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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für
einen Mehrphasenwechselstrom-Synchronmotor mit einer sterngeschalteten Statorspule.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
herkömmliche Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor
hat, wie zum Beispiel in
JP 3223842 (
US 6 137 704 und
US 6 320 775 ) offenbart,
eine Gleichrichterschaltung zum Ausgeben von Dreiphasenwechselströmen
des Motors und eine Gleichrichtersteuerschaltung zum Steuern der
Gleichrichterschaltung.
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In
der Gleichrichterschaltung sind drei Sätze gepaarter Transistoren,
die in jeder Phase in Reihe geschaltet sind, parallel zueinander
zwischen eine positive Busleitung und eine negative Busleitung geschaltet.
Eine Diode ist in der Gleichrichterschaltung zu jedem Transistor
parallel und mit umgekehrter Vorspannungsrichtung schaltet.
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Eine
Gleichspannungsquelle ist zwischen den Sternpunkt der Statorspule
und die negative Busleitung der Gleichrichterschaltung geschaltet.
Ein Kondensator ist zwischen die positive Busleitung und die negative
Busleitung der Gleichrichterschaltung geschaltet.
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Die
Gleichrichtersteuerschaltung ist aufgebaut, um die sechs Transistoren
anzutreiben, um den Schaltbetrieb durchzuführen, so dass
die Dreiphasenwechselströme basierend auf einer Spannungsdifferenz
zwischen der positiven Busleitung und der negativen Busleitung an
den Motor geliefert werden.
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Wenn
der Transistor eingeschaltet wird, fließt ein Strom von
der Gleichspannungsquelle zu der Statorspule, so dass die Statorspule
basierend auf dem Strom Energie speichert.
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Wenn
der Transistor ausgeschaltet wird, wird die gespeicherte Energie
als ein Strom entladen, der von der Statorspule durch die bereitgestellte
Diode und die positive Busleitung zu der positiven Elektrode des
Kondensators fließt. Folglich werden durch den Schaltbetrieb
der sechs Transistoren die Dreiphasenströme an die Statorspule
geliefert, und der Kondensator wird entladen.
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Wenn
der Kondensator mit dem Strom, der von der Statorspule fließt,
geladen wird, werden in der Statorspule Wärmeverluste erzeugt.
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Wenn
die Ladung, die in dem Kondensator durch den Schaltbetrieb der Transistoren
gespeichert werden soll, zunimmt, nehmen die Wärmeverluste der
Statorspule zu. Als ein Ergebnis wird der Wirkungsgrad beim Antreiben
des Motors verschlechtert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung
für einen Mehrphasenwechselstrom-Synchronmotor bereitzustellen,
der den Wirkungsgrad beim Antreiben des Motors verbessert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung für
einen Mehrphasenwechselstrom-Synchronmotor bereitgestellt, der eine
Statorspule hat, die von einer Gleichstromsleistungsquelle und einen
Kondensator durch eine Gleichrichterschaltung mit Energie versorgt
wird. Die Gleichrichterschaltung umfasst ein Schaltelement der positiven Seite
und ein Schaltelement der negativen Seite, die als ein Paar in Reihe
geschaltet sind. Die Schaltelemente werden von einer Gleichrichtersteuerschaltung
gesteuert.
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Nach
einem Aspekt ist die Gleichrichtersteuerschaltung aufgebaut, um
das Schaltelement der negativen Seite einzuschalten, um Energie
durch einen Strom, der von der Gleichstromquelle zu einer Statorspule
fließt, in der Statorspule zu speichern, und das Schaltelement
der negativen Seite auszuschalten, um den Kondensator durch die
Energie der Statorspule, die als ein Strom fließt, der
von der Statorspule unter Umgehung des Schaltelements der positiven
Seite zu der positiven Elektrode des Kondensators fließt,
zu laden. In diesem Fall ist die Gleichrichterschaltung aufgebaut,
um eine Einschaltperiode des Schaltelements der negativen Seite
weiter zu verkürzen als eine Einschaltperiode des Schaltelements
der positiven Seite.
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Nach
einem anderen Aspekt ist die Gleichrichtersteuerschaltung aufgebaut,
um das Schaltelement der positiven Seite einzuschalten, um durch
einen Strom, der von der Gleichstromquelle durch das positive Schaltelement
zu der Statorspule fließt, Energie in der Statorspule zu
speichern und das positive Schaltelement auszuschalten, um den Kondensator durch
die Energie der Statorspule, die als ein Strom, der unter Umgehung
des Schaltelements der negativen Seite von der negativen Elektrode
des Kondensators fließt, zu laden. In diesem Fall ist die
Gleichrichtersteuerschaltung aufgebaut, um eine Einschaltperiode
des Schaltelements der positiven Seite weiter zu verkürzen
als eine Einschaltperiode des Schaltelements der negativen Seite.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher,
die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, wobei:
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1 ein
Schaltdiagramm ist, das eine Antriebsvorrichtung für einen
Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das eine Steuerverarbeitung zeigt, die von einer
Steuerschaltung in der ersten Ausführungsform ausgeführt
wird;
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3 ein
Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in der ersten
Ausführungsform verwendet werden;
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4 ein
Zeitdiagramm ist, das anderes Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in der ersten
Ausführungsform verwendet werden;
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5 ein
Zeitdiagramm ist, das weiteres Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in einer Modifikation
der ersten Ausführungsform verwendet werden;
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6 ein
Schaltdiagramm ist, das eine Antriebsvorrichtung für einen
Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Schaltdiagramm ist, das eine Antriebsvorrichtung für einen
Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
Zeitdiagramm ist, das eine Trägerwelle und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt,
die in der dritten Ausführungsform verwendet werden;
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9 ein
Zeitdiagramm ist, das eine Trägerwelle und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt,
die in einer Modifikation der dritten Ausführungsform verwendet
werden;
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10 ein
Schaltdiagramm ist, das eine Antriebsvorrichtung für einen
Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung zeigt, die von einer
Steuerschaltung in einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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12 eine
Tabelle ist, die Abbildungsdaten zeigt, die in der in 11 gezeigten
Steuerverarbeitung verwendet werden;
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13 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung einer Steuerschaltung
in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 ein
Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in der sechsten
Ausführungsform verwendet werden;
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15 ein
Zeitdiagramm ist, das ein anderes Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in der sechsten
Ausführungsform verwendet werden;
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16 ein
Flussdiagramm ist, das die Steuerverarbeitung zeigt, die von einer
Steuerschaltung in einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ausgeführt wird;
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17 ein
Zeitdiagramm ist, das ein Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in einer achten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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18 ein
Zeitdiagramm ist, das ein anderes Beispiel für eine Trägerwelle
und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle zeigt, die in der achten
Ausführungsform verwendet werden; und
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19 ein
Zeitdiagramm ist, das eine Trägerwelle und eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle
zeigt, die in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine
vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf verschiedene Ausführungsformen
detaillierter beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Bezug
nehmend auf 1 wird eine Antriebsvorrichtung 10 zum
Antreiben eines Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotors durch Liefern
von Dreiphasenwechselströmen bereitgestellt. Der Motor hat
eine Drehwelle, die mit einer Last, wie etwa einem Kompressor, verbunden
ist.
