DE102014114291A1

DE102014114291A1 - Leistungsumwandlungsvorrichtung und Leistungsumwandlungssystem

Info

Publication number: DE102014114291A1
Application number: DE102014114291.8A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Tago Masakazu; c/o DENSO CORPORATION Horihata Harumi; c/o DENSO CORPORATION Nakayama Hideaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2015-04-02
Also published as: US20150091481A1; CN104518725B; JP2015073352A; JP5907137B2; CN104518725A; US9979329B2

Abstract

Bei einer Leistungsumwandlungsvorrichtung bestimmt ein Controller ein Kombinationsmuster aus einem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung. Das erste und zweite Erregungsmuster umfasst jeweils wenigstens eine erste Erregungsdauer für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und eine zweite Erregungsdauer für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung. Der Controller führt ein Ansteuerpulssignal, dessen Dauer auf dem vorbestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zu, um Ein-Aus-Betätigungen des Schalters zu steuern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf den Ansprüchen und der Priorität aus der japanischen Anmeldung 2013-207184 , die am 2. Oktober 2013 eingereicht wurde, und deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin mit eingebunden ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Leistungsumwandlungsvorrichtungen, von denen jede mit einer Mehrzahl von Leistungswandlern und einem oder mehreren Controllern zum Steuern der Leistungswandler ausgestattet ist. Die vorliegende Offenbarung betrifft ebenso ein Leistungsumwandlungssystem, von dem jedes mit wenigstens einer Leistungsumwandlungsvorrichtung und einer drehenden elektrischen Maschine ausgestattet ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Drehende elektrische Maschinen, wie Motor-Generatoren, ISGs (integrierte Starter-Generatoren), usw. werden dazu betrieben, um basierend auf einer gesteuerten Wechselstromleistung, die aus einer Gleichstromleistung erzeugt wird, die von einer Leistungsquelle zugeführt wird, ein Drehmoment, eine Leistung, oder dergleichen abzugeben. Leistungswandler, wie Inverter, werden dazu verwendet, eine gesteuerte Wechselstromleistung basierend auf einer eingegebenen Gleichstromleistung zu erzeugen, die diesem von der Leistungsquelle zugeführt wird, um diese gesteuerten Variablen der drehenden elektrischen Maschine zu steuern.
Eine PWM-(Pulsweitenmodulation)-Steuerung oder Pulssteuerung für einen Leistungswandler, d. h. ein Inverter, ist bekannt um eine Wechselstromleistung zu steuern, die von einer drehenden elektrischen Maschine zugeführt wird. Beispielsweise wird eine PWM-Steuerung und eine Pulssteuerung an einem Inverter angewendet, um eine Wechselstromleistung zu steuern, die an einem ISG oder einem Motor-Generator in Kombination oder alleine zugeführt wird.
Eine PWM-Steuerung, die an einem Inverter angewendet wird, weist eine höhere Steuerbarkeit für einen Eingangsstrom auf. Insbesondere kann eine PWM-Steuerung, die an einem Inverter angewendet wird, den Pegel des Eingangsstroms von einer Batterie, d. h. einer Gleichstromleistungsquelle, steuern, wenn die Drehzahl des Rotors einer gesteuerten drehenden Maschine null ist, d. h. der Rotor der gesteuerten drehenden Maschine befindet sich im Stillstand oder ist gestoppt. Allerdings kann eine PWM-Steuerung, die an einem Inverter angewendet wird, einen Kondensator mit einer relativ hohen Kapazität erfordern, der mit dem Eingang des Inverters verbunden ist, um eine Welligkeit zu absorbieren, die durch die PWM-Steuerung erzeugt wird, was zu einer Zunahme der Abmessung des Inverters führt.
Demgegenüber weist eine Pulssteuerung, d. h. eine Rechteckwellensteuerung, die an einem Inverter angewendet wird, nicht das Erfordernis eines solchen Kondensators mit relativ hoher Kapazität auf, der mit dem Eingang des Inverters aufgrund von einigen erzeugten Welligkeiten während der Pulssteuerung verbunden ist, was zu einer kleineren Abmessung des Inverters führt.
Allerdings kann eine Pulssteuerung, die an einem Inverter angewendet wird, eine niedrigere Steuerbarkeit für einen Eingangsstrom aufweisen, wenn eine gesteuerte drehende elektrische Maschine über den Inverter angesteuert wird, und die Drehzahl des Rotors der gesteuerten drehenden elektrischen Maschine null ist. Das kann zu einem hohen Pegel eines Stroms führen, der aus einer Batterie in den Inverter gezogen wird, wodurch die Batteriespannung abfällt. Der Abfall der Batteriespannung kann negative Effekte auf andere Bauteile haben, die basierend auf der Batteriespannung betrieben werden.
Zudem können gegebenenfalls die Kabel, die zwischen der Batterie, dem Inverter und der gesteuerten drehenden elektrischen Maschine verbunden sind, eine relativ große Dicke aufweisen, die ausreicht, um einen Fluss eines solchen hohen Strompegels durch diese zuzulassen, was zu einem Anstieg eines Gewichts der Drähte und zu Schwierigkeiten bei der Verdrahtung unter Verwendung dieser Drähte führt. Auch wenn der Inverter und die gesteuerte drehende elektrische Maschine eine normal bemessene Leistung für eine ausreichende Akzeptanz aufweisen, führt dies zu einer Zunahme der Abmessung des Inverters und der gesteuerten elektrischen drehenden Maschine.
Es wird insbesondere berücksichtigt, dass die Pulssteuerung an einem Inverter angewendet wird, der in einem motorisierten Fahrzeug angebracht ist, das eine begrenzte Leistungszufuhrkapazität aufweist. In diesem Fall kann es sein, dass die Pulssteuerung eine minimale Spannung einer Leistungszufuhr basierend auf der Batterie sicherstellen muss, falls andere Bauteile, wie eine Maschinen-ECU (elektronische Steuereinheit), eine EPS (Servolenkung), Bremsen usw. zusätzlich zu dem Inverter mit derselben Batterie elektrisch verbunden sind. Dies liegt daran, dass grundlegende Betriebsfunktionen des Fahrzeugs, wie ein Fahren, ein Richtungswechsel und ein Stoppen beeinträchtigt werden könnten, falls die minimale Spannung der Leistungszufuhr nicht sichergestellt ist. Um die anderen Bauteile zuverlässig zu betreiben, kann ein Aufwärts-Gleichstromwandler (bzw. Step-Up-DC-DC-Konverter) und/oder Stromunterdrückungsrelais in dem motorisierten Fahrzeug bereitgestellt sein. Allerdings kann dies die Gesamtkosten des motorisierten Fahrzeugs erhöhen und/oder das Erfordernis eines zusätzlichen Raums zur Installation des Gleichstromwandlers und/oder der Stromunterdrückungsrelais in dem motorisierten Fahrzeug mit sich bringen.
Andererseits ist ein Beispiel eines Leistungsumwandlungssystems bekannt, d. h. eines drehenden elektrischen Maschinensystems, um die Steuerbarkeit einer drehenden elektrischen Maschine zu verbessern, die mit einem einzelnen Satz von dreiphasigen Wicklungen ausgestattet ist, wie in der Offenlegungsschrift des japanische Patents JP 5174617 offenbart ist.
Das Leistungsumwandlungssystem, das in der Patentoffenlegungsschrift offenbart ist, stellt eine Mehrzahl von Moduszustandsgrößen für Parameter für jeden der Betriebsmodi der drehenden elektrischen Maschine ein; die Mehrzahl der Moduszustandsgrößen der Parameter werden verwendet, um Informationen über ein Schaltmuster zum Einschalten oder Ausschalten von Elementen des Inverters zu Erlangen.
Das Leistungsumwandlungssystem führt ein Verfahren zum Ansteuern des Inverters unter Verwendung der Mehrzahl von Moduszustandsgrößen wie folgt durch.
Das Verfahren erlangt insbesondere die Moduszustandsgrößen der Parameter für einen tatsächlichen Betriebsmodus der drehenden elektrischen Maschine. Danach erzeugt das Verfahren basierend auf einer PWM-Steuerung oder einer Pulssteuerung Einschalt- und Ausschaltanweisungen für die jeweiligen Schaltelemente des Inverters basierend auf den erlangten Moduszustandsgrößen der Parameter für den tatsächlichen Betriebsmodus der drehenden elektrischen Maschine.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Patentveröffentlichungsschrift offenbart jedoch lediglich ein bestimmtes Verfahren zum Ansteuern des Inverters, um dadurch die drehende elektrische Maschine zu steuern, die mit einem einzelnen Satz von dreiphasigen Wicklungen ausgestattet ist. Insbesondere eine Anwendung des bestimmten Verfahrens auf ein Leistungsumwandlungssystem, das eine drehende elektrische Maschine umfasst, die mit einer Mehrzahl von Sätzen von mehrphasigen Wicklungen, wie zwei Sätze von dreiphasigen Wicklungen ausgestattet ist, würde dazu führen, dass:
eine Abmessung des Inverters zunimmt, wenn das bestimmte Verfahren den Inverter basierend auf einer PWM-Steuerung ansteuert; und
ein hoher Strompegel aus der Batterie in den Inverter gezogen werden würde, wenn das bestimmte Verfahren zum Ansteuern des Inverters basierend auf einer Pulssteuerung ansteuern würde und die Drehzahl des Rotors der gesteuerten drehenden elektrischen Maschine null wäre.
Das bestimmte Verfahren, das in der Patentoffenlegungsschrift offenbart ist, weist daher Schwierigkeiten darin auf, sowohl die Abmessung des Inverters zu verringern, als auch einen Strom, der aus der Batterie in den Inverter gezogen wird, während die Drehzahl des Rotors der gesteuerten drehenden elektrischen Maschine null ist, zu verringern.
Im Hinblick auf die oben dargelegten Umstände besteht ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung darin, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und ein Leistungsumwandlungssystem bereitzustellen, welche die Eigenschaft aufweisen, dem oben genannten Problem zu begegnen.
Ein alternativer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht insbesondere darin, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und ein solches Leistungsumwandlungssystem, das mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung ausgestattet ist, zu schaffen, die jeweils sowohl eine Verkleinerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung als auch eine Verringerung des Stroms, der aus einer Leistungsquelle in die Leistungsumwandlungsvorrichtung gezogen wird, erfüllen können.
Gemäß einem ersten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Leistungsumwandlungsvorrichtung vorgeschlagen, zum Umwandeln einer Eingangsleistung, die von einer Leistungsquelle zugeführt wird, und zum Zuführen einer umgewandelten Leistung zu einer drehenden elektrischen Maschine, wobei die drehende elektrische Maschine wenigstens einen ersten Satz einer zumindest einphasigen Wicklung und einen zweiten Satz einer zumindest einphasigen Wicklung umfasst. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und jedem von dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung verbunden ist und ein- oder ausschaltet, wenn dieser dazu gesteuert wird. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen Controller, der ein Kombinationsmuster aus einem ersten Erregungsmusters für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung bestimmt. Das erste Erregungsmuster umfasst wenigsten eine erste Erregungsdauer für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung, und das zweite Erregungsmuster umfasst wenigstens eine zweite Erregungsdauer für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung. Der Controller führt ein Ansteuerpulssignal, dessen Einschaltdauer auf dem bestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zu, um dadurch Ein- und Aus Betätigungen des Schalters zu steuern.
Gemäß einem zweiten beispielgebenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Leistungsumwandlungssystem vorgeschlagen. Das Leistungsumwandlungssystem umfasst eine drehende elektrische Maschine, die wenigstens einen ersten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung und einen zweiten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung umfasst; und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln einer Eingangsleistung, die von einer Leistungsquelle zugeführt wird, und zum Zuführen einer umgewandelten Leistung zu der drehenden elektrischen Maschine. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und jeweils dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung angeordnet ist und ein- oder ausschaltet, wenn dieser dazu gesteuert wird. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen Controller, der ein Kombinationsmuster aus einem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung bestimmt. Das erste Erregungsmuster umfasst wenigstens eine erste Erregungsdauer für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung, und das zweite Erregungsmuster umfasst wenigstens eine zweite Erregungsdauer für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung. Der Controller führt ein Ansteuerpulssignal, dessen Einschaltdauer auf dem bestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zu, um dadurch Ein- und Aus Betätigungen des Schalters zu steuern.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß jeweils dem ersten und dem zweiten beispielgebenden Aspekt führt das Ansteuerpulssignal, dessen Einschaltdauer auf dem bestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zu, um dadurch Ein-Aus-Vorgänge des Schalter zu steuern. Hierdurch wird eine Impedanz eines Pfads angepasst, durch den ein Eingangsstrom fließt, der von der Leistungsquelle zugeführt wird. Der Pfad umfasst gemäß dem bestimmten Kombinationsmuster wenigstens einen von dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung. Dies ermöglicht es, einen Pegel des Eingangsstroms, der von der Leistungsquelle in die Leistungsumwandlungsvorrichtung eingegeben werden soll, zu steuern, d. h. zu verringern, wodurch die Steuerbarkeit des Eingangsstroms verbessert wird.
Das Obengenannte und/oder andere Merkmale und/oder Vorteile der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung können verschiedene Merkmale und/oder Vorteile nach Bedarf einschließen und/oder ausschließen. Zudem können verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung eines oder mehrere Merkmale von anderen Ausführungsformen nach Bedarf kombinieren. Die Beschreibungen der Merkmale und/oder Vorteile der bestimmten Ausführungsformen sollten nicht so verstanden werden, dass sie andere Ausführungsformen oder die Ansprüche beschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich:
1 ist ein schematisches Schaltdiagramm eines Leistungsumwandlungssystems, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst;
2 ist ein Graph, der ein Erregungsmuster einer U-Phasenwicklung basierend auf einem 120°-Erregungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Graph, der ein Erregungsmuster der U-Phasenwicklung basierend auf einem 180°-Erregungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt;
4 ist ein Graph, der ein Erregungsmuster der U-Phasenwicklung basierend auf einem α-Grad-Erregungsmuster gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt;
5 ist eine Ansicht, die eine Phasendifferenz des elektrischen Winkels zwischen einem ersten Satz einer dreiphasigen Wicklung und einem zweiten Satz einer dreiphasigen Wicklung schematisch zeigt;
6 ist eine Ansicht, die den ersten Satz der dreiphasigen Wicklung mit einer Sternkonfiguration und den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklung mit einer Delta-Konfiguration schematisch zeigt;
7 ist eine Ansicht, die den ersten Satz der dreiphasigen Wicklung mit einer Delta-Konfiguration und den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklung mit einer Delta-Konfiguration schematisch zeigt;
8 ist eine Ansicht, die Kennfelder, die für den 120°-Erregungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform vorbestimmt sind, schematisch zeigt;
9 ist eine Ansicht, die Kennfelder schematisch darstellt, die für den 180°-Erregungsmodus gemäß der ersten Ausführungsform vorbestimmt sind;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Kombinationsmusters schematisch darstellt, das Routinen bestimmt, die von jedem der ersten und zweiten Controller, die in 1 gezeigt sind, gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt werden;
11 ist ein Zeitdiagramm, das Ein-Aus-Schaltmuster von Schaltelementen eines ersten Leistungswandlers und Schaltelemente eines zweiten Leistungswandlers, die in 1 gezeigt sind, schematisch darstellt, wenn ein Wert eines Phasenwinkels für jeden Satz der dreiphasigen Wicklungen auf null eingestellt ist, und die Phasendifferenz auf null eingestellt ist;
12 ist ein Zeitdiagramm, das Ein-Aus-Schaltmuster für die Schaltelemente des ersten Leistungswandlers und die Schaltelemente des zweiten Leistungswandlers schematisch darstellt, wenn ein Wert des Phasenwinkels für jeden Satz der dreiphasigen Wicklungen auf null eingestellt ist und die Phasendifferenz auf einen gegebenen Wert eingestellt ist;
13 ist ein Zeitdiagramm, das Ein-Aus-Schaltmuster der Schaltelemente des ersten Leistungswandlers und der Schaltelemente des zweiten Leistungswandlers schematisch darstellt, wenn ein Wert des Phasenwinkels für jeden Satz der dreiphasigen Wicklung auf einen gegebenen Wert von Null eingestellt ist und die Phasendifferenz auf einen gegebenen Wert eingestellt ist;
14 ist ein Graph, der schematisch darstellt, wie ein Eingangsstrom, ein erster Ausgangsstrom und ein zweiter Ausgangsstrom fließen, wenn die dreiphasige Wicklung des ersten und zweiten Satzes erregt werden, während das Kombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb von einem Kombinationsmuster auf ein anderes Kombinationsmuster gemäß der ersten Ausführungsform geändert wird;
15 ist ein Graph, der schematisch darstellt, wie ein Eingangsstrom, ein erster Ausgangsstrom und ein zweiter Ausgangsstrom fließen, wenn die dreiphasige Wicklung des ersten Satzes und die dreiphasigen Wicklungen des zweiten Satzes basierend auf einem vorbestimmten Leitungswinkel gemäß einem Vergleichsbeispiel simultan erregt werden;
16 ist eine Ansicht, die schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangsdrehmoments der drehenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform zwischen einer Mehrzahl von Kombinationsmustern für den ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen geschaltet wird;
17 ist eine Ansicht, die schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit von einer Änderung eines Ausgangsdrehmoments der drehenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform zwischen der Mehrzahl von Kombinationsmustern für den ersten Satz und den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen geschaltet wird, während ein Phasenwinkel für den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklung wenigstens teilweise geändert wird;
18 ist eine Ansicht, die ein Beispiel schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit von einer Änderung des Eingangsstroms zwischen der Mehrzahl der Kombinationsmuster für den ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen gemäß der ersten Ausführungsform geschaltet wird;
19 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit einer Änderung des Eingangsstroms zwischen der Mehrzahl der Kombinationsmuster für den ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen gemäß der ersten Ausführungsform geschaltet wird;
20 ist eine Ansicht, die ein Beispiel schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit einer Änderung von jedem von dem ersten Ausgangsstrom und dem zweiten Ausgangsstrom zwischen der Mehrzahl der Kombinationsmuster für den ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen gemäß der ersten Ausführungsform geschaltet wird;
21 ist eine Ansicht, die ein Beispiel schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit einer Drehzahl eines Rotors der drehenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform zwischen der Mehrzahl der Kombinationsmuster für den ersten und den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen geschaltet wird;
22 ist eine Ansicht, die ein Beispiel schematisch darstellt, wie in Abhängigkeit einer Änderung einer Spannung einer Leistungsquelle zwischen der Mehrzahl der Kombinationsmuster für den ersten und den zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen gemäß der ersten Ausführungsform geschaltet wird;
23 ist eine Ansicht, die schematisch darstellt, wie ein Leitungswinkel geändert wird, während ein Stromkombinationsmuster auf ein nächstes Kombinationsmuster gemäß der ersten Ausführungsform geschaltet wird;
24 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Leistungsumwandlungssystems, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst;
25 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Leistungsumwandlungssystems, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst;
26 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Leistungsumwandlungssystems, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des Leistungsumwandlungssystems, das in 25 gezeigt ist, umfasst;
27 ist eine Ansicht, die eine Stern-Delta-Konfiguration für jeden von dem ersten und dem zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen schematisch darstellt; und
28 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Leistungsumwandlungssystems, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation des Leistungsumwandlungssystems, das in 1 dargestellt ist, umfasst.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen werden gleiche Teile zwischen den Ausführungsformen, auf die sich gleiche Bezugszeichen beziehen, ausgelassen oder vereinfacht, um redundante Beschreibungen zu vermeiden. In den Ausführungsformen bedeutet der Satz „A ist/sind mit B verbunden” oder ähnliche Ausdrücke, dass A mit B elektrischen verbunden ist/sind, soweit dies nicht anders beschrieben ist. Falls Richtungen wie oben, unten, links und rechts Richtungen in der Beschreibung genannt werden, sind diese basierend auf den entsprechenden Richtungen definiert, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die 1 bis 23 beschrieben.
Mit Bezug auf 1 ist die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A beschrieben. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A dient dazu, eine variable Eingangsspannung beispielsweise von einer Eingangsleistung in eine erforderliche Ausgangsspannung Vout beispielsweise als umgewandelte Leistung umzuwandeln. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist ebenso dazu ausgestaltet, die Ausgangsspannung Vout der drehenden elektrischen Maschine 30 zuzuführen.
Insbesondere stellen die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und die drehende elektrische Maschine 30 in der ersten Ausführungsform ein Leistungsumwandlungssystem 100A dar.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist mit einer Leistungsquelle 10 verbunden, die als eine Leistungsquelle der Eingangsleistung zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A dient. Als Leistungsquelle 10 wird eine Sekundärbatterie zur Ausgabe einer Spannung Vb verwendet. Eine verfügbare ladbare und entladbare Batterie kann ebenso als Leistungsquelle 10 verwendet werden. Insbesondere wird eine Lithiumionensekundärbatterie, die von einem Typ einer nicht-wässrigen Elektrolytsekundärbatterie ist, als Leistungsquelle 10 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet.
Als drehende elektrische Maschine 30 wird ein Motor-Generator gemäß der ersten Ausführungsform verwendet. Beispielsweise ist die drehende elektrische Maschine 30 gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Rotor 30a mit einem voreingestellten Paar (Paaren) von Magnetpolen, d. h. einem voreingestellten Paar (Paaren) von N- und S-Polen und einem ersten Satz 30b1 von dreiphasigen Wicklungen und einem zweiten Satz 30b2 von dreiphasigen Wicklungen ausgestattet.
Der erste Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen besteht aus einer U-, V-, und einer W-Phasenwicklung Lu, Lv und Lw, und der zweite Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen besteht aus einer X-, Y-, und Z-Phasenwicklung Lx, Ly und Lz. Beispielsweise weist jede der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv, und Lw ein Ende auf, das mit einem gemeinsamen Knotenpunkt, d. h. einem neutralen Punkt und das andere Ende mit einem separaten Anschluss z. B. in einer Stern(Y)-Konfiguration verbunden ist.
In ähnlicher Weise weist jede der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz ein Ende auf, das mit einem gemeinsamen Knotenpunkt, d. h. einem neutralen Punkt und das andere Ende mit einem separaten Anschluss in einer z. B. Stern(Y)-Konfiguration verbunden ist.
Die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw sind in und um einen zylindrischen Statorkern gewickelt. Beispielsweise weist der Statorkern eine Ringform in dessen Längsquerschnitt auf, und eine Mehrzahl von Schlitzen, die durch diesem ausgebildet sind, sind über den Umfang in gegebenen Teilungen angeordnet. Die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw sind in den Schlitzen des Statorkerns gewickelt. In ähnlicher Weise sind die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz in den Schlitzen des Statorkerns derart gewickelt, dass die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz Phasendifferenzen von 30 Grad elektrischer Winkel (π/6 im Bogenmaß) dazwischen aufweisen. Der erste und zweite Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) sind in Parallelschaltung miteinander verbunden, und der erste und zweite Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) und der Statorkern bilden einen Stator des Leistungsgenerators 30.
Es ist zu beachten, dass die Weise, wie die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw miteinander verbunden sind, und wie die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lw miteinander verbunden sind, frei bestimmt werden kann, solange die Differenzen der Phasen zwischen den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw (Lx, Ly und Lw) 2π/3 im Bogenmaß betragen.
Die drehende elektrische Maschine 30 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sich der Rotor 30a basierend auf einem magnetischen Verhältnis zwischen einem drehenden Magnetfeld, das in jedem Satz 30b1, 30b2 der dreiphasigen Wicklungen, die erregt werden, und den magnetischen Polen des Rotors 30a induziert wird, dreht.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A umfasst eine Mehrzahl von Leistungswandlern, wobei die Anzahl derselben zu der Anzahl der Sätze der Phasenwicklungen passt. Das heißt in der ersten Ausführungsform sind ein erster Leistungswandler 21a und ein zweiter Leistungswandler 22a als die Mehrzahl von Leistungswandlern bereitgestellt. Der erste und zweite Leistungswandler 21a und 22a dienen beispielsweise als Schalter. Die erste Leistungsumwandlungsvorrichtung 20a umfasst ebenso eine Mehrzahl von Controllern, deren Anzahl zu der Anzahl der Leistungswandler passt. Das heißt in der ersten Ausführungsform umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A einen ersten Controller 21b, der dazu bereitgestellt ist, den ersten Leistungswandler 21a zu steuern, und den zweiten Controller 22b, der dazu bereitgestellt ist, den zweiten Leistungswandler 22a zu steuern.
Als erster und zweiter Leistungswandler 21a und 22a wird ein Inverter angewendet, allerdings kann ein anderer Wandler, wie ein Gleichstromwandler verwendet werden.
Der erste Controller 21b ist gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise als eine Computerschaltung ausgebildet, die einen Speicher M1 umfasst, der beispielsweise als Speicher dient. In ähnlicher Weise ist der zweite Controller 22b gemäß der vorliegenden Offenbarung als beispielsweise eine Computerschaltung ausgebildet, die einen Speicher M2 umfasst, der beispielsweise als Speicher dient.
Der erste Leistungswandler 21a dient insbesondere dazu, eine Eingangsleistung, d. h. Gleichspannungsleistung, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird, in eine gesteuerte Leistung, d. h. eine gesteuerte Wechselstromleistung, basierend auf Steuersignalen, die von dem ersten Controller 21b gesendet werden, umzuwandeln und die gesteuerte Leistung der den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw zuzuführen.
In ähnlicher Weise dient der zweite Leistungswandler 21b dazu, eine Eingangsleistung, d. h. eine Gleichstromleistung, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird, in eine gesteuerte Leistung, d. h. eine gesteuerte Gleichstromleistung, basierend auf Steuersignalen, die von dem zweiten Controller 22b gesendet werden, umzuwandeln und die gesteuerte Leistung den dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz zuzuführen.
Jeder von dem ersten Leistungswandler 21a und 22a ist mit einem ersten Paar von in Serienschaltung verbundenen Schaltelementen S1p und S1n eines oberen und unteren Zweigs (high- und low-side), und einem zweiten Paar von in Serienschaltung verbundenen Schaltelementen S2p und S2n eines oberen und unteren Zweigs, und einem dritten Paar von in Serienschaltung verbundenen Schaltelementen S3p und S3n eines oberen und unteren Arms ausgestattet. Jeder von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a ist mit Freilaufdioden D1p, D1n, D2p, D2n, D3p und D3n nicht parallel zu den jeweiligen Schaltelementen S1p, S1n, S2p, S2n, S3p, und S3n elektrisch verbunden.
In der ersten Ausführungsform werden als Schaltelemente S*# (* = 1, 2, und 3, und # = p und n) jeweils IGBTs verwendet. Wenn als Schaltelemente S*# Leistungs-MOSFETs verwendet werden, können intrinsische Dioden der Leistungs-MOSFETs als Freilaufdioden verwendet werden, wodurch das Erfordernis von äußeren Freilaufdioden beseitigt wird.
Das erste bis dritte Paar der Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n von jedem von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a sind in einer Brückenkonfiguration in Parallelschaltung miteinander verbunden.
Ein Verbindungspunkt, durch den die Schaltungselemente S1p und S1n des ersten Paares in Serienschaltung miteinander verbunden sind, sind mit einer Ausgangszuleitung verbunden, die sich von dem separaten Anschluss der U-Phasenwicklung Lu erstreckt. In ähnlicher Weise ist ein Verbindungspunkt, durch den die Schaltelemente S2p und S2n des zweiten Paares in Serienschaltung miteinander verbunden sind, mit einer Ausgangszuleitung verbunden, die sich von dem separaten Ende der V-Phasenwicklung Lv erstreckt. Darüber hinaus ist ein Verbindungspunkt, durch den die Schaltelemente S3p und S3n des dritten Paares in Serienschaltung miteinander verbunden sind, mit einer Ausgangsleitung verbunden, die sich von dem separaten Ende der W-Phasenwicklung Lw erstreckt.
Ein Ende der in Serie geschalteten Schaltelemente von jedem von dem ersten, zweiten und dritten Paar ist über einen positiven Eingangsanschluss des ersten Leistungswandlers 21a mit einem positiven Anschluss der Leistungsquelle 10 verbunden. Das andere Ende der in Serie geschalteten Schaltelemente von jedem von dem ersten, zweiten und dritten Paar ist über einen negativen Eingangsanschluss des ersten Leistungswandlers 21a mit einem negativen Anschluss der Leistungsquelle 10 verbunden.
Die Verbindungen zwischen dem zweiten Leistungswandlers 22a und dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz sind mit denjenigen zwischen dem ersten Leistungswandler 21a und dem ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw identisch. Daher werden Beschreibungen zu den Verbindungen zwischen dem zweiten Leistungswandler 22a und dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz ausgelassen. Die Verbindungen zwischen dem zweiten Leistungswandler 22a und der Leistungsquelle 10 sind mit denjenigen zwischen dem zweiten Leistungswandler 22a und der Leistungsquelle 10 identisch. Daher werden Beschreibungen der Verbindungen zwischen dem zweiten Leistungswandler 22a und der Leistungsquelle 10 ausgelassen.
Jedes von den Schaltelementen S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n von jedem von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a weist einen Steuerungsanschluss CT auf, der mit einem entsprechenden von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b verbunden ist.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A umfasst einen Kondensator C0, einen ersten Satz von Kondensatoren C1, und einen zweiten Satz von Kondensatoren C2. Der Kondensator C0 ist mit dem positiven und dem negativen Anschluss der Leistungsquelle 10 in Parallelschaltung zu der Leistungsquelle 10 verbunden. Die Kondensatoren C1 des ersten Satzes sind in Parallelschaltung zu dem ersten Leistungswandler 21a mit dem positiven und dem negativen Anschluss des ersten Leistungswandlers 21a verbunden. Die Kondensatoren C2 des zweiten Satzes sind in Parallelschaltung zu dem zweiten Leistungswandler 22a mit dem positiven und dem negativen Anschluss des zweiten Leistungswandlers 22a verbunden.
Die Kondensatoren C0 und C1 dienen zum Glätten der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zu dem ersten Leistungswandler 21a zugeführt wird. Die Kondensatoren C0 und C2 dienen zum Glätten der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zu dem zweiten Leistungswandler 22a zugeführt wird.
Der erste Controller 21b dient dazu, an den ersten Leistungswandler 21a, d. h. die Steueranschlüsse der Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n Ein-/Aus-Steuersignale auszugeben übereinstimmend mit:
Abweichungen von physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit von Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30;
Steuerinformationen zum Steuern der Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n des ersten Leistungswandlers 21a.
In ähnlicher Weise dient der zweite Controller 22b dazu, an den zweiten Leistungswandler 22a, d. h. an die Steueranschlüsse der Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n Ein-/Aus-Steuersignale auszugeben übereinstimmend mit:
Abweichungen der physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit der Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30; und
Steuerinformationen zum Steuern der Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n des zweiten Leistungswandlers 22a.
Die Steuerinformationen, die von dem ersten Controller 21b verwendet werden, und die Steuerinformationen, die von dem zweiten Controller 22b verwendet werden, können identisch sein oder sich voneinander unterscheiden.
Der erste Controller 21b und der zweite Controller 22b können unter Verwendung eines Drahts oder einer drahtlosen Verbindung zwischen diesem kommunizieren. Diese Modifikation erlaubt es:
dass der erste Controller 21b von dem zweiten Controller 22b einen elektrischen Drehwinkel ω des Rotors 30a und einen Leitungswinkel δ im elektrischen Winkel für jede der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz des zweiten Satzes 30b2 kennt, und
der zweite Controller 22b von dem ersten Controller 21b den elektrischen Drehwinkel ω des Rotors 30a und einen Leitungswinkel ω im elektrischen Winkel für jede der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw des ersten Satzes 30b1 kennt.
Der Leitungswinkel δ für jede der Dreiphasenwicklungen stellt einen elektrischen Winkel der drehenden elektrischen Maschine 30 dar während dem eine entsprechende Phasenwicklung erregt ist, d. h. eine entsprechende Phasenwicklung leitet.
Die Abweichungen der physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit von den Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 umfassen beispielsweise eine Abweichung der charakteristischen Parameter PA, welche die physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit der Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 anzeigen. Die charakteristischen Parameter 30A umfassen beispielsweise:
die Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
eine Eingangsspannung Vin1, die von dem ersten Leistungswandler 21a basierend auf der Spannung Vb eingegeben wird;
einen Eingangsstrom Ib basierend auf der Spannung Vb des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a;
eine Eingangsspannung Vin2, die von dem zweiten Leistungswandler 22a basierend auf der Spannung Vb eingegeben wird;
einen ersten Ausgangsstrom I1, der von dem ersten Leistungswandler 21a ausgegeben wird, um den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw zugeführt zu werden;
einen zweiten Ausgangsstrom I2, der von dem zweiten Leistungswandler 22a ausgegeben wird, um den dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz zugeführt zu werden;
ein Ausgangsdrehmoment T der drehenden elektrischen Maschine 30;
eine Effizienz η der umgewandelten Leistung von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a in Bezug auf einer Eingangsleistung eines entsprechenden von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a;
die Drehzahl N, d. h. die U/min (Umdrehungen pro Minute) oder U/sec (Umdrehungen pro Sekunde) des Rotors 30a der drehenden elektrischen Maschine 30; und
eine Temperatur Te sowohl von der drehenden elektrischen Maschine 30 als auch der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A.
In einem ersten beispielgebenden Beispiel kann das Leistungsumwandlungssystem 100A Sensoren SS umfassen, um Werte der charakteristischen Parameter PA zu messen und Informationen, welche die gemessenen Werte der charakteristischen Parameter Pa anzeigen, zu jedem von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b zu senden. Beispielsweise umfassen die Sensoren SS einen Spannungssensor zum Messen der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird, einen Spannungssensor zum Messen der Eingangsspannung Vin1, einen Stromsensor zum Messen des Eingangsstroms Ib, und einen Spannungssensor zum Messen der Eingangsspannung Vin2. Die Sensoren SS umfassen ebenso beispielsweise einen Stromsensor zum Messen des ersten Ausgangsstroms I1, einen Stromsensor zum Messen des zweiten Stromsensors I2, einen Drehmomentsensor zum Messen des Ausgangsdrehmoments T, einen Drehzahlsensor zum Messen der Drehzahl N des Rotors 30a und einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur Te.
In einem zweiten beispielgebenden Beispiel kann jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b Informationen F umfassen, die in einen entsprechenden der Speicher M1 und M2 gespeichert sind. Die Informationen F stellen vorbestimmte Programme und/oder Berechnungsgleichungen dar, die dem entsprechenden Controller erlauben, Werte der charakteristischen Parameter PA, welche die physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit der Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 anzeigen, zu berechnen, d. h. einzuschätzen.
Werte von einigen der Parameter PA können durch einige der Sensoren SS gemessen werden, und Werte der verbleibenden Parameter PA können basierend auf den Informationen F und den gemessenen Werten von einigen der Parameter PA berechnet werden.
Die Steuerinformationen, die dazu bestimmt werden, die Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n von jedem von dem ersten und zweiten Leistungskonverter 21a und 22a zu steuern, können als interne Daten ausgestaltet sein, wie Tabellen, Kennfelder und dergleichen, die vorab in dem Speicher des entsprechenden Controllers gespeichert sind. Die Steuerinformationen, die dazu bestimmt sind, die Schaltelemente S1p, S1n, S2p, S2n, S3p und S3n von jedem von dem ersten und zweiten Leistungscontroller 21a und 22a zu steuern, können ebenso als Informationen ausgestaltet sein, die von außen von wenigstens einer der äußeren Vorrichtungen ED gesendet werden, um in den Speicher des entsprechenden Controllers geladen zu werden. Die äußeren Vorrichtungen ED sind ECUs, Computer oder dergleichen, die außerhalb von dem Leistungswandler 20a positioniert sind.
2 bis 4 stellen Beispiele schematisch dar, wie der erste Leistungswandler 21a eine Leistung, d. h. Signalspannungen, an den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw anlegt. Die Beispiele, die in den 2 bis 4 gezeigt sind, können in ähnlicher Weise darauf angewendet werden, wie der zweite Leistungskonverter 22a eine Leistung, d. h. Spannungen, an den dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz anlegt.
Insbesondere stellt 2 schematisch ein Erregungsmuster von einer Bezugsphasenwicklung in den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw basierend auf einem 120-Grad-Erregungsmodus dar, der einen 120-elektrischen-Winkel als Leitungswinkel δ verwendet. In der ersten Ausführungsform ist die Bezugsphasenwicklung die U-Phasenwicklung Lu, und eine elektrische Phasenkorrelation des Rotors 30a in Bezug auf die Referenzphasenwicklung, d. h. die U-Phasenwicklung Lu, ist als Phaseninformation des Rotors 30a definiert. In der ersten Ausführungsform ist ein elektrischer Winkel der Richtung des Magnetflusses, der durch einen N-Pol des Rotors 30a erzeugt wird, in Bezug auf die Referenzphasenwicklung, d. h. die U-Phasenwicklung Lu, als ein Phasenwinkel θ des Rotors 30a als ein Beispiel der Phaseninformation des Rotors 30a definiert.
Insbesondere stellt 2 durch durchgezogene Linien ein Ein-Aus-Muster P1(U) des Schaltelements des oberen Zweigs S1p für die U-Phasenwicklung Lu in dem 120-Grad-Erregungsmodus dar, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a auf null Grad eingestellt ist. Das Ein-Aus-Muster P1(U) zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a von 0-elektrischen-Grad zu 120-elektrischen-Grad, und während einer Drehung des Rotors 30a von 360 elektrischen Grad, d. h. 0 Grad, zu 120-elektrischen-Grad das Schaltelement S1p des oberen Zweigs eingeschaltet ist, sodass die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung, d. h. einem Ansteuerpulssignal, positiv erregt wird. Das heißt die Pulsweite, d. h. Pulsdauer, der Pulsspannung mit einer gegebenen Amplitude entspricht einer Erregungsdauer, d. h. 120-elektrische-Grad, der U-Phasenwicklung Lu.
2 stellt ebenso ein Ein-Aus-Muster P1(L) eines Schaltelements S1n des unteren Arms für die U-Phasenwicklung Lu in dem 120-Grad-Erregungsmodus dar. Das Ein-Aus-Muster P1(L) zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a um 120-elektrische-Grad, jedes Ma1, wenn sich der Rotor 30a um 60-elektrische-Grad gedreht hat, ab einem Ausschalten des Schaltelements S1p des oberen Zweigs, das Schaltelement S1n des unteren Zweigs eingeschaltet ist, sodass die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung negativ erregt wird.
Zudem stellt 2 durch eine Zwei-Punkt-Linie ein Ein-Aus-Muster P1(U)a des Schaltelements S1p des unteren Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem 120-Grad-Erregungsmodus dar, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a nicht auf null Grad eingestellt ist. Das Ein-Aus-Muster P1(U)a zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a von 0 elektrischen Grad zu (120 + θ) elektrischen Grad, und während einer Drehung des Rotors 30a von (360 + θ) elektrischen Grad zu (120 + θ) Grad die U-Phasenwicklung durch eine Pulsspannung positiv erregt wird.
In ähnlicher Weise zeigt ein Ein-Aus-Muster P1(L)a, das in 2 dargestellt ist, dass während einer Drehung des Rotors 30a von (180 + θ) elektrischen Winkel zu (300 + θ) elektrischen Winkel die U-Phasenwicklung durch eine Pulsspannung negativ erregt wird.
Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2p des oberen Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem 120-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1p des oberen Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem 120-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1n des unteren Zweigs auf.
In ähnlicher Weise weist ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3p des oberen Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem 120-Grad-Erregungsmodus eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2p des oberen Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3n des unteren Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem 120-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs auf.
3 stellt ein Erregungsmuster der U-Phasenwicklung Lu basierend auf einem 180-Grad-Erregungsmodus dar, der 180-elektrische-Grad als Leitungswinkel δ verwendet.
Insbesondere stellt 3 durch eine durchgezogene Linie ein Ein-Aus-Muster P2(U) des Schaltelements S1p des unteren Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem 180-Grad-Erregungsmodus dar, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a auf null Grad eingestellt ist. Das Ein-Aus-Muster P2(U) zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a von 0 elektrischen Grad zu 180 elektrischen Grad, und während einer Drehung des Rotors 30a von 360 elektrischen Grad, d. h. 0 Grad, zu 180 elektrischen Grad, die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung positiv erregt wird.
Das heißt die Pulsbreite, d. h. Pulsdauer, der Pulsspannung mit einer gegebenen Amplitude entspricht einer Erregungsdauer, d. h. 180-elektrische-Grad, der U-Phasenwicklung Lu.
3 stellt ebenso ein Ein-Aus-Muster P2(L) des Schaltelements S1n des unteren Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem 180-Grad-Erregungsmodus dar. Das Ein-Aus-Muster P2(L) zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a um 180-elektrische-Grad, nachdem ab jedem Ma1, wenn das Schaltelement S1p des unteren Zweigs ausgeschaltet ist, eine Totzeit DT abgelaufen ist, das Schaltelement S1n des unteren Zweigs eingeschaltet ist, sodass die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung negativ erregt wird. Das heißt, es ist eine Totzeit DT zwischen einem Einschalten des Schaltelements S1p des oberen Zweigs und einem nachfolgenden Einschalten des Schaltelements S1n des unteren Zweigs erforderlich, um einen Kurzschluss zwischen den Schaltelements S1p und S1n des oberen und unteren Zweigs zu verhindern.
Zudem stellt 3 durch eine Zwei-Punkt-Linie ein Ein-Aus-Muster P2(U)a des Schaltelements S1p des unteren Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem 180-Grad-Erregungsmodus dar, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a nicht auf null Grad eingestellt ist. Das Ein-Aus-Muster P2(U)a zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a von θ elektrischen Grad zu (180 + θ) elektrischen Grad, und während einer Drehung des Rotors 30a von (360 + θ) elektrischen Grad zu (180 + θ) Grad die U-Phasenwicklung durch eine Pulsspannung positiv erregt wird.
In ähnlicher Weise zeigt ein Ein-Aus-Muster P2(L)a, das in 3 dargestellt ist, dass während einer Drehung des Rotors 30a nachdem ab jedem Ma1, wenn das Schaltelement S1p des unteren Zweigs ausgeschaltet ist, die Totzeit DT abgelaufen ist, die U-Phasenwicklung durch eine Pulsspannung negativ erregt wird.
Ein Ein-Aus-Muster der Schaltelements S2p des oberen Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem 180-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1p des oberen Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem 180-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1n des unteren Zweigs auf.
In ähnlicher Weise weist ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3p des oberen Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem 180-Grad-Erregungsmodus eine Phasendifferenz von 120 Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2p des oberen Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3n des unteren Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem 180-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs auf.
4 stellt ein Erregungsmuster der U-Phasenwicklung Lu basierend auf einem α-Winkelerregungsmodus schematisch dar, das α-elektrische-Grad als den Leitungswinkel δ verwendet; α ist innerhalb des Bereichs höher als 0-elektrische-Grad und niedriger als 360-elektrische-Grad eingestellt.
Insbesondere stellt 4 ein Ein-Aus-Muster P3(U) des Schaltelements S1p des oberen Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem α-Grad-Erregungsmodus dar, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a auf null Grad eingestellt ist. Das Ein-Aus-Muster P3(U) zeigt, dass während einer Drehung des Rotors 30a von 0 elektrischen Grad zu α-elektrischen Grad das Schaltelement S1p des oberen Zweigs eingeschaltet ist, sodass die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung positiv erregt wird.
4 zeigt beispielsweise durch eine Zwei-Punkt-Linie ein Ein-Aus-Muster P3(U) des Schaltelements S1p des oberen Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem α-Grad-Erregungsmodus, wenn α auf 90-elektrische-Grad oder 270-elektrische-Grad eingestellt ist.
Ein Ein-Aus-Muster P3(L) des Schaltelements S1n des unteren Zweigs für die U-Phasenwicklung Lu in dem α-Grad-Erregungsmodus zeigt, dass während einer vorbestimmten Dauer nachdem, ab jedem Ma1, wenn das Schaltelement S1p ausgeschaltet ist, die Totzeit DT abgelaufen ist, das Schaltelement S1n des unteren Zweigs eingeschaltet ist, sodass die U-Phasenwicklung Lu durch eine Pulsspannung negativ erregt wird; die vorbestimmte Dauer entspricht einer Drehung des Rotors 30a um α-elektrische-Grad.
Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2p des oberen Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem α-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120-elektrischen-Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1p des unteren Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs für die V-Phasenwicklung Lv in dem α-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120-elektrischen-Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S1n des unteren Zweigs auf.
In ähnlicher Weise weist ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3p des oberen Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem α-Grad-Erregungsmodus eine Phasendifferenz von 120-elektrischen-Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2p des oberen Zweigs auf. Ein Ein-Aus-Muster des Schaltelements S3n des unteren Zweigs für die W-Phasenwicklung Lw in dem α-Grad-Erregungsmodus weist eine Phasendifferenz von 120-elektrischen-Grad in Bezug auf das Ein-Aus-Muster des Schaltelements S2n des unteren Zweigs auf.
Es ist zu beachten, dass ein Nicht-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen ein Muster ist, mit dem aus der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A keine Leistung ausgegeben wird, mit anderen Worten, ein Ein-Aus-Muster aller Schaltelemente des ersten oder zweiten Leistungswandlers 21a oder 22a ist, dass 0-elektrische-Grad als den Leitungswinkel δ aufweist (siehe 11, wie später beschrieben). Mit anderen Worten, stellt α, wenn es auf 0-elektrische-Grad eingestellt ist, den Nicht-Erregungsmodus dar.
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel von Kombinationsmustern eines ersten Erregungsmusters Pa der Schaltelemente des ersten Leistungswandlers 21a der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und ein zweites Muster Pb der Schaltelements des zweiten Leistungswandlers 22a für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz. Das erste Erregungsmuster Pa umfasst zumindest eine erste Erregungsdauer für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw, und das zweite Erregungsmuster Pb umfasst zumindest eine zweite Erregungsdauer für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz. Die Kombinationsmuster, die in der Tabelle 1 dargestellt sind, sind Teil von allen Kombinationsmustern, die aus Kennfeldern erlangt werden, die später beschrieben werden (sieh 8 und 9). In der Tabelle 1 werden die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw als PHASENWICKLUNGEN (UVW) und die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz als PHASENWICKLUNGEN (XYZ) dargestellt. [Tabelle 1]
In Tabelle 1 zeigen die Bezugszeichen P1 bis P9 jeweils Beispiele der Kombinationsmuster. In Tabelle 1 gibt NICHT-ERREGUNG den Nicht-Erregungsmodus an, 120 GRAD gibt den 120-Grad-Erregungsmodus an, und 180 GRAD gibt den 180-Grad-Erregungsmodus an.
Das Kombinationsmuster P1 ist ein Kombinationsmuster aus dem Nicht-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und dem Nicht-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz. Das Kombinationsmuster P2 ist ein Kombinationsmuster aus dem Nicht-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und einem Erregungsmuster für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz basierend auf dem 120-Grad-Leitungsmodus (siehe 120 GRAD in Tabelle 1). Das Kombinationsmuster P6 ist ein Kombinationsmuster aus einem Erregungsmuster für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw, basierend auf dem 120-Grad-Leitungsmodus und einem Erregungsmuster für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz basierend auf dem 180-Grad-Leitungsmodus (siehe 180 GRAD in Tabelle 1). Die anderen Erregungsmuster P3 bis P5 und P7 bis P9 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Wie in jedem der Kombinationsmuster P1, P5 und P9 gezeigt ist, steuern der erste und zweite Controller 21b und 22b die Schaltelemente S*# (* = 1, 2 und 3, # = p und n) des jeweiligen ersten und zweiten Wandlers 21a und 22a basierend auf demselben Erregungsmustern.
Bei der ersten Ausführungsform kann der erste und zweite Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet sein, die Schaltelemente S*# des jeweiligen ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a basierend auf den Erregungsmustern vorzugsweise anzusteuern, wenn eine oder mehrere vorbestimmte Bedingungen, die mit dem Leistungsumwandlungssystem 100A zusammenhängen, erfüllt sind. Die vorbestimmten Bedingungen können beispielsweise umfassen:
eine Bedingung, dass Werte der vorbestimmten Parameter, welche die Leistungszufuhrfähigkeit der Leistungsquelle 10, wie die Kapazität, die Nennspannung und den Nennstrom der Leistungsquelle 10 anzeigen, höher als vorbestimmte Schwellwerte sind; und
eine Bedingung, dass keine anderen Vorrichtungen in Parallelschaltung mit der Leistungsquelle 10 verbunden sind.
Wenn z. B. das Leistungsumwandlungssystem 100A in einem motorisierten Fahrzeug angebracht ist, umfassen die anderen Vorrichtungen z. B. Vorrichtungen, die zum sicheren Fahren des motorisierten Fahrzeugs erforderlich sind, wie eine EPS (Servolenkung), ein Bremssystem und eine Maschinen-ECU, und dergleichen.
Die vorbestimmten Bedingungen können ebenso die folgende Bedingung umfassen. Die Bedingung besteht insbesondere darin, dass eine Spannung, welche in die drehende elektrische Maschine 30 induziert wird, höher als eine Bezugsspannung ist, wie z. B. die Hälfte der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird, und ein vorbestimmter zulässiger Strompegel für jede von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und der drehenden elektrischen Maschine 30 größer als der Pegel eines Stroms ist, der in einer entsprechenden von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und der drehenden elektrischen Maschine 30 fließt.
Es ist zu beachten, dass die Spannung, welche in der drehenden elektrischen Maschine 30 induziert wird, die Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird und der Pegel eines Stroms, der in jeder von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und der drehenden elektrischen Maschine 30 fließt, durch die Sensoren SS gemessen werden kann.
Jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b kann dazu ausgestaltet sein, einen Wert für den Leitungswinkel δ zu verwenden; der Wert für den Leitungswinkel δ unterscheidet sich von 0-elektrischen-Grad in dem Nicht-Erregungsmodus, 120-elektrische-Grad in dem 120-Grad-Erregungsmodus und 180-elektrische-Grad in dem 180-Grad-Erregungsmodus.
Jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b kann dazu ausgestaltet sein, den Leitungswinkel δ basierend auf den Abweichungen der physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit von den Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 zu ändern. Beispielsweise kann jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet sein, den Leitungswinkel δ basierend auf den Abweichungen der physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit von den Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 graduell zu erhöhen oder zu senken. Insbesondere können die Kombinationsmuster, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind, für jeden der geänderten Werte des Leitungswinkels δ vorab bestimmt sein.
Tabelle 2 zeigt ein Beispiel von Kombinationsmustern zwischen:
dem ersten Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a in Bezug zu der U-Phasenwicklung Lu als θ1 bezeichnet wird; und
dem zweiten Muster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz, wenn der Phasenwinkel θ des Rotors 30a in Bezug zu der X-Phasenwicklung Lx als Bezugswicklung als θ2 bezeichnet wird. Die Kombinationsmuster, die in der Tabelle 2 gezeigt sind, sind Teil aller Kombinationsmuster, die in den Kennfeldern gespeichert sind, die später beschrieben werden (siehe 8 und 9). [Tabelle 2]
Das heißt das erste Erregungsmuster Pa umfasst zumindest die erste Erregungsdauer und den Phasenwinkel θ1 für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und das zweite Erregungsmuster Pw umfasst zumindest die zweite Erregungsdauer und den Phasenwinkel θ2 für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz.
In Tabelle 2 sind die Kombinationsmuster P11 bis P19 jeweils identisch zu den Kombinationsmustern P1 bis P9, die in Tabelle 1 aufgelistet sind. Der Phasenwinkel θ1 kann mit dem Phasenwinkel θ2 identisch sein oder sich von diesem unterscheiden, sodass die Anzahl der Kombinationsmuster, die in Tabelle 2 aufgelistet sind, unbegrenzt ist.
Bei der ersten Ausführungsform können die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz in und um einen Kern gewickelt sein, sodass die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz eine Phasendifferenz ϕ in elektrischen Grad in Bezug zueinander aufweisen (siehe 5). Die Phasendifferenz ϕ kann auf einen Wert innerhalb des Bereichs eingestellt sein, der gleich oder höher als 0-elektrische-Grad und niedriger als 360-elektrische-Grad ist. Die Phasendifferenz ϕ dient in ähnlicher Weise als die Phasenwinkel θ1 und θ2, da die erregten Wicklungen Lu, Lv und Lw und die erregten Wicklungen Lx, Ly und Lz zwischen sich die Phasendifferenz ϕ aufweisen.
Wie obenstehend beschrieben ist, sind die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw in einer Stern(Y)-Konfiguration miteinander verbunden, und der zweite Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz sind in einer Stern(Y)-Konfiguration miteinander verbunden, wie in 1 dargestellt ist, allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf beschränkt.
Wie z. B. in 6 gezeigt ist, können die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw in einer Stern(Y)-Konfiguration miteinander verbunden sein, und der zweite Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz kann in ähnlicher Weise in einer Delta(Δ)-Konfiguration miteinander verbunden sein. In einem anderen Beispiel, das in 7 gezeigt ist, können die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw in einer Delta(Δ)-Konfiguration miteinander verbunden sein, und der zweite Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz können in ähnlicher Weise in einer Delta(Δ)-Konfiguration miteinander verbunden sein.
Informationen, welche die Tabellen 1 und 2 angeben, können z. B. in wenigstens einem der Speicher M1 oder M2 vorab gespeichert sein, oder sie können von zumindest einer der externen Vorrichtungen ED geladen werden, um in zumindest einem von dem Speicher M1 oder dem Speicher M2 geladen zu werden. Die Informationen, welche die Tabellen 1 und 2 angeben, können durch jeden von den ersten und zweiten Controller 21b und 22b basierend auf den Werten der charakteristischen Parameter PA, die in einem entsprechenden von den Speichern M1 und M2 gespeichert sein sollen, in Echtzeit erlangt werden. In 1 sind die Informationen, welche die Tabellen 1 und 2 anzeigen, als die Bezugszeichen TA dargestellt.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 8 bis 13 beschrieben, wie der erste und zweite Controller 21b und 22b die Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a genau steuert, d. h. ansteuert.
Die 8 und 9 stellen Beispiele der Kennfelder dar, auf die sich jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b beziehen, wenn die entsprechenden Schaltelemente S*# gesteuert werden, um den entsprechenden dreiphasigen Wicklungen Leistung zuzuführen. Die Kennfelder, die in 8 und 9 dargestellt sind, können in zumindest einem von dem Speicher M1 oder dem Speicher M2 vorab gespeichert sein, oder sie können aus wenigstens einer von den externen Vorrichtungen ED geladen werden, um in zumindest einem von dem Speicher M1 oder dem Speicher M2 geladen zu werden.
8 stellt insbesondere ein erstes bis n-faches Kennfeld Ma1 bis Man dar, das für den 120-Grad-Erregungsmodus vorbestimmt ist (n ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 1).
Das erste Kennfeld Ma1 umfasst m-Tabellen Ta1(Ma1) bis Tam(Ma1), die mit einem Wert Na1 der Drehzahl des Rotors 30a korrelieren (m ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 1). Die m-Tabellen Ta1(Ma1) bis Tam(Ma1) korrelieren ebenso in Bezug auf m-Werte Vb1 bis Vbm, die sich voneinander unterscheiden, von der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird.
Jede der Tabellen Ta1(Ma1) bis Tam(Ma1) stellt Korrelationen zwischen Werten einer Variablen eines ersten Ausgangsdrehmoments T1, Werten von einer Variablen eines zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und entsprechende Werte einer Variablen des Eingangsstroms Ib dar.
Jeder Wert von dem ersten Ausgangsdrehmoment T1, einem entsprechenden Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und ein entsprechender Wert des Eingangsstroms Ib, die in einer Tabelle Tak(Ma1) (1 ≤ k ≤ m) umfasst sind, werden erlangt, wenn:
ein entsprechender Wert Vbk der Spannung Vb bei dem Wert Na1 der Drehzahl des Rotors 30a von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
der Leitungswinkel δ auf 120-elektrische-Grad eingestellt ist;
der Phasenwinkel θ1 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus einem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad zu einer erste oberen Grenzwinkel θ_1LIMIT niedriger als 360-elektrische-Grad ausgewählt ist; und
der Phasenwinkel θ2 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus einem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad zu einem zweiten oberen Grenzwinkel θ_2LIMIT niedriger als 360-elektrische-Grad ausgewählt ist.
Es ist zu beachten, dass sich das Ausgangsdrehmoment T aus dem ersten Ausgangsdrehmoment T1 und dem zweiten Ausgangsdrehmoment T2 zusammensetzt. Das erste Ausgangsdrehmoment T1 ist ein Drehmoment, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw gemeinsam mit den magnetischen Polen des Rotors 30a erzeugt wird. Das zweite Ausgangsdrehmoment T2 ist ein Drehmoment, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz gemeinsam mit den magnetischen Polen des Rotors 30a erzeugt wird. Jedes von dem ersten Ausgangsdrehmoment T1 und dem zweiten Ausgangsdrehmoment T2 kann z. B. ein positives Drehmoment in einer vorbestimmten Vorwärtsdrehrichtung des Rotors 30a und ein negatives Drehmoment in der Rückwärtsrichtung der Vorwärtsrichtung des Rotors 30a umfassen.
In ähnlicher Weise umfasst das zweite Kennfeld Ma2 m-Tabellen Ta1(Na2) bis Tam(Na2), die mit einem Wert Na2 der Drehzahl des Rotors 30a korrelieren. Die m-Tabellen Ta1(Na2) bis Tam(Na2) korrelieren ebenso in Bezug auf m-Werte Vb1 bis Vbm der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird.
Jede der Tabellen Ta1(Ma2) bis Tam(Ma2) stellt Korrelationen zwischen Werten der Variablen des ersten Ausgangsdrehmoments T1, entsprechenden Werten der Variablen des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und entsprechende Werte der Variablen des Eingangsstroms Ib dar.
Jeder Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1, ein entsprechender Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und ein entsprechender Wert des Eingangsstroms Ib, die in einer Tabelle Tak(Ma2) umfasst sind, werden erlangt, wenn:
ein entsprechender Wert Vbk der Spannung Vb bei dem Wert Na2 der Drehzahl des Rotors 30a von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
der Leitungswinkel δ auf 120-elektrische-Grad eingestellt ist;
der Phasenwinkel θ1 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad bis zu dem ersten oberen Grenzwinkel θ_1LIMIT ausgewählt ist; und
der Phasenwinkel θ2 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad bis zu dem zweiten oberen Grenzwinkel θ_2LIMIT ausgewählt ist.
Die verbleibenden Kennfelder Ma3 bis Man sind identisch zu dem ersten Kennfeld Ma1 oder dem zweiten Kennfeld Ma2 ausgestaltet.
Das heißt, der Satz des ersten bis n-fachen Kennfelds Ma1 bis Man umfasst die m×n-Tabellen Ta1(Ma1) bis Tam(Ma1), Ta1(Ma2) bis Tam(Ma2), ..., Ta1(Man) bis Tam(Man).
9 stellt das erste bis n-fache Kennfeld Mb1 bis Mbn dar, die für den 180-Grad-Erregungsmodus vorbestimmt sind.
Das erste Kennfeld Mb1 umfasst m-Tabellen Tb1(Mb1) bis Tbm(Mb1), die mit den Werten Na1 der Drehzahl des Rotors 30a korrelieren. Die m-Tabellen Tb1(Mb1) bis Tbm(Mb1) korrelieren mit den jeweiligen m-Werten Vb1 bis Vbm der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird.
Jede der m-Tabellen Tb1(Mb1) bis Tbm(Mb1) stellt Korrelationen zwischen Werten der Variablen des ersten Ausgangsdrehmoments T1, Werte der Variablen des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und entsprechende Werte der Variablen des Eingangsstroms Ib dar.
Jeder Wert des Ausgangsdrehmoments T1, ein entsprechender Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und ein entsprechender Wert des Eingangsstroms Ib, die in einer Tabelle Tbk(Mb1) umfasst sind, wird erlangt, wenn:
ein entsprechender Wert Vbk der Spannung Vb bei dem Wert Na1 der Drehzahl des Rotors 30a von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
der Leitungswinkel δ auf 180-elektrische-Grad eingestellt ist;
der Phasenwinkel θ1 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen Grad bis zu dem ersten oberen Grenzwinkel θ_1LIMIT ausgewählt ist; und
der Phasenwinkel θ2 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen Grad bis zu dem zweiten oberen Grenzwinkel θ_2LIMIT ausgewählt ist.
In ähnlicher Weise umfasst das zweite Kennfeld Mb2m-Tabellen Tb1(Mb2) bis Tbm(Mb2) Tabellen, die mit einem Wert Nb2 der Drehzahl des Rotors 30a korrelieren. Die m-Tabellen Tb1(Mb2) bis Tbm(Mb2) korrelieren mit den jeweiligen m-Werten Vb1 bis Vbm der Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird.
Jede der m-Tabellen Tb1(Mb2) bis Tbm(Mb2) umfasst Korrelationen zwischen den Werten der Variablen des ersten Ausgangsdrehmoments T1, entsprechende Werte der Variablen des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und entsprechende Werte der Variablen des Eingangsstroms Ib.
Jeder Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1, ein entsprechender Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 und ein entsprechender Wert des Eingangsstroms Ib, der in einer Tabelle Tbk(Mb2) umfasst ist, wird erlangt, wenn:
ein entsprechender Wert Vbk der Spannung Vb bei dem Wert Na2 der Drehzahl des Rotors 30a von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
der Leitungswinkel δ auf 120-elektrische-Grad eingestellt ist;
der Phasenwinkel θ1 auf einen entsprechenden Wert eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad bis zu dem ersten oberen Grenzwinkel θ_1LIMIT ausgewählt ist; und
der Phasenwinkel θ2 auf einen entsprechenden Wer eingestellt ist, der aus dem Wertebereich von 0-elektrischen-Grad bis zu dem zweiten oberen Grenzwinkel θ_2LIMIT ausgewählt ist.
Die verbleibenden Kennfelder Mb3 bis Mbn sind identisch zu dem ersten Kennfeld Mb1 oder dem zweiten Kennfeld Mb2 ausgestaltet.
Das heißt, der Satz des ersten bis n-fachen Kennfelds Mb1 bis Mbn umfasst die m×n-Tabellen Tb1(Mb1) bis Tbm(Mb1), Tb1(Mb2) bis Tbm(Mb2), ..., Tb1(Mbn) bis Tbm(Mbn).
Zumindest einer der Sätze von dem ersten bis n-fachen Kennfelds Ma1 bis Man oder der Satz des ersten bis n-fachen Kennfelds Mb1 bis Mbn kann j×k-Tabellen umfassen (jeder von j und k ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 1); die Anzahl von j × k unterscheidet sich von der Anzahl von m × n.
Der Spannungsbereich von dem Wert Vb1 bis einschließlich Vbm stellt einen zulässigen Variablenbereich der Spannung Vb der Leistungsquelle 10 dar. Der Drehzahlbereich von dem Wert Na1 bis zu dem Wert Nan der Drehzahl des Rotors 30a stellt einen zulässigen Variablenbereich der Drehzahl des Rotors 30a dar.
Die Kennfelder Ma1 bis Man und Mb1 bis Mbn werden zuvor basierend auf z. B. Experimenten und/oder Simulationen unter Verwendung des Leistungsumwandlungssystems 100A und/oder einem computerbasierten Modell, das die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100A in seiner Funktionsweise simuliert, erlangt. Die Kennfelder Ma1 bis Man und Mb1 bis Mbn können von jedem von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b basierend auf den Werten der charakteristischen Parameter PA, die in einem entsprechenden von den Speichern M1 und M2 gespeichert sein sollen, in Echtzeit erlangt.
10 stellt ein Beispiel eines Kombinationsmusters schematisch dar, das Routinen bestimmt, die durch jeden von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b ausgeführt werden. Die Kombinationsmuster, welche Routinen bestimmen, sind z. B. Programme und sind vorzugsweise in Abhängigkeit von den Spezifikationen der drehenden elektrischen Maschine 30 und/oder der Konfiguration eines Leistungszufuhrsystems eines motorisierten Fahrzeugs einschließlich der Leistungsquelle 10 ausgestaltet, falls das Leistungsumwandlungssystem 100A in dem motorisierten Fahrzeug eingebracht ist. Die Konfiguration des Leistungszufuhrsystems des motorisierten Fahrzeugs kann z. B. umfassen, wie die Leistungsquelle 10 verwendet wird, d. h. ob die Leistungsquelle 10 für die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A bestimmt ist, oder für eine oder mehrere andere Vorrichtungen zusätzlich zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A verwendet wird. Die Konfiguration des Leistungszufuhrsystems kann ebenso umfassen, wie das Massesystem des motorisierten Fahrzeugs, welches das Massesystem des Leistungsumwandlungssystems 100A umfasst, konstruiert ist.
Eine ausgewählte von den Kombinationsmuster bestimmenden Routinen ist vorab installiert oder wird extern geladen, um in jedem von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b installiert zu werden.
Jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b ist dazu ausgestaltet, die Kombinationsmuster bestimmende Routine, die in diesen installiert ist, zyklisch auszuführen. Es ist zu beachten, dass der erste und der zweite Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet sein können, die Kombinationsmuster bestimmende Routine individuell durchzuführen, oder die Kombinationsmuster bestimmende Routine in Verbindung miteinander durchzuführen während sie über einen Draht oder drahtlose Verbindungen zwischen diesen miteinander kommunizieren.
In 10 stellt das Bezugszeichen Tmax1 ein maximales Drehmoment dar, das derzeitig durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw in Zusammenhang mit den magnetischen Polen des Rotors 30a erzeugbar ist, und das Referenzzeichen Tmax2 stellt ein maximales Drehmoment dar, das derzeit durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz in Zusammenhang mit den magnetischen Polen des Rotors 30a erzeugbar ist. Das heißt jedes von dem maximalen Drehmoment Tmax1 und dem maximalen Drehmoment Tmax2 kann durch einen entsprechenden von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b basierend auf Werten der Parameter PA, die für die physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A bezeichnend sind, berechnet werden. Mit anderen Worten variiert jedes von dem maximalen Drehmoment Tmax1 und dem maximalen Drehmoment Tmax2 in Abhängigkeit von den Werten der Parameter PA, die für die physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A bezeichnend sind.
Das Bezugszeichen Treq stellt ein Drehmoment dar, dessen Erzeugung von der drehenden elektrischen Maschine 30 gefordert wird; das Drehmoment wird nachstehend als gefordertes Drehmoment bezeichnet. Beispielsweise kann das geforderte Drehmoment Treq von einer der externen Vorrichtungen ED eingegeben werden. Falls eine Last mit dem Rotor 30a der drehenden elektrischen Maschine 30 gekoppelt ist, wird die geforderte Last Treq durch die Last benötigt.
Das Bezugszeichen Imax stellt einen zulässigen Maximalwert des Eingangsstroms Ib dar, welcher der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird; der zulässige Maximalwert Imax des Eingangsstroms Ib wird nachstehend als zulässiger Maximalwert Imax bezeichnet.
Wenn ein Ausführen der Kombinationsmuster bestimmenden Routine gestartet wird, führt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b den Vorgang in Schritt S10 durch. Insbesondere erlangt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b basierend auf den Abweichungen der physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A das maximale Drehmoment Tmax1 der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw, und das maximale Drehmoment Tmax2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz in Schritt S10.
In Schritt S10 bestimmt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b, ob die Summe des maximalen Drehmoments Tmax1 und des maximalen Drehmoments Tmax2 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq in Schritt S10 ist. Mit anderen Worten bestimmt in Schritt S10 jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b, ob die folgende Gleichung erfüllt ist: Tmax1 + Tmax2 ≥ Treq
Nach einer Bestimmung, dass die Summe des maximalen Drehmoments Tmax1 und des maximalen Drehmoments Tmax2 kleiner als das geforderte Drehmoment Treq ist, d. h. die Gleichung ist nicht erfüllt (NEIN in Schritt S10), setzt die Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S14 fort, der später beschrieben wird.
Anderenfalls setzt auf eine Bestimmung hin, dass die Summe des maximalen Drehmoments Tmax1 und des maximalen Drehmoments Tmax2 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq ist, d. h. die Gleichung erfüllt ist (JA in Schritt S10), ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S11 fort.
Bei Schritt S11 wählt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b jeweils einzeln aus allen von den Kennfeldern Ma1 bis Man (siehe 8) und Mb1 bis Mbn (sieh 9) eine erste Tabelle für den 120-Grad-Erregungsmodus und eine zweite Tabelle für den 180-Grad-Erregungsmodus aus. Jede von der ausgewählten ersten und zweiten Tabelle passt zu einem vorliegenden Wert der Spannung Vb der Leistungsquelle 10 und einem vorliegenden Wert der Drehzahl des Rotors 30a (Schritt S11a).
Danach wählt in Schritt S11 jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b einzeln aus der ausgewählten ersten und zweiten Tabelle die Kombination aus einem Wert eines entsprechenden von dem ersten Ausgangsdrehmoment T1 und dem zweiten Ausgangsdrehmoment T2 und einem Wert des Eingangsstroms Ib aus (siehe S11b).
Die ausgewählte Kombination aus dem Wert des ersten Drehmoments T1 durch den ersten Controller 21b, dem Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 durch den zweiten Controller 22b und dem Wert des Eingangsstroms Ib entspricht einem von:
120-elektrische-Grad für den Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1; und
180-elektrische-Grad für den Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ2.
Die Kombination des Werts des ersten Ausgangsdrehmoments T1, das durch den ersten Controller 21b ausgewählt wird, der Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2, der durch den zweiten Controller 22b ausgewählt wird, und der ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib, erfüllt die nachfolgende erste und zweite Bedingung, dass:
das Ausgangsdrehmoment T basierend auf der Summe des ausgewählten Werts des ersten Ausgangsdrehmoments T1 und des ausgewählten Werts des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq ist; und
der ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib, d. h. die Summe des ersten Ausgangsstroms I1 und des zweiten Ausgangsstroms I2 minimiert wird.
Es ist zu beachten, dass die folgenden drei Fälle erachtet sind, die erste und zweite Bedingung zu erfüllen:
der erste Fall, bei dem die Summe aus dem ausgewählten Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 und dem ausgewählten Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq ist, während der entsprechend ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib minimiert wird;
der zweite Fall, bei dem der ausgewählte Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq ist, während der entsprechend ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib minimiert wird; und
der dritte Fall, bei dem der ausgewählte Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 gleich oder größer als das geforderte Drehmoment Treq ist, während der entsprechend ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib minimiert wird.
Danach bestimmt zumindest einer von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b, ob der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als der Wert des Eingangsstroms Ib ist, d. h. die Summe aus dem ersten Ausgangsstrom I1 und dem zweiten Ausgangsstrom I2, die in Schritt S11 und in Schritt S12 ausgewählt werden.
Auf eine Bestimmung hin, dass der zulässige maximale Eingangsstrom Imax kleiner als die Summe aus dem ersten Ausgangsstrom I1 und dem zweiten Ausgangsstrom I2 ist, der bei Schritt S11 ausgewählt wird (NEIN bei Schritt S12), setzt ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S14 fort, die später beschrieben wird.
Anderenfalls setzt auf eine Bestimmung, dass der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als die Summe aus dem ersten Ausgangsstrom I1 und dem zweiten Ausgangsstrom I2 ist, der bei Schritt S11 ausgewählt wird (JA in Schritt S12), ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S13 fort.
In Schritt S13 bestimmt der erste Controller 21b für den Fall, der in Schritt S11 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad als Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1, ein Erregungsmuster als das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw. In Schritt S13 bestimmt der zweite Controller 22b für den ersten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad als Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Grad des Phasenwinkels θ2, ein Erregungsmuster als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den ersten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt ist, dass bestimmte Kombinationsmuster des ersten Erregungsmusters Pa und des zweiten Erregungsmusters Pb einem der Kombinationsmuster P5, P6, P8, P9, P15, P16, P18 und P19, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
In Schritt S13 bestimmt der erste Controller 21b für den zweiten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad als Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1 ein Erregungsmuster als erstes Erregungsmuster Pa für die dreiphasige Wicklung Lu, Lv und Lw. In Schritt S13 bestimmt der zweite Controller 22b für den zweiten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt ist, den Nicht-Erregungsmodus als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den zweiten Fall, der bei Schritt S11 ausgewählt ist, dass bestimmte Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb einem der Kombinationsmuster P4, P7, P14 und P17, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
In Schritt S13 bestimmt der zweite Controller 22b für den dritten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt ist, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad als Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ2 ein Erregungsmuster als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz. In Schritt S13 bestimmt der erste Controller 21b für den dritten Fall, der in Schritt S11 ausgewählt wird, das Nicht-Erregungsmuster als das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den dritten Fall, der in 11 ausgewählt ist, dass bestimmte Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb einem der Kombinationsmuster P2, P3, P12 und P13, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb in Schritt S13 bestimmt.
Wenn andererseits in den Schritten S10 oder S12 die negative Bestimmung ausgeführt wird (NEIN bei Schritt S10 oder S12), führt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b den Vorgang in Schritt S14 durch.
In Schritt S14 wählt jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b einzeln aus der ersten und zweiten Tabelle, die in Schritt S11 ausgewählt werden, die Kombination aus einem Wert eines entsprechenden aus dem ersten Ausgangsdrehmoment T1 und dem zweiten Ausgangsdrehmoment T2 und einem Wert des Eingangsstroms Ib aus.
Die ausgewählte Kombination aus dem Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 durch den ersten Controller 21b, dem Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 durch den zweiten Controller 22b und dem Wert des Eingangsstroms Ib entspricht einem von:
120-elektrische-Grad als Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1; und
180-elektrische-Grad des Leitungswinkels δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ2.
Die Kombination aus dem ausgewählten Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 durch den ersten Controller 21b, dem ausgewählten Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 durch den zweiten Controller 2b und dem ausgewählten Wert des Eingangsstroms Ib erfüllt die dritte und vierte Bedingung, dass:
der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als der ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib ist, d. h. die Summe aus dem ersten Ausgangsstrom I1 und dem zweiten Ausgangsstrom I2; und das Ausgangsdrehmoment T maximiert wird.
Es ist zu beachten, dass die folgenden drei Fälle erachtet sind, die dritte und vierte Bedingung zu erfüllen:
der erste Fall, bei dem das Ausgangsdrehmoment T basierend auf der Summe aus dem ausgewählten Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 und dem ausgewählten Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 maximiert wird, während der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als der entsprechend ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib ist;
der zweite Fall, bei dem das Ausgangsdrehmoment T basierend auf dem ausgewählten Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1 maximiert wird, während der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als der entsprechende ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib ist; und
der dritte Fall, bei dem das Ausgangsdrehmoment T basierend auf dem ausgewählten Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 maximiert wird, während der zulässige maximale Eingangsstrom Imax gleich oder größer als der entsprechende ausgewählte Wert des Eingangsstroms Ib ist.
Nachfolgend auf den Vorgang in Schritt S14 setzt ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S15 fort.
In Schritt S15 bestimmt der erste Controller 21b für den ersten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad für den Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1 ein Erregungsmuster als das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw. In Schritt S15 bestimmt der zweite Controller 22b für den ersten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad für den Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ2 ein Erregungsmuster als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den ersten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, dass bestimmte Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb einem der Kombinationsmuster P5, P6, P8, P9, P15, P16, P18 und P19, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
In Schritt S15 bestimmt der erste Controller 21b für den zweiten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad für den elektrischen Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ1 ein Erregungsmuster als das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw. In Schritt S15 bestimmt der zweite Controller 22b für den zweiten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, den Nicht-Erregungsmodus als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den zweiten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, dass bestimmte Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb einem der Kombinationsmuster P4, P7, P14 und P17, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
In Schritt S15 bestimmt der zweite Controller 22b für den dritten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, basierend entsprechend auf 120 oder 180-elektrischen-Grad für den Leitungswinkel δ mit einem entsprechenden Wert des Phasenwinkels θ2 ein Erregungsmuster als das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz. In Schritt S15 bestimmt der erste Controller 21b für den dritten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird ein Nicht-Erregungsmuster als das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw.
In der ersten Ausführungsform entspricht für den dritten Fall, der in Schritt S14 ausgewählt wird, dass bestimmte Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb einem der Kombinationsmuster P2, P3, P12 und P13, die in den Tabellen 1 und 2 aufgelistet sind.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Kombinationsmuster aus dem ersten Kombinationsmuster Pa und dem zweiten Kombinationsmuster Pb in Schritt S15 bestimmt.
Das bestimmte Kombinationsmuster ermöglicht den Leistungswandlern 21a und 22a zu bewirken, dass die drehende elektrische Maschine 30 einen maximalen Wert des Ausgangsdrehmoments T erlangt, der durch die dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) erzeugt werden kann, während der Eingangsstrom Ib so erhalten werden kann, dass er gleich oder kleiner als der zulässige maximale Stromwert Imax ist.
Das heißt, das bestimmte Kombinationsmuster ermöglicht der drehenden elektrischen Maschine 30, den maximalen Wert des Ausgangsdrehmoments T zu erlangen, während der Eingangsstrom Ib so erhalten wird, dass er gleich oder kleiner als der zulässige maximale Stromwert Imax ist, selbst wenn die drehende elektrische Maschine 30 gestartet wird, mit anderen Worten, wenn die drehende elektrische Maschine 30 bei der Drehzahl des Rotors 30a von null angesteuert wird.
Nach der Bestimmung des Kombinationsmusters des ersten Erregungsmusters Pa und des zweiten Erregungsmusters Pb in Schritt S13 oder S15 setzt ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine bei Schritt S16 fort.
In Schritt S16 steuert jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b einen Ein-Aus-Vorgang der entsprechenden Schaltelemente S*# in Übereinstimmung mit dem bestimmten Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb.
Danach kehrt ein Ausführen der Kombinationsmusterbestimmungsroutine zu Schritt S10 zurück, und jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b führt die zuvor genannten Vorgänge der Kombinationsmusterbestimmungsroutine für den nächsten Zyklus durch.
Als Nächstes werden Beispiele der Ein-Aus-Schaltmuster der Schaltelemente S*# zum Erregen der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und der Schaltelemente S*# zum Erregen der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz, die jeweils durch den ersten und zweiten Controller 21b und 22b gesteuert werden, mit Bezug auf die 11 bis 13 beschrieben.
Die Ein-Aus-Schaltmuster der Schaltelemente des oberen Zweigs S1p, S2p und S3p und der Schaltelemente S1n, S2n und S3n des unteren Zweigs umfassen Ein-Aus-Zeiten und Ein-Aus-Dauern von den Schaltelementen S1p, S2p und S3p des oberen Zweigs und den Schaltelementen S1n, S2n und S3n des unteren Zweigs.
In den 11 bis 13 stellen die Bezugszeichen R1 bis R6 einen Zyklus, d. h. 360-elektrische-Grad (2π im Bogenmaß), des elektrischen Drehwinkels ω des Rotors 30a dar.
11 stellt Ein-Aus-Schaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten Leistungswandlers 21a und der Schaltelemente S*# des zweiten Leistungswandlers 22a dar, wenn der Wert von jedem Phasenwinkel θ1 und θ2 auf null eingestellt ist und die Phasendifferenz ϕ auf null eingesetzt ist.
In einem ersten Zyklus R1 der Drehung des Rotors 30a ist das Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb auf das Kombinationsmuster P2 eingestellt, das in der Tabelle 1 aufgelistet ist. Das heißt, das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw ist auf den Nicht-Erregungsmodus eingestellt, und das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz ist auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert (siehe Tabelle 1). Nach Ablauf des ersten Zyklus R1 einer Drehung des Rotors 30a wird in dem nächsten Zyklus R2 einer Drehung des Rotors 30a das Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb auf das Kombinationsmuster P5 umgeschaltet, das in der Tabelle 1 aufgelistet ist. Das heißt, das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw wird auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert, und das zweite Erregungsmuster PB für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz wird auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert (siehe Tabelle 1).
Ein Umschalten des Kombinationsmusters aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb auf ein anderes Kombinationsmuster kann bei jeder Drehung des Rotors 30a durch einen gegebenen Wert des elektrischen Drehwinkels ω ausgeführt werden. Mit anderen Worten kann die Umschaltzeit von einem Stromkombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb auf ein anderes Kombinationsmuster basierend auf der Verarbeitungsfähigkeit von jedem von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b und einem erforderlichen Steuerzyklus zum Steuern des Ausgangsdrehmoments T, des Eingangs-/Ausgangsstroms und/oder der Eingangs-/Ausgangsspannung bestimmt werden. Die Bestimmungsweise der Umschaltzeit, die obenstehend beschrieben ist, kann auf andere Ein-Aus-Umschaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten Leistungswandlers 21a und die Umschaltelemente S*# des zweiten Leistungswandlers 22a angewendet werden, wie in den 12 und 13 dargestellt ist.
12 zeigt ein Ein-Aus-Umschaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten Leistungswandlers 21a und der Schaltelemente S*# des zweiten Leistungswandlers 22a wenn der Wert von jedem der Phasenwinkel θ1 und θ2 auf null eingestellt ist und die Phasendifferenz ϕ auf einen gegebenen Wert eingestellt ist.
In einem ersten Zyklus R3 einer Drehung des Rotors 30a wird das Kombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb auf das Kombinationsmuster P2 eingestellt, das in 1 aufgelistet ist. Das heißt, das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw ist auf den Nicht-Erregungsmodus eingestellt, und das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz ist auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert (siehe Tabelle 1). Nach Ablauf des ersten Zyklus R3 einer Drehung des Rotors 30a wird in dem nächsten Zyklus R4 einer Drehung des Rotors 30a das Kombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb auf das Kombinationsmuster P5 umgeschaltet, das in der Tabelle 1 aufgelistet ist. Das heißt, das erste Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw ist auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert, und das zweite Erregungsmuster Pb für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz wird auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert (siehe Tabelle 1).
13 zeigt Ein-Aus-Schaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten Leistungswandlers 21a und der Schaltelemente S*# des zweiten Leistungswandlers 22a, wenn die Werte der Phasenwinkel θ1 und θ2 jeweils auf gegebene Werte eingestellt sind und die Phasendifferenz ϕ auf einen gegebenen Wert eingestellt ist.
In einem ersten Zyklus R5 einer Drehung des Rotors 30a ist das Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb auf das Kombinationsmuster P15 eingestellt, das in der Tabelle 2 aufgelistet ist. Das heißt das Erregungsmuster Pa für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw ist auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert, und das zweite Erregungsmuster Pb der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz ist auf das Erregungsmuster eingestellt, das auf dem 120-Grad-Leitungsmodus basiert (siehe Tabelle 2). Nach Ablauf des ersten Zyklus R5 einer Drehung des Rotors 30a wird das Kombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb in dem nächsten Zyklus R6 einer Drehung des Rotors 30a auf dem Kombinationsmuster P15 aufrecht erhalten.
Wie obenstehend beschrieben ist, können ein Wert des Phasenwinkels θ1 und ein Wert des Phasenwinkels θ2, die in Schritt S11 oder S14 ausgewählt werden, gleich groß zueinander sein oder sich voneinander unterscheiden. Jeder von dem Phasenwinkel θ1 und dem Phasenwinkel θ2 kann auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0-elektrischen-Grad zu einem entsprechenden von dem ersten und zweiten oberen Grenzwinkel θ_1LIMIT und θ_2LIMIT, die niedriger als 360-elektrische-Grad sind, eingestellt sein.
Falls null für jeden der Phasenwinkel θ1 und θ2 in Schritt S11 oder S14 ausgewählt ist, sind die Schaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a während einer Drehung R5 des Rotors 30a, wie in 13 gezeigt ist, identisch mit denjenigen während einer Drehung R4, die in 12 dargestellt ist. Falls für jeden der Phasenwinkel θ1 und θ2 in Schritt S11 oder S14 null ausgewählt ist, sind in ähnlicher Weise die Schaltmuster der Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a während einer Drehung R6 des Rotors 30a, die in 13 gezeigt ist, identisch mit denjenigen während einer Drehung R4, die in 12 gezeigt ist.
14 stellt schematisch dar, wie der Eingangsstrom Ib, der erste Ausgangsstrom I1 und der zweite Ausgangsstrom I2 fließen, wenn die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv, Lw, Lx, Ly und Lz erregt werden, während das Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb gemäß der ersten Ausführungsform von dem Kombinationsmuster P4 auf das Kombinationsmuster P5 geändert wird.
14 zeigt, dass die drehende elektrische Maschine 30 ab dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P4 erregt wird, das in der Tabelle 1 aufgelistet ist (siehe null [Millisekunden] in 14). Nachdem die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P4 für eine vorbestimmte Dauer erregt worden ist, wird das Kombinationsmuster P4 auf das Kombinationsmuster P5 umgeschaltet, das in der Tabelle 1 aufgelistet ist, und danach wird die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erregt. Der Start der Erregung entspricht dem Start der Drehung des Rotors 30a.
In 14 ist die vorliegende Dauer auf etwa 143 Millisekunden eingestellt, aber sie kann in Abhängigkeit von den Spezifikationen der drehenden elektrischen Maschine 30 auf eine gegebene Zeitlänge eingestellt werden.
14 zeigt, wie der Eingangsstrom Ib geändert wird, wie der erste Ausgangsstrom I1 geändert wird und wie der zweite Ausgangsstrom I2 geändert wird, von oben nach unten in 14. Der Eingangsstrom Ib (A: Amper) wird insbesondere von der Leistungsquelle 10 zugeführt, um in die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A eingegeben zu werden. Der erste Ausgangsstrom I1 (A) wird von dem ersten Leistungswandler 21a zugeführt, um durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw zu fließen. Der zweite Ausgangsstrom I2 (A) wird von dem zweiten Leistungswandler 22a zugeführt, um durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz zu fließen.
14 demonstriert, dass eine Erregung der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw mit einer Nicht-Erregung der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz für die vorbestimmte Dauer nach dem Start einer Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 in einen Spitzenpegel Ipp1 des Eingangsstroms Ib resultiert, der so gesteuert wird, dass er niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist.
Insbesondere ist die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß der ersten Ausführungsform dazu ausgestaltet:
das Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb derart zyklisch zu bestimmen, dass der Spitzenpegel Ipp1 des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax nicht überschreitet; und
Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# von dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a in Übereinstimmung mit dem bestimmten Kombinationsmuster in jedem Zyklus gesteuert werden.
Im Gegensatz hierzu stellt 15 schematisch dar, wie der Eingangsstrom Ib, der erste Ausgangsstrom I1 und der zweite Ausgangsstrom I2 fließen, wenn der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf einem vorbestimmten Leitungswinkel übereinstimmend mit einem herkömmlichen Beispiel zeitgleich erregt werden.
15 demonstriert, dass ein Spitzenpegel Ipp2 des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet, der auf denselben Wert wie in der ersten Ausführungsform eingestellt ist.
Insbesondere ist eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib fließt, wenn die zwei Sätze 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf einem vorbestimmten Leitungswinkel gemäß im herkömmlichen Beispiel zeitgleich angesteuert werden, nachstehend als erste Impedanz bezeichnet. Im Gegensatz hierzu wird eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P4 mit einem Nicht-Erregungsmodus fließt, nachstehend als eine zweite Impedanz bezeichnet.
Zu dieser Zeit ist die erste Impedanz kleiner als die zweite Impedanz. Aus diesem Grund ist der Spitzenpegel Ipp2 des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 übereinstimmend mit dem herkömmlichen Beispiel größer als derjenige des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P4, wie obenstehend aufgeführt ist.
Falls der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster P5 anstelle des Kombinationsmusters P4 erregt werden würden, könnte ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreiten.
Allerdings wird die drehende elektrische Maschine 30 in der ersten Ausführungsform ab dem Start der Erregung basierend auf dem Kombinationsmuster P4 erregt. Mit anderen Worten wird der Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) ab dem Start der Erregung basierend auf dem Kombinationsmuster P4 erregt. Der Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) ist ab dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 für die vorbestimmte Dauer basierend auf dem Kombinationsmuster P4 erregt worden. Dies führt zu einer Spannung, die in jeder der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lz als eine elektromotorische Gegenkraft induziert wird, sodass die elektromotorische Gegenkraft dazu dient, einen Spitzenpegel in dem Eingangsstrom Ib zu verringern.
Wenn der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib ab dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 für die vorbestimmte Dauer ausreichend verringert worden ist, wird das Kombinationsmuster P4 auf das Kombinationsmuster P5 umgeschaltet, und danach wird die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erregt. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet, während der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erregt werden.
Wie obenstehend beschrieben ist, ist die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß der ersten Ausführungsform dazu ausgestaltet, Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# übereinstimmend mit einem bestimmten Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb derart zu steuern, dass der Spitzenpegel Ipp1 des Eingangsstroms Ib derart beibehalten wird, dass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist (siehe 10 und 14). Allerdings ist die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß der ersten Ausführungsform nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, ein Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb basierend auf einer Änderung der Werte der charakteristischen Parameter PA zu bestimmen, und Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# übereinstimmend mit dem bestimmten Kombinationsmuster zu steuern. Die 16 bis 23 stellen Steuerbeispiele durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A übereinstimmend mit der Modifikation dar. In den 16 bis 23 stellen die Bezugszeichen t10, t20, t30, t40 und t60 jeweils die Zeit des Startens der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 oder die Zeit der Zurücksetzung der drehenden elektrischen Maschine 30 dar.
Die 16 und 17 stellen jeweils schematisch dar, wie das Ausgangsdrehmoment T, d. h. das erste Ausgangsdrehmoment T1 und das zweite Ausgangsdrehmoment T2, basierend auf einer Änderung eines Kombinationsmusters aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb geändert wird. Das Kombinationsmuster wird basierend auf einer Änderung des Zieldrehmoments Tobj geändert, das die drehende elektrische Maschine 30 erzeugen soll; die Änderung des Zieldrehmoments Tobj ist in der Steuerinformation umfasst.
16 zeigt, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine erste Steueraufgabe TA1 durchzuführen, um das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangsdrehmoments T zu ändern.
Insbesondere ist die erste Steueraufgabe TA1 ausgestaltet durch:
ein Bestimmen des Kombinationsmusters P3 für die Schaltelemente S*#, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind, zu der Zeit t0, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P3 während der Dauer von der Zeit t0 bis zu der Zeit t1;
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P3 auf das Kombinationsmuster P2, das für die Zeit t1 in der Tabelle 1 aufgelistet ist, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P2 während der Dauer von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 gesteuert werden;
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P2 zu dem Kombinationsmuster P5, das für die Zeit t2 in der Tabelle 1 aufgelistet ist, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P5 während der Dauer von der Zeit t2 bis zu der Zeit t3 gesteuert werden; und
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P8, das für die Zeit t3 in der Tabelle 1 aufgelistet ist, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P8 nach der Zeit t3 gesteuert werden.
Ein absoluter Wert des zweiten Ausgangsdrehmoments T2, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz in dem 120-Grad-Leitungsmodus erzeugt wird, ist normalerweise größer als derjenige des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 in dem 180-Grad-Leitungsmodus. Dies liegt daran, dass die erregte Dauer der drehenden elektrischen Maschine 30 in dem 120-Grad-Leitungsmodus des Kombinationsmusters P2 kürzer ist als diejenige der drehenden elektrischen Maschine 30 in dem 180-Grad-Leitungsmodus des Kombinationsmusters P3. Somit verringert ein Umschalten des Kombinationsmusters von dem Kombinationsmuster P3 zu dem Kombinationsmuster P2 leicht den Steigungsgrad einer Zunahme des zweiten Ausgangsdrehmoments T2 (siehe gestrichelte Linie für die Dauer von der Zeit t0 bis zu der Zeit t2 in 16). Es ist zu beachten, dass das erste Ausgangsdrehmoment T1 null ist (siehe Zwei-Punkt-Linie für die Dauer von der Zeit t0 bis zu der Zeit t2), da das Erregungsmuster für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw basierend auf jedem von dem Kombinationsmuster P3 und P2 auf den Nicht-Erregungsmodus eingestellt ist.
Ein absoluter Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erzeugt wird, ist normalerweise größer als derjenige des ersten Ausgangsdrehmoments T1 basierend auf dem Kombinationsmuster P2. Dies liegt daran, dass das Erregungsmuster der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw von dem Nicht-Erregungsmodus des Kombinationsmusters P2 auf das Erregungsmuster in dem 120-Grad-Leitungsmodus des Kombinationsmusters P5 umgeschaltet wird. Somit erhöht ein Umschalten des Kombinationsmusters von dem Kombinationsmuster P2 auf das Kombinationsmuster P5 das erste Ausgangsdrehmoment T1 (siehe Zwei-Punkt-Linie der Dauer von der Zeit t1 bis zu der Zeit t3 in 16). Da der 120-Grad-Leitungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz für die Dauer von der Zeit t1 bis zu der Zeit t3 aufrecht erhalten wird, bleibt das zweite Ausgangsdrehmoment T2 im Wesentlichen unverändert (siehe gestrichelte Linie für die Dauer von der Zeit t1 bis zu der Zeit t3 in 16).
Ein absoluter Wert des ersten Ausgangsdrehmoments T1, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw basierend auf dem Kombinationsmuster P8 erzeugt wird, ist normalerweise größer als derjenige des ersten Ausgangsdrehmoments T1 basierend auf dem Kombinationsmuster P5. Dies liegt daran, dass die erregte Dauer der drehenden elektrischen Maschine 30 in dem 180-Grad-Leitungsmodus des Kombinationsmusters P8 länger als diejenige der drehenden elektrischen Maschine 30 in dem 120-Grad-Leitungsmodus des Kombinationsmusters P5 ist. Somit erhöht ein Umschalten des Kombinationsmusters von dem Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P8 das erste Ausgangsdrehmoment T1 (siehe Zwei-Punkt-Linie für die Dauer von der Zeit t2 bis zu der Zeit t3 und für die Dauer nach der Zeit t3). Der 120-Grad-Leitungsmodus wird für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz aufrechterhalten, obwohl das Kombinationsmuster für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz von dem Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P8 umgeschaltet wird. Aus diesem Grund bleibt das zweite Ausgangsdrehmoment T2 im Wesentlichen unverändert (siehe gestrichelte Linie für die Dauer von der Zeit t2 bis zu der Zeit t3 und für die Dauer nach der Zeit t3).
Das heißt, die erste Steueraufgabe TA1 bewirkt, dass das erste Ausgangsdrehmoment T1, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw erzeugt wird, wie die Zwei-Punkt-Linie geändert wird, und das zweite Ausgangsdrehmoment T2, das durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz erzeugt wird, wie die gestrichelte Linie verändert wird. Da das Ausgangsdrehmoment T durch die Summe aus dem ersten Ausgangsdrehmoment T1 und dem zweiten Ausgangsdrehmoment T2 gebildet wird, bewirkt die Funktion FA1, dass das Ausgangsdrehmoment T im Wesentlichen der Kurve des Zieldrehmoments Tobj folgt (siehe durchgezogene Linie in 16).
Falls ein zulässiger Drehmomentbereich TR zuvor um das Zieldrehmoment Tobj bestimmt ist (siehe unterbrochene Linien in 3), ermöglicht die Funktion FA1 eine Änderung des Ausgangsdrehmoments T der drehenden elektrischen Maschine 30 innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs TR, die das Zieldrehmoment Tobj umfasst.
Die erste Steueraufgabe TA1 hält jeden von dem Phasenwinkel θ1 und θ2 konstant.
Im Gegensatz hierzu zeigt 17, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine zweite Steueraufgabe TA2 durchzuführen, die ähnlich zu der ersten Steueraufgabe TA1 ist. Die zweite Steueraufgabe TA2 ändert das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb während beispielsweise der Phasenwinkel θ2 für die Dauer von der Zeit t2 bis zu der Zeit t4 geändert wird. Das heißt, die zweite Steueraufgabe TA2 ist ausgestaltet durch:
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P2 auf das Kombinationsmuster P15, das zu der Zeit t2 in der Tabelle 2 aufgelistet ist, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Umschaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P15 während der Dauer von der Zeit t2 zu der Zeit t3 gesteuert werden; und
ein Umschalten von dem Kombinationsmuster für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P15 auf das Kombinationsmuster P18, das für die Zeit t3 in der Tabelle 2 aufgelistet ist, wodurch ein Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P18 während der Dauer von der Zeit t3 bis zu der Zeit t4 gesteuert werden; und
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P18 auf das Kombinationsmuster P8 zu der Zeit t4, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P8 nach der Zeit t4 gesteuert werden.
Die zweite Steueraufgabe TA2 ändert graduell das Ausgangsdrehmoment T in der Kurve eines Zieldrehmoments Tobj1. Insbesondere ermöglicht ein Ändern von wenigstens einem von den Phasenwinkeln θ1 und θ2, eine plötzliche Änderung des Ausgangsdrehmoments T zu verringern.
Die 18 und 19 stellen schematisch dar, wie sich der Eingangsstrom Ib basierend auf einer Änderung eines Kombinationsmusters von dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb ändert. Das Kombinationsmuster wird basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Eingangsstrom Ib und dem zulässigen maximalen Strom Imax geändert.
Die 18 zeigt, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine dritte Steueraufgabe TA3 durchzuführen, um das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb zu ändern, sodass ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib aufrechterhalten wird, sodass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist.
Insbesondere ist die dritte Steueraufgabe TA3 ausgestaltet durch:
ein Bestimmen des Kombinationsmusters P2 oder P4 für die Schaltelemente S*#, die für die Zeit t10 in der Tabelle 1 aufgelistet sind, wodurch Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem vorbestimmten Kombinationsmuster P2 oder P4 während der Dauer von der Zeit t10 bis zu der Zeit t11 gesteuert werden;
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P2 oder P4 auf das Kombinationsmuster P3 oder P7, das für die Zeit t11 in der Tabelle 1 aufgelistet ist, wodurch Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P3 oder P7 während der Dauer von der Zeit t11 bis zu der Zeit t12 gesteuert werden;
ein Umschalten des Kombinationsmuster für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P3 oder P7 auf das Kombinationsmuster P5 zu der Zeit t12, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P5 während der Dauer von der Zeit t12 bis zu der Zeit t13 gesteuert werden; und
Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P9, das für die Zeit t13 in der Tabelle 1 aufgelistet ist, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P9 nach der Zeit t13 gesteuert werden.
Es ist zu beachten, dass eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P2 oder P4, das einen Nicht-Erregungsmodus und einen 120-Grad-Leitungsmodus aufweist, fließt nachstehend als eine dritte Impedanz bezeichnet wird. Eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib unter der Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P3 oder P7, das einen Nicht-Erregungsmodus und einen 180-Grad-Leitungsmodus aufweist, fließt, wird nachstehend als vierte Impedanz bezeichnet.
Zu dieser Zeit ist die dritte Impedanz größer als die vierte Impedanz. Aus diesem Grund ist ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P3 oder P7 größer als derjenige des Eingangsstroms Ib unter der Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P2 oder P4.
Somit wird ein Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) oder (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster P2 oder P4 auf dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 erregt (siehe die Zeit t10). Der eine Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) oder (Lx, Ly, Lz) ist basierend auf dem Kombinationsmuster P2 oder P4 für die Dauer von der Zeit t11 bis zu der Zeit t10 seit dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 erregt worden. Dies führt zu einer Spannung, die in den dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lz) oder (Lx, Ly, Lz) als eine entgegengerichtete elektromotorische Kraft induziert wird, sodass die entgegengerichtete elektromotorische Kraft dazu dient, einen Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib zu verringern.
Wenn der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib seit dem Start der Erregung der Drehung der elektrischen Maschine 30 für die Dauer von der Zeit t11 bis zu der Zeit t10 ausreichend verringert worden ist, wird somit das Kombinationsmuster P2 oder P4 auf das Kombinationsmuster P3 oder P7 umgeschaltet. Danach wird die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P3 oder P7 erregt. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet während ein Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) oder (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster P3 oder P7 erregt wird (siehe 18).
In ähnlicher Weise wird eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5, in dem der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem 180-Grad-Leitungsmodus zeitgleich erregt werden, fließt, nachstehend als fünfte Impedanz bezeichnet.
Wie das Verhältnis zwischen der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz oder der dritten Impedanz ist die fünfte Impedanz kleiner als die vierte Impedanz. Aus diesem Grund ist ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5 größer als derjenige des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P3 oder P7.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Kombinationsmuster P3 oder P7 auf das Kombinationsmuster P5 umgeschaltet, wenn der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib durch eine entgegengerichtete elektromagnetische Kraft, die in den dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lz) oder (Lx, Ly, Lz) für die Dauer von der Zeit t12 bis zu der Zeit t11 induziert wird, ausreichend verringert worden ist. Danach wird die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erregt. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet während der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster P5 erregt werden (siehe 18).
Eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P9 fließt, bei dem der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem 180-Grad-Leitungsmodus zeitgleich erregt werden, wird nachstehend als sechste Impedanz bezeichnet.
Wie das Verhältnis zwischen der dritten Impedanz und der vierten Impedanz, ist die sechste Impedanz kleiner als die fünfte Impedanz. Aus diesem Grund ist ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P9 größer als derjenige des Eingangsstroms Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P5.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird das Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P9 umgeschaltet, wenn der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib durch eine entgegengerichtete elektromagnetische Kraft, die in jeder der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lz) und (Lx, Ly, Lz) für die Dauer von der Zeit t13 bis zu der Zeit t12 induziert wird, ausreichend verringert worden ist. Danach wird die drehende elektrische Maschine 30 basierend auf dem Kombinationsmuster P9 erregt. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet während der erste und zweite Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) basierend auf dem Kombinationsmuster 95 erregt werden (siehe 18).
Die dritte Steueraufgabe TA3 bestimmt das Kombinationsmuster P2 oder P4 während der Dauer (i) von der Zeit t10 bis zu der Zeit t11, und bestimmt das Kombinationsmuster P3 oder P7 während der Dauer (ii) von der Zeit t11 bis zu der Zeit t12.
Eine Modifikation der dritten Steueraufgabe TA3 kann ausgestaltet sein durch:
ein Auswählen von einem der Kombinationsmuster P2 und P4 während der Dauer (i) basierend auf der Temperatur Te von jeder von der drehenden elektrischen Maschine 30 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A; und
ein Auswählen von einem der Kombinationsmuster P3 und P7 während der Dauer (ii), um die folgende Bedingung zu erfüllen.
Die Bedingung besteht darin, dass sich die dreiphasigen Wicklungen, die durch das bestimmte Kombinationsmuster während der Dauer (i) angesteuert werden, von den dreiphasigen Wicklungen, die durch das bestimmte Kombinationsmuster während der Dauer (ii) angesteuert werden, unterscheiden.
Ein Beispiel der Modifikation der dritten Steueraufgabe TA3 kann ausgestaltet sein durch:
ein Auswählen oder Bestimmen des Kombinationsmusters P2, das die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz als einen Satz der zwei Sätze 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) während der Dauer (i) ansteuert; und
ein Auswählen oder Bestimmen des Kombinationsmusters P7, das die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw als den anderen Satz der zwei Sätze 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) während der Dauer (ii) ansteuert.
Diese Modifikation verhindert eine konzentrierte Wärmeentwicklung in lediglich einem Satz von den zwei Sätzen 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz), falls es erforderlich ist, dass die drehende elektrische Maschine 30 innerhalb eines strikten Temperaturbereichs genutzt wird. Diese Modifikation kann auf andere Paarungen in allen Kombinationsmustern angewendet werden.
18 zeigt, dass ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib erhalten werden würde, sodass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist, selbst wenn nach dem Kombinationsmuster P2, das zu der Zeit t10 bestimmt ist, das Kombinationsmuster P5 zu der Zeit t11 eingestellt wurde.
Im Gegensatz hierzu kann ein Fall auftreten, bei dem das Kombinationsmuster P5, das zu der Zeit t21 bestimmt ist, nach dem Kombinationsmuster P2, das für die Zeit t20 bestimmt ist, einen Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib verursachen kann, der den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet. Der Grund hierfür ist beispielsweise, dass es schwierig ist, eine Impedanz eines Pfads, durch den der Eingangsstrom Ib unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster fließt, genau abzuschätzen. Wenn die tatsächliche Impedanz des Pfads niedriger als die abgeschätzte Impedanz ist, kann der Eingangsstrom Ib den zulässigen maximalen Strom Imax unter einer Steuerung der drehenden elektrischen Maschine 30 basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster überschreiten.
Um einem solchen Fall zu begegnen, zeigt 19, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine vierte Steueraufgabe TA4 durchzuführen. Die vierte Steueraufgabe TA4 ist ausgestaltet durch:
ein Bestimmen, ob ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib einen Schwellwertpegel Ith überschreitet, der niedriger als der zulässige maximale Strom Imax eingestellt ist, nachdem ein vorhergehendes Kombinationsmuster auf ein derzeitiges Kombinationsmuster umgeschaltet worden ist; und
ein erneutes Umschalten des derzeitigen Kombinationsmusters auf das vorhergehende Kombinationsmuster, falls bestimmt wird, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den Schwellwertpegel Ith überschreitet.
Wie insbesondere in 19 dargestellt ist, ist die vierte Steueraufgabe TA4, nachdem das vorhergehende Kombinationsmuster P2 zu der Zeit t21 auf das derzeitige Kombinationsmuster P5 umgeschaltet worden ist, dazu ausgestaltet, zu bestimmen, dass ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den Schwellwertpegel Ith zu der Zeit t22 überschreitet. Somit ist die vierte Steueraufgabe TA4 dazu ausgestaltet, das derzeitige Kombinationsmuster P5 zu der Zeit t22 erneut auf das vorhergehende Kombinationsmuster P2 umzuschalten, und die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# während der Dauer von der Zeit t22 bis zu der Zeit t23 basierend auf dem Kombinationsmuster P2 zu steuern. Dies verringert den Eingangsstrom Ib, sodass der Eingangsstrom Ib so aufrechterhalten wird, dass er gleich oder kleiner als der Schwellwertpegel Ith ist.
Die vierte Steueraufgabe TA4 ist ebenso dazu ausgestaltet, das Kombinationsmuster für die Schaltelemente S*# zu der Zeit t23 von dem Kombinationsmuster P2 erneut auf das Kombinationsmuster P5 umzuschalten, um dadurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# während der Dauer von der Zeit t23 bis zu der Zeit t24 basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P5 zu steuern.
Die vierte Steueraufgabe TA4 ist ferner dazu ausgestaltet, das Kombinationsmuster für die Schaltelemente S*# zu der Zeit t24 von dem Kombinationsmuster P5 auf das Kombinationsmuster P9 umzuschalten, um dadurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# nach der Zeit t24 basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P9 zu steuern.
Die vierte Aufgabe TA4 verhindert zuverlässig, dass der Strom Ib den zulässigen maximalen Strom Imax überschreitet.
Die vierte Steueraufgabe TA4 kann ausgestaltet sein durch:
ein Bestimmen, ob ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib einen Schwellwertpegel Ith überschreitet, der so eingestellt ist, dass er niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist, nachdem ein vorhergehendes Kombinationsmuster auf ein derzeitiges Kombinationsmuster umgeschaltet worden ist; und
ein erneutes Umschalten des derzeitigen Kombinationsmusters auf ein anderes Kombinationsmuster, falls bestimmt wird, dass der Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib den Schwellwertpegel Ith überschreitet. Ein Spitzenpegel des Eingangsstroms Ib basierend auf dem umgeschalteten Kombinationsmuster ist niedriger als derjenige des Eingangsstroms Ib basierend auf dem derzeitigen Kombinationsmuster.
Falls es erforderlich ist, dass die drehende elektrische Maschine 30 innerhalb eines strikten Temperaturbereichs verwendet wird, kann die Modifikation der dritten Steueraufgabe TA3 ausgeführt werden.
20 stellt schematisch dar, wie der erste und zweite Ausgangsstrom I1 und I2 basierend auf einer Änderung eines Kombinationsmusters des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb verändert werden.
20 zeigt, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine fünfte Steueraufgabe TA5 durchzuführen, um das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb in Abhängigkeit einer Änderung von jedem von dem ersten und zweiten Ausgangsstrom I1 und I2 zu ändern.
Insbesondere ist die fünfte Steueraufgabe TA5 ausgestaltet durch:
ein Bestimmen des Kombinationsmusters P2 für die Schaltelemente S*# zu der Zeit t30, um dadurch nach der Zeit t30 die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P2 zu steuern;
ein Bestimmen, ob ein Spitzenpegel des ersten Ausgangsstroms I1 gleich oder niedriger als ein Stromschwellwertpegel Ih wird, der die Hälfte des zulässigen maximalen Stroms Imax beträgt; und
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P2, das den 120-Grad-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz und den Nicht-Erregungsmodus verwendet, auf das Kombinationsmuster P9, das den 180-Grad-Erregungsmodus für jeden von dem ersten und zweiten Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) verwendet, falls bestimmt wird, dass der Spitzenpegel des ersten Ausgangsstroms I1 gleich oder niedriger als der Stromschwellwertpegel Ih wird.
Indem die fünfte Steueraufgabe TA5 die Hälfte des zulässigen maximalen Stroms Imax als den Stromschwellwertpegel Ih verwendet, wird der folgende technische Vorteil erreicht. Der technische Vorteil besteht insbesondere darin, dass es möglich ist, einen Spitzenpegel des Eingangsstroms Id, d. h. die Summe des ersten und zweiten Ausgangsstroms I1 und I2 so aufrechtzuerhalten, dass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist, selbst wenn das Kombinationsmuster von einem Kombinationsmuster, das lediglich einen Satz zu den dreiphasigen Wicklungen, wie das Kombinationsmuster P2, P3, P4 oder P7 verwendet, auf ein Kombinationsmuster, das beide der zwei Sätze der dreiphasigen Wicklungen, wie die Kombinationsmuster P5, P6, P8 oder P9 verwendet, umgeschaltet wird.
21 stellt schematisch dar, wie sich die Drehzahl N des Rotors 30a basierend auf einer Änderung des Kombinationsmusters des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb ändert.
21 zeigt, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine sechste Steueraufgabe TA6 durchzuführen, um das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb in Abhängigkeit von einer Änderung der Drehzahl N des Rotors 30a zu ändern. Wie obenstehend beschrieben ist, ist die sechste Steueraufgabe TA6 basierend auf der Tatsache ausgestaltet, dass eine Spannung, die in dem Stator als entgegengerichtete elektromotorische Kraft induziert wird, umso höher wird, je niedriger ein Wert des Eingangsstroms Ib ist. Da die Spannung, die in dem Stator induziert wird, zu der Drehzahl N des Rotors 30a proportional ist, zielt die sechste Steueraufgabe TA6 darauf ab, die Steuerbarkeit des Eingangsstroms Ib zu verbessern.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Wert der Drehzahl N, bei der ein Wert der Spannung, die in dem Stator induziert wird, in und um den die zwei Sätze 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) gewickelt sind, gleich oder höher als die Nennspannung der Leistungsquelle 10 wird, wird nachstehend als erste Schwellwertdrehzahl N1 bezeichnet. Ein Wert der Drehzahl N, bei der ein Wert der Spannung, die in dem Stator induziert wird, gleich oder höher als die Nennspannung der Leistungsquelle 10 wird, wird nachstehend auch als zweite Schwellwertdrehzahl N2 bezeichnet.
Die sechste Steueraufgabe TA6 ist insbesondere ausgestaltet durch:
ein Bestimmen des Kombinationsmusters P4 für die Schaltelemente S*# zu der Zeit t40, wenn die Drehzahl N des Rotors 30a null ist, wodurch nach der Zeit t40 die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P4 gesteuert werden;
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P4 zu der Zeit t41 auf das Kombinationsmuster P5, wenn die Drehzahl N des Rotors 30a die erste Schwellwertdrehzahl N1 erreicht, wodurch nach der Zeit t41 die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P5 gesteuert werden; und
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P5 zu der Zeit t42 auf das Kombinationsmuster P9, wenn die Drehzahl N des Rotors 30a die zweite Schwellwertdrehzahl N2 erreicht, wodurch nach der Zeit t42 die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# basierend auf dem vorbestimmten Kombinationsmuster P9 gesteuert werden.
Der Rotor 30a kann als ein Permanentmagnetrotor, dessen Permanentmagnete die voreingestellten Paare N und S ausbilden, oder als Feldwicklungsrotor ausgestaltet ist. Falls der Feldwicklungsrotor als der Rotor 30a verwendet wird, verändert sich ein Wert der Spannung, die in dem Stator induziert wird, in Abhängigkeit von dem Pegel eines Feldstroms, der zugeführt wird, um durch die Feldwicklungen in und um den Rotor 30a zu fließen. Aus diesem Grund kann der Wert für jede von der ersten und zweiten Schwellwertdrehzahl N1 und N2 basierend auf dem Pegel des Feldstroms als Parameter angepasst werden.
22 stellt schematisch dar, wie sich die Spannung Vb der Leistungsquelle 10 basierend auf einer Änderung eines Kombinationsmusters des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb ändert.
22 zeigt, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine siebte Steueraufgabe TA7 durchzuführen, um das Kombinationsmuster zwischen dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb in Abhängigkeit von einer Änderung der Spannung Vb der Leistungsquelle 10 zu ändern.
Die Leistungsquelle 10 kann den anderen Vorrichtungen zusätzlich zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A Leistung zuführen, sodass die Spannung Vb der Leistungsquelle 10 einfach zu variieren ist. Falls die Spannung Vb der Leistungsquelle 10 unter einer vorbestimmten minimalen Spannung Vmin liegen würde, könnten zusätzlich zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A beeinträchtigende Effekte an den anderen Vorrichtungen vorliegen. Um einem solchen Problem zu begegnen, zielt die siebte Steueraufgabe TA7 darauf ab, die Kombinationsmuster zu ändern, um die Spannung Vb so aufrechtzuerhalten, dass sie gleich oder höher als die minimale Spannung Vmin ist.
Insbesondere ist die siebte Steueraufgabe TA7 ausgestaltet durch:
ein Bestimmen des Kombinationsmusters P4 für die Schaltelemente S*# zu der Zeit t50, wodurch die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# nach der Zeit t50 basierend auf dem bestimmten Kombinationsmuster P9 gesteuert werden;
ein Bestimmen, ob ein Pegel der Spannung Vb so abgenommen hat, dass er nahe bei der minimalen Spannung Vmin liegt; und
ein Umschalten des Kombinationsmusters für die Schaltelemente S*# von dem Kombinationsmuster P9 zu der Zeit t51 auf das Kombinationsmuster P6, wenn bestimmt wird, dass der Pegel der Spannung Vb so abgenommen hat, dass er zu der Zeit t51 nahe bei der minimalen Spannung Vmin liegt; der Leitungswinkel δ des Kombinationsmusters P6 ist kleiner als derjenige des Kombinationsmusters P9.
Dieses Umschalten des Kombinationsmusters verursacht ein Abnehmen des Leitungswinkels δ, wodurch der erste und zweite Ausgangsstrom I1 und I2 verringert werden. Das Verringern des ersten und zweiten Ausgangsstroms I1 und I2 verhindert, dass die Spannung Vb unter der minimalen Spannung Vmin liegt.
Die siebte Steueraufgabe TA7 ermöglicht es daher, die Spannung Vb der Leistungsquelle 10 aufrechtzuerhalten, sodass sie gleich oder höher als die minimale Spannung Vmin ist.
Es ist zu beachten, dass wenigstens eine von der ersten bis zur siebten Steueraufgabe TA1 bis TA7 von jedem von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b zeitgleich mit der Kombinationsmusterbestimmungsroutine, die in 10 gezeigt ist, oder unabhängig von der Kombinationsmusterbestimmungsroutine, die in 10 gezeigt ist, durchgeführt werden kann.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A kann dazu ausgestaltet sein, ein Kombinationsmuster des ersten und zweiten Erregungsmusters Pa und Pb basierend auf einer Veränderung der Werte der anderen Parameter zu bestimmen, die in den charakteristischen Parametern PA umfasst sind; die anderen Parameter unterscheiden sich von dem Ausgangsdrehmoment T, dem Eingangsstrom Ib, dem Ausgangsstrom I1 und I2, und der Drehzahl N. Beispielsweise können die anderen Parameter die Eingangsspannung Vin1, die in den ersten Leistungswandler 21a eingegeben wird, die Eingangsspannung Vin2, die in den zweiten Leistungswandler 22a eingegeben wird, die Effizienz η der umgewandelten Leistung von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A in Bezug auf die Eingangsleistung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A, und die Temperatur Te von jedem von der drehenden elektrischen Maschine 30 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A umfassen.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A kann dazu ausgestaltet sein, ein Kombinationsmuster aus dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb basierend auf einer Kombination der Änderungen der Werte von einigen der charakteristischen Parameter PA zu bestimmen.
Wenn das derzeitige Kombinationsmuster auf ein nächstes Kombinationsmuster umgeschaltet wird, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A den Leitungswinkel δ graduell verändern, d. h. graduell senken oder graduell erhöhen, wie in 23 gezeigt ist.
Insbesondere zeigt 23, dass jeder von dem ersten und zweiten Controller 21b und 22b dazu ausgestaltet ist, eine achte Steueraufgabe TA8 durchzuführen, um das Kombinationsmuster in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangsdrehmoments T in derselben Weise wie die erste Steueraufgabe TA1 zu ändern, wie in 16 gezeigt ist.
Insbesondere ist die achte Steueraufgabe TA8 ausgestaltet durch:
ein graduelles Erhöhen des Leitungswinkels δ von 0-elektrischen-Grad auf 120-elektrische-Grad während das Kombinationsmuster P2 auf das Kombinationsmuster P5 geändert wird (siehe Dauer von der Zeit t61 bis t62); und
ein graduelles Erhöhen des Leitungswinkels δ von 120-elektrischen-Grad auf 180-elektrische-Grad während das Kombinationsmuster P5 auf das achte Kombinationsmuster P8 umgeschaltet wird (siehe Dauer von der Zeit t63 bis zu der Zeit t64).
Ähnlich wie die graduelle Erhöhung, kann die achte Steueraufgabe TA8 dazu ausgestaltet sein, den Leitungswinkel δ linear (siehe durchgezogene Linie) oder gekrümmt (siehe Zwei-Punkt-Linie) graduell zu erhöhen oder zu senken.
Die achte Steueraufgabe TA8 ermöglicht es, das Kombinationsmuster derart zu ändern, dass ein tatsächlicher Wert von zumindest einem der charakteristischen Parameter P8 der Kurve eines Zielwerts des entsprechenden des zumindest einen charakteristischen Parameters P8 folgt während eine temporäre große Abweichung des tatsächlichen Werts verhindert wird. Vorzugsweise ändert die achte Steueraufgabe TA8 das Kombinationsmuster derart, dass der Unterschied zwischen einem tatsächlichen Wert und wenigstens einem von den charakteristischen Parametern PA und einem Zielwert des entsprechenden des wenigstens einen von den charakteristischen Parametern PA innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
Zweite Ausführungsform
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B und ein Leistungsumwandlungssystem 100B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die 24 beschrieben.
Der Aufbau und/oder Funktionen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B und des Leistungsumwandlungssystems 100B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und dem Leistungsumwandlungssystem 100A gemäß der ersten Ausführungsform in den nachfolgenden Punkten. Daher werden nachstehend hauptsächlich die unterscheidenden Punkte beschrieben.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A gemäß der ersten Ausführungsform umfasst den ersten Controller 21b, der dazu bereitgestellt ist, den ersten Leistungswandler 21a zu steuern, und den zweiten Controller 22b, der dazu bereitgestellt ist, den zweiten Leistungswandler 22a zu steuern.
Im Gegensatz hierzu umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B einen Controller 20b zum Steuern des ersten Leistungswandlers 21a und des zweiten Leistungswandlers 22a. Das heißt, der Controller 20b umfasst die Funktionen des ersten und zweiten Controllers 21b und 22b, wie obenstehend beschrieben ist.
Andere Aufbauten und Funktionen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B und des Leistungsumwandlungssystems 100B sind im Wesentlichen mit denjenigen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und des Leistungsumwandlungssystems 100A gemäß der ersten Ausführungsform identisch.
Dritte Ausführungsform
Ein Leistungsumwandlungssystem 100C gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend mit Bezug auf 25 beschrieben.
Der Aufbau und/oder Funktionen des Leistungsumwandlungssystems 100C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheiden sich von dem Leistungsumwandlungssystem 100A gemäß der ersten Ausführungsform in den nachfolgenden Punkten. Daher werden nachstehend hauptsächlich die unterscheidenden Punkte beschrieben.
Das Leistungsumwandlungssystem 100C umfasst ein integriertes Modul M1, in dem eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 und die drehende elektrische Maschine 30 miteinander integriert sind. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 ist mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A, die in 1 gezeigt ist, oder der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B, die in 24 gezeigt ist, identisch. Die drehende elektrische Maschine 30 ist mit derjenigen, die in 1 gezeigt ist, identisch.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 des Leistungsumwandlungssystems 100C umfasst einen Kondensator Cx anstelle der Kondensatoren C0, C1 und C2, wie in 1 oder 24 gezeigt ist. Insbesondere ist der Kondensator Cx mit dem positiven und negativen Anschluss der Leistungsquelle 10 in Parallelschaltung zu der Leistungsquelle 10 in Parallelschaltung zu der Leistungsquelle 10 verbunden. Die Kapazität des Kondensators Cx ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie gleich groß wie die Gesamtkapazität der Kondensatoren C0, C1 und C2 ist, die in der 1 oder 24 gezeigt sind. Der Kondensator Cx kann zu dem Kondensator C0 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A oder 20B in Parallelschaltung verbunden sein.
26 stellt ein Leistungsumwandlungssystem 100D als Modifikation des Leistungsumwandlungssystems 100C schematisch dar.
Das Leistungsumwandlungssystem 100D umfasst ein integriertes Modul M2, in dem eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 und die drehende elektrische Maschine 30 miteinander integriert sind. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 ist mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A, die in 1 gezeigt ist, oder der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B, die in 24 gezeigt ist, identisch. Die drehende elektrische Maschine 30 ist mit derjenigen, die in 1 gezeigt ist, identisch.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 des Leistungsumwandlungssystems 100D umfasst die Kondensatoren Cy1 und Cy2. Der Kondensator Cy1 ist mit dem positiven und negativen Eingangsanschluss des ersten Leistungswandlers 21a in Parallelschaltung zu dem ersten Leistungswandler 21a verbunden. Der Kondensator Cy2 ist mit dem positiven und negativen Eingangsanschluss des zweiten Leistungswandlers 22a in Parallelschaltung zu dem zweiten Leistungswandler 22a verbunden. Die Kapazität des Kondensators Cy1 ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie gleich groß wie die Gesamtkapazität von dem ersten Satz aus dem Kondensator C1 ist, und die Kapazität des Kondensators Cy2 ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie gleich groß wie die Gesamtkapazität des zweiten Satzes aus dem Kondensator C2 ist. Der Kondensator Cy1 kann mit dem ersten Satz des Kondensators C1 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A oder 20B in Parallelschaltung verbunden sein, und der Kondensator Cy2 kann mit dem zweiten Satz des Kondensators C2 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A oder 20B in Parallelschaltung verbunden sein.
Nachstehend werden technische Wirkungen beschrieben, die durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A erlangt werden. Es ist zu beachten, dass die technischen Wirkungen, die durch jede von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 und 20B erzielt werden, mit denjenigen identisch sind, die durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A erzielt werden.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist mit der Leistungsquelle 10 und dem ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz), die miteinander in Parallelschaltung verbunden sind, verbunden.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet:
ein Kombinationsmuster des ersten Erregungsmusters Pa zum Erregen der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lz und das zweite Erregungsmuster Pb zum Erregen der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz aus den Kombinationsmustern P1 bis P9 und P11 bis P19 jeweils zu bestimmen, d. h. auszuwählen, von denen jedes wenigstens eine Erregungsdauer für die entsprechende dreiphasige Wicklung umfasst; und
Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a in Übereinstimmung mit dem bestimmten Kombinationsmuster zu steuern (siehe 8, 9 und 11 bis 14, und Tabelle 1 und 2).
Diese Ausgestaltung passt eine Impedanz eines Pfads an, durch den ein Eingangsstrom Ib fließt; der Pfad umfasst zumindest einen von dem ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw und dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz gemäß dem vorbestimmten Kombinationsmuster. Dies ermöglicht es, den Pegel des Eingangsstroms Ib, der von der Leistungsquelle 10 in die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A eingegeben werden soll, zu steuern, d. h. zu verringern, wodurch die Steuerbarkeit des Eingangsstroms Ib verbessert wird.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist auch dazu ausgestaltet, ein Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb aus den Kombinationsmustern P1 bis P9 und P11 bis P19 wiederholt zu bestimmen; das bestimmte Kombinationsmuster bewirkt, dass die drehende elektrische Maschine 30 einen Wert des Ausgangsdrehmoments T erzeugt, der das geforderte Drehmoment Treq oder einen maximalen Wert des Ausgangsdrehmoments T erfüllt (siehe 8 und 9, und die Schritte S11 und S14 in 10). Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Größe des Eingangsstroms Ib, der in die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A eingegeben werden soll, zu verringern, während ein Wert des Ausgangsdrehmoments T sichergestellt wird, der das geforderte Drehmoment Treq oder einen maximalen Wert des Ausgangsdrehmoments T erfüllt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# unter Verwendung einer Pulsspannung zu steuern, von der jeder eine Pulsweite, d. h. eine Pulsdauer aufweist, die der Erregungsdauer einer entsprechenden Phasenwicklung entspricht, ohne eine PWM-Steuerung zu verwenden. Dies führt dazu, dass es nicht mehr erforderlich ist, Kondensatoren mit einer relativ hohen Kapazität zu verwenden, die mit dem Eingang der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A verbunden sind, was dazu führt, eine Zunahme der Abmessung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A aufgrund ihrer Kondensatoren mit hoher Kