ausgangspannung der Hochspannungsbatterie 3 von
den folgenden Punkten an die Statorspule 1 ausgegeben:
dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen SW1, SW4;
dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen SW2,
SW5; und dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen
SW3, SW6.
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Folglich
wird von der Statorspule 1 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt.
Als ein Ergebnis rotiert der Rotor synchron mit dem rotierenden
Magnetfeld.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten der Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite
des Busses 21 mit negativer Polung wird wie in dem Fall
der Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 elektrische
Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert.
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In
dieser Ausführungsform werden die folgenden Verhältnisse
derart festgelegt, dass die Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30,
wie später beschrieben, auf dem Zielspannungswert Vt gehalten
wird: das Verhältnis der Einzeit zu der Auszeit (positives
Seitenverhältnis H1) der Schaltelemente SW1 bis SW3 auf
der Seite des Busses 22 mit positiver Polung für
eine gewisse Zeitspanne; und das Verhältnis der Einzeit
zu der Auszeit (negatives Seitenverhältnis H2) der Schaltelemente
SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit negativer Polung
für eine gewisse Zeitspanne.
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Wenn
der Effektivwert ie des Drehstroms danach gleich oder größer
als der vorgegebene Wert ip wird, wird bei S310 eine bejahende Bestimmung
vorgenommen, und das Verfahren geht weiter zu S320. Bei S320 wird
geprüft, ob ein Drehstrom, der äquivalent zu einem
elektrischen Winkel von 720 Grad oder mehr ist, an die Statorspule 1 ausgegeben
wurde, seit die folgende Verarbeitung ausgeführt wurde:
seit die Schaltausgänge der Schaltelemente SW1 bis SW6
bei S300 ursprünglich festgelegt wurden.
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Wenn
der an die Statorspule 1 ausgegebene Drehstrom einen elektrischen
Winkel äquivalent zu 720 Grad oder weniger hat, wird bei
S320 eine negative Bestimmung vorgenommen, und die Verarbeitung
kehrt zu S300 zurück. Aus diesem Grund werden die Verarbeitung
von S300 und die Prüfverarbeitung von S310 wiederholt,
solange bei S320 eine negative Bestimmung vorgenommen wird.
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Daher
wird, wie durch die gezeichnete Kurve (b) in 2 angezeigt,
der Drehstrom, dessen Effektivwert jede Halbwelle erhöht
wird, an die Statorspule 1 ausgegeben. In 2 ist
nur die gezeichnete Kurve für den u-Phasenstrom iu angezeigt.
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Wenn
der Drehstrom, der an die Statorspule 1 ausgegeben wird,
seit die Schaltausgänge der Schaltelemente SW1 bis SW6
bei S300 ursprünglich festgelegt wurden, äquivalent
einem elektrischen Winkel von 720 Grad oder mehr wird, wird die
folgende Verarbeitung ausgeführt: Bei S320 wird eine bejahende
Bestimmung vorgenommen, und dann wird die Steuerung durch die Synchronisationssteuereinheit 54 beendet.
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Das
positive Seitenverhältnis H1 und das negative Seitenverhältnis
H2 werden weiter im Detail beschrieben.
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Wenn
die Schaltelemente SW1 bis SW3 auf der Seite des Busses 22 mit
positiver Polung ein sind, fließt Strom von dem Kondensator 30 zu
den Schaltelementen SW1 bis SW3. Daher wird die in dem Kondensator 30 gespeicherte
Ladung als ein Ergebnis verringert.
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Wenn
die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung ein sind, wird die magnetische Energie der Wicklungen 1a, 1b, 1c gespeichert.
Wenn die Schaltelemente SW1 bis SW6 aus sind, wird in dem Kondensator 30 basierend
auf der magnetischen Energie der Wicklungen 1a, 1b, 1c elektrische
Ladung gespeichert.
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Daher
wird in Verbindung mit dem Schaltbetrieb der Schaltelemente SW1
bis SW6 wiederholt elektrische Ladung in den Kondensator 30 gespeichert
und von ihm entladen.
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Die
Menge elektrischer Ladung, die von dem Kondensator 30 entladen
wird, ist durch die Einzeit der Schaltelemente SW1 bis SW3 auf der
Seite des Busses 22 mit positiver Polung bestimmt.
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Die
Menge elektrischer Ladung, die in dem Kondensator 30 gespeichert
wird, ist durch die Einzeit der Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der
Seite des Busses 21 mit negativer Polung und die Auszeit der
Schaltelemente SW1 bis SW6 bestimmt.
-
Folglich
werden das positive Seitenverhältnis H1 und das negative
Seitenverhältnis H2 in dieser Ausführungsform
so festgelegt, dass das Folgende implementiert wird: Die Menge der
von dem Kondensator 30 in einer vorgegebenen Zeitspanne
entladenen Ladung und die Menge der in dem Kondensator 30 in
der gleichen Zeitspanne gespeicherten Ladung werden miteinander
abgeglichen.
-
Folglich
kann die Synchronisationssteuereinheit 54 die Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 auf dem Zielspannungswert Vt halten,
indem die Schaltelemente SW1 bis SW6 veranlasst werden, den Schaltbetrieb
durchzuführen.
-
(Zwangskommutierungssteuereinheit 55)
-
Die
Zwangskommutierungssteuereinheit 55 führt die
Steuerung aus, um die Winkelgeschwindigkeit ω eines rotierenden
Magnetfelds auf eine gewisse Winkelgeschwindigkeit ωd zu
erhöhen.
-
Insbesondere
führt die Zwangskommutierungssteuereinheit 55 die
folgende Verarbeitung aus, so dass Drehstrom an die Statorspule 1 ausgegeben wird:
die Schaltelemente SW1 bis SW3 auf der Seite des Busses 22 mit
positiver Polung und die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite
des Busses 21 mit negativer Polung werden veranlasst, den
Schaltbetrieb durchzuführen.