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Der
Motor hat einen (nicht gezeigten) Rotor, in dem Permanentmagnete
befestigt sind, und eine Statorspule 1 zum Erzeugen eines
rotierenden Magnetfelds für den Rotor. Die Statorspule 1 hat
drei Phasenspulen, das heißt, eine U-Phasenspule 1a,
eine V-Phasenspule 1b und eine W-Phasenspule 1c,
die mit einem Sternpunkt 1x sterngeschaltet sind. Eine Gleichstromquelle 3 ist
zwischen den Sternpunkt 1x und Erde geschaltet.
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Der
Motor hat keine Sensoren zum Erfassen einer Drehposition des Rotors.
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Die
Antriebsvorrichtung 10 umfasst eine Gleichrichterschaltung 20,
einen Kondensator 30, Stromsensoren 40, einen
Spannungssensor 45 und eine Gleichrichtersteuerschaltung 50.
Die Gleichrichterschaltung 20 dient zum Ausgeben der Dreiphasenwechselströme
an die Statorspule 1 als eine Funktion einer Ausgangsspannung
der Gleichstromquelle 3 und einer Ausgangsspannung des
Kondensators 30.
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Die
Gleichrichterschaltung 20 umfasst sechs Transistoren SW1
bis SW6 und sechs Dioden D1 bis D6.
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Die
Transistoren SW1 und SW4 sind als ein Paar zwischen eine positive
Busleitung 22 und eine negative Busleitung 21 in
Reihe geschaltet. Die Transistoren SW2 und SW5 sind als ein Paar
zwischen die positive Busleitung 22 und die negative Busleitung 21 in
Reihe geschaltet. Die Transistoren SW3 und SW6 sind als ein Paar
zwischen die positive Busleitung 22 und die negative Busleitung 21 in
Reihe geschaltet. Die negative Busleitung 21 ist geerdet.
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Die
Transistoren SW1 und SW4 sind für die W-Phase bereitgestellt,
und folglich ist ein gemeinsamer Übergang T1 zwischen den
Transistoren SW1 und SW4 mit der W-Phasenspule 1c verbunden.
Die Transistoren SW2 und SW5 sind für die V-Phase bereitgestellt,
und folglich ist ein gemeinsamer Übergang T2 zwischen den
Transistoren SW2 und SW5 mit der V-Phasenspule 1b verbunden.
Die Transistoren SW3 und SW6 sind für die U-Phase bereitgestellt,
und folglich ist ein gemeinsamer Übergang T3 zwischen den
Transistoren SW3 und SW6 mit der U-Phasenspule 1a verbunden.
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Jeder
der Transistoren SW1 bis SW6 ist zum Beispiel ein Halbleitertransistor,
wie etwa ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate oder ein Feldeffekttransistor.
Die mit der positiven Busleitung 22 verbundenen Transistoren
SW1 bis SW3 sind Schaltelemente der positiven Seite, und die mit
der negativen Busleitung 21 verbundenen Transistoren SW4
bis SW6 sind Schaltelemente der negativen Seite.
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Die
Dioden D1 bis D6 sind jeweils parallel und umgekehrt vorgespannt
mit entsprechenden Transistoren SW1 bis SW6 verbunden.
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Der
Kondensator 30 ist bereitgestellt, um zusammen mit der
Gleichstromquelle 3 eine Gleichstromausgangsspannung an
die Gleichrichterschaltung 20 zu liefern. Eine positive
Elektrode des Kondensators 30 ist mit der positiven Busleitung 22 der Gleichrichterschaltung 20 verbunden.
Eine negative Elektrode des Kondensators 30 ist mit der
negativen Busleitung 21 verbunden.
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Die
Stromsensoren 40 erfassen jeweils einen U-Phasenstrom iu,
einen V-Phasenstrom iv und einen W-Phasenstrom iw. Der U-Phasenstrom
iu fließt zwischen dem gemeinsamen Übergang T3
und der U-Phasenspule 1a. Der V-Phasenstrom iv fließt zwischen
dem gemeinsamen Übergang T2 und der V-Phasenspule 1b.
Der W-Phasenstrom iw fließt zwischen dem gemeinsamen Übergang
T1 und der W-Phasenspule 1c.
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Jeder
Strom iu, iv und iw ist positiv, wenn er, wie durch Pfeile in 1 gezeigt,
von der Gleichrichterschaltung 20 zu dem Sternpunkt 1x fließt.
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Der
Spannungssensor 45 ist bereitgestellt, um die Ausgangsspannung
zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der
Gleichstromquelle 3 zu erfassen.
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Die
Gleichrichtersteuerschaltung 50 umfasst einen Mikrocomputer,
einen Speicher und ähnliches und führt die Steuerverarbeitung
zum Verarbeiten des Ein-/Ausschaltbetriebs der Transistoren SW1
bis SW6 basierend auf den Erfassungswerten der Sensoren 40, 45 und
einer Zieldrehzahl Nc des Motors, die von einem elektronischen Steuergerät
(ESG) 7 berechnet und empfangen wird, aus.
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Die
Gleichrichterschaltung 50 ist aufgebaut, um die Steuerverarbeitung
durchzuführen, wie in 2 gezeigt.
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Diese
Steuerverarbeitung ist eine Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Steuerverarbeitung,
die in einem vorgegebenen Intervall wiederholt wird.
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In
dieser PWM-Steuerverarbeitung wird die Gleichrichterschaltung 20 durch
den Vergleich einer Spannungssteuersteuerbefehlswelle VS mit einer Trägerwelle
Ka gesteuert. Wie in 3 gezeigt, ist die Trägerwelle
Ka eine Dreieckwellenspannung, die ihren Betrag von einem Referenzpotenzial,
das heißt, einem Nullpotenzial, periodisch auf eine positive
Seite (in eine positive Richtung) und eine negative Seite (negative
Richtung) ändert. Ein Spitzenwert der Trägerwelle
Ka wird auf einen Maximalwert +VB oder einen Minimalwert –VB
festgelegt.
