DE102010061489A1

DE102010061489A1 - Leistungsgenerator mit verbesserter Phasensteuerbarkeit von Phasenströmen

Info

Publication number: DE102010061489A1
Application number: DE102010061489A
Authority: DE
Inventors: Harumi Aichi-pref. Horihata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-06-30
Also published as: JP5504878B2; CN102111102A; US20110156664A1; US8618776B2; CN102111102B; JP2011135695A

Abstract

In einem Leistungsgenerator (1) sind Drei-Phasen-Ankerwicklungen (2, 3) und eine Schalteinheit (5, 6) für jede Phasenankerwicklung (2, 3) vorgesehen. Die Schalteinheit (5, 6) weist ein Paar eines hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) mit einer ersten Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11) und eines zweiten niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) mit einer zweiten Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12) auf. Die Schalteinheit (5, 6) richtet durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11), die erste Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), das zweite niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) und die zweite Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12) eine Spannung (Uc), die in jeder Phasenankerwicklung (2, 3) induziert wird, gleich. Ein Nulldurchgangsdetektor (9) erfasst einen Zeitpunkt, zu dem ein Phasenstrom (Uc), der auf der Spannung (Uv), die in jeder Phasenankerwicklung (2, 3) induziert wird, basiert, seine Richtung umkehrt, als einen Nulldurchgangspunkt des Phasenstroms (Uc). Ein Bestimmer (7) bestimmt einen Aus-Zeitpunkt des hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder des niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) für jede Phasenankerwicklung (2, 3) relativ zu dem Nulldurchgangspunkt, der durch den Nulldurchgangsdetektor (9) erfasst wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung 2009-292954 , eingereicht am 24. Dezember 2009. Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der Priorität aus der japanischen Patentanmeldung, sodass die Beschreibung derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbahrung bezieht sich auf einen Leistungsgenerator zum Erzeugen einer elektrischen Leistung und/oder zum Bewegen von Leistung basierend auf elektromagnetischen Wirkungen zwischen mindestens einem Phasenstrom und einem magnetischen Feld und insbesondere auf einen Leistungsgenerator zum Steuern der Phase des mindestens einen Phasenstroms.
HINTERGRUND
Drei-Phasen-Wechselrichter sind betriebsfähig, um eine elektrische Leistung, wie z. B. Drei-Phasen-Spannungen, die von Drei-Phasen-Wicklungen erzeugt werden, unter Verwendung einer Mehrzahl von Schaltelementen, die jeweils eine Diode, die parallel zu denselben geschaltet ist, haben, in eine Gleichstrom-(DC; DC = Direct-Current)Leistung, wie z. B. eine Gleichstromspannung, zu wandeln. Eine Batterie wird, um damit geladen zu werden, und/oder elektrische Lasten werden mit der Gleichstromleistung versorgt.
Ein Typ dieser Drei-Phasen-Wechselrichter ist betriebsfähig, um ein Schaltelement für jede Phasenankerwicklung nach dem Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit relativ zu einer Spannung, die in einer anderen Phasenankerwicklung induziert wird, auszuschalten. Der eine Typ dieser Drei-Phasen-Wechselrichter ist in beispielsweise der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-7964 offenbart.
Der Drei-Phasen-Wechselrichter dieses Typs ist ferner betriebsfähig, um die Aus-Zeitpunkte des Schaltelements für jede Phasenankerwicklung zu bestimmen, sodass eine Ein-Periode des Schaltelements für jede Phasenankerwicklung von 120 elektrischen Graden bis zu 180 elektrischen Graden variiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfinder haben entdeckt, dass es einen Punkt gibt, der in einem Leistungsgenerator, wie z. B. einer drehenden elektrischen Drei-Phasen-Maschine, die aus einem Rotor, einem Stator mit Drei-Phasen-Ankerwicklungen und einem Drei-Phasen-Wechselrichter, der in der Patentveröffentlichung Nr. 2004-7964 offenbartist, besteht, verbessert werden sollte.
Der Drei-Phasen-Wechselrichter, der in der Patentveröffentlichung offenbart ist, bestimmt genauer gesagt für jede Phasenankerwicklung relativ zu einer Spannung, die in einer anderen Phasenankerwicklung induziert wird, die Aus-Zeitpunkte des Schaltelements.
Der Drei-Phasen-Wechselrichter kann jedoch die Phase eines Phasenstroms, der durch jede Phasenankerwicklung fließt, nicht genau steuern.
Es sei ein Fall betrachtet, bei dem der Drei-Phasen-Wechselrichter versucht, die Phase eines Phasenstroms für eine Ein-Phasen-Ankerwicklung zu steuern, um dadurch eine Periode der Ein-Phasen-Ankerwicklung länger als eine Periode, während der der Phasenstrom durch die entsprechende Diode fließen kann, zu machen; diese Ein-Periode ermöglicht, dass während einer voreingestellten Periode (einem voreingestellten Bereich eines elektrischen Winkels) ein Strom von der Batterie zu der Ein-Phasen-Ankerwicklung fließt.
In diesem Fall erfordert die Steuerung der Phase eines Phasenstroms für eine Ein-Phasen-Ankerwicklung, auf die als eine „Phasen-Steuerung” Bezug genommen ist, eine genaue relative Position zwischen dem Rotor und dem Stator (jeder Phasenankerwicklung). Die Phasensteuerung erfordert somit eine Komponente, wie z. B. einen Drehmelder, zum Erfassen der Drehposition des Rotors, um die Phasensteuerung auszuführen.
Die drehende elektrische Drei-Phasen-Maschine, die den Drei-Phasen-Wechselrichter, der in der Patentveröffentlichung offenbart ist, aufweist, kann mit anderen Worten die Phasensteuerung solange nicht ausführen, bis dieselbe eine Komponente zum Erfassen der Drehposition des Rotors aufweist.
Normale drehende elektrische Drei-Phasen-Maschinen als Leistungsgeneratoren sind derart entworfen, dass ein magnetischer Fluss, der durch den magnetisch erregten Rotor erzeugt wird, eine Spannung in jeder Phasenankerwicklung induziert. Ein Strom, der durch jede Phasenankerwicklung fließt, erzeugt ferner einen magnetischen Fluss, und der magnetische Fluss, der durch den Strom, der durch jede Phasenankerwicklung fließt, erzeugt wird, hat einen Einfluss auf die Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird. Um es zusammenzufassen, wird die Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, durch den Strom, der durch dieselbe fließt, beeinträchtigt.
Der Drei-Phasen-Wechselrichter, der in der Patentveröffentlichung offenbart ist, ist ferner betriebsfähig, um jedes der Schaltelemente in einer Synchronisation mit einer Periode einer Leitfähigkeit, während der ein Strom durch eine entsprechende Diode fließen kann, einzuschalten, und um dadurch die Drei-Phasen-Spannungen in eine Gleichstromspannung gleichzurichten. Auf diese Gleichrichtung ist als eine „synchrone Gleichrichtung” Bezug genommen.
Wenn der Drei-Phasen-Wechselrichter die synchrone Gleichrichtung ausführt, während die Ein-/Aus-Zeitpunkte jedes der Schaltelemente geändert werden, gibt es keine große Änderung der Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird.
Wie es in der Patentveröffentlichung offenbart ist, kann jedoch, wenn der Drei-Phasen-Wechselrichter Drei-Phasen-Spannungen in eine Gleichstromspannung gleichrichtet, wobei die Ein-Periode jedes der Schaltelemente eingestellt ist, um länger als oder von einer Periode, während der ein Strom durch eine entsprechende Diode fließt, verschoben zu sein, ein Strom in jeder Phasenankerwicklung während einer Periode, außer der Ein-Periode einer entsprechenden Diode, von der Batterie fließen, was in einer wesentlichen Änderung der Phase der Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung erzeugt wird, resultiert.
Diese wesentliche Änderung der Phase der Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, kann es schwierig machen, die Aus-Zeitpunkte des Schaltelements für jede Phasenankerwicklung relativ zu einer Spannung, die in einer anderen Phasenankerwicklung induziert wird, aufgrund der wesentlichen Änderung der Phase der Spannung, die in einer anderen Phasenankerwicklung induziert wird, genau zu bestimmen.
Angesichts der im Vorhergehenden dargelegten Umstände strebt einer von verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung danach, Leistungsgeneratoren zu schaffen, die entworfen sind, um sich dem Punkt zu widmen, der in dem im Vorhergehenden dargelegten Leistungsgenerator verbessert werden sollte.
Eine Alternative der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung zielt genauer gesagt auf das Schaffen eines Leistungsgenerators ab, der fähig ist, die Phase eines Stroms, der durch eine Phasenankerwicklung des Leistungsgenerators fließt, genau zu steuern, ohne Komponenten zum Erfassen der Drehposition eines Rotors des Leistungsgenerators zu verwenden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsgenerator geschaffen. Der Leistungsgenerator weist Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen und eine Schalteinheit auf, die für jede der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen ein Paar eines hochseitigen Schaltelements mit einer Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements mit einer zweiten Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist. Die Schalteinheit ist konfiguriert, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement, die erste Diode, das zweite niederseitige Schaltelement oder die zweite Diode eine Spannung gleichzurichten, die in jeder der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen induziert wird. Der Leistungsgenerator weist einen Nulldurchgangsdetektor, der einen Zeitpunkt, zu dem ein Phasenstrom, der auf der Spannung, die in jeder der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen induziert wird, basiert, seine Richtung umkehrt, als einen Nulldurchgangspunkt des Phasenstroms erfasst, und einen Bestimmer, der einen Aus-Zeitpunkt von mindestens entweder dem hochseitigen Schaltelement oder dem niederseitigen Schaltelement für jede der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen relativ zu dem Nulldurchgangspunkt, der durch den Nulldurchgangsdetektor erfasst wird, bestimmt, auf.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsgenerator geschaffen. Der Leistungsgenerator weist Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen und eine Schalteinheit auf, die für jede der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen ein Paar eines hochseitigen Schaltelements mit einer ersten Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements mit einer zweiten Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist. Das Schaltelement ist konfiguriert, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement, die erste Diode, das zweite niederseitige Schaltelement und die zweite Diode eine Spannung, die in jeder der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen induziert wird, gleichzurichten. Der Leistungsgenerator weist einen Phasendetektor, der eine Phase eines Phasenstroms direkt erfasst, auf, wobei der Phasenstrom basierend auf der Spannung, die in jeder der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen induziert wird, erzeugt wird. Der Leistungsgenerator weist eine Steuerung, die konfiguriert ist, um in einem Phasensteuermodus in Betrieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement als auch das niederseitige Schaltelement innerhalb einer Ein-Periode einzuschalten, auf. Die Ein-Periode ist seit einem Start einer Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden verzögert. Die Ein-Periode sowohl des hochseitigen Schaltelements als auch des niederseitigen Schaltelements wird basierend auf der erfassten Phase des Phasenstroms bestimmt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsgenerator geschaffen, der einen Rotor, der eine Feldwicklung aufweist, und Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen aufweist. Wenn die Feldwicklung erregt wird, wobei der Rotor gedreht wird, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, ist die Ankerwicklung mit mindestens zwei Phasen konfiguriert, um basierend auf dem erzeugten sich drehenden magnetischen Feld als eine Ausgangsleistung des Leistungsgenerators eine elektrische Leistung zu erzeugen. Der Leistungsgenerator weist ein Schaltelement, das für jede der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen ein Paar eines hochseitigen Schaltelements mit einer ersten Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements mit einer zweiten Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist, auf. Die Schalteinheit ist konfiguriert, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement, die erste Diode, das zweite niederseitige Schaltelement oder die zweite Diode eine Spannung gleichzurichten, die in jeder der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen induziert wird. Der Leistungsgenerator weist einen Spannungsregler, der ein Schaltelement, das mit der Feldwicklung verbunden ist, hat, auf, wobei der Spannungsregler konfiguriert ist, um ein Tastverhältnis bzw. eine Einschaltdauer des Schaltelements zu steuern, um dadurch die Ausgangsleistung des Leistungsgenerators zu regeln. Der Leistungsgenerator weist eine Steuerung auf, die konfiguriert ist, um,
wenn eine Drehgeschwindigkeit des Rotors höher als ein erster voreingestellter Wert und niedriger als ein zweiter voreingestellter Wert, der höher als der erste voreingestellte Wert ist, ist, und ein Wert des Tastverhältnisses des Schaltelements gleich oder höher als ein voreingestellter Wert ist, in einem Phasensteuermodus in Betrieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement als auch das niederseitige Schaltelement innerhalb einer Ein-Periode einzuschalten, wobei die Ein-Periode seit einem Start einer Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden verzögert ist, und,
wenn mindestens entweder die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich oder niedriger als der erste voreingestellte Wert ist, die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich oder höher als der zweite voreingestellte Wert ist oder der Wert des Tastverhältnisses des Schaltelements niedriger als der voreingestellte Wert ist, in einem synchronen Steuermodus in Betrieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement als auch das niederseitige Schaltelement derart ein- und auszuschalten, dass die Ein-Periode sowohl des hochseitigen Schaltelements als auch des niederseitigen Schaltelements innerhalb der Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden ist.