-
Zu
dieser Zeit bewirkt die Zwangskommutierungssteuereinheit 55,
dass die Schaltelemente SW1 bis SW6 den Schaltbetrieb durchführen,
und implementiert dadurch das Folgende: die Winkelgeschwindigkeit ω des
Drehstroms wird allmählich weiter erhöht als in
dem Fall der Steuerung durch die Synchronisationssteuereinheit 54.
Insbesondere wird die Winkelgeschwindigkeit ω des Drehstroms
jede Halbwelle auf die gewisse Winkelgeschwindigkeit ωd
erhöht.
-
Als
ein Ergebnis wird der Rotor synchron mit einem von der Statorspule 1 erzeugten
rotierenden Magnetfeld rotiert. Zu dieser Zeit wird das von der Statorspule 1 erzeugte
rotierende Magnetfeld allmählich beschleunigt. Daher wird
die Drehzahl des Rotors allmählich auf eine gewisse Drehzahl ωd
erhöht.
-
Wenn
die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung den Schaltbetrieb durchführen, findet
das Folgende statt: Gleichzeitig mit dem Ausschalten der Schaltelemente
SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit negativer Polung
wird wie im Fall der Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 elektrische
Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert.
-
(Normalbetriebssteuereinheit 56)
-
Die
Normalbetriebssteuereinheit 56 bewirkt, dass jedes der
Schaltelemente SW1 bis SW6 der Wechselrichterschaltung 20 den
Schaltbetrieb durchführt, um Drehstrom an die Statorspule 1 auszugeben.
-
Die
Normalbetriebssteuerung 56 hält einen Zustand
aufrecht, in dem die Winkelgeschwindigkeit ω des Drehstroms
gleich oder höher als die gewisse Winkelgeschwindigkeit ωd
ist. Gleichzeitig bewirkt sie, dass die Schaltelemente SW1 bis SW3
auf der Seite des Busses 22 mit positiver Polung und die Schaltelemente
SW4 bis SE6 auf der Seite des Busses 21 mit negativer Polung
den Schaltbetrieb durchführen, so dass das Folgende implementiert
wird: Die Winkelgeschwindigkeit ωz des Drehstroms wird
nahe an eine von der elektronischen Steuerung 7 befohlene
Zielwinkelgeschwindigkeit gebracht.
-
Insbesondere
bestimmt die Normalbetriebssteuereinheit 56 den Zeitablauf,
mit dem die Erfassungsströme iu, iv, iw des Stromsensors 40 null
erreichen. Sie schätzt dann die Position des Rotors basierend
auf diesem Zeitablauf und schätzt die Winkelgeschwindigkeit ωs
des Rotors basierend auf der geschätzten Rotorposition.
-
Ferner
bewirkt die Normalbetriebssteuereinheit 56, dass jedes
der Schaltelemente SW1 bis SW6 den Schaltbetrieb durchführt,
so dass das Folgende implementiert wird: Die geschätzte
Winkelgeschwindigkeit ωs wird nahe an eine von der elektronischen Steuerung 7 befohlene
Zielgeschwindigkeit ωm gebracht.
-
Folglich
wird die Winkelgeschwindigkeit ω des von der Statorspule 1 erzeugten
Magnetfelds nahe an die Zielwinkelgeschwindigkeit ωm gebracht. Aus
diesem Grund wird die Winkelgeschwindigkeit des Rotors nahe an die
Zielwinkelgeschwindigkeit ωm gebracht. Folglich kann die
Geschwindigkeit des Rotors des Drehstromsynchronmotors gesteuert werden.
-
Wenn
die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung ausgeschaltet werden, wird wie in dem Fall der
Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 elektrische
Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert.
-
Gemäß dieser
vorstehend beschriebenen Ausführungsform speichert die
Anfangszustandssteuereinheit 53 vor der Ausführung
der Steuerung durch die Normalbetriebssteuereinheit 56 elektrische Ladung
in den Kondensator 30. Der Ladungszustand des Kondensators 30 kann
dadurch gesteuert werden. Aus diesem Grund kann der Durchfluss eines hohen
Stroms durch den Kondensator direkt nach dem Start der Ausführung
der Steuerung durch die Normalbetriebssteuereinheit 56 unterdrückt
werden. Als ein Ergebnis wird der Betriebszustand des Drehstromsynchronmotors
nicht instabil, und die Ausführung der Steuerung durch
die Normalbetriebssteuereinheit 56 kann bei stabiler Ausgangsspannung
des Kondensators 30 begonnen werden. Aus diesem Grund kann
die Geschwindigkeit des Drehstromsynchronmotors genau gesteuert
werden.
-
Wenn
bei S210 irgendeiner von |iu|, |iv| und |iw| höher als
der Grenzstrom A ist, schaltet die Normalbetriebssteuereinheit 56 die
Schaltelemente SW4 bis SW6 aus. Aus diesem Grund kann der Durchfluss eines
hohen Stroms durch den Kondensator 30 unterdrückt
werden. Daher kann die Ausgangsspannung des Kondensators stabil
gehalten werden.
-
In
dieser Ausführungsform wartet die elektronische Steuerung 7 für
eine gewisse Zeitspanne, nachdem das Schaltelement 5b geschlossen
wurde, bevor sie der Ansteuervorrichtung 10 befiehlt, die Steuerung
zu starten. Obwohl die Ausgangsspannung des Kondensators 20 mit
dem Schließen des Schaltelements 5b schwankt,
kann aus diesem Grund das Folgende implementiert werden: Nachdem
die Spannungsschwankung aufhört und die Spannung stabilisiert
ist, kann die Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 der
Ansteuervorrichtung 10 gestartet werden.
-
Wenn
der Rotor synchron mit dem von der Statorspule 1 erzeugten
rotierenden Magnetfeld rotiert wird, bewirkt die Synchronisationssteuereinheit 54,
dass die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung den Schaltbetrieb durchführen. Daher kann
wie beschrieben elektrische Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert
werden.
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Wenn
der Rotor synchron mit dem von der Statorspule 1 erzeugten
rotierenden Magnetfeld rotiert wird, gibt die Synchronisationssteuereinheit 54 den
folgenden Drehstrom an die Statorspule 1 aus: einen Drehstrom,
dessen Effektivwert jede Halbwelle von einem Anfangswert um einen
vorgegebenen Wert erhöht wird. Aus diesem Grund wird das
Drehmoment basierend auf dem von der Statorspule 1 erzeugten
rotierenden Magnetfeld mit der Zunahme des Effektivwerts des Drehstroms
allmählich erhöht. Folglich kann der Rotor rotiert
werden, ohne Schwingungen in dem Rotor zu verursachen.
-
Der
Anfangswert des Effektivwerts des Drehstroms wird, wie vorstehend
beschrieben, auf den folgenden Wert festgelegt: einen Wert, mit
dem das basierend auf dem rotierenden Magnetfeld an dem Rotor erzeugte
Drehmoment hinreichend kleiner als das auf der Verbraucherseite
des Drehstromsynchronmotors erzeugte Moment ist. Aus diesem Grund
neigt der Rotor weniger dazu, dass Schwingungen in ihm erzeugt werden.
-
Die
Zwangskommutierungssteuereinheit 55 erhöht die
Winkelgeschwindigkeit ω des rotierenden Magnetfelds aus
den folgenden Gründen auf die gewisse Winkelgeschwindigkeit ωd.
-
Um
die Winkelgeschwindigkeit ωs des Rotors zu schätzen,
bestimmt die Normalbetriebssteuereinheit 56 jede Zeit T(1),
T(2), ..., T(n), T(n + 1), ..., T(m), zu der der Erfassungsstrom
des Stromsensors 40 null erreicht.
-
Wenn
die Periode zum Beispiel zwischen der n-ten Zeit T(n) und der (n
+ 1)ten Zeit T(n + 1) lang ist, wird aus diesem Grund eine Verzögerung
erzeugt, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors gesteuert
wird. Daher kann die Geschwindigkeit des Rotors des Drehstromsynchronmotors
nicht vorteilhaft gesteuert werden.
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Daher
kann die Normalbetriebssteuereinheit 56 die Genauigkeit
der Rotordrehzahlsteuerung sicherstellen, indem sie die folgende
Maßnahme ergreift: Aufrechterhalten eines Zustands, in
dem die Winkelgeschwindigkeit ω des rotierenden Magnetfelds
gleich oder höher als eine gewisse Winkelgeschwindigkeit ωd
ist und Steuern der Anzahl der Umdrehungen des Rotors.
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In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Synchronisationssteuereinheit 54 Drehstrom von
der Wechselrichterschaltung 20 an die Statorspule 1 ausgibt,
der äquivalent zu einem elektrischen Winkel von 720 Grad
oder mehr ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt
und Drehstrom, der äquivalent zu einem beliebigen elektrischen
Winkel ist, kann an die Statorspule 1 ausgegeben werden,
solange der Strom äquivalent zu einem elektrischen Winkel
von 90 Grad oder mehr ist.
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Es
wird empfohlen, dass der Drehstrom von der Wechselrichterschaltung 20 an
die Statorspule 1 ausgegeben werden sollte, der äquivalent
einem ganzzahligen Vielfachen eines elektrischen Winkels von 360
Grad ist. Dies soll die Beendigung der Steuerung durch die Synchronisationssteuerung 54 vermeiden,
wobei der Kondensator 30 von der Zielspannung abweicht.
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In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Synchronisationssteuereinheit
Drehstrom ausgibt, dessen Effektivwert durch die Statorspule 1 allmählich
um einen vorgegebenen Wert erhöht wird. Jedoch ist die
Erfindung nicht auf dieses beschränkt, und die Synchronisationssteuereinheit 54 kann
Drehstrom ausgeben, dessen Effektivwert durch die Statorspule 1 konstant
ist.
-
In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: Die Synchronisationssteuereinheit 54 bewirkt,
dass die Schaltelemente SW1 bis SW3 auf der Seite des Busses 22 mit positiver
Polung und die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung den Schaltbetrieb durchführen, um Wechselstrom
an die Statorspule 1 auszugeben. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf dieses beschränkt, und die Synchronisationssteuereinheit 54 kann
die folgende Verarbeitung ausführen, um Wechselstrom an
die Statorspule 1 auszugeben: Die Schaltelemente SW4 bis
SW6 auf der Seite des Busses 21 mit negativer Polung werden
veranlasst, den Schaltbetrieb durchzuführen, wobei die
Schaltelemente SW1 bis SW3 auf der Seite des Busses 22 mit
positiver Polung aus sind.
-
Wie
in 6A dargestellt, werden zuerst die Schaltelemente
SW4, SW5 eingeschaltet. Aus diesem Grund fließt Strom von
der Hochspannungsbatterie 3 zu der V-Phasenwicklung 1b und
der W-Phasenwicklung 1c. Zu dieser Zeit wird ein kombiniertes Magnetfeld
eines von der V-Phasenwicklung 1b erzeugten Magnetfelds
und eines von der W-Phasenwicklung 1c erzeugten Magnetfelds
erzeugt.
-
Anschließend
wird das Schaltelement SW4 ausgeschaltet, und die Schaltelemente
SW5, SW6 werden, wie in 6B dargestellt,
eingeschaltet. Aus diesem Grund fließt Strom von der Hochspannungsbatterie 3 zu
der V-Phasenwicklung 1b und der U-Phasenwicklung 1a.
Zu dieser Zeit wird ein kombiniertes Magnetfeld aus einem von der
V-Phasenwicklung 1b erzeugten Magnetfeld und einem von
der U-Phasenwicklung 1a erzeugten Magnetfeld erzeugt.
-
Danach
wird das Schaltelement SW5 ausgeschaltet, und die Schaltelemente
SW4, SW6 werden, wie in 6C dargestellt,
eingeschaltet. Aus diesem Grund fließt Strom von der Hochspannungsbatterie 3 zu
der W-Phasenwicklung 1c und der U-Phasenwicklung 1a.
Zu dieser Zeit wird ein kombiniertes Magnetfeld aus einem von der
W-Phasenwicklung 1c erzeugten Magnetfeld und einem von
der U-Phasenwicklung 1a erzeugten Magnetfeld erzeugt.
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Danach
werden die Schaltelemente S4, SW5 wieder eingeschaltet, wie in 6a dargestellt.
-
Wie
vorstehend beschrieben, werden die zwei eingeschalteten Schaltelemente
in der Reihenfolge der Schaltelemente SW4, SW5 auf die Schaltelemente
SW5, SW6 auf die Schaltelemente SW4, SW6 auf die Schaltelemente
SW4, SW5 gewechselt.
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Zu
dieser Zeit wird das kombinierte Magnetfeld im Uhrzeigersinn gedreht,
wenn die zwei eingeschalteten Schaltelemente gewechselt werden.
Als ein Ergebnis wird der Rotor synchron mit dem kombinierten Magnetfeld
im Uhrzeigersinn rotiert.
-
In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Anfangszustandsteuereinheit 53 die
Steuerung ausführt, bis bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung
des Kondensators 30 einen Zielspannungswert erreicht hat.
Stattdessen kann ein Temperatursensor 31 zum Erfassen der
Temperatur des Kondensators 30 verwendet werden. In diesem
Fall führt die Anfangszustandssteuereinheit 53 die
Steuerung aus, bis die Ausgangsspannung des Kondensators 30 den
Zielspannungswert erreicht und bestimmt wird, dass die Temperatur
des Kondensators 30 auf einem vorgegebenen Wert oder höher
ist.
-
In
Fällen, in denen zum Beispiel ein Elektrolytkondensator
für den Kondensator 30 verwendet wird, wird der
Innenwiderstand des Kondensators 30 auf einen sehr niedrigen
Wert verringert, wenn die Temperatur des Kondensators 30 sehr
niedrig ist. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit,
dass ein hoher Strom den Kondensator 30 durchläuft,
wenn die Steuerung durch die Normalbetriebssteuereinheit 56 ausgeführt
wird, wenn die Temperatur des Kondensators 30 sehr niedrig
ist.
-
In
dem vorstehenden Beispiel führt indessen die Anfangszustandssteuereinheit 53 die
Steuerung durch, bis die Ausgangsspannung des Kondensators 30 einen
gewissen Spannungswert erreicht und bestimmt wird, dass die Temperatur
des Kondensators 30 auf einem vorgegebenen Wert oder höher
ist. Folglich kann ein Durchfluss eines hohen Stroms durch den Kondensator 30,
wenn die Steuerung durch die Normalbetriebssteuereinheit 56 ausgeführt wird,
unterdrückt werden, selbst wenn ein Elektrolytkondensator
für den Kondensator 30 verwendet wird.
-
Die
Temperatur des Kondensators 30 kann unter Verwendung einer
Zeit, während der die Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 ausgeführt
wird, oder ähnliches, geschätzt werden, ohne den
Temperatursensor 31 zu verwenden.
-
In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode des
Kondensators 30 mit dem Bus 22 mit positiver Polung
verbunden ist und die negative Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf dieses beschränkt, und
die in 7 dargestellte Maßnahme kann ergriffen
werden. Das heißt, die positive Elektrode des Kondensators 30 kann
mit dem Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei
die negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist.
-
In
der erste Ausführungsform wurde der folgende Fall als ein
Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist und die negative Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit
dem Bus 21 mit negativer Polung verbunden ist. Stattdessen
kann die in 8 und 9 dargestellte
Maßnahme ergriffen werden. Das heißt, die positive
Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 kann mit dem Bus 22 mit
positiver Polung verbunden wobei die negative Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule verbunden ist.
-
In
diesem Fall kann die positive Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei
die negative Elektrode des Kondensators 30, wie in 8 dargestellt, mit
dem Bus 21 mit negativer Polung verbunden ist. Alternativ
kann die positive Elektrode des Kondensators 30 mit dem
Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden werden,
wobei die negative Elektrode des Kondensators 30, wie in 9 dargestellt,
mit dem Bus 21 mit negativer Polung 21 verbunden
ist.
-
In
der Ansteuervorrichtung 10, in der die Hochspannungsbatterie 3,
wie vorstehend beschrieben, zwischen den Bus 22 mit positiver
Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
ist, findet das Folgende statt: Die Verarbeitung der Steuerung der
Schaltelemente SW1, SW2, ..., SW6 zum Aufladen des Kondensators 30 unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform. Jedoch ist die Verarbeitung
durch jede der Steuereinheiten 53, 54, 55, 56 außer
der vorstehenden Verarbeitung im Wesentlichen die gleiche wie in
der ersten Ausführungsform.
-
Die
Verarbeitung zum Aufladen des Kondensators 30 in der Ansteuervorrichtung 10,
in der die Hochspannungsbatterie 3 zwischen den Bus 22 mit positiver
Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
wird, wird nachstehend beschrieben.
-
In
diesem Fall werden anstelle der Schaltelemente auf der Seite des
Busses 21 mit negativer Polung die Schaltelemente auf der
Seite des Busses 22 mit positiver Polung veranlasst, den
Schaltbetrieb durchzuführen.
-
Zum
Beispiel wird von den Schaltelementen SW1 bis SW3 auf der Seite
des Busses 22 mit positiver Polung das Schaltelement SW1
eingeschaltet, wobei die Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite des
Busses 21 mit negativer Polung aus sind. Folglich fließt
Strom von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 durch
die W-Phasenwicklung 1c zu der negativen Elektrode der
Hochspannungsbatterie 3. Als ein Ergebnis wird in der W-Phasenwicklung 1c magnetische
Energie gespeichert.
-
Wenn
das Schaltelement SW1 danach ausgeschaltet wird, fließt
basierend auf der in der W-Phasenwicklung 1c gespeicherten
magnetischen Energie Strom von der negativen Elektrode des Kondensators 30 durch
die Diode D4 zu der W-Phasenwicklung 1c. Das heißt,
gleichzeitig mit dem Ausschalten des Schaltelements SW1 wird durch
Strom, der von der negativen Elektrode des Kondensators 30 zu
der W-Phasenwicklung 1c fließt, wobei das Schaltelement
SW4 umgangen wird, elektrische Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert.
-
Wie
vorstehend beschrieben, kann der Kondensator 30 geladen
werden, indem basierend auf der in der W-Phasenwicklung 1c gespeicherten
magnetischen Energie elektrische Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert
wird, indem die folgende Maßnahme ergriffen wird: Das Schaltelement
SW1 auf der Seite des Busses 22 mit positiver Polung wird veranlasst,
den Schaltbetrieb durchzuführen.
-
In
dem Fall der Ansteuervorrichtung 10, in der die Hochspannungsbatterie 3 zwischen
den Bus 22 mit positiver Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
ist, findet das Folgende statt: Die Schaltelemente SW1 bis SW3 entsprechen Schaltelementen
auf der Seite eines Busses, mit dem entweder die positive Elektrode
oder die negative Elektrode der Spannungsversorgungsvorrichtung
(3) verbunden ist; und die Schaltelemente SW4 bis SW6 entsprechen
Schaltelementen auf der Seite des verbleibenden Busses.
-
(Zweite Ausführungsform)
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In
der ersten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem der Rotor vor der Steuerung
durch die Zwangskommutierungssteuereinheit von der Synchronisationssteuereinheit
mit einem von der Statorspule erzeugten rotierenden Magnetfeld synchronisiert
wird. In der zweiten Ausführungsform wird der Rotor stattdessen
vor der Steuerung durch die Zwangskommutierungssteuereinheit von
einem von der Statorspule erzeugten Magnetfeld positioniert.
-
Wie
in 10 dargestellt, hat die Ansteuervorrichtung 10 eine
Positionierungssteuereinheit 54A anstelle der Synchronisationssteuereinheit 54 in
der ersten Ausführungsform (1).
-
Die
von der Positionierungssteuereinheit 54A ausgeführte
Steuerverarbeitung wird unter Bezug auf 11 im
Detail beschrieben.
-
Bei
S300A werden zuerst die Schaltausgänge der Schaltelemente
SW4, SW5 derart festgelegt, dass sie Strom an die V-Phasenwicklung 1b und
die W-Phasenwicklung 1c der Statorspule 1 ausgeben. Das
heißt, die Schaltelemente SW4, SW5 werden ein- oder ausgeschaltet,
um Strom an die Statorspule 1 auszugeben.
-
Dieser
Strom fließt von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 zu
dem Sternpunkt 1x zu der V-Phasenwicklung 1b zu
dem Schaltelement SW5. Ferner fließt Strom von dem Sternpunkt 1x mittels
der W-Phasenwicklung 1c zu dem Schaltelement SW4.
-
Außerdem
ist der Strom ein Strom, dessen Effektivwert ie jede Halbwelle (elektrischer
Winkel von 180 Grad) von einem Anfangswert um einen vorgegebenen
Wert erhöht wird. Der Anfangswert des Effektivwerts ie
ist derart festgelegt, dass das an dem Rotor basierend auf einem
Magnetfeld erzeugte Drehmoment hinreichend kleiner als das auf der
Verbraucherseite des Drehstromsynchronmotors erzeugte Moment ist.
-
Bei
S310 wird anschließend geprüft, ob der Effektivwert
ie des Stroms gleich oder höher als ein vorgegebener Wert
ip ist. Wenn der Effektivwert ie des Wechselstroms kleiner als der
vorgegebene Wert ip ist, wird bei S310 eine negative Bestimmung vorgenommen,
und die Verarbeitung kehrt zu S300A zurück.
-
Danach
wird die Verarbeitung von S300A wiederholt, bis der Effektivwert
ie des Wechselstroms gleich oder höher als der vorgegebene
Wert ip wird. Gleichzeitig damit werden die Schaltelemente SW4, SW5
dazu gebracht, den Schaltbetrieb durchzuführen.
-
Aus
diesem Grund durchläuft Strom die V-Phasenwicklung 1b und
die W-Phasenwicklung 1c der Statorspule 1. Folglich
wird an der V-Phasenwicklung 1b und der W-Phasenwicklung 1c der
Statorspule 1 ein Magnetfeld erzeugt. Daher wird der Rotor
an die von der V-Phasenwicklung 1b und der W-Phasenwicklung 1c erzeugten
Magnetfelder angezogen. Als ein Ergebnis wird die Position des Rotors
bestimmt.
-
Gleichzeitig
mit dem Ausschalten der Schaltelemente SW4, SW5 auf der Seite des
Busses 21 mit negativer Polung wird wie in dem Fall der
Steuerung durch die Anfangszustandssteuereinheit 53 elektrische
Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert.
-
In
dieser Ausführungsform werden die folgenden Verhältnisse
derart festgelegt, dass die Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 wie
in der ersten Ausführungsform auf der Zielspannung Vt gehalten
wird: das positive Seitenverhältnis H1 des Schaltelements
SW3 auf der Seite des Busses 22 mit positiver Polung für
eine gewisse Zeitspanne; und das negative Seitenverhältnis
H2 der Schaltelemente SW4, SW5 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung für die gleiche Zeitspanne.
-
Wenn
der Effektivwert ie des Wechselstroms danach gleich oder größer
als der vorgegebene Wert ip wird, wird bei S310 eine bejahende Bestimmung vorgenommen,
und die Steuerung durch die Positionierungseinheit 54A wird
beendet.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform führt die Positionierungssteuereinheit 54A die
folgende Verarbeitung aus, wenn die Rotorposition durch die von
der V-Phasenwicklung 1b und der W-Phasenwicklung 1c der
Statorspule 1 erzeugten Magnetfelder bestimmt wird: Die
Schaltelemente SW4, SW5 auf der Seite des Busses 21 mit
negativer Polung werden veranlasst, den Schaltbetrieb durchzuführen.
Daher kann in dem Kondensator 30, wie vorstehend beschrieben, elektrische
Ladung gespeichert werden.
-
Die
Positionierungssteuereinheit 54A in dieser Ausführungsform
führt die folgende Verarbeitung aus, wenn an der V-Phasenwicklung 1b und
der W-Phasenwicklung 1c der Statorspule 1 ein
Magnetfeld erzeugt wird: Strom, dessen Effektivwert ie allmählich
erhöht wird, wird an die V-Phasenwicklung 1b und
die W-Phasenwicklung 1c ausgegeben. Aus diesem Grund wird
das Moment zum Anziehen des Rotors in die Richtung, in der die Magnetfelder
erzeugt werden, allmählich erhöht. Außerdem
wird der Anfangswert des Effektivwerts derart festgelegt, dass ein
Wert des Drehmoments, das an dem Rotor basierend auf den Magnetfeldern
erzeugt wird, hinreichend kleiner als das auf der Verbraucherseite
des Drehstromsynchronmotors erzeugte Moment ist. Daher kann die
Position des Rotors bestimmt werden, ohne Schwingungen in dem Rotor
zu verursachen.
-
In
der zweiten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem der Rotor positioniert wird,
indem der Rotor an die Magnetfelder angezogen wird, die erzeugt
werden, indem Strom durch die V-Phasenwicklung 1b und die
W-Phasenwicklung 1c läuft. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf dieses beschränkt, und der Rotor kann positioniert
werden, indem Strom durch jede andere Phase durchläuft.
-
In
der zweiten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode des
Kondensators 30 mit dem Bus 22 mit positiver Polung
verbunden ist und die negative Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt,
und die positive Elektrode des Kondensators 30 kann mit dem
Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, während
die negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist.
-
In
der zweiten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode der
Hochspannungsbatterie 3 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden ist und die negative Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist. Stattdessen kann die positive Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Bus 22 mit positiver
Polung verbunden werden, wobei die negative Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist.
-
In
diesem Fall kann die positive Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Bus 22 mit positiver Polung verbunden sein, wobei die
negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist. Alternativ kann die positive Elektrode
des Kondensators 30 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden werden, wobei die negative Elektrode
des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit negativer
Polung verbunden ist.
-
In
der Ansteuervorrichtung 10, in der die Hochspannungsbatterie 3,
wie vorstehend beschrieben, zwischen den Bus 22 mit positiver
Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
ist, findet das Folgende statt: Die Verarbeitung der Steuerung der
Schaltelemente SW1, SW2, ..., SW6 zum Aufladen des Kondensators 30 unterscheidet
sich von der zweiten Ausführungsform. Jedoch ist die Verarbeitung
durch jede der Steuereinheiten 53, 54A, 55, 56 außer
der vorstehenden Verarbeitung im Wesentlichen die gleiche wie in
der zweiten Ausführungsform.
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(Dritte Ausführungsform)
-
In
der zweiten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Anfangszustandssteuereinheit 53 zum
Steuern des Ladungszustands des Kondensators 30 und die
Positionierungssteuereinheit 54A zum Positionieren des
Rotors veranlasst werden, vor der Steuerung durch die Zwangskommutierungssteuereinheit 55, die
Steuerung auszuführen. In der dritten Ausführungsform
wird stattdessen eine Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit
zum Steuern des Ladungszustands des Kondensators und Positionieren
des Rotors dazu gebracht, die Steuerung auszuführen.
-
In
der Ansteuervorrichtung 10 in dieser Ausführungsform,
wird, wie in 12 dargestellt, anstelle der
Anfangszustandssteuereinheit 53 und der Positionierungssteuereinheit 54A in 7 eine
Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A verwendet.
-
Die
durch die Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A ausgeführte
Steuerverarbeitung wird im Detail unter Bezug auf 13 und 14 beschrieben. 13 ist
ein Zeitablaufdiagramm, in dem die gezeichnete Kurve (a) die Änderung
in der Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 anzeigt
und die gezeichnete Kurve (b) die Änderung des u-Phasenstroms
iu anzeigt.
-
Die
Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A führt
die Steuerverarbeitung gemäß dem Flussdiagramm
in 14 durch.
-
Bei
S200A werden zuerst die Schaltelemente SW4, SW5 eingeschaltet. Als
ein Ergebnis fließt Strom von der positiven Elektrode der
Hochspannungsbatterie 3 durch die V-Phasenwicklung 1b und die
W-Phasenwicklung 1c zur Erde. Aus diesem Grund wird in
der V-Phasenwicklung 1b und der W-Phasenwicklung 1c basierend
auf dem Strom magnetische Energie gespeichert.
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Anschließend
wird bei S210 das Folgende basierend auf den von dem Stromsensor 40 erfassten
Phasenströmen iv, iw bestimmt: ob die jeweiligen Beträge
|iv|, |iw| der Phasenströme iv, iw gleich oder kleiner
als der Grenzstrom A sind. Für den Grenzstrom A wird der
gleiche Wert wie der des in Bezug auf die erste Ausführungsform
beschriebenen Grenzstroms A verwendet.
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Wenn
alle Beträge |vi|, |iw| gleich oder kleiner dem Grenzstrom
A sind, wird bei S210A eine bejahende Bestimmung vorgenommen.
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Bei
S220A wird in diesem Fall geprüft, ob eine vorgegebene
Zeit (Tein) oder eine längere Zeit vergangen ist, seit
jedes der Schaltelemente SW4, SW5 eingeschaltet wurde. Diese vorgegebene
Einzeit (Tein) wird im Voraus bestimmt.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Schaltelemente SW4, SW5
eingeschaltet wurden, kürzer als die vorgegebene Einzeit
Tein ist, wird bei S220A eine negative Bestimmung vorgenommen, und
dann wird die Prüfverarbeitung von S210A wiederholt.
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Wenn
die vorgegebene Einzeit Tein oder länger vergangen ist,
nachdem die Schaltelemente SW4, SW5 eingeschaltet wurden, wird bei
S220A eine bejahende Bestimmung vorgenommen, und die Verarbeitung
geht weiter zu S230A.
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Wenn
bei S210A irgendeiner der Beträge |iv|, |iw| höher
als der Grenzstrom A ist, wird eine negative Bestimmung vorgenommen,
und die Verarbeitung geht weiter zu S230A.
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Nachdem
die Verarbeitung, wie vorstehend beschrieben, weiter zu S230A geht,
werden die Schaltelemente SW4, SW5 ausgeschaltet, wobei die Schaltelemente
SW1 bis SW3 aus sind.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten des Schaltelements SW4 fließt zu dieser
Zeit auf der Basis magnetischer Energie ein Strom von der W-Phasenwicklung 1c durch
die Diode D1 und den Bus 22 mit positiver Polung zu dem
Kondensator 30.
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Wie
vorstehend beschrieben, fließt gleichzeitig mit dem Ausschalten
des Schaltelements SW5 auf der Basis magnetischer Energie ein Strom
von der V-Phasenwicklung 1b durch die Diode D2 und den Bus 22 mit
positiver Polung zu dem Kondensator 30.
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In
dem Kondensator 30 wird durch die von den Wicklungen 1b, 1c fließenden
Ströme, wobei die Schaltelemente SW4, SW5 umgangen werden,
elektrische Ladung gespeichert.
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Anschließend
wird bei S240A geprüft, ob eine vorgegebene Zeit (Taus)
oder eine längere Zeit vergangen ist, nachdem die Schaltelemente
SW4, SW5 ausgeschaltet wurden. Die vorgegebene Auszeit (Taus) wird
im Voraus bestimmt.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Schaltelemente SW4, SW5
ausgeschaltet wurden, kürzer als die vorgegebene Auszeit
Taus ist, wird bei S240A eine negative Bestimmung vorgenommen, und
die Prüfverarbeitung von S240 wird wiederholt. Wenn die
vorgegebene Auszeit Taus oder eine längere Zeit vergangen
ist, nachdem die Schaltelemente SW4, SW5 ausgeschaltet wurden, wird
bei S240A eine bejahende Bestimmung vorgenommen.
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Bei
S250A wird anschließend geprüft, ob die Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 gleich oder höher als ein
Zielspannungswert Vt ist. Insbesondere wird geprüft, ob
eine gewisse Zeitspanne oder eine längere Zeit vergangen
ist, nachdem die Ausführung der Steuerung durch die Anfangszustands-
und Positionierungssteuereinheit 53A begonnen wurde.
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Wenn
die Zeit, die vergangen ist, nachdem die Ausführung der
Steuerung durch die Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A begonnen
wurde, kürzer als die gewisse Zeitspanne ist, wird die
Ausgangsspannung des Kondensators 30 als niedriger als
der Zielspannungswert erachtet. Daher wird bei S250A eine negative
Bestimmung vorgenommen, und die Verarbeitung kehrt zu S200A zurück.
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Aus
diesem Grund wird die Verarbeitung von S200A, S210A, S220A, S230A
und S240A jeweils wiederholt, bis die gewisse Zeitspanne oder eine
längere Zeit vergangen ist, nachdem die Ausführung
der Steuerung durch die Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A begonnen
wurde. Daher wird der Kondensator 30 durch den Schaltbetrieb
der Schaltelemente SW4, SW5 aufgeladen. Als ein Ergebnis steigt
die Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 allmählich,
wie durch die gezeichnete Kurve (a) in 13 angezeigt.
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Außerdem
fließt mit dem Schaltbetrieb jedes der Schaltelemente SW4,
SW5 Strom von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 zu
der V-Phasenwicklung 1b. Als ein Ergebnis wird an der V-Phasenwicklung 1b ein
Magnetfeld erzeugt. Außerdem fließt Strom von
der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 zu
der W-Phasenwicklung 1c. Als ein Ergebnis wird an der W-Phasenwicklung 1c ein
Magnetfeld erzeugt.
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Daher
wird der Rotor an das kombinierte Magnetfeld des von der W-Phasenwicklung 1c erzeugten
Magnetfelds und des von der V-Phasenwicklung 1b erzeugten
Magnetfelds angezogen. Das heißt, die Position des Rotors
wird durch das kombinierte Magnetfeld bestimmt.
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Wenn
die vorgegebene Zeitspanne oder länger vergangen ist, nachdem
die Ausführung der Steuerung durch die Anfangszustands-
und Positionierungssteuereinheit 53A begonnen wurde, wird
bei S250A die folgende Verarbeitung ausgeführt: Die Ausgangsspannung
Vc des Kondensators 30 wird als gleich oder höher
als der Zielspannungswert Vt erachtet, und eine bejahende Bestimmung
wird vorgenommen. Folglich werden die Steuerung des Ladungszustands
des Kondensators 30 und die Positionierung des Rotors als
abgeschlossen bestimmt, und die Steuerung durch die Anfangszustands-
und Positionierungssteuereinheit 53A wird beendet.
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In
der dritten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Anfangszustands- und
Positionierungssteuereinheit 53A die Steuerung ausführt,
bis bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vc des Kondensators 30 den
Zielspannungswert Vt erreicht hat. Stattdessen kann ein Temperatursensor 31 zum
Erfassen der Temperatur des Kondensators 30 verwendet werden.
In diesem Fall führt die Anfangszustands- und Positionierungssteuereinheit 53A die Steuerung
aus, bis die Ausgangsspannung des Kondensators 30 den Zielspannungswert
erreicht und die Temperatur des Kondensators 30 als auf
einem vorgegebenen Wert oder höher bestimmt wird. Dies macht
es, wie vorstehend beschrieben, möglich, den Durchfluss
eines hohen Stroms durch den Kondensator 30 zu unterdrücken.
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In
der dritten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode des
Kondensators 30 mit dem Bus 22 mit positiver Polung
verbunden ist und die negative Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt,
und die positive Elektrode des Kondensators 30 kann mit dem
Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei die
negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist.
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In
der dritten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode der
Hochspannungsbatterie 3 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden ist und die negative Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist. Stattdessen kann die positive Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Bus 22 mit positiver
Polung verbunden werden, wobei die negative Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist.
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In
diesem Fall kann die positive Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei
die negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist. Alternativ kann die positive Elektrode
des Kondensators 30 mit dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
werden, wobei die negative Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Bus 21 mit negativer Polung verbunden ist.
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In
der Ansteuervorrichtung 10, in der die Hochspannungsbatterie 3,
wie vorstehend beschrieben, zwischen den Bus 22 mit positiver
Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
ist, findet das Folgende statt: Die Verarbeitung der Steuerung der
Schaltelemente SW1 bis SW6 zum Aufladen des Kondensators 30 unterscheidet
sich von der dritten Ausführungsform. Jedoch ist die Verarbeitung durch
jede der Steuereinheiten 53A, 55, 56 außer
der vorstehenden Verarbeitung im Wesentlichen die gleiche wie in
der dritten Ausführungsform.
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(Vierte Ausführungsform)
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In
der dritten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Anfangszustands- und
Positionierungssteuereinheit 53A zum Steuern des Ladungszustands des
Kondensators 30 und Positionieren des Rotors veranlasst
wird, die Steuerung vor der Steuerung durch die Zwangskommutierungssteuereinheit 55 auszuführen.
In der vierten Ausführungsform wird stattdessen eine Anfangszustands-
und Synchronisationssteuereinheit 53B zum Steuern des Ladungszustands
des Kondensators 30 und Rotieren des Rotors veranlasst,
die Steuerung auszuführen.
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Wie
in 15 dargestellt, wird eine Anfangszustands- und
Synchronisationssteuereinheit 53B anstelle der Anfangszustands-
und Positionssteuereinheit 53A in 12 verwendet.
Die Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B führt im
Wesentlichen die gleiche Steuerung wie die Anfangszustands- und
Positionssteuereinheit 53A in 12 aus,
abgesehen davon, dass ein Schaltelement, das veranlasst wird, den
Schaltbetrieb durchzuführen, unterschiedlich ist.
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Die
Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B bewirkt,
dass die Schaltelemente SW4 bis SW6 den Schaltbetrieb, wie in 6A, 6B und 6C dargestellt,
durchführen.
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Die
Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B wechselt
die zwei eingeschalteten Schaltelemente in der Reihenfolge der Schaltelemente
SW4, SW5 auf die Schaltelemente SW5, SW6 auf die Schaltelemente
SW4, SW6 auf die Schaltelemente SW4, SW5.
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Zu
dieser Zeit wird das von der Statorspule 1 erzeugte kombinierte
Magnetfeld gedreht, wenn die zwei eingeschalteten Schalelemente,
wie vorstehend beschrieben, gewechselt werden. Als ein Ergebnis wird
der Rotor im Uhrzeigersinn synchron mit dem kombinierten Magnetfeld
rotiert.
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Gleichzeitig
mit dem Ausschalten der Schaltelemente SW4 bis SW6 auf der Seite
des Busses 21 mit negativer Polung wird in dem Kondensator 30 wie im
Fall der vorstehenden Anfangszustands- und Positionierungssteuerung
elektrische Ladung gespeichert. Die Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B führt
die Steuerung aus, bis bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung
des Kondensators 30 einen Zielspannungswert erreicht hat.
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Gemäß dieser
Ausführungsform kann die Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B das
Folgende implementieren, indem sie bewirkt, dass die Schaltelemente
SW4 bis SW6 den Schaltbetrieb durchführen: Der Ladungszustand
des Kondensators 30 wird durch Speichern elektrischer Ladung
in dem Kondensator gesteuert, und ferner wird der Rotor synchron
mit einem rotierenden Magnetfeld rotiert.
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In
der vierten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die Anfangszustands- und
Synchronisationssteuereinheit 53B die Steuerung ausführt,
bis bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung des Kondensators 30 den
vorgegebenen Zielspannungswert erreicht hat. Stattdessen kann ein
Temperatursensor 31 zum Erfassen der Temperatur des Kondensators 30 verwendet
werden. in diesem Fall führt die Anfangszustands- und Synchronisationssteuereinheit 53B die
Steuerung aus, bis die Ausgangsspannung des Kondensators 30 den
Zielspannungswert erreicht und bestimmt wird, dass die Temperatur
des Kondensators 30 auf einem vorgegebene Wert oder höher
ist. Dies macht es, wie vorstehend beschrieben, möglich,
den Durchfluss eines hohen Stroms durch den Kondensator 30 zu
unterdrücken.
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In
der vierten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode des
Kondensators 30 mit dem Bus 22 mit positiver Polung
verbunden ist und die negative Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Sternpunkt 1x der Statorspule 1 verbunden
ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt,
und die positive Elektrode des Kondensators 30 kann mit dem
Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei die
negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist.
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In
der vierten Ausführungsform wurde der folgende Fall als
ein Beispiel genommen: ein Fall, in dem die positive Elektrode der
Hochspannungsbatterie 3 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden ist und die negative Elektrode
der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung 21 verbunden ist. Stattdessen kann die
positive Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit dem
Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei die negative
Elektrode der Hochspannungsbatterie 3 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden ist.
-
In
diesem Fall kann die positive Elektrode des Kondensators 30 mit
dem Bus 22 mit positiver Polung verbunden werden, wobei
die negative Elektrode des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit
negativer Polung verbunden ist. Alternativ kann die positive Elektrode
des Kondensators 30 mit dem Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 verbunden werden, wobei die negative Elektrode
des Kondensators 30 mit dem Bus 21 mit negativer
Polung verbunden ist.
-
In
der Ansteuervorrichtung 10, in der die Hochspannungsbatterie 3,
wie vorstehend beschrieben, zwischen den Bus 22 mit positiver
Polung und den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet
ist, findet das Folgende statt: Die Verarbeitung der Steuerung der
Schaltelemente SW1, SW2, ..., SW6 zum Aufladen des Kondenstors 30 unterscheidet
sich von der vierten Ausführungsform. Jedoch ist die Verarbeitung
durch jede der Steuereinheiten 53B, 55, 56 außer
der vorstehenden Verarbeitung im Wesentlichen die gleiche wie in
der vierten Ausführungsform.
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In
jeder Ausführungsform wurde ein Fall, in dem ein Drehstromsynchronmotor
als ein Synchronmotor verwendet wird, als ein Beispiel genommen. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, und ein
Vielphasenwechselstrom-Synchronmotor mit vier oder mehr Phasen kann
als ein Synchronmotor verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - US 2002/0070715
A1 [0002]
- - JP 2002-10658 [0002]