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Zuerst
wird bei S100 eine Spannungssteuersteuerbefehlswelle VS berechnet,
so dass eine tatsächliche Drehzahl des Motors auf die Zieldrehzahl Nc
gesteuert wird. Die Spannungssteuersteuerbefehlswelle VS ist zum
Beispiel eine Steuerbefehlswelle mit einer in drei Phasen festgelegten
Koordinate und wird unter Verwendung einer herkömmlichen Motorspannungsgleichung
berechnet.
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Die
Spannungssteuerbefehlswelle VS zeigt eine zweite Spannungssteuerbefehlswelle
jeder Phase an. Es ist eine Dreiphasenspannungssteuerbefehlswelle,
die durch eine U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VU, eine V-Phasenspannungssteuerbefehlswelle
VV und eine W-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VW gebildet wird.
Jede Spannungssteuerbefehlswelle VU, VV und VW ist eine Sinuswellenspannung,
die ihren Betrag von einem Referenzpotential, welches das gleiche
wie das Referenzpotential (zweites Referenzpotential) der Trägerwelle Ka
ist, periodisch auf die positive Seite und die negative Seite ändert.
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Dann
wird bei S110 eine Spannungsvektorgröße Vx der
Spannungssteuerbefehlswelle VS berechnet.
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Insbesondere
wird die Spannungssteuerbefehlswelle VS des in drei Phasen festgelegten
Koordinatensystems in ein rotierendes Koordinatensystem, das heißt,
d-q-Koordinatensystem konvertiert, um eine Spannungssteuerbefehlswelle
(vd, vq) des rotierenden Koordinatensystems zu bestimmen. Die Spannungssteuerbefehlswelle
VS wird in dem rotierenden Koordinatensystem durch vd und vq ausgedrückt,
die jeweils Komponenten der Spannungssteuerbefehlswelle VS auf der
d-Achse und der q-Achse sind. Die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VS wird bestimmt, indem die Spannungssteuerbefehlswelle
(vd, vq) des rotierenden Koordinatensystems in die folgende Gleichung
(1) substituiert wird. Vx = √vd² + vq² (1)
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Es
wird bei S120 geprüft, ob die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VS gleich oder kleiner als der
Spitzenwert VB der Trägerwelle Ka ist. Wenn die Spannungsvektorgröße Vx
gleich oder kleiner als der Spitzenwert VB ist (S120: Ja), wird
bei S130 unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) ein korrigierender
Wert ΔV berechnet. ΔV
= VB – Vx (2)
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Bei
dem Schritt S140 wird die Spannungssteuerbefehlswelle VS unter Verwendung
der folgenden Gleichungen (3) bis (5), wie in 4 gezeigt,
auf eine Spannungssteuerbefehlswelle VSa korrigiert. Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa
wird ebenfalls aus einer U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VUa,
einer V-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VVa und einer W-Phasenspannungssteuerbefehlswelle
VWa gebildet. VUa = VU + ΔV (3) VVa = VV + ΔV (4) VWa = VW + ΔV (5)
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Auf
diese Weise wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa durch Verschieben
des Referenzpotentials der Spannungssteuerbefehlswelle VS von dem
Referenzpotential der Trägerwelle Ka zu der Maximalwertseite
der Trägerwelle Ka berechnet. Die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa ist eine erste Spannungssteuerbefehlswelle jeder Phase und hat die
gleiche Periode und die gleiche Amplitude wie die Spannungssteuerbefehlswelle
VS. Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa hat den gleichen Maximalwert
oder Spitzenwert wie den der Trägerwelle Ka. Das Referenzpotential
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa ist ein erstes Referenzpotential.
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Bei
S150 wird ein Steuersignal für die Gleichrichterschaltung 20 bestimmt
und unter Verwendung der Spannungssteuerbefehlswelle VSa ausgegeben.
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Insbesondere
wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa in Bezug auf jede Phase
mit der Trägerwelle Ka verglichen, um zu bestimmen, welcher der
Transistoren SW1 bis SW6 eingeschaltet werden soll.
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Die
U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VUa ist für die Transistoren
SW3 und SW6. Wenn die U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VUa größer als
die Trägerwelle Ka ist, wird der Transistor SW3 eingeschaltet,
und der Transistor SW6 wird ausgeschaltet. Wenn die U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle
VU kleiner als die Trägerwelle Ka ist, wird der Transistor
SW3 ausgeschaltet, und der Transistor SW6 wird eingeschaltet.
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Die
V-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VVA ist für die Transistoren
SW2 und SW5. In ähnlicher Weise wie in dem Fall der U-Phasenspannungssteuerbefehlswelle
VUa wird jeweils der eine und der andere des Transistors SW2 und
des Transistors SW5 basierend auf dem Vergleich der V-Phasenspannungssteuerbefehlswelle
VVA und der Trägerwelle Ka aus- und eingeschaltet.
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Ferner
wird in ähnlicher Weise jeweils der eine oder der andere
des Transistors SW1 und des Transistoren SW4 basierend auf dem Vergleich
der W-Phasenspannungssteuerbefehlswelle VWa und der Trägerwelle
Ka aus- und eingeschaltet.
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Folglich
wird bestimmt, welcher der Transistoren SW1 bis SW6 eingeschaltet
wird, und das Steuersignal für eine derartige Steuerung
wird ausgegeben.
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Wenn
die Steuervektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VS größer als der Spitzenwert VB der Trägerwelle
Ka ist (S120: Nein), wird die Spannungssteuerbefehlswelle VS bei
S150 in Bezug auf jede Phase mit der Trägerwelle Ka verglichen,
um zu bestimmen, welcher der Transistoren SW1 bis SW6 eingeschaltet
werden soll. Das Steuersignal, das dieser Bestimmung entspricht,
wird, wie vorstehend beschrieben, an die Gleichrichterschaltung 20 ausgegeben.
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Nach
S150 wird die vorangehende Verarbeitung erneut ab Schritt S100 wiederholt.
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Mit
den an die Gleichrichterschaltung 20 angelegten Steuersignalen
führen die Transistoren SW1 bis SW6 jeweilige Schaltbetriebe
durch. Als ein Ergebnis fließen die Dreiphasenwechselströme
von den gemeinsamen Übergängen T1, T2 und T3 jeweils
zu der Statorspule 1.
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Da
die Phasenspulen 1a, 1b und 1c abwechselnd
mit Energie versorgt werden, erzeugt die Statorspule 1 ansprechend
darauf ein rotierendes Magnetfeld, so dass der Rotor in zeitlich
festgelegter Beziehung mit dem rotierenden Magnetfeld gedreht wird.
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Durch
die Schaltbetriebe der Transistoren SW4 bis SW6 wird der Kondensator 30 geladen.
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Wenn
zum Beispiel der Transistor SW4 eingeschaltet wird, fließt
ein Strom von der Gleichstromquelle 3 durch den Sternpunkt
x, die W-Phasenspule 1c und den Transistor SW4 zur Erde.
Die W-Phasenspule 1c speichert zu diesem Zeitpunkt Energie
darin. Wenn der Transistor SW4 danach ausgeschaltet wird, wird die
gespeicherte Energie entladen, um einen Stromfluss durch die Diode
D1 zu der positiven Busleitung 22 zu bewirken.
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Das
heißt, wenn der Transistor SW4 ausgeschaltet wird, fließt
der Strom von der W-Phasenspule 1c unter Umgehung des Transistors
SW1 zu der positiven Busleitung 22. Dieser Strom fließt
als ein Ladestrom in die positive Elektrode des Kondensators 30,
wodurch der Kondensator 30 geladen wird.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform steuert die Gleichrichtersteuerschaltung 50 die
Transistoren SW1 bis SW6 basierend auf Vergleichsergebnissen der
Spannungssteuerbefehlswelle VSa und der Trägerwelle Ka,
wenn die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VS kleiner als der Spitzenwert VB der Trägerwelle Ka ist.
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Wenn
die Gleichrichtersteuerschaltung 50 die Spannungssteuerbefehlswelle
VS (3) verwendet, die sich um das Nullpotenzial ändert,
werden die Einschaltperiode der Transistoren SW1 bis SW3 und die
Einschaltperiode der Transistoren SW4 bis SW6 beim Steuern der Transistoren
SW1 bis SW6 zueinander gleich.
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Jedoch
verwendet die Steuerschaltung 50 der ersten Ausführungsform
die Spannungssteuerbefehlswelle VSa (4), die
auf der Seite des positiven Potenzials korrigiert ist, wobei die
Einschaltperiode der Transistoren SW4 bis SW6 kürzer als
die der Transistoren SW1 bis SW3 wird.
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Als
ein Ergebnis wird die Periode, in der die Statorspule 1 Energie
darin speichert kürzer gemacht als in dem Fall, in dem
die Spannungssteuerbefehlswelle VS verwendet wird. Die in der Statorspule 1 gespeicherte
Energie wird auf diese Weise verringert, und die in dem Kondensator 30 zur
Zeit des Ausschaltens der Transistoren SW4 bis SW6 gespeicherte
elektrische Ladung kann verringert werden.
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Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx, wie vorstehend beschrieben,
kleiner als der Spitzenwert VB der Trägerwelle Ka ist,
kann die in dem Kondensator 30 gespeicherte Ladung weiter
verringert werden als in dem Fall der Steuerung der Transistoren SW1
bis SW6 unter Verwendung der Spannungssteuerbefehlswelle VS. Daher
kann der von der Statorspule 1 verursachte Wärmeverlust
verringert werden. Da außerdem der Strom, der in den Dioden
D1 bis D3 fließt, kleiner wird, kann der Wärmeverlust
der Dioden D1 bis D3 ebenfalls verringert werden. Folglich wird
der Wirkungsgrad der Steuerung des Motors verbessert.
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In
der ersten Ausführungsform wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa bestimmt, indem sie versetzt wird, so dass sie den gleichen
Maximalwert wie den des Spitzenwerts der Trägerwelle Ka hat.
Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa kann jedoch so bestimmt werden,
dass sie andere Maximalwerte hat. Zum Beispiel kann das Referenzpotenzial der
Spannungssteuerbefehlswelle VSa durch Verschieben des Referenzpotenzials
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa, so dass es höher als
das Referenzpotenzial der Trägerwelle Ka ist, auf jedes beliebige
Potenzial verschoben werden, das zwischen dem Referenzpotenzial
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa und dem Spitzenwert der Trägerwelle
Ka ist.
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Wie
zum Beispiel in 5 gezeigt, kann die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa festgelegt werden, so dass sie einen Maximalwert hat, der um
einen vorgegebenen Betrag ΔVd ein wenig kleiner als der
Spitzenwert der Trägerwelle Ka ist.
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Im
Fall der in 4 gezeigten Spannungssteuerbefehlswelle
wird der Spitzenwert der Trägerwelle Ka periodisch gleich
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa. Zu diesem Zeitpunkt wird das
Prüfungsergebnis von S120 instabil, und möglicherweise wird
ein Schwingen der Steuerung bewirkt.
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Jedoch
wird in dem Fall der in 5 gezeigten Spannungssteuerbefehlswelle
VSa der Spitzenwert der Trägerwelle Ka nicht gleich der
Spannungsbefehlswelle VSa. Als ein Ergebnis kann der Prüfarbeitsgang
bei Schritt S120 stabil ausgeführt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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In
einer zweiten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt,
ist der Kondensator 30 zwischen die positive Busleitung 22 und
die positive Elektrode der Gleichstromquelle 3 geschaltet,
welche der Sternpunkt 1x der Statorspule 1 ist.
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Die
Gleichrichterschaltung 20 und die Gleichrichtersteuerschaltung 50 sind
in ähnlicher Weise wie in der ersten Ausführungsform
aufgebaut. Daher wird in der zweiten Ausführungsform ein ähnlicher
Betrieb und ähnlicher Vorteil wie in der ersten Ausführungsform
bereitgestellt.
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(Dritte Ausführungsform)
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In
einer dritten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt,
ist die Gleichstromquelle 3 zwischen die positive Buslinie 22 und
den Sternpunkt 1x der Statorspule 1 geschaltet.
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Der
Sternpunkt 1x ist zusammen mit der Gleichstromquelle 3 geerdet.
Wenn die Transistoren SW1 bis SW6 gesteuert werden, um den Schaltbetrieb
durchzuführen, fließen die Dreiphasenwechselströme
basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle 3 und
der Ausgangsspannung des Kondensators 30 von den gemeinsamen Übergängen
T1, T2 und T3 zu der Statorspule 1.
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Außerdem
wird der Kondensator 30 aufgrund des Schaltbetriebs der
Transistoren SW1 bis SW3 geladen.