Die vorhergehenden und/oder andere Merkmale und/oder Vorteile von verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind angesichts der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser zu erkennen. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Merkmale und/oder Vorteile, wo es anwendbar ist, einschließen und/oder ausschließen. Zusätzlich können verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung eines odere mehrere Merkmale von anderen Ausführungsbeispielen, wo es anwendbar ist, kombinieren. Die Beschreibung von Merkmalen und/oder Vorteilen von besonderen Ausführungsbeispielen sollte nicht als andere Ausführungsbeispiele oder die Ansprüche begrenzend aufgefasst werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigen:
1 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Systemkonfiguration eines Leistungsgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
2 eine grafische Darstellung, die eine erste charakteristische Bezugsausgangskurve „a” des Leistungsgenerators und eine zweite charakteristische Bezugsausgangskurve „b” des in 1 dargestellten Leistungsgenerators darstellt;
3 eine Ansicht, die eine Wellenform einer U-Phasen-Spannung, die in einer U-Phasen-Wicklung induziert wird, und eine Wellenform eines U-Phasen-Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung fließt, als ein Resultat einer Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung durch den Leistungsgenerator in einem synchronen Steuermodus schematisch darstellt;
4 eine Ansicht, die eine Wellenform einer U-Phasen-Spannung, die in einer U-Phasen-Wicklung induziert wird, und eine Wellenform eines U-Phasen-Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung fließt, als ein Resultat einer Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung durch den Leistungsgenerator in einem Phasensteuermodus schematisch darstellt;
5 eine Teilstrukturansicht des Leistungsgenerators, bei dem ein Satz einer Steuerung, eines Treibers und eines Nulldurchgangsdetektors für jede Phasenankerwicklung vorgesehen ist;
6 eine grafische Darstellung, die zusätzlich zu einer ersten charakteristischen Bezugsausgangskurve „a” und einer zweiten charakteristischen Bezugsausgangskurve „b”, die in 2 dargestellt sind, eine dritte charakteristische Bezugsausgangskurve „c”, die in Informationen, die in der Steuerung, die in 1 dargestellt ist, gespeichert sind, umfasst ist, schematisch darstellt;
7 eine grafische Darstellung, die ein Beispiel der Wellenform einer Phasenspannung E0, die in einer entsprechenden einen Phasenwicklung induziert wird, wenn eine Drehgeschwindigkeit des Rotors N₀ ist, schematisch darstellt, und ein Beispiel der Wellenform einer Phasenspannung E0', die in einer entsprechenden einen Phasenwicklung induziert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors N₀' ist, darstellt;
8 eine grafische Ansicht, die einen Phasenstrom schematisch darstellt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich oder höher als der Wert N0' und niedriger als der Wert N0' ist; und
9 ein Flussdiagramm, das eine Betriebsmodusschaltroutine, die durch eine Steuerung auszuführen ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische Bezugszeichen benutzt, um identische entsprechende Komponenten zu identifizieren.
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist insbesondere in 1 ein Leistungsgenerator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung auf einen Drei-Phasen-Leistungsgenerator 1, der in einem Motorfahrzeug eingebaut ist, angewandt.
Der Leistungsgenerator 1 weist erste Ankerwicklungen 2, zweite Ankerwicklungen 3, einen Rotor 4M, der eine Feldwicklung 4 aufweist, ein Paar von ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6, eine Steuerung (einen Bestimmer) 7, einen Treiber 8, einen Nulldurchgangsdetektor 9 und einen Spannungsregler 10 auf.
Der Leistungsgenerator 1 arbeitet, um eine Wechselstrom-(AC-; AC alternatingcurrent)Spannung, die in jeder der ersten und zweiten Ankerwicklungen 2 und 3 induziert wird, über eine entsprechende der ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6 in eine Gleichstromspannung zu wandeln und eine Batterie 11, um dieselbe damit zu laden, mit der Gleichstromspannung zu versorgen, und/oder elektrische Lasten, die in dem Motorfahrzeug eingebaut sind, mit der Gleichstromspannung zu versorgen. Der Leistungsgenerator 1 arbeitet ferner, um eine Gleichstromspannung, mit der von der Batterie 11 versorgt wird, über die ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6 in eine Drei-Phasen-Wechselstromspannung zu wandeln und die Drei-Phasen-Wechselstromspannung an jede der ersten und zweiten Ankerwicklungen 2 und 3 anzulegen, und um dadurch eine Drehleistung (ein Drehmoment) zu erzeugen, um den Rotor 4M zu drehen. Der Rotor 4M ist beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer internen Verbrennungsmaschine bzw. einer Maschine mit interner Verbrennung, die in dem Motorfahrzeug eingebaut ist, direkt oder indirekt gekoppelt, sodass die erzeugte Drehleistung die Kurbelwelle der interne Verbrennungsmaschine dreht.
Die ersten Ankerwicklungen 2 sind beispielsweise Mehrphasenankerwicklungen, wie z. B. Drei-Phasen-Ankerwicklungen. Die ersten Ankerwicklungen 2 sind in einem und um einen Ankerkern gewickelt, um einen ersten Anker zu bilden. Der Ankerkern hat beispielsweise in seinem lateralen Querschnitt eine Ringform und eine Mehrzahl von Nuten, die dadurch gebildet sind und umfangsmäßig in gegebenen Abständen angeordnet sind. Die ersten Ankerwicklungen 2 sind in den Nuten des Ankerkerns gewickelt.
Die zweiten Ankerwicklungen 3 sind ähnlicherweise beispielsweise Mehrphasenankerwicklungen, wie z. B. Drei-Phasen-Ankerwicklungen. Die zweiten Ankerwicklungen 3 sind in und um beispielsweise den Ankerkern gewickelt, um einen zweiten Anker zu bilden. Die zweiten Ankerwicklungen 3 sind beispielsweise in den Nuten des Ankerkerns derart gewickelt, dass die ersten Ankerwicklungen 2 und die zweiten Ankerwicklungen 3 eine Phasenverschiebung von 30 elektrischen Grad (π/6 rad) dazwischen haben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist genauer gesagt jeder Satz der ersten und zweiten Mehrphasenankerwicklungen 2 und 3 ein Satz von Drei-Phasen-Ankerwicklungen. Die ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 2 bestehen aus U-, V- und W-Phasen-Wicklungen, die in beispielsweise eine Sternkonfiguration geschaltet sind. Die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen haben jeweils ein Ende, das mit einem gemeinsamen Knoten (neutralen Punkt) verbunden ist, und das andere Ende ist mit einem separaten Anschluss verbunden. Die zweiten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 3 bestehen ähnlicherweise aus X-, Y- und Z-Phasen-Wicklungen, die in beispielsweise eine Sternkonfiguration geschaltet sind. Die X-, Y- und Z-Phasen-Wicklungen haben jeweils ein Ende, das mit einem gemeinsamen Knoten (neutralen Punkt) verbunden ist, und das andere Ende ist mit einem separaten Anschluss verbunden.
Der Rotor 4M ist beispielsweise an einer Drehwelle (nicht gezeigt) befestigt und beispielsweise innerhalb des Ankerkerns drehbar angeordnet. Ein Ende der Drehwelle ist mit der Kurbelwelle der internen Verbrennungsmaschine derart direkt oder indirekt gekoppelt, dass der Rotor 4M und die Drehwelle durch die interne Verbrennungsmaschine (Maschine) drehbar angetrieben sind. Eine Drehung des Rotors 4M kann mit anderen Worten zu der Kurbelwelle der Maschine als eine Drehleistung übertragen werden, sodass die Kurbelwelle durch die Drehleistung gedreht werden kann.
Der Rotor 4M weist eine Mehrzahl von Feldpolen und eine Feldwicklung 4 die in dem Rotor 4M gewickelt ist, auf. Die Feldwicklung 4 ist über Schleifringe und dergleichen mit dem Spannungsregler 10 elektrisch verbunden. Wenn dieselbe durch den Spannungsregler 10 erregt ist, magnetisiert die Feldwicklung 4 die Mehrzahl von Feldpolen mit ihren alternativen Nord- und Südpolaritäten, um dadurch ein magnetisches Rotorfeld zu erzeugen. Es sei bemerkt, dass als der Rotor 4M ein Rotor, der Permanentmagnete oder einen Rotor mit einem ausgeprägten Pol zum Erzeugen eines magnetischen Rotorfelds aufweist, verwendet sein kann.
Die erste Schalteinheit 5 ist zwischen den ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 2 und der Batterie 11 angeordnet und bildet einen Brückenarm, der eine Mehrzahl von Schaltern eines oberen Arms und eine Mehrzahl von Schaltern eines unteren Arms aufweist, wobei jeder Schalter eines oberen und unteren Arms aus einem Schaltelement und einer Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, besteht.
Die erste Schalteinheit 5 weist genauer gesagt ein erstes Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q1 und Q2, ein zweites Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q3 und Q4 und ein drittes Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q5 und Q6 auf. Die erste Schalteinheit 5 weist Dioden D1, D2, D3, D4, D5 und D6 auf, die zu den Schaltelementen Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 bzw. Q6 elektrisch parallel geschaltet sind.
Die Kathode jeder der Dioden D1, D2, D3, D4, D5 und D6 ist mit der Drain (dem Kollektor) eines entsprechenden der Schaltelemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 verbunden, und die Anode derselben ist mit der Source (dem Emitter) eines entsprechenden der Schaltelemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 verbunden.
Das erste, zweite und dritte Paar von Schaltelementen Q1 und Q2, Q3 und Q4 und Q5 und Q6 sind miteinander in eine Brückenkonfiguration parallel geschaltet.
Die hochseitigen Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 haben jeweils ein Ende, das als ein gemeinsamer Verbindungsanschluss (erster Gleichstromanschluss) verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungsanschluss ist über eine Ausgangsleitung OL und einen Anschluss B mit der positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden; diese elektrischen Lasten sind mit der Ausgangsleitung OL elektrisch verbunden. Die niederseitigen Schaltelemente Q2, Q4 und Q6 haben jeweils ein Ende, das als ein gemeinsamer Verbindungsanschluss (zweiter Gleichstromanschluss) verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungsanschluss ist an Masse gelegt. Bei den hochseitigen Schaltelementen Q1, Q3 und Q5 ist jeweils das andere Ende an einem Anschluss (Wechselstromanschluss) mit dem anderen Ende eines entsprechenden der niederseitigen Schaltelemente Q2, Q4 und Q6 verbunden.
Der Wechselstromanschluss zwischen den hochseitigen und niederseitigen Schaltelementen Q1 und Q2 ist mit dem separaten Anschluss der U-Phasen-Wicklung verbunden, der Wechselstromanschluss zwischen den hochseitigen und niederseitigen Schaltelementen Q3 und Q4 ist mit dem separaten Anschluss der V-Phasen-Wicklung verbunden, und der Wechselstromanschluss zwischen den hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q5 und Q6 ist mit dem separaten Anschluss der W-Phasen-Wicklung verbunden.
Die zweite Schalteinheit 6 ist ähnlicherweise zwischen den zweiten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 3 und der Batterie 11 angeordnet und bildet einen Brückenarm, der eine Mehrzahl von Schaltern eines oberen Arms und eine Mehrzahl von Schaltern eines unteren Arms aufweist, wobei jeder Schalter eines oberen und unteren Arms aus einem Schaltelement und einer Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, besteht.
Die zweite Schalteinheit 6 weist genauer gesagt ein erstes Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q7 und Q8, ein zweites Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q9 und Q10 und ein drittes Paar (einen Brückenarm) von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q11 und Q12 auf. Die zweite Schaleinheit 6 weist ferner Dioden D7, D8, D9, D10, D11 und D12, die zu den Schaltelementen Q7, Q8, Q9, Q10, Q11 bzw. Q12 elektrisch parallel geschaltet sind, auf.
Die Katode jeder der Dioden D7, D8, D9, D10, D11 und D12 ist mit der Drain (dem Kollektor) eines entsprechenden der Schaltelemente Q7, Q8, Q9, Q10, Q11 und Q12 verbunden, und die Anode derselben ist mit der Source (dem Emitter) eines entsprechenden der Schaltelemente Q7, Q8, Q9, Q10, Q11 und Q12 verbunden.
Das erste, zweite und dritte Paar von Schaltelementen Q7 und Q8, Q9 und Q10 und Q11 und Q12 sind miteinander jeweils in eine Brückenkonfiguration geschaltet.
Die hochseitigen Schaltelemente Q7, Q9 und Q11 haben jeweils ein Ende, das als ein gemeinsamer Verbindungsanschluss (erster Gleichstromanschluss) verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungsanschluss ist über die Ausgangsleitung OL und den Anschluss B mit der positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden. Die niederseitigen Schaltelemente Q8, Q10 und Q12 haben jeweils ein Ende, das als ein gemeinsamer Verbindungsanschluss (zweiter Gleichstromanschluss) verbunden ist, und der gemeinsame Verbindungsanschluss ist an Masse gelegt. Bei den hochseitigen Schaltelementen Q7, Q9 und Q11 ist jeweils das andere Ende an einem Anschluss (Wechselstromanschluss) mit dem anderen Ende eines entsprechenden der niederseitigen Schaltelemente Q8, Q10 und Q12 verbunden.
Der Wechselstromanschluss zwischen den hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q7 und Q8 ist mit dem separaten Anschluss der X-Phasen-Wicklung verbunden, der Wechselstromanschluss zwischen den hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q9 und Q10 ist mit dem separaten Anschluss der Y-Phasen-Wicklung verbunden, und der Wechselstromanschluss zwischen den hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q11 und Q12 ist mit dem separaten Anschluss der Z-Phasen-Wicklung verbunden.
Als die Schaltelemente Q1 bis Q12 sind vorzugsweise Leistungs-MOSFET verwendet, da dieselben im Vergleich zu Dioden, die für normale Gleichrichter verwendet sind, einen niedrigeren Verlust haben. Wenn Leistungs-MOSFET als Schaltelemente Q1 bis Q12 verwendet sind, können innere Dioden der Leistungs-MOSFET als die Dioden D1 bis D12 verwendet sein, sodass die diskreten Komponenten der Dioden eliminiert sind. Ein anderer Typ von Schaltelementen kann als die Schaltelemente Q1 bis Q12 verwendet sein.
Der Nulldurchgangsdetektor (Phasendetektor) 9 ist mit der Steuerung 7 und mit beispielsweise dem ersten Gleichstromanschluss, dem zweiten Gleichstromanschluss und den Wechselstromanschlüssen der jeweiligen Paare der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2, Q3 und Q4, Q5 und Q6, Q7 und Q8, Q9 und Q10 und Q11 und Q12 verbunden. Der Nulldurchgangsdetektor 9 ist betriebsfähig, um, während ein Schaltelement ein ist, einen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem ein Phasenstrom, der durch das Schaltelement und/oder eine entsprechende Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, fließt, seine Richtung umkehrt. Der Nulldurchgangsdetektor 9 ist mit anderen Worten betriebsfähig, um, während ein Schaltelement ein ist, einen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem die Wellenform eines Phasenstroms, der durch das Schaltelement und/oder eine entsprechende Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, fließt, durch null geht. Auf diesen Zeitpunkt, der einem Schaltelement in einem EIN-Zustand entspricht, ist im Folgenden als ein „Nulldurchgangspunkt eines Schaltelements” Bezug genommen.
Der Nulldurchgangsdetektor 9 ist beispielsweise betriebsfähig, um, während das Schaltelement Q1 ein ist, einen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem ein Phasenstrom, der durch das Schaltelement Q1 und/oder die Diode D1 fließt, seine Richtung umkehrt. Der Nulldurchgangsdetektor 9 ist betriebsfähig, um die Nulldurchgangserfassung einzeln für jeden Schalter eines oberen und unteren Arms auszuführen und zu der Steuerung 7 Informationen auszugeben, die den Nulldurchgangspunkt jedes Mal angeben, wenn ein Phasenstrom, der durch einen Schalter eines oberen und unteren Arms fließt, seine Richtung umkehrt.
Die Steuerung 7 ist mit dem Treiber 8 kommunikationsfähig verbunden. Die Steuerung 7 ist betriebsfähig, um basierend auf den Informationen, die von dem Nulldurchgangsdetektor 9 ausgegeben werden, Ein- und Aus-Zeitpunkte jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 zu bestimmen. Der Treiber 8 ist mit einem Steueranschluss (einem Gate oder einer Basis) jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 elektrisch verbunden und betriebsfähig, um jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 gemäß den bestimmten Ein- und Aus-Zeitpunkten eines entsprechenden der Schaltelemente Q1 bis Q12 einzeln zu treiben. Die Steuerung 7 kann als eine Computerschaltung (programmierte Logikschaltung) entworfen sein, die im Wesentlichen aus beispielsweise einer CPU, einer I/O-Schnittstelle und einer Speichereinheit zum Laufenlassen eines vorbereiteten Steuerprogramms (vorbereiteter Steuerprogramme) besteht, um Ein- und Aus-Zeitpunkte jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 zu bestimmen. Die Steuerung 7 kann als eine fest verdrahtete Logikschaltung oder eine Hybridschaltung, die eine fest verdrahtete Logikschaltung und eine programmierten Logikschaltung aufweist, entworfen sein.
Der Spannungsregler 10 hat einen Anschluss F und ist mit einem Schaltelement SE mit einer Diode, die zu demselben parallel geschaltet ist, ausgestattet. Das Schaltelement SE ist durch den Anschluss F zwischen die Feldwicklung 4 und die Ausgangsleitung OL elektrisch geschaltet. Der Spannungsregler 10 ist betriebsfähig, um die Spannung an der Ausgangsleitung OL auf einen voreingestellten Zielpegel zu regeln, der beispielsweise leicht höher als die Nennspannung der Batterie 11 ist. Wenn das Schaltelement SE in einem Ein-Zustand ist, fließt basierend auf der Spannung an der Ausgangsleitung OL des Leistungsgenerators 1 ein Feldstrom durch die Feldwicklung 4, sodass die Spannung an der Ausgangsleitung OL reduziert wird. Wenn im Gegensatz dazu das Schaltelement SE in einem Aus-Zustand ist, fließt der Feldstrom weiter durch die Diode, wobei die Spannung an der Ausgangsleitung OL im Wesentlichen unverändert gehalten wird. Basierend auf den Charakteristiken des Schaltelements SE ist der Spannungsregler 10 betriebsfähig, um das Schaltelement SE intermittierend zu treiben, während eine Ein-Periode (ein Tastverhältnis) des Schaltelements SE angepasst wird, um dadurch die Batteriespannung VB auf den Zielpegel zu regeln.
Betriebsvorgänge des Leistungsgenerators 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind als Nächstes beschrieben.
Bei dem Leistungsgenerator 1 erzeugt, wenn die Feldwicklung 4 durch den Spannungsregler 10 intermittierend erregt wird, während sich der Rotor 4M dreht, die sich drehende Feldwicklung 4 einen magnetischen Fluss. Der erzeugte magnetische Fluss magnetisiert die Mehrzahl von Feldpolen.
Die Drehung der Mehrzahl von Feldpolen erzeugt einen magnetischen Fluss, und der erzeugte magnetische Fluss induziert in jeder ersten und zweiten Drei-Phasen-Ankerwicklung 2 und 3 eine Drei-Phasen-Wechselstromspannung. Jede der ersten und zweiten Schalteinheiten 5 führt eine Gleichrichtung der Drei-Phasen-Wechselstromspannung, die in jeder der ersten und zweiten Ankerwicklungen 2 und 3 induziert wird, aus, um eine Gleichstrom(DC-)Spannung zu erzeugen, und die erzeugte Gleichstromspannung wird durch die Ausgangsleitung OL ausgegeben, sodass die Batterie 11, um dieselbe zu laden, und die elektrischen Lasten mit der ausgegebenen Gleichstromspannung versorgt werden. Die ausgegebene Gleichstromspannung des Leistungsgenerators 1 hängt von einer Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und der Menge des Feldstroms, mit dem die Feldwicklung 4 zu versorgen ist, ab.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, fließt, da die Dioden D1 bis D6, die die erste Schalteinheit 5 in sich aufweist, zu den jeweiligen Schaltelementen Q1 bis Q6 parallel geschaltet sind, selbst wenn die Schaltelemente Q1 bis Q6 in einem Aus-Zustand sind, basierend auf der Drei-Phasen-Wechselstromspannung ein Phasenstrom durch jede der Dioden D1 bis D6, solange eine entsprechende Phasenspannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, größer als die Batteriespannung VB ist, sodass die Drei-Phasen-Wechselstromspannung gleichgerichtet wird. Das Gleiche erscheint in der zweiten Schalteinheit 6. Auf eine Periode, während der ein Phasenstrom durch eine Diode solange fließen kann, wie eine entsprechende Phasenspannung höher als die Batteriespannung VB ist, ist als eine „Periode einer Leitfähigkeit” der Diode Bezug genommen.
Die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet beispielsweise die folgenden zwei Betriebsmodi: „synchroner Steuermodus” und „Phasensteuermodus”.
Bei dem synchronen Steuermodus schaltet genauer gesagt die Steuerung 7 jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 in einer Synchronisation mit der Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden Diode ein. Auf diesen Betriebsvorgang der Steuerung 7 bei dem synchronen Steuermodus ist als eine „synchrone Steueraufgabe” Bezug genommen.
Bei dem Phasensteuermodus schaltet die Steuerung 7 jedes der Schaltelemente Q1 bis Q12 nach dem Start der Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden Diode ein. Dies ermöglicht, selbst wenn eine Phasenspannung niedriger als die Batteriespannung VB ist, dass ein Strom von der Batterie 11 durch ein entsprechendes der Schaltelemente Q1 bis Q12 gezogen wird. Auf diesen Betriebsvorgang der Steuerung 7 bei dem Phasensteuermodus ist als eine „Phasensteueraufgabe” Bezug genommen.
Der Vergleich zwischen der synchronen Steueraufgabe und der Phasensteueraufgabe zeigt, dass die Leistungserzeugungseffizienz des Leistungsgenerators 1 in dem synchronen Steuermodus höher als dieselbe des Leistungsgenerators 1 in dem Phasensteuermodus ist, und die Menge des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 in dem Phasensteuermodus ist größer als dieselbe des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 in dem synchronen Steuermodus.
Es ist somit vorzuziehen, dass die Steuerung 7 die synchrone Steueraufgabe ausführt, wenn entweder der Gesamtwert der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten relativ niedrig ist (niedriger als eine erste voreingestellte Schwelle), sodass ein Wert des Ausgangsstroms kleiner als ein voreingestellter Wert ist, oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M relativ hoch (höher als eine zweite voreingestellte Schwelle) ist.
Es ist andererseits vorzuziehen, dass die Steuerung 7 die Phasensteueraufgabe ausführt, wenn der Gesamtwert der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten relativ hoch (höher als die erste voreingestellte Schwelle) ist, wobei die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M relativ niedrig (niedriger als die zweite voreingestellte Schwelle) ist.
Um den synchronen Steuermodus und den Phasensteuermodus effektiv zu schalten, speichert die Steuerung 7 darin Informationen I, die eine erste charakteristische Bezugsausgangskurve „a”, die eine Beziehung zwischen einer Variablen des Ausgangsstroms und einer Variablen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M darstellt, aufweisen; die erste charakteristische Bezugsausgangskurve „a” wurde in einem Fall erhalten, bei dem der Leistungsgenerator 1 die synchrone Steueraufgabe ausgeführt hat (siehe 2).
Die Informationen I, die in der Steuerung 7 gespeichert sind, weisen eine zweite charakteristische Bezugsausgangskurve „b”, die eine Beziehung zwischen einer Variablen des Ausgangsstroms und einer Variablen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M darstellt, auf; diese zweite charakteristische Bezugsausgangskurve „b” wurde in einem Fall erhalten, bei dem der Leistungsgenerator 1 die Phasensteueraufgabe ausgeführt hat (siehe 2). In dieser grafischen Darstellung von 2 stellt die horizontale Achse eine Variable der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M dar, und die vertikale Achse stellt eine Variable des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 dar. Die Informationen I können durch beispielsweise Experimente und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungsgenerators 1 selbst und/oder eines Computermodells, das funktionell equivalent zu demselben ist, erhalten worden sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M durch die Steuerung 7 basierend auf den Informationen erfasst werden, mit denen von dem Nulldurchgangsdetektor 9 versorgt wird, die den Nulldurchgangspunkt jedes Mal angeben, wenn ein Phasenstrom, der durch einen Schalter eines oberen oder unteren Arm fließt, seine Richtung umkehrt, wie es später beschrieben ist.
Die Steuerung 7 ist genauer gesagt entworfen, um die synchrone Steueraufgabe gemäß den Informationen I auszuführen, wenn ein Wert des Ausgangsstroms Io gleich oder kleiner als ein voreingestellter Wert I1 als erste voreingestellte Schwelle, die einem Wert N1 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M auf der zweiten charakteristischen Bezugsausgangskurve „b” entspricht, ist (siehe „JA” bei Schritt S1 und S3 in 1). Wenn sonst ein Wert des Ausgangsstroms Io größer als der voreingestellte Wert Il, der dem Wert N1 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M auf der zweiten charakteristischen Bezugsausgangskurve „b” entspricht, ist, ist die Steuerung 7 entworfen, um die Phasensteueraufgabe auszuführen (siehe „Nein” bei Schritt S1 und S5 in 1).
Die Steuerung 7 ist zusätzlich entworfen, um die synchrone Steueraufgabe gemäß den Informationen I, wenn ein Wert der Drehgeschwindigkeit RS des Rotors 4M gleich oder höher als ein voreingestellter Wert N2, wie zum Beispiel 2500 UpM, als die zweite voreingestellte Schwelle auf der ersten charakteristischen Bezugsausgangskurve „a” ist, auszuführen (siehe „JA” in einem Schritt S11 und S13 in 1). Der voreingestellte Wert N2 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M ermöglicht dem Leistungsgenerator 1, der in dem synchronen Steuermodus in Betrieb ist, einen ausreichenden Pegel des Ausgangsstroms zu erhalten. Wenn sonst ein Wert der Drehgeschwindigkeit RS des Rotors 4M niedriger als der voreingestellte Wert N2 auf der ersten charakteristischen Bezugsausgangskurve „a” ist, ist die Steuerung 7 entworfen, um die Phasensteueraufgabe auszuführen (siehe „NEIN” bei Schritt S11 und S15 in 1).
Ein Wert des Ausgangsstroms, der durch den Leistungsgenerator 1 bei dem voreingestellten Wert N2 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M erhalten wird, wenn der Leistungsgenerator 1 in dem synchronen Steuermodus in Betrieb ist, ist mit anderen Worten im Wesentlichen in einer Übereinstimmung mit einem Wert des Ausgangsstroms, der durch den Leistungsgenerator 1 bei dem voreingestellten Wert N2 der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M erhalten wird, wenn der Leistungsgenerator 1 in dem Phasensteuermodus in Betrieb ist.
Wie basierend auf den Informationen, die von dem Nulldurchgangsdetektor 9 ausgegeben werden, Ein- und Aus-Zeitpunkte von jedem der Schaltelemente Q1 bis Q12 unter einer Steuerung der Steuerung 7 in sowohl dem synchronen Steuermodus als auch dem Phasensteuermodus zu bestimmen sind, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Synchroner Steuermodus
3 stellt schematisch eine Wellenform einer U-Phasen-Spannung Uv, die in einer U-Phasen-Wicklung induziert wird, und eine Wellenform eines U-Phasen-Stroms Uc, der als ein Resultat der Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung durch den Leistungsgenerator 1 bei dem synchronen Steuermodus (siehe 1) durch die U-Phasen-Wicklung fließt, dar. Die Wellenform der U-Phasen-Spannung Uv und dieselbe des U-Phasen-Stroms Uc sind Beispiele der Wellenformen der Drei-Phasen-Spannungen, die in den ersten Ankerwicklungen 2 induziert werden, und jener der Drei-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen ersten Ankerwicklungen 2 fließen. Es sei bemerkt, dass die U-Phasen-Spannung Uv der Potenzialunterschied zwischen Masse und einem Punkt P1, der dem Wechselstromanschluss zwischen den hoch- und niederseitigen Schaltelementen Q1 und Q2 (siehe 1) entspricht, ist.
Da der gemeinsame Verbindungsanschluss (der erste Gleichstromanschluss) der hochseitigen Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 an die Batteriespannung VB geklemmt ist, während die U-Phasen-Spannung Uv, die in der U-Phasen-Wicklung induziert wird, höher als die Batteriespannung VB ist, ist die Diode D1 innerhalb der Periode einer Leitfähigkeit, sodass der U-Phasen-Strom Uc durch die Diode D1 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv im Wesentlichen an die Summe der Batteriespannung VB und einer Vorwärtsspannung V_D der Diode D1 geklemmt ist (siehe „Periode einer Leitfähigkeit” in 3).
Da ähnlicherweise der gemeinsame Verbindungsanschluss (der zweite Gleichstromanschluss) der niederseitigen Schaltelemente Q2, Q4 und Q6 an Masse (0 Volt) geklemmt ist, während die U-Phasen-Spannung Uv, die in der U-Phasen-Wicklung induziert wird, niedriger als 0 Volt ist, ist die Diode D2 innerhalb der Periode einer Leitfähigkeit, sodass der U-Phasen-Strom Uc durch die Diode D2 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv im Wesentlichen an die Summe von 0 Volt (Massepegel) und einer negativen Vorwärtsspannung –V_D der Diode D2 geklemmt ist (siehe „Periode einer Leitfähigkeit” in 3).
Der U-Phasen-Strom Uc kann in eine Stromkomponente (Strom eines oberen Arms), die durch das hochseitige Schaltelement Q1 und die Diode D1 fließt, und eine Stromkomponente (Strom eines unteren Arms), die durch das niederseitige Schaltelement Q2 und die Diode D2 fließt, geteilt sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 7 in dem synchronen Steuermodus Ein- und Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1, derart, dass jede Ein-Periode des hochseitigen Schaltelements Q1 innerhalb einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit D1 ist, und bestimmt ähnlicherweise Ein- und Aus-Zeitpunkte des niederseitigen Schaltelements Q2, derart, dass jede Ein-Periode des niederseitigen Schaltelements Q2 innerhalb einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit der Diode D2 ist.
Bestimmung von Aus-Zeitpunkten des hochseitigen Schaltelements Q1
Die Steuerung 7 kann bei dem synchronen Steuermodus genauer gesagt den Aus-Zeitpunkt (A) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T1 seit einem Nulldurchgangspunkt (B, siehe 3) des vorausgehenden Ein-Zustands des gleichen hochseitigen Schaltelements Q1 bestimmen. Die Steuerung 7 kann in dem synchronen Steuermodus zusätzlich den Aus-Zeitpunkt (A) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T2 seit einem Nulldurchgangspunkt (C, siehe 3) eines Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem gegenwärtigen Ein-Zustand des hochseitigen Schaltelements Q1 bestimmen.
Jede der voreingestellten Zeiten T1 und T2 kann durch einen entsprechenden elektrischen Winkel dargestellt sein. Um einen elektrischen Winkel, der einer voreingestellten Zeit T1 oder T2 entspricht, zu berechnen, muss die Steuerung 7 eine Winkeländerung des Rotors 4M innerhalb entweder der voreingestellten Zeit T1 oder T2 erfassen. Die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann somit entworfen sein, um eine Drehgeschwindigkeit (eine Winkeländerungsrate) des Rotors 4M basierend auf entweder mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten des Stroms eines oberen Arms oder mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten von sowohl dem Strom eines oberen Arms als auch dem Strom eines unteren Arms zu erfassen. Basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um einen elektrischen Winkel, der entweder der voreingestellten Zeit T1 oder T2 entspricht, zu bestimmen.
Die Steuerung 7 kann beispielsweise mindestens drei Intervalle jeweils zwischen einem entsprechenden Paar von benachbarten Nulldurchgangszeitpunkten überwachen, um dadurch die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M zu ermitteln. Die Steuerung 7 kann somit basierend auf den ermittelten Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M einen elektrischen Winkel, der jeder voreingestellten Zeit T1 oder T2 entspricht, bestimmen. Dies kann die Genauigkeit eines Bestimmens der Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 erhöhen.
Bei der gleichen Prozedur wie der Bestimmung der Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 kann die Steuerung 7 in dem synchronen Steuerungsmodus den Aus-Zeitpunkt (A1) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T1A seit einem Nulldurchgangspunkt des vorausgehenden Ein-Zustands des gleichen niederseitigen Schaltelements Q2 bestimmen. Die Steuerung 7 kann zusätzlich in dem synchronen Steuermodus den Aus-Zeitpunkt (A1) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T2A seit einem Nulldurchgangspunkt eines Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 unmittelbar vor dem gegenwärtigen Ein-Zustand des niederseitigen Schaltelements Q2 bestimmen.
Bestimmung von Ein-Zeitpunkten des hochseitigen Schaltelements Q1
Die Steuerung 7 kann in dem synchronen Steuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (D) des hochseitigen Schaltelements Q zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T3 seit einem Nulldurchgangspunkt (C, siehe 3) eines Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt bestimmen. Wie bei den Aus-Zeitpunkten kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um die Drehgeschwindigkeit (eine Winkeländerungsrate) des Rotors 4M basierend auf einem von mindestens entweder einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten des Stroms eines oberen Arms oder mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten sowohl des Stroms eines oberen Arms als auch des Stroms eines unteren Arms zu erfassen. Basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um einen elektrischen Winkel, der der voreingestellten Zeit T3 entspricht, zu bestimmen, was es möglich macht, die Genauigkeit eines Bestimmens der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 zu erhöhen. Wie die Aus-Zeitpunkte kann zusätzlich die Steuerung 7 basierend auf den ermittelten Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M einen elektrischen Winkel, der der voreingestellten Zeit T3 entspricht, bestimmen, sodass die Genauigkeit eines Bestimmens der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 erhöht ist.
Bei der gleichen Prozedur wie der Bestimmung der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 kann die Steuerung 7 bei dem synchronen Steuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (DA) des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Auflauf einer voreingestellten Zeit T3A seit einem Nulldurchgangspunkt eines Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt bestimmen.
Während das hochseitige Schaltelement Q1 ein ist, fließt der U-Phasen-Strom Uc hauptsächlich durch das hochseitige Schaltelement Q1, da derselbe durch das hochseitige Schaltelement Q1 leichter als durch die Diode D1 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv im Wesentlichen an die Summe der Batteriespannung VB und einer Source-Drain-Spannung V_SD des hochseitigen Schaltelements Q1, das ein ist (siehe „HOCHSEITIGES SCHALTELEMENT EIN” in 3), geklemmt ist.
Während das niederseitige Schaltelement Q2 ein ist, fließt ähnlicherweise der U-Phasen-Strom Uc hauptsächlich durch das niederseitige Schaltelement Q2, da derselbe durch das niederseitige Schaltelement Q2 leichter als durch die Diode D2 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv an im Wesentlichen die Summe von 0 Volt (Massepegel) und einer Source-Drain-Spannung V_SD des niederseitigen Schaltelements Q2, das ein ist (siehe „NIEDERSEITIGES SCHALTELEMENT EIN” in 3), geklemmt ist.
Als eine andere Maßnahme, um den Ein-Zeitpunkt des hochseitigen Schaltelements Q1 zu bestimmen, kann die Steuerung 7 in dem synchronen Steuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (D) des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T3' seit einem Nulldurchgangspunkt (B, siehe 3) des vorausgehenden Ein-Zustands des gleichen hochseitigen Schaltelements Q1 bestimmen. Als eine weitere Maßnahme, um Ein-Zeitpunkte des niederseitigen Schaltelements Q2 zu bestimmen, kann ähnlicherweise die Steuerung 7 in dem synchronen Steuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (D1) des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T3A' seit einem Nulldurchgangspunkt des vorausgehenden Ein-Zustands des gleichen niederseitigen Schaltelements Q2 bestimmen.
Da Ein- und Aus-Zeitpunkte jedes Paars der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q3 und Q4 und der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q5 und Q6 bei den gleich Prozeduren einer Bestimmung der Ein- und Aus-Zeitpunkte der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2, die im Vorhergehenden dargelegt sind, bestimmt werden können, können dieselben in der Beschreibung eliminiert werden.
Da ähnlicherweise Ein- und Aus-Zeitpunkte jedes Paars der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q2 und Q8, der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q9 und Q10 und der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q11 und Q12 in den gleichen Prozeduren einer Bestimmung der Ein- und Aus-Zeitpunkte der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2, die im Vorhergehenden dargelegt sind, bestimmt werden können, können dieselben in der Beschreibung eliminiert sein.
Phasensteuermodus
4 stellt schematisch eine Wellenform einer U-Phasen-Spannung Uv, die in einer U-Phasen-Wicklung induziert wird, und eine Wellenform eines U-Phasen-Stroms Uc, der als ein Resultat der Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung durch den Leistungsgenerator 1 in dem Phasensteuermodus (siehe 1) durch die U-Phasen-Wicklung fließt, schematisch dar. Die Wellenform der U-Phasen-Spannung Uv und dieselbe des U-Phasen-Stroms Uc sind Beispiele der Wellenformen der Drei-Phasen-Spannungen, die in den ersten Ankerwicklungen 2 induziert werden, und jener der Drei-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen ersten Ankerwicklungen 2 fließen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus Ein- und Auszeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1, derart, dass der Start jeder Ein-Periode des hochseitigen Schaltelements Q1 relativ zu demselben einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit der Diode D1 verzögert ist, und bestimmt ähnlicherweise Ein- und Aus-Zeitpunkte des niederseitigen Schaltelements Q2, derart, dass der Start jeder Ein-Periode des niederseitigen Schaltelements Q2 relativ zu demselben einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit der Diode D2 verzögert ist.
Bestimmung von Aus-Zeitpunkten des hochseitigen Schaltelements Q1
Die Steuerung 7 kann in dem Phasensteuermodus den Aus-Zeitpunkt (F) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T4 seit einem Nulldurchgang (G, siehe 4) innerhalb des gegenwärtigen Ein-Zustands des gleichen hochseitigen Schaltelements Q1 bestimmen. Die voreingestellte Zeit T4 wird vorher abhängig von der Batteriespannung VB und dem gegenwärtigen Gesamtwert der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten bestimmt.
Das heißt die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus kann den Aus-Zeitpunkt (F) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T4 seit dem Ende einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit der Diode D1 bestimmen.
Wie die Bestimmung der Ein- und Aus-Zeitpunkte in dem synchronen Modus kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um die Drehgeschwindigkeit (eine Winkeländerungsrate) des Rotors 4M basierend auf einem von mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten des Stroms eines oberen Arms und mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten von sowohl dem Strom eines oberen Arms als auch dem Strom eines unteren Arms zu erfassen. Basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um einen elektrischen Winkel, der der voreingestellten Zeit T4 entspricht, zu bestimmen, was es möglich macht, die Genauigkeit eines Bestimmens der Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 zu erhöhen. Wie die Bestimmung der Ein- und Aus-Zeitpunkte in dem synchronen Modus kann die Steuerung 7 zusätzlich basierend auf den ermittelten Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M einen elektrischen Winkel, der der voreingestellten T4 entspricht, bestimmen, sodass eine Genauigkeit eines Bestimmens der Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 erhöht wird.
Bei der gleichen Prozedur wie die Bestimmung der Aus-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 kann die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus den Aus-Zeitpunkt (J) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T4 seit einem Nulldurchgangspunkt (K, siehe 4) innerhalb des gegenwärtigen Ein-Zustands des gleichen niederseitigen Schaltelements Q2 bestimmen.
Das heißt die Steuerung 7 kann in dem Phasensteuermodus den Aus-Zeitpunkt (J) eines gegenwärtigen Ein-Zustands des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T4 seit dem Ende einer entsprechenden Periode einer Leitfähigkeit der Diode D2 bestimmen.
Bestimmung von Ein-Zeitpunkten des hochseitigen Schaltelements Q1
Die Steuerung 7 kann in dem Phasensteuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (H) des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T5 seit dem Aus-Zeitpunkt (J) des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt bestimmen.
Das heißt die Steuerung 7 kann in dem Phasensteuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (H) des hochseitigen Schaltelements Q1 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T5 seit dem Start einer entsprechenden Zeit einer Leitfähigkeit der Diode D1 bestimmen. Die Steuerung 7 kann mit anderen Worten in dem Phasensteuermodus das Einschalten des hochseitigen Schaltelements Q1 durch die voreingestellte Zeit T5 relativ zu dem Start einer Ein-Periode der Diode D1 verzögern.
Die voreingestellte Zeit T5 dient als ein Spielraum, der dem niederseitigen Schaltelement Q2 ermöglicht, zuverlässig ausgeschaltet zu werden, und funktioniert daher als eine Maßnahme, um zu verhindern, dass die hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2 einander kurzschließen. Die Länge der voreingestellten Zeit T5 ist somit vorzugsweise eingestellt, um für eine Reduzierung eines Verlustes so kurz wie möglich zu sein.
Wie bei den Aus-Zeitpunkten kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um die Drehgeschwindigkeit (eine Winkeländerungsrate) des Rotors 4M basierend auf einem von mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten eines Stroms des oberen Arms und mindestens einem Intervall zwischen mindestens einem Paar von benachbarten Nulldurchgangspunkten von sowohl dem Strom eines oberen Arms als auch dem Strom eines unteren Arms zu erfassen. Basierend auf der erfassten Drehgeschwindigkeit kann die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen sein, um einen elektrischen Winkel, der der voreingestellten Zeit T5 entspricht, zu bestimmen, was es möglich macht, die Genauigkeit eines Bestimmens der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 zu erhöhen. Wie die Aus-Zeitpunkte kann zusätzlich die Steuerung 7 basierend auf den ermittelten Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M einen elektrischen Winkel bestimmen, der der voreingestellten Zeit T5 entspricht, sodass die Genauigkeit eines Bestimmens der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 erhöht ist.
Da der Aus-Zeitpunkt (J) des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (H) der Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T4 seit dem Nulldurchgangspunkt (K) innerhalb des gleichen Ein-Zustands des gleichen niederseitigen Schaltelements Q2 ist, kann die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus den gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (H) des hochseitigen Schaltelements Q1 zu dem Zeitpunkt nach dem Ablauf der Summe der voreingestellten Zeiten T4 und T5 seit dem Nulldurchgangspunkt (K) des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (H) bestimmen.
Bei der gleichen Prozedur wie der Bestimmung der Ein-Zeitpunkte des hochseitigen Schaltelements Q1 kann die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (HA) des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit T5A seit einem Aus-Zeitpunkt (JA) des niederseitigen Schaltelements Q2 unmittelbar vor dem zu bestimmenden gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (HA) bestimmen.
Das heißt die Steuerung 7 kann in dem Phasensteuermodus einen gegenwärtigen Ein-Zeitpunkt (HA) des niederseitigen Schaltelements Q2 zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf der voreingestellten Zeit T5A seit dem Start einer entsprechenden Zeit einer Leitfähigkeit der Diode D2 bestimmen. Die Steuerung 7 kann mit anderen Worten in dem Phasensteuermodus das Einschalten des niederseitigen Schaltelements Q2 durch die voreingestellte Zeit T5A relativ zu dem Start einer Ein-Periode der Diode D2 verzögern.
Während das hochseitige Schaltelement Q1 ein ist, fließt der U-Phasen-Strom Uc hauptsächlich durch das hochseitige Schaltelement Q1, da derselbe durch das hochseitige Schaltelement Q1 leichter als durch die Diode D1 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv an im Wesentlichen die Summe der Batteriespannung VB und der Source-Drain-Spannung V_SD des hochseitigen Schaltelements Q1, das ein ist (siehe „HOCHSEITIGES SCHALTELEMENT EIN” in 4), geklemmt ist.
Während das niederseitige Schaltelement Q2 ein ist, bis die Periode einer Leitfähigkeit der entsprechenden Diode D2 ein ist (siehe „NIEDERSEITIGES SCHALTELEMENT EIN” in 4), fließt der U-Phasen-Strom Uc hauptsächlich durch das niederseitige Schaltelement Q2, da derselbe durch das niederseitige Schaltelement Q2 leichter als durch die Diode D2 fließen kann, was darin resultiert, dass die U-Phasen-Spannung Uv im Wesentlichen an die Summe von 0 Volt (Massepegel) und der Source-Drain-Spannung V_SD des niederseitigen Schaltelements Q2, das ein ist (siehe „P1” in 4), geklemmt ist. Nach der Periode einer Leitfähigkeit der entsprechenden Diode D2 ist, während das niederseitige Schaltelement Q2 ein ist, da der U-Phasen-Strom Uc in seiner Richtung umgekehrt ist, die U-Phasen-Spannung Uv an im Wesentlichen die Source-Drain-Spannung V_SD des niederseitigen Schaltelements Q2, das ein ist (siehe „P2” in 4), geklemmt.
Da Ein- und Aus-Zeitpunkte jedes Paar der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q3 und Q4 und der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q5 und Q6 bei den gleichen Prozeduren einer Bestimmung der Ein- und Aus-Zeitpunkte der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2, die im Vorhergehenden dargelegt sind, bestimmt werden können, können dieselben in der Beschreibung eliminiert werden.
Da ähnlicherweise Ein- und Aus-Zeitpunkte für jedes Paar der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q7 und Q8, der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q9 und Q10 und der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q11 und Q12 bei den gleichen Prozeduren einer Bestimmung der Ein- und Auszeitpunkte der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2, die im Vorhergehenden dargelegt sind, bestimmt werden können, können dieselben in der Beschreibung eliminiert werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dem Nulldurchgangsdetektor 9 ausgestattet, der betriebsfähig ist, um für jede der ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6 jedes Mal einen Nulldurchgangspunkt zu erfassen, wenn ein Phasenstrom seine Richtung umkehrt, sodass direkt und genau die Phase (die Richtung) jedes Phasenstroms bei jedem der Nulldurchgangspunkte erfasst wird. Der Leistungsgenerator ist somit konfiguriert, um in dem Phasensteuermodus basierend auf der Phase (der Richtung) eines entsprechenden Phasenstroms bei jedem der Nulldurchgangspunkte die Phase und/oder die Länge eines Zyklus jeder Phasenspannung vorherzusagen.
Das heißt, wie in 4 dargestellt ist, eine Anpassung der Verzögerungszeit (T5) für die U-Phasen-Spannung Uv, die vorherzusagen ist, steuert die Phase und die Länge des Zyklus der U-Phasen-Spannung Uv, die vorherzusagen ist. Da genauer gesagt ein Zyklus der U-Phasen-Spannung Uv 360 elektrische Grad (2π rad) ist, steuert eine Anpassung der Länge einer Zeit, die einem Zyklus der U-Phasen-Spannung Uv entspricht, und eine Anpassung der Länge der Verzögerungszeit (T5) oder eines entsprechenden elektrischen Winkels relativ zu dem Zyklus der U-Phasen-Spannung Uv die Phase und die Länge eines Zyklus der U-Phasen-Spannung Uv.
Um beispielsweise die Leistungserzeugungseffizienz des Leistungsgenerators 1 auf einem hohen Pegel beizubehalten, kann der Leistungsgenerator 1 konfiguriert sein, um in dem Phasensteuermodus die Phase und/oder die Länge eines Zyklus jeder Phasenspannung derart vorherzusagen, dass eine entsprechende voreingestellte Verzögerungszeit (T5), das heißt ein voreingestellter elektrischer Winkel, nach dem Start der Ein-Periode einer entsprechenden Diode so klein wie möglich ist. Um im Gegensatz dazu die Menge des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 mit einer Priorität verglichen mit seiner Leistungserzeugungseffizenz zu erhöhen, kann der Leistungsgenerator 1 konfiguriert sein, um in dem Phasensteuermodus die Phase und/oder die Länge eines Zyklus jeder Phasenspannung derart vorherzusagen, dass eine entsprechende voreingestellte Verzögerungszeit (T5), das heißt ein voreingestellter elektrischer Winkel, nach dem Start der Ein-Periode einer entsprechenden Diode so groß wie möglich ist.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann somit die Phase jedes Phasenstroms basierend auf einer entsprechenden Phasenspannung mit der vorhergesagten Phase und dem vorhergesagten Zyklus genau steuern.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich konfiguriert, um in dem Phasensteuermodus einen Aus-Zeitpunkt eines Schaltelements, das ein ist, relativ zu einem Nulldurchgangspunkt, zu dem ein entsprechender Phasenstrom reduziert wird, um seine Richtung umzukehren, zu bestimmen. Diese Konfiguration kann das Schaltelement nach der Umkehrung des entsprechenden Phasenstroms in seiner Richtung, das heißt nach dem Start eines Stroms, der von der Batterie 11 zu einer entsprechenden Phasenankerwicklung gezogen wird, genau ausschalten, was es möglich macht, eine Steuerung einer Erhöhung des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 auszuführen.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um einen Aus-Zeitpunkt eines hoch- oder niederseitigen Schaltelements relativ zu einem vorausgehenden Nulldurchgangspunkt, wie z. B. einem Nulldurchgangspunkt B oder C in 3, zu bestimmen, was es möglich macht, eine Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung, die in sowohl der ersten als auch der zweiten Ankerwicklung 2 und 3 induziert wird, relativ zu mindestens einem von im Voraus erfassten Nulldurchgangspunkten auszuführen.
In dem Phasensteuermodus ist der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel konfiguriert, um eines von hoch- und niederseitigen Schaltelementen für jede Phasenankerwicklung auszuschalten und nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit das andere der hoch- und niederseitigen Schaltelemente einzuschalten. In dem synchronen Steuermodus ist zusätzlich der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel konfiguriert, um relativ zu einem Nulldurchgangspunkt (beispielsweise C in 3) eines Stroms, der durch eines von hoch- und niederseitigen Schaltelementen für jede Phasenankerwicklung fließt, das andere der hoch- und niederseitigen Schaltelemente einzuschalten. Jede dieser Konfigurationen kann zuverlässig verhindern, dass ein Paar von hoch- und niederseitigen Schaltelementen für jede Phasenankerwicklung gleichzeitig eingeschaltet wird, was es möglich macht, eine Erzeugung von Stoßspannungen und von einem Kurzschluss zwischen positiven und negativen Anschlüssen der Batterie 11 zu verhindern, sodass ein großer Verlust aufgrund derselben verhindert werden kann.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, und Modifikationen dieses Ausführungsbeispiels können innerhalb des Schutzbereichs von verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung vorgenommen sein.
1 stellt beispielsweise als ein Beispiel der Systemkonfiguration des Leistungsgenerators 1 dar, dass ein Satz der Steuerung 7 des Treibers 8 und des Nulldurchgangsdetektors 9 für die erste und die zweite Schalteinheit 5 und 6 vorgesehen ist, ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ein Satz der Steuerung 7, des Treibers 8 und des Nulldurchgangsdetektors 9 kann genauer gesagt für jede der ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6 vorgesehen sein, oder ein Satz der Steuerung 7, des Treibers 8 und des Nulldurchgangsdetektors 9 kann für jede Phasenankerwicklung vorgesehen sein.
5 ist eine Teilstrukturansicht des Leistungsgenerators 1, bei dem ein Satz der Steuerung 7, des Treibers 8 und des Nulldurchgangsdetektors 9 für jede Phasenankerwicklung vorgesehen ist. In dem Leistungsgenerator 1 ist genauer gesagt eine Steuerschaltung 20, die aus der Steuerung 7, dem Treiber 8 und dem Nulldurchgangsdetektor 9 besteht, für ein Paar des hochseitigen Schaltelements Q1 mit der Diode D1 und des niederseitigen Schaltelements Q2 mit der Diode D2 vorgesehen. Die gleichen Steuerschaltungen 20 sind ähnlicherweise für die verbleibenden jeweiligen Paare von hoch- und niederseitigen Schaltelementen jeweils mit einer Diode vorgesehen.
Diese Modifikation ermöglicht, dass der Satz der Steuerschaltung 20 und eines Paars von hoch- und niederseitigen Schaltelementen jeweils mit einer Diode modularisiert wird, und die modularisierte Komponente kann als ein Halbleiterpaket SP (= semiconductor package), wie in 5 dargestellt ist, verkapselt sein. Diese Struktur des Leistungsgenerators 1 mit dem Halbleiterpaket SP für jede Phasenankerwicklung erleichtert eine Herstellung und/oder einen Zusammenbau der ersten und zweiten Schalteinheiten 5 und 6. Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, der im Vorhergehenden dargelegt ist, ist insbesondere konfiguriert, um Ein- und Aus-Zeitpunkte eines Paars von hoch- und niederseitigen Schaltelementen für jede Phasenankerwicklung relativ zu Nulldurchgangspunkten dafür ohne Verwenden einer Phasenspannung über einer anderen Phasenankerwicklung zu bestimmen. Das modularisierte eine Paar von hoch- und niederseitigen Schaltelementen jeweils mit einer Diode für jede Phasenankerwicklung kann somit innerhalb des entsprechenden Pakets SP ein- und ausgeschaltet werden, ohne eine Verdrahtung mit einer anderen Phasenankerwicklung zu erfordern, was in einer vereinfachten Verdrahtung in dem Leistungsgenerator 1 resultiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf den Leistungsgenerator 1, der mit den ersten und zweiten Ankerwicklungen 2 und 3 und mit der ersten und zweiten Schalteinheit 5 und 6 ausgestattet ist, angewendet, ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jedoch auf einen Leistungsgenerator, der mit einem Satz von Ankerwicklungen und einer Schalteinheit ausgestattet ist, angewendet sein.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet Nulldurchgangspunkte eines U-Phasen-Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung der ersten Schalteinheit 5 fließt, beim Bestimmen von Ein- und Aus-Zeitpunkten der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2 für die U-Phasen-Wicklung, und verwendet die Nulldurchgangspunkte beim Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und/oder Ermitteln der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M, der Leistungsgenerator 1 kann jedoch auf einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung angewendet sein.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann genauer gesagt entworfen sein, um
Nulldurchgangspunkte eines U-Phasen-Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung der ersten Schalteinheit 5 fließt, beim Bestimmen von Ein- und Aus-Zeitpunkten der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2 für die U-Phasen-Wicklung zu verwenden, und
Nulldurchgangspunkte, die einer anderen Phasenwicklung, wie z. B. einer V-Phasen-Wicklung, einer W-Phasen-Wicklung, einer X-Phasen-Wicklung, einer Y-Phasen-Wicklung und einer Z-Phasen-Wicklung, entsprechen, beim Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und/oder beim Ermitteln der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M zu verwenden.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich entworfen sein, um
Nulldurchgangspunkte eines U-Phasen-Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung der ersten Schalteinheit 5 fließt, beim Bestimmen von Ein- und Aus-Zeitpunkten der hoch- und niederseitigen Schaltelemente Q1 und Q2 für die U-Phasen-Wicklung zu verwenden, und
diese Nulldurchgangspunkte der U-Phasen-Wicklung und die Nulldurchgangspunkte, die einer anderen Phasenwicklung, wie z. B. einer V-Phasen-Wicklung, einer W-Phasen-Wicklung, einer X-Phasen-Wicklung, einer Y-Phasen-Wicklung und einer Z-Phasen-Wicklung, entsprechen, beim Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und/oder beim Ermitteln der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M zu verwenden.
Zum Bestimmen eines Ein- oder Aus-Zeitpunkts eines hoch- oder niederseitigen Schaltelements für eine entsprechende Phasenankerwicklung zu einem Zeitpunkt nach dem Ablauf einer voreingestellten Zeit muss insbesondere der Leistungsgenerator 1 die voreingestellte Zeit auf einen Wert bestimmen, der für eine Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und/oder der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M eingestellt ist. In diesem Fall kann der Leistungsgenerator 1 die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M erfassen und/oder die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M basierend auf Informationen, die Nulldurchgangspunkte der entsprechenden Phasenankerwicklung und Nulldurchgangspunkte ein anderen Phasenankerwicklung aufweisen, ermitteln.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit die Genauigkeit eines Erfassens der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und/oder die Genauigkeit eines Ermittelns der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M verbessern, was in einem Erhöhen der Genauigkeit eines Bestimmens von Ein- und Aus-Zeitpunkten eines Paars von hoch- und niederseitigen Schaltelementen für jede Phasenankerwicklung resultiert.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann Nulldurchgangspunkte nicht erfassen, wenn ein Spitzenwert einer Spannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, niedriger als die Batteriespannung ist, da durch jedes Schaltelement und jede Diode keine Ströme fließen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, sich einem solchen Fall zu widmen, indem die Phasensteueraufgabe gestartet wird.
Um sich genauer gesagt einem solchen Fall zu widmen, ist die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung konfiguriert, um jede Phasenspannung, die in einer entsprechenden Phasenankerwicklung induziert wird, unter Verwendung von beispielsweise dem Nulldurchgangsdetektor 9 zu überwachen. Wie in 5 dargestellt ist, kann beispielsweise der Nulldurchgangsdetektor 9 eine U-Phasen-Spannung über dem Schaltelement Q2 erfassen und kann ähnlicherweise V- und W-Phasenspannungen über den jeweiligen Schaltelementen Q4 und Q6 erfassen.
Die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dann konfiguriert, um alle der niederseitigen Schaltelemente Q2, Q4, Q6, Q8, Q10 und Q12 zu Ein zu treiben, wenn jede überwachte Phasenspannung niedriger als die Batteriespannung VB ist. Bei den ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 2 ermöglicht beispielsweise dieses Treiben, dass ein Phasenstrom, der in jeder der U-, V- und W-Phasen-Wicklungen induziert wird, durch ein entsprechendes der niederseitigen Schaltelemente Q2, Q4 und Q6 fließt. Selbst wenn somit die Phasenspannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, niedriger als die Batteriespannung VB ist, kann der Nulldurchgangsdetektor 9 einen Nulldurchgangspunkt erfassen, wenn ein Phasenstrom, der durch jedes Schaltelement oder eine entsprechende Diode fließt, seine Richtung umkehrt. Dies kann in den zweiten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 3 implementiert sein.
Unter Verwendung der erfassten Nulldurchgangspunkte ist die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt konfiguriert, um eine Gleichrichtung der Drei-Phasen-Spannungen, die in den jeweiligen Drei-Phasen-Ankerwicklungen induziert werden, zu starten, sodass der Ausgangsstrom des Leistungsgenerators 1 gemäß dem weiteren Aspekt erhöht wird. Die ermöglicht, dass der erhöhte Ausgangsstrom von dem Leistungsgenerator 1 zu den elektrischen Lasten selbst dann gezogen wird, wenn die Phasenspannung, die in jeder Phasenankerwicklung induziert wird, niedriger als die Batteriespannung VB ist.
Es sei bemerkt, dass die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt anstelle eines Treibens von allen niederseitigen Schaltelementen für die ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen zwei niederseitige Schaltelemente für die ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 2 treiben (einschalten) kann, alle niederseitigen Schaltelemente für die zweiten Drei-Phasen-Ankerwicklungen 3 treiben kann oder alle hochseitigen Schaltelemente für die ersten Drei-Phasen-Ankerwicklungen treiben kann.
6 stellt schematisch zusätzlich zu der ersten charakteristischen Bezugsausgangskurve „a” und der zweiten charakteristischen Bezugsausgangskurve „b” eine dritte charakteristische Bezugausgangskurve „c”, die in den Informationen I umfasst ist, dar; diese dritte charakteristische Bezugsausgangskurve „c” stellt eine Beziehung zwischen einer Variablen des Ausgangsstroms und einer Variablen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M dar; diese dritte Bezugskurve „c” wurde in einem Fall erhalten, bei dem der Leistungsgenerator 1 eine Gleichrichtung einer Drei-Phasen-Wechselstromspannung unter Verwendung von lediglich den Dioden D1 bis D12 ausgeführt hat.
In dieser grafischen Darstellung von 6 stellt die horizontale Achse eine Variable der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M dar, und die vertikale Achse stellt eine Variable des Ausgangsstroms des Leistungsgenerators 1 dar. In 6 stellt ein Bezugszeichen N₀ einen Übergangsaufbauwert bzw. Einschwingwert der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M dar, und ein Bezugszeichen N₀' stellt einen Wert der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M, der einem Wert I₀', wie z. B. 10 Ampere, des Ausgangsstroms entspricht, dar.
7 stellt schematisch ein Beispiel der Wellenform einer Phasenspannung E0, die in einer entsprechenden einen Phasenwicklung induziert wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M N₀ ist, dar, und stellt ein Beispiel der Wellenform einer Phasenspannung E0', die in einer entsprechenden einen Phasenwicklung, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M N₀' ist, induziert wird, dar. Wie in 7 dargestellt ist, wird ein Spitzenwert der einen Phasenspannung E0, der dem Einschwingwert der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M entspricht, die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D einer entsprechenden Diode. Wenn eine Phasenspannung gleich oder niedriger als die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D einer entsprechenden Diode ist, werden keine Ausgangsströme überwacht, sodass keine Nulldurchgangspunkte erfasst werden.
Die Steuerung 7 gemäß dem weitern Aspekt kann somit gleichzeitig mindestens zwei hoch- oder niederseitige Schaltelemente einschalten, um dadurch Nulldurchgangspunkte zu erfassen.
Wenn andererseits die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M gleich oder höher als der Wert N0 und niedriger als der Wert N0' ist, da der Ausgangsstrom klein (niedriger als 10 Ampere) ist, ist es schwierig, basierend auf dem einen Phasenstrom Nulldurchgangspunkte zu erfassen. 8 ist eine grafische Darstellung, die schematisch einen Phasenstrom darstellt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M gleich oder höher als der Wert N0' und niedriger als der Wert N0' ist.
Wie in 7 durch E0' dargestellt ist, ist ein Spitzenwert einer Phasenspannung, wobei die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M niedriger als der Wert N0' ist, vorübergehend höher als die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D einer entsprechenden Diode innerhalb einer Periode, sodass ein kleiner Phasenstrom innerhalb der Periode fließt. In diesem Fall kann somit die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt gleichzeitig mindestens zwei hoch- oder niederseitige Schaltelemente einschalten, um dadurch Nulldurchgangspunkte zu erfassen, wenn eine Phasenspannung gleich oder niedriger als ein gestrichelter Spitzenwert der Phasenspannung E0', der dem Wert N0' der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M entspricht, ist, ohne gleichzeitig mindestens zwei hoch- oder niederseitige Schaltelemente einzuschalten, wenn die eine Phasenspannung gleich oder niedriger als die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D einer entsprechenden Diode ist.
Da jedoch ein Strom tatsächlich durch eine entsprechende Diode fließt, wenn die Phasenspannung E0' die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D der entsprechenden Diode überschreitet, sodass die Phasenspannung E0' an die Summe der Batteriespannung VB und der Vorwärtsspannung V_D geklemmt ist, kann der gestrichelte Spitzenwert der Phasenspannung E0' nicht erfasst werden. Die Steuerung 7 gemäß dem weiteren Aspekt kann somit gleichzeitig mindestens zwei hoch- oder niederseitige Schaltelemente einschalten, um dadurch Nulldurchgangspunkte während einer niedrigen Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M zu erfassen, um die Phasensteueraufgabe zu starten, und kontinuierlich die Phasensteueraufgabe auszuführen, bis die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M den Wert N0' oder N0 erreicht.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Leistungsgenerator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf hauptsächlich 9 beschrieben.
Die Struktur und/oder Funktionen des Leistungsgenerators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von dem Leistungsgenerator 1 in dem folgenden Punkt. Der sich unterscheidende Punkt ist somit hauptsächlich im Folgenden beschrieben.
Die Steuerung 7 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist entworfen, um den synchronen Steuermodus und den Phasensteuermodus basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und dem Tastverhältnis DC an dem Anschluss F, das dem Tastverhältnis des Schaltelements SE entspricht, zu schalten. Das Tastverhältnis DC an dem Anschluss F stellt den Prozentsatz eines hochseitigen Potenzials an dem Anschluss F zu jedem Ein- und Aus-Zyklus des Schaltelements SE dar.
Die Steuerung 7 ist beispielsweise mit dem Anschluss F verbunden und adaptiert, um das Tastverhältnis DC an dem Anschluss F (Tastverhältnis des Schaltelements SE) durch sich selbst ohne eine Hilfe einer anderen Vorrichtung zu erfassen, und die Steuerung 7 kann das gegenwärtige Tastverhältnis DC des Anschlusses F, das dem Tastverhältnis des Schaltelements SE entspricht, ermitteln.
Die Steuerung 7 ist genauer gesagt entworfen, um in jeweiligen Schritten S21 und S23 zu bestimmen, ob ein Wert der Drehgeschwindigkeit RS des Rotors 4M höher als ein voreingestellter Wert N0a (siehe 2, wie z. B. 1.000 UpM) und niedriger als der voreingestellte Wert N2 (siehe 2, wie z. B. 2.500 UpM) ist, und ob ein Wert des Tastverhältnisses DC an dem Anschluss F gleich oder größer als ein vorbestimmter hoher Prozentsatz P, wie z. B. 90 Prozent, in 9 ist.
Wenn ein Wert der Drehgeschwindigkeit RS des Rotors 4M höher als der voreingestellte Wert N0a und niedriger als der voreingestellte Wert N2 ist, und ein Wert des Tastverhältnisses DC an dem Anschluss F gleich oder größer als der vorbestimmte hohe Prozentsatz P ist (siehe „JA” bei den Schritten S21 und S23 in 9), ist die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen, um in einem Schritt S25 die Phasensteueraufgabe auszuführen.
Wenn sonst ein Wert der Drehgeschwindigkeit RS des Rotors 4M gleich oder niedriger als der voreingestellte Wert N0a ist, gleich oder höher als der voreingestellte Wert N2 ist, oder der Wert des Tastverhältnisses DC an dem Anschluss F niedriger als der vorbestimmte hohe Prozentsatz P ist (siehe „NEIN” bei Schritt S21 oder S23 in 9), ist die Steuerung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entworfen, um bei dem Schritt S27 die synchrone Steueraufgabe auszuführen.
Das heißt die Steuerung 7 dieses Ausführungsbeispiels kann basierend auf dem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M einen ersten Phasensteuererforderniszustand ermitteln, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M innerhalb von beispielsweise einem gegebenen niedrigen UpM-Bereich von 1000 UpM bis 2500 UpM ist, in dem das Ausführen der Phasensteueraufgabe den Ausgangsstrom erhöhen kann.
Die Steuerung 7 dieses Ausführungsbeispiels kann zusätzlich basierend auf dem Tastverhältnis DC an dem Anschluss F (Tastverhältnis des Schaltelements SE) einen zweiten Phasensteuererforderniszustand ermitteln, bei dem der Gesamtwert der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten relativ hoch ist, beispielsweise die Batteriespannung relativ niedrig und/oder die Zahl der aktivierten elektrischen Lasten in allen elektrischen Lasten relativ hoch ist.
Wenn somit sowohl der erste als auch der zweite Phasensteuererforderniszustand ermittelt werden, schaltet die Steuerung 7 ihren Betriebsmodus von dem synchronen Steuermodus zu dem Phasensteuermodus. Dies kann die Ausgangsleistung erhöhen, die der Erhöhung des Gesamtwerts der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten genügt, was effektiv die Ausgangsleistung des Leistungsgenerators 1 steuert.
Sofern nicht sowohl der erste als auch der zweite Phasensteuererforderniszustand ermittelt werden, ist mit anderen Worten die Steuerung weiter in dem synchronen Steuermodus in Betrieb, um dadurch die synchrone Steueraufgabe kontinuierlich auszuführen. Dies kann verhindern, dass die Steuerung 7 in dem Phasensteuermodus in Betrieb ist, um die Phasensteueraufgabe auszuführen, außer wenn sowohl der erste als auch der zweite Phasensteuererforderniszustand ermittelt werden, sodass ein hoher Pegel der Leistungserzeugungseffizienz des Leistungsgenerators 1 beibehalten wird.
Da zusätzlich die Steuerung 7 das Tastverhältnis an dem Anschluss F erfassen kann, ohne eine Vorrichtung, wie z. B. eine äußere ECU, zu erfordern, ist es möglich, einfach zu ermitteln, ob der Gesamtwert der Leistungserfordernisse der elektrischen Lasten hoch ist.
Der Leistungsgenerator 1 gemäß sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um den Betriebsmodus der Steuerung 1 effektiv zwischen dem synchronen Steuermodus und dem Phasensteuermodus zu schalten, ohne Drehgeschwindigkeitssensoren zum Messen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 4M und Stromsensoren zum Messen eines Stroms, der durch jede Phasenankerwicklung fließt, zu verwenden. Es ist somit möglich, das effektive Schalten des Betriebsmodus der Steuerung 7 zwischen dem synchronen Steuermodus und dem Phasensteuermodus zu implementieren, ohne den Aufwand und/oder die Größe des Leistungsgenerators 1 zu erhöhen. Der Leistungsgenerator 1 kann natürlich den Betriebsmodus der Steuerung 1 zwischen dem synchronen Steuermodus und dem Phasensteuermodus unter Verwendung eines solchen Drehwinkelsensors und/oder eines Stromsensors schalten.
Bei sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ausführungsbeispiel kann ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf einen Leistungsgenerator, der mit mindestens drei Sätzen von Mehrphasenankerwicklungen und entsprechenden mindestens drei Sätzen von Schalteinheiten ausgestattet ist, angewendet sein.
Obwohl ein darstellendes Ausführungsbeispiel der Erfindung hierin beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, umfasst jedoch irgendwelche und alle Ausführungsbeispiele, die Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (z. B. von Aspekten über die verschiedenen Ausführungsbeispiele hinweg), Anpassungen und/oder Abwandlungen, wie es für Fachleute basierend auf der vorliegenden Offenbahrung zu erkennen ist, haben. Die Begrenzungen der Ansprüche sind basierend auf der in den Ansprüchen genutzten Sprache als breit zu interpretieren und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Prüfung der Anmeldung beschrieben werden, wobei die Beispiele als nicht ausschließlich aufzufassen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-292954 [0001]
JP 2004-7964 [0004]

Claims

Leistungsgenerator (1) mit: Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W); einer Schalteinheit (5, 6), die für jede der Ankerwicklungen mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) ein Paar eines hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) mit einer ersten Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) mit einer zweiten Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12), die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist, wobei die Schalteinheit (5, 6) konfiguriert ist, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11), die erste Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), das zweite niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) und die zweite Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12) eine Spannung, die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, gleichzurichten; einem Nulldurchgangsdetektor (9), der einen Zeitpunkt, zu dem ein Phasenstrom (Uc), der auf der Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, basiert, seine Richtung umkehrt, als einen Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc) erfasst; und einem Bestimmer (7), der einen Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) von mindestens entweder dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) relativ zu dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K), der durch den Nulldurchgangsdetektor (9) erfasst wird, bestimmt.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, bei dem der Bestimmer konfiguriert (7) ist, um den Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) von mindestens entweder dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) relativ zu dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc), der durch eine entsprechende der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) fließt, zu bestimmen.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 2, bei dem der Nulldurchgangsdetektor (9) und der Bestimmer (7) für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) vorgesehen sind.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 2, bei dem der Nulldurchgangsdetektor (9) konfiguriert ist, um in einer Mehrzahl den Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) jedes Mal zu erfassen, wenn der Phasenstrom (Uc), der auf der Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, basiert, seine Richtung umkehrt, und der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um den Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) von mindestens entweder dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) relativ zu einem der Mehrzahl von Nulldurchgangspunkten (B, C; G, K) zu bestimmen, wobei der Phasenstrom (Uc) reduziert wird, um an dem einen der Mehrzahl von Nulldurchgangspunkten (B, C; G, K) seine Richtung umzukehren.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, mit ferner einem Feldrotor (4M), der konfiguriert ist, um sich zu drehen, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das sich drehende magnetische Feld die Spannung (Uv) in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert, wobei der Nulldurchgangsdetektor (9) konfiguriert ist, um in einer Mehrzahl den Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) jedes Mal zu erfassen, wenn der Phasenstrom (Uc), der auf der Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, basiert, seine Richtung umkehrt, und der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um, wenn mindestens entweder die erste oder die zweite Bedingung zu einer gegenwärtigen Zeit erfüllt wird, den Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) von mindestens entweder dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) relativ zu mindestens einem der Mehrzahl von Nulldurchgangspunkten (B, C; G, K) zu bestimmen, wobei die erste Bedingung darin besteht, dass ein Ausgangsstrom (I0) von der Schalteinheit (5, 6) gleich oder niedriger als ein voreingestellter Wert (I1) ist (S1), wobei die zweite Bedingung darin besteht, dass eine Drehgeschwindigkeit (RS) des Rotors (4M) gleich oder höher als ein voreingestellter Wert (N2) ist (S11), wobei der mindestens eine der Mehrzahl von Nulldurchgangspunkten (B, C; G, K) seit der gegenwärtigen Zeit vorausgehend erfasst wurde.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, bei dem der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) entweder das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) oder das niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) auszuschalten, und nach einem Ablauf einer voreingestellten Zeit (T3, T5) seit dem Ausschalten von entweder dem hochseitigen Schaltelement oder dem niederseitigen Schaltelement das andere von dem hochseitigen Schaltelement und dem niederseitigen Schaltelement einzuschalten.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, mit ferner einem Feldrotor (4M), der konfiguriert ist, um sich zu drehen, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das sich drehende magnetische Feld in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) die Spannung (Uv) induziert, wobei der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um, wenn mindestens entweder die erste oder die zweite Bedingung zu einer gegenwärtigen Zeit erfüllt wird, den Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) von einem von dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) und dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) relativ zu dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc), der durch das andere von dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) und dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) fließt, zu bestimmen, wobei die erste Bedingung darin besteht, dass ein Ausgangsstrom (I0) von der Schalteinheit (5, 6) gleich oder niedriger als ein voreingestellter Wert (I1) ist (S1), und die zweite Bedingung darin besteht, dass eine Drehgeschwindigkeit (RS) des Rotors (4M) gleich oder höher als ein voreingestellter Wert (N2) ist (S11).
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, bei dem der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um sowohl den Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) als auch einen Ein-Zeitpunkt (DA, D; HA, H) sowohl des hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch des niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) zu einem Zeitpunkt nach einem Ablauf einer voreingestellten Zeit seit dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc), der durch eine entsprechende der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) fließt, zu bestimmen, wobei die voreingestellte Zeit basierend auf dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc), der durch die andere der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V; W) fließt, bestimmt wird.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 1, bei dem der Bestimmer (7) konfiguriert ist, um eines von dem hochseitigen Schaltelement (Q1, Q3, Q5) für eine (2) der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) und dem hochseitigen Schaltelement (Q7, Q9, Q11) für die andere (3) der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen, und dem niederseitigen Schaltelement (Q2, Q4, Q6) für eine (2) der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) und dem niederseitigen Schaltelement (Q8, Q10, Q12) für die andere (3) der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W), gleichzeitig einzuschalten.
Leistungsgenerator (1) mit: Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W); einer Schalteinheit (5, 6), die für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) ein Paar eines hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) mit einer ersten Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) mit einer zweiten Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12), die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist, wobei die Schalteinheit (5, 6) konfiguriert ist, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11), die erste Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), das zweite niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) und die zweite Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12) eine Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, gleichzurichten; einem Phasendetektor (9), der einer Phase eines Phasenstroms (Uc) direkt erfasst, wobei der Phasenstrom (Uc) basierend auf der Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, erzeugt wird; und einer Steuerung (7), die konfiguriert ist, um in einem Phasensteuermodus (S25) in Berieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch das niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) innerhalb einer Ein-Periode einzuschalten, wobei die Ein-Periode seit einem Start einer Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden (D1, D3, D5; D7, D9, D11; D2, D4, D6; D8, D10, D12) verzögert ist, wobei die Ein-Periode sowohl des hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch des niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) basierend auf der erfassten Phase des Phasenstroms (Uc) bestimmt wird.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 10, bei dem der Phasendetektor einen Nulldurchgangsdetektor (9) aufweist, der als einen Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc) einen Zeitpunkt erfasst, zu dem der Phasenstrom (Uc), der basierend auf der Spannung (Uv), die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird, erzeugt wird, seine Richtung umkehrt, wobei der Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K) des Phasenstroms (Uc) eine Information ist, die die Phase des Phasenstroms (Uc) angibt.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 11, bei dem die Steuerung (7) konfiguriert ist, um in einem synchronen Steuermodus in Betrieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch das niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) derart ein- und auszuschalten, dass die Ein-Periode sowohl des hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch des niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) innerhalb der Periode einer Leitfähigkeit eine entsprechenden der ersten und zweiten Dioden (D1, D3, D5; D7, D9, D11; D2, D4, D6; D8, D10, D12) ist, wobei die Steuerung (7) konfiguriert ist, um in entweder dem Phasensteuermodus oder dem synchronen Steuermodus selektiv in Betrieb zu sein, wobei ein Ein-Zeitpunkt (DA, D; HA, H) und ein Aus-Zeitpunkt (A, A1; F) sowohl des hochseitigen Schaltelements als auch des niederseitigen Schaltelements relativ zu dem Nulldurchgangspunkt (B, C; G, K), der durch den Nulldurchgangsdetektor (9) erfasst wird, bestimmt wird.
Leistungsgenerator (1) nach Anspruch 12, mit ferner einem Feldrotor (4M), der konfiguriert ist, um sich zu drehen, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das sich drehende magnetische Feld die Spannung (Uv) in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert, wobei die Steuerung (7) konfiguriert ist, um selektiv in dem Phasensteuermodus in Betrieb zu sein (S25), wenn eine Leistungserfordernis (DC) für den Leistungsgenerator (1) höher als ein voreingestellter Wert (P) ist (S23), und eine Drehgeschwindigkeit (RS) des Rotors niedriger als ein voreingestellter Wert (N2) ist (S21).
Leistungsgenerator (1) mit: einem Rotor (4M), der eine Feldwicklung (4) aufweist; Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W), wobei, wenn die Feldwicklung (4) erregt ist, wobei der Rotor (4M) gedreht wird, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) konfiguriert ist, um basierend auf dem erzeugten sich drehenden magnetischen Feld darin eine Spannung (Uv) zu induzieren; einer Schalteinheit (5, 6), die für jede der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) ein Paar eines hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) mit einer ersten Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), die zu demselben parallel geschaltet ist, und eines zweiten niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) mit einer zweiten Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12), die zu demselben parallel geschaltet ist, aufweist, wobei die Schalteinheit (5, 6) konfiguriert ist, um durch mindestens entweder das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11), die erste Diode (D1, D3, D5; D7, D9, D11), das zweite niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) und die zweite Diode (D2, D4, D6; D8, D10, D12) eine Spannung (Uv) gleichzurichten, die in jeder der Ankerwicklungen (2, 3) mit mindestens zwei Phasen (U, V, W) induziert wird; einem Spannungsregler (10), der ein Schaltelement (SE), das mit der Feldwicklung (4) verbunden ist, hat, wobei der Spannungsregler (10) konfiguriert (10) ist, um ein Tastverhältnis des Schaltelements (SE) zu steuern, um dadurch ein Ausgangssignal der Schalteinheit (5, 6) zu regeln; und einer Steuerung (7), die konfiguriert ist, um, wenn eine Drehgeschwindigkeit (RS) des Rotors (4M) höher als ein erster voreingestellter Wert (N0a) ist, und niedriger als ein zweiter voreingestellter Wert (N2) ist (S21), der höher als der erste voreingestellte Wert (N0a) ist, und ein Wert des Tastverhältnisses (DC) des Schaltelements gleich oder höher als ein voreingestellter Wert (P) ist (S23), in einem Phasensteuermodus (S25) in Betrieb zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch das niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) innerhalb einer Ein-Periode einzuschalten, wobei die Ein-Periode seit einem Start einer Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden (D1, D3, D5; D7, D9, D11; D2, D4, D6; D8, D10, D12) verzögert ist; und wenn mindestens entweder die Drehgeschwindigkeit (RS) des Rotors (4M) gleich oder niedriger als der erste voreingestellte Wert (N2) ist, die Drehgeschwindigkeit des Rotors (RS) gleich oder höher als der zweite voreingestellte Wert (N0a) ist, oder der Wert des Tastverhältnisses (DC) des Schaltelements (SE) niedriger als der voreingestellte Wert (P) ist, in einem synchronen Steuermodus (S27) in Betreib zu sein, um sowohl das hochseitige Schaltelement (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch das niederseitige Schaltelement (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) derart ein und auszuschalten, dass die Ein-Periode sowohl des hochseitigen Schaltelements (Q1, Q3, Q5; Q7, Q9, Q11) als auch des niederseitigen Schaltelements (Q2, Q4, Q6; Q8, Q10, Q12) innerhalb der Periode einer Leitfähigkeit einer entsprechenden der ersten und zweiten Dioden (D1, D3, D5; D7, D9, D11; D2, D4, D6; D8, D10, D12) ist.