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Wenn
zum Beispiel der Transistor SW2 eingeschaltet wird und der Transistor
SW5 ausgeschaltet wird, fließt ein Strom iv von der positiven
Elektrode der Gleichstromquelle 3 durch die positive Busleitung 22,
den Transistor SW2 und die V-Phasenspule 1b zu dem Sternpunkt 1x.
Auf diese Weise wird die Energie in der Statorspule 1 gespeichert.
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Wenn
der Transistor SW2 ausgeschaltet wird, wird die in der Statorspule 1 gespeicherte
Energie entladen, so dass ein Strom von der negativen Elektrode
des Kondensators 30 durch die negative Busleitung 21 und
die Diode D5 zu der V-Phasenspule 1b der Statorspule 1 fließt.
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Das
heißt, wenn der Transistor SW2 ausgeschaltet wird, wird
die Energie der Statorspule 1 als der Strom entladen, der
von der negativen Elektrode des Kondensators 30 unter Umgehung
des Transistors SW5 zu der V-Phasenspule 1b der Statorspule 1 fließt.
Auf diese Weise wird der Kondensator 30 geladen.
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Die
Gleichrichtersteuerschaltung 50 ist in der gleichen Weise
aufgebaut wie in der ersten Ausführungsform, um die PWM-Steuerverarbeitung,
wie in 2 gezeigt, durchzuführen.
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Jedoch
wird in der dritten Ausführungsform anstelle der in 4 gezeigten
die in 8 gezeigte Spannungssteuerbefehlswelle VSa verwendet.
Wie aus 8 zu ersehen, ist VSa die erste
Spannungssteuerbefehlswelle jeder Phase und ist die Dreiphasensinuswelle,
die ihren Betrag periodisch abwechselnd von dem Referenzpotenzial
auf die positive und die negative Seite ändert. Die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa wird bestimmt, indem sie auf eine negative Seite verschoben
wird, so dass ihr Referenzpotenzial kleiner als das Referenzpotenzial
(null) der Trägerwelle Ka ist und ein Minimalwert des Spannungssteuerbefehlswerts
VSa gleich einem negativen Spitzenwert (Minimalwert) der Trägerwelle
Ka wird.
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Da
die Gleichrichtersteuerschaltung 50 die Gleichrichterschaltung 20 unter
Verwendung der in 8 gezeigten Spannungssteuerbefehlswelle
VSa steuert, wird eine Einschaltperiode der Transistoren SW1 bis
SW3 kürzer als die der Transistoren SW4 bis SW6 gemacht.
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Als
ein Ergebnis wird die Energie, die in der Statorspule 1 aufgrund
des Einschaltens der Transistoren SW1 bis SW3 gespeichert ist, im
Vergleich mit dem Fall der Verwendung der in 3 gezeigten Spannungssteuerbefehlswelle
VS verringert. Der Wärmeverlust der Statorspule 1 kann
auf diese Weise verringert werden.
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Außerdem
kann die zur Zeit des Ausschaltens der Transistoren SW1 bis SW3
in dem Kondensator 30 gespeicherte elektrische Ladung verringert werden.
Wenn die elektrische Ladung in dem Kondensator 30 gespeichert
wird, kann ein Strom, der in den Dioden D4 bis D6 fließt,
verringert werden. Daher kann der Wärmeverlust der Dioden
D4 bis D6 verringert werden, und folglich kann der Wirkungsgrad
zum Antreiben des Motors wie in der ersten Ausführungsform
verbessert werden.
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In
der dritten Ausführungsform wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa bestimmt, indem sie verschoben wird, so dass sie den gleichen
Minimalwert wie den Minimalwert –VB der Trägerwelle
Ka hat. Jedoch kann die Spannungssteuerbefehlswelle VSa verschoben
werden, so dass sie andere Minimalwerte hat. Zum Beispiel durch
Verschieben des Referenzpotenzials der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa, so dass sie niedriger als das Referenzpotenzial der Trägerwelle
Ka ist, kann das Referenzpotenzial der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa auf jedes Potenzial verschoben werden, das zwischen dem Referenzpotenzial
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa und dem Minimalwert der Trägerwelle Ka
liegt.
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Zum
Beispiel kann die Spannungssteuerbefehlswelle VSa, wie in 9 gezeigt,
auf einen Minimalwert festgelegt werden, der um einen vorgegebenen
Betrag ΔVd ein wenig größer als der Minimalwert der
Trägerwelle Ka ist.
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(Vierte Ausführungsform)
-
In
einer vierten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt,
ist die Gleichstromquelle 3 in ähnlicher Weise
wie in der dritten Ausführungsform angeschlossen, aber
der Kondensator 30 ist zwischen den Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 und die negative Buslinie 21. Das
heißt, die positive Elektrode und die negative Elektrode
des Kondensators 30 sind jeweils mit dem Sternpunkt 1x,
der geerdet ist, und der negativen Busleitung 21 verbunden.
-
Die
Gleichrichterschaltung 20 und die Gleichrichtersteuerschaltung 50 sind
in ähnlicher Weise wie in der dritten Ausführungsform
aufgebaut und führen die PWM-Steuerverarbeitung durch.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
In
der ersten Ausführungsform ist die Gleichrichtersteuerschaltung 50 aufgebaut,
um bei S130 jedes Mal, wenn die Spannungssteuerbefehlswelle ΔV bei
S100 berechnet wird, den korrigierenden Wert ΔV zu berechnen.
In einer fünften Ausführungsform wird jedoch der
korrigierende Wert ΔV in Bezug auf jede Ausgangsleistung
Paus des Motors in einem Speicher vorab gespeichert, und die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa wird unter Verwendung des gespeicherten korrigierenden Werts ΔV
bestimmt.
-
Die
Gleichrichtersteuerschaltung 50 führt daher die
PWM-Steuerverarbeitung, wie in 11 gezeigt,
aus.
-
Insbesondere
nachdem wie in der ersten Ausführungsform bei S100 die
Spannungssteuerbefehlswelle Vs berechnet wird, werden eine Winkelgeschwindigkeit ω und
ein von dem Rotor erzeugtes Drehmoment T basierend auf den von den
Stromsensoren 40 erfassten Strömen berechnet.
Das Drehmoment T wird wie folgt berechnet. T
= Kt × iq,wobei Kt ein Drehmomentkoeffizient ist und
iq ein q-Achsenstrom des rotierenden Koordinatensystems ist. Der
Strom iq wird berechnet, indem der Erfassungswert des Stromsensors 40 von
dem in drei Phasen festgelegten Koordinatensystem in das rotierende
Koordinatensystem konvertiert wird.
-
Bei
S130A wird der korrigierende Wert ΔV unter Bezugnahme auf
eine in 12 gezeigte Tabelle mit Abbildungsdaten
bestimmt.
-
In
dem Beispiel von 12 werden korrigierende Werte ΔV1
bis ΔV20 bereitgestellt, und jeder korrigierende Wert entspricht
einer Kombination aus einer Winkelgeschwindigkeit ω1 bis ω4
und einem der Drehmomente T1 bis T5.
-
Zum
Beispiel sind die Winkelgeschwindigkeit ω und das Drehmoment
T, die bei S115 berechnet werden, ω2 und T3, der korrigierende
Wert wird als ΔV8 bestimmt.
-
Unter
Verwendung des korrigierenden Werts ΔV wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VS bei S140 auf VSa korrigiert.
-
Bei
S150 wird das Steuersignal zum Steuern der Transistoren SW1 bis
SW6 durch den Vergleich der Spannungssteuerbefehlswelle VSa und
der Trägerwelle Ka bestimmt, und das Steuersignal wird
an die Gleichrichterschaltung 20 ausgegeben.
-
Der
korrigierende Wert ΔV wird aus dem folgenden Grund basierend
auf der Winkelgeschwindigkeit ω und dem Drehmoment T bestimmt.
-
Die
Ausgangsleistung Paus des Motors wird als Paus = T × ω bestimmt.
Beim Antreiben des Motors wird die Ausgangsleistung erzeugt, indem
die Spannungssteuerbefehlswelle eingegeben wird.
-
Da
die Ausgangsleistung auf diese Weise in einer Eins-zu-eins-Beziehung
dem Steuerbefehlswert entspricht, entspricht die Ausgangsleistung auch
dem korrigierenden Wert ΔV in einer Eins-zu-eins-Beziehung.
Daher kann der korrigierende Wert ΔV aus der Winkelgeschwindigkeit ω und dem
Drehmoment T bestimmt werden.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
Um
in einer in 13 bis 15 gezeigten sechsten
Ausführungsform die Einschaltperiode der Transistoren SW4
bis SW6 zu verkürzen, wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VS verschoben, so dass der Maximalwert VLmax der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa, wie in 14 gezeigt, größer
als der Maximalwert VB der Trägerwelle Ka wird.
-
Die
Gleichrichterschaltung 50 ist aufgebaut, um die in 13 gezeigte
PWM-Steuerverarbeitung durchzuführen, so dass die Gleichrichterschaltung 20 unter
Verwendung der Spannungssteuerbefehlswelle VSa, deren Maximalwert
VLmax größer als der der Trägerwelle
Ka ist, gesteuert wird.
-
Die
Spannungssteuerbefehlswelle VS, insbesondere die zweiten Spannungssteuerbefehlswellen
VU, VV und VW mit drei Phasen werden basierend auf der Zieldrehzahl
Nc bei S100 berechnet. Die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VS wird bei S110 festgelegt,
so dass sie größer wird, wenn die Drehzahl Na
steigt.
-
Die
Spannungssteuerbefehlswelle VSa wird bestimmt, indem die Spannungssteuerbefehlswelle VS
bei den folgenden S120a bis S147 auf die positive Seite, das heißt
auf die höhere Potenzialseite, verschoben wird.
-
Es
wird bemerkt, dass, wenn die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VSa größer
als der Maximalwert VB der Trägerwelle Ka ist, die Spannung
der Gleichstromquelle unzureichend ist und die Ausgangsspannung
im Vergleich zu dem Fall, dass die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VSa kleiner als der Maximalwert
BV der Trägerwelle Ka ist, gesättigt ist. Als
ein Ergebnis wird die Linearität der Spannung, die von
der Gleichrichterschaltung 20 an die Statorspule 1 ausgegeben
wird, verschlechtert.
-
Daher
wird der Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle VSa abhängig
davon, ob die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa kleiner oder größer als der Maximalwert +VB
der Trägerwelle Ka ist, wie nachstehend beschrieben, verändert.
Folglich wird die Verschlechterung der Linearität der Spannung,
die von der Gleichrichterschaltung 20 an die Statorspule 1 ausgegeben
wird, unterdrückt und aufrecht erhalten.
-
Aus
diesem Grund wird bei S120a geprüft, ob die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VS größer als
der Maximalwert der Trägerwelle Ka ist.
-
Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx kleiner als der Maximalwert
VB der Trägerwelle Ka ist (S120a: Nein), wird bei S137
ein korrigierender Wert ΔV berechnet, um dadurch die Spannungssteuerbefehlswelle
VS zu der positiven Seite zu verschieben. Dieser korrigierende Wert ΔV
wird durch die folgende Gleichung (6) berechnet, in der VLmax eine
zulässige obere Grenze für den Maximalwert der
Spannungssteuerbefehlswelle VSa ist. ΔV
= VLmax – Vx (6)
-
Bei
S147 wird die Spannungssteuerbefehlswelle VS wie folgt unter Verwendung
des korrigierenden Werts ΔV auf die Spannungssteuerbefehlswelle VSa
korrigiert. Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa ist die erste Spannungssteuerbefehlswelle,
die aus den Steuerbefehlswellen VUa, VVa und VWa der U-, V- und
W-Phasen gebildet wird. VUa = VU + ΔV (7) VVa = VV + ΔV (8) VWa = VW + ΔV (9)
-
Durch
Korrigieren der Spannungssteuerbefehlswelle VS unter Verwendung
des korrigierenden Werts ΔV wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa
mit dem Maximalwert, der größer als der Maximalwert
VB der Trägerwelle Ka ist, wie in 14 gezeigt
bestimmt.
-
Die
Spannungssteuerbefehlswelle VSa hat die gleiche Periode und Amplitude
wie die der Steuerbefehlsspannung VS. Der Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa ist auf den oberen Grenzwert VLmax begrenzt.
-
Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VS gleich oder größer als der Spitzenwert der
Trägerwelle Ka ist (S120a: Ja), wird bei S135 ein korrigierender
Wert ΔV' berechnet, um die Verschlechterung der Linearität
der Spannungssteuerbefehlswelle VSa unter Verwendung der Gleichung
(10) zu unterdrücken. DV'
= VLmax – Vx – ΔVd (10)
-
ΔVd
ist ein korrigierender Wert, der als ein Verschiebungswert zwischen
dem Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle VS und dem oberen Grenzwert
VLmax vorgegeben ist.
-
Bei
S145 wird die Spannungssteuerbefehlswelle VS unter Verwendung des
korrigierenden Werts ΔV' auf die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa korrigiert. Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa wird aus den
Steuerbefehlswellen VUa, VVa und VWa der U-, V- und W-Phasen gebildet. VUa = VU + ΔV' (11) VVa = VV + ΔV' (12) VWa = VW + ΔV' (13)
-
Durch
Korrigieren der Spannungssteuerbefehlswelle VS unter Verwendung
des korrigierenden Werts ΔV' in dieser Weise, wie in 15 gezeigt, wird
die Spannungssteuerbefehlswelle VSa bestimmt, so dass sie den Maximalwert
hat, der um einen Betrag ΔV' kleiner als der obere Grenzwert
VLmax ist.
-
Das
heißt, im Vergleich zu der bei S145 bestimmten Spannungssteuerbefehlswelle
VSa wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa als eine dritte Spannungssteuerbefehlswelle
bestimmt, indem sie auf die Seite des Maximalwerts der Trägerwelle
Ka verschoben wird.
-
Wie
in 15 gezeigt, ist der Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa gleich dem Maximalwert der Trägerwelle Ka.
-
Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VS größer als der Spitzenwert der Trägerwelle
Ka ist, wird der Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle VSa
kleiner als in einem Fall, in dem die Spannungsvektorgröße Vx
der Spannungssteuerbefehlswelle VS kleiner als der Spitzenwert der
Trägerwelle ist.
-
Nach
dem Schritt S145 oder S147 bei S150 wird das Steuersignal für
die Gleichrichterschaltung 20 durch den Vergleich der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa mit der Trägerwelle Ka bestimmt.
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Die
Transistoren SW1 bis SW6 der Gleichrichterschaltung 20 werden
durch die Steuersignale gesteuert, um die Schaltbetriebe durchzuführen,
so dass die Dreiphasenwechselströme von den gemeinsamen Übergängen
T1, T2 und T3 zu der Statorspule 1 fließen.
-
Der
Kondensator 30 wird auf diese Weise wie in der ersten Ausführungsform
entsprechend den Schaltbetrieben der Transistoren SW4 bis SW6 geladen.
-
In
der sechsten Ausführungsform steuert die Gleichrichtersteuerschaltung 50 die
Gleichrichterschaltung 20 unter Verwendung der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa, die einen größeren Maximalwert als VB der
Trägerwelle Ka hat.
-
Als
ein Ergebnis wird die Periode, in der die Transistoren SW4 bis SW6
eingeschaltet werden und die Transistoren SW1 bis SW3 ausgeschaltet
werden, kürzer gemacht als in der ersten Ausführungsform.
Die in dem Kondensator 30 durch das Ausschalten der Transistoren
SW4 bis SW6 gespeicherte Ladung wird weiter verringert und der Wirkungsgrad
zum Antreiben des Motors wird weiter verbessert als in der ersten
Ausführungsform.
-
Wenn
ferner die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
größer als der Maximalwert der Trägerwelle
Ka ist, wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa weiter auf die
negative Spannungsseite verschoben als in dem Fall, in dem die Spannungsvektorgröße
Vx der Spannungssteuerbefehlswelle VSa kleiner als der Spitzenwert
der Trägerwelle Ka ist. Auf diese Weise wird die Verschlechterung
der Linearität der Spannung, die von der Gleichrichterschaltung 20 an
die Statorspule 1 ausgegeben wird, unterdrückt.
-
Die
sechste Ausführungsform, in der der Kondensator 30 zwischen
die Busleitungen 21 und 22 geschaltet ist und
der Maximalwert der Spannungssteuerbefehlswelle VSa größer
als die Trägerwelle Ka ist, kann in einer derartigen Weise
modifiziert werden, dass der Kondensator 30 zwischen den Sternpunkt 1x und
die positive Busleitung 22 geschaltet wird und die Spannungssteuerbefehlswelle VSa
so bestimmt wird, dass sie eine größeren Maximalwert
als die Trägerwelle Ka hat.
-
(Siebte Ausführungsform)
-
In
einer siebten Ausführungsform wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa, wie in 16 gezeigt, im Gegensatz zu
der sechsten Ausführungsform, in welcher der Maximalwert
der Spannungssteuerbefehlswelle Vsa so bestimmt wird, dass er gleich
dem oberen Grenzwert VLmax ist (14), so bestimmt,
dass sie ihren Maximalwert hat, der um einen Betrag ΔVd
kleiner als der obere Grenzwert VLmax ist.
-
Wenn
die Spannungssteuerbefehlswelle VSa den Maximalwert hat, der größer
als die Trägerwelle Ka ist, wird die in dem Kondensator 30 gespeicherte
Ladung verringert, und folglich wird die Ausgangsspannung des Kondensators 30 verringert.
Es ist wahrscheinlich, dass der Antriebsbetrieb des Motors aufgrund
einer äußeren Störung, wie etwa Änderungen
in der Last, instabil wird, wenn die in dem Kondensator 30 gespeicherte
Ladung nicht ausreichend ist.
-
Daher
wird in der siebten Ausführungsform der Maximalwert der
Spannungssteuerbefehlswelle VSa gleich einem Wert festgelegt, der
um den Betrag ΔVd kleiner als der obere Grenzwert VLmax
ist. Als ein Ergebnis kann der Kondensator 30 eine ausreichende
Ladungsmenge darin speichern, so dass der Motor gegen äußere
Störungen stabil angetrieben werden kann.
-
Die
siebte Ausführungsform kann in einer derartigen Weise modifiziert
werden, dass der Kondensator 30, wie in 6 gezeigt,
zwischen den Sternpunkt 1x und die positive Busleitung 22 geschaltet
wird und die Spannungssteuerbefehlswelle VSa festgelegt wird, so
dass sie den Maximalwert hat, der um den Betrag ΔVd kleiner
als der obere Grenzwert VLmax ist.
-
(Achte Ausführungsform)
-
In
einer achten Ausführungsform ist die Gleichstromquelle 3 im
Gegensatz zu der sechsten Ausführungsform, in der die Gleichstromquelle 3 zwischen
den Sternpunkt 1x und die negative Busleitung 21 geschaltet
ist, zwischen den Sternpunkt 1x und die positive Busleitung 22 geschaltet.
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In
der achten Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 10,
wie in 7 (dritte Ausführungsform) gezeigt, aufgebaut,
und die Gleichrichtersteuerschaltung 50 führt
die PWM-Steuerverarbeitung, wie in 13 gezeigt
(sechste Ausführungsform), durch.
-
Die
PWM-Steuerverarbeitung der Gleichrichterschaltung 50 in
der achten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform wie folgt.
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Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa größer als der Spitzenwert VB der Trägerwelle
Ka ist, wird die Spannung der Stromquelle unzureichend, und die
Ausgangsspannung wird anders als in dem Fall, in dem die Spannungsvektorgröße
Vx kleiner als der Spitzenwert VB der Trägerwelle Ka ist,
gesättigt. In diesem Fall wird die Linearität
der Spannungen, die von der Gleichrichterschaltung 20 an
die Statorspule 1 ausgegeben wird, verschlechtert.
-
Daher
verwendet die Gleichrichterschaltung 50 in der achten Ausführungsform
zwischen den Fällen abhängig davon, ob die Spannungsvektorgröße der
Spannungssteuerbefehlswelle VS größer oder kleiner
als der Maximalwert der Trägerwelle Ka ist, unterschiedliche
Spannungssteuerbefehlswellen.
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Insbesondere,
wenn die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VSa kleiner als der Spitzenwert der Trägerwelle Ka (S120a:
Nein) ist, wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa wie bei S137
und S147 in 17 gezeigt bestimmt.
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Die
in 17 gezeigte Spannungssteuerbefehlswelle VSa hat
einen Minimalwert, der kleiner als die Trägerwelle Ka ist,
und wird gleich einem unteren Grenzwert VLmin festgelegt. Dieser
untere Grenzwert VLmin wird als ein niedrigst möglicher
Wert der Spannungssteuerbefehlswelle vorgegeben.
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Durch
Steuern der Gleichrichterschaltung 20 basierend auf der
in 17 gezeigten Steuersteuerbefehlswelle VSa werden
die Ausschaltperiode, in der die Transistoren SW1 bis SW3 ausgeschaltet werden,
und die Einschaltperiode, in der die Transistoren SW4 bis SW6 eingeschaltet
werden, länger als in dem Fall der dritten Ausführungsform.
Daher wird die zur Zeit des Einschaltens der Transistoren SW1 bis
SW3 in der Statorspule 1 gespeicherte Energie verringert.
Auf diese Weise kann der Wärmeverlust der Statorspule 1 verringert
werden.
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Ferner
kann die zur Zeit des Abschaltens der Transistoren SW1 bis SW3 in
dem Kondensator 30 gespeicherte Ladung verringert werden.
Wenn die Ladung in den Kondensator 30 gespeichert wird, kann
der in den Dioden D4 bis D6 fließende Strom verringert
werden, und auf diese Weise kann der Wärmeverlust der Dioden
D4 bis D6 verringert werden.
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Der
Wirkungsgrad beim Antreiben des Motors kann auf diese Weise im Vergleich
zu der dritten Ausführungsform verbessert werden.
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Wenn
die Spannungsvektorgröße Vx der Spannungssteuerbefehlswelle
VS größer als der Spitzenwert der Trägerwelle
Ka ist (S120a: Ja), wird die Spannungssteuerbefehlswelle VSa als
die dritte Spannungssteuerbefehlswelle bei S135 und S145, wie in 18 gezeigt,
bestimmt. Die Spannungssteuerbefehlswelle VSa hat einen Minimalwert,
der um den korrigierenden Wert ΔV' größer
als der untere Grenzwert VLmin ist. Der korrigierende Wert ΔV'
wird als ein Verschiebungswert zwischen dem Minimalwert der Spannungssteuerbefehlswelle
VS und dem unteren Grenzwert VLmin vorgegeben.
-
Auf
diese Weise wird die bei S137 und S147 bestimmte Spannungssteuerbefehlswelle
VSa korrigiert, indem sie auf die Seite des Minimalwerts der Trägerwelle
Ka verschoben wird.
-
Wenn
als ein Ergebnis die Spannungsvektorgröße Vx der
Spannungssteuerbefehlswelle VSa größer als der
Spitzenwert der Trägerwelle Ka ist, wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa so bestimmt, dass ihr Minimalwert größer als
in dem Fall wird, in dem die Spannungsvektorgröße
Vx kleiner als der Spitzenwert der Trägerwelle Ka ist.
Die Linearität der Spannung, die von der Gleichrichterschaltung 20 an
die Statorspule 1 ausgegeben wird, wird auf diese Weise
aufrecht erhalten.
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Die
achte Ausführungsform kann in einer derartigen Weise modifiziert
werden, dass der Kondensator 30 zwischen den Sternpunkt 1x und
die positive Busleitung 22 geschaltet wird und die Gleichrichterschaltung 20 unter
Verwendung der Spannungssteuerbefehlswelle VSa mit einem Minimalwert kleiner
als dem der Trägerwelle Ka gesteuert wird.
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(Neunte Ausführungsform)
-
In
einer neunten Ausführungsform wird die Spannungssteuerbefehlswelle
VSa, wie in 19 gezeigt, so bestimmt, dass
sie ihren Minimalwert hat, der um einen vorgegebenen Wert ΔVd
größer als der untere Grenzwert VLmin ist. Unter
Verwendung dieser Spannungssteuerbefehlswelle VSa kann die neunte
Ausführungsform einen ähnlichen Vorteil wie die
siebte Ausführungsform erzielen.
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Die
neunte Ausführungsform kann derart modifiziert werden,
dass der Kondensator 30 zwischen den Sternpunkt 1x der
Statorspule 1 und die positive Busleitung 22 geschaltet
wird, und die Spannungssteuerbefehlswelle VSa so festgelegt wird, dass
sie einen Minimalwert hat, der um den vorgegebenen Wert ΔVd
größer als der untere Grenzwert VLmin ist.
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In
den vorangehenden Ausführungsformen wird beispielhaft eine
dreieckige Welle, die ihre Größe periodisch von
dem Referenzpotential in die positive Richtung und die negative
Richtung ändert, verwendet. Jedoch können alternativ
andere Wellen, wie etwa eine Sägezahnwelle, die sich periodisch
in die positive Richtung und die negative Richtung ändert, verwendet
werden.
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Außerdem
können die Ausführungsformen modifiziert werden,
um außer dem Motor einen Mehrphasenwechselstrom-Synchronmotor
mit vier oder mehr Phasen zu steuern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3223842 [0002]
- - US 6137704 [0002]
- - US 6320775 [0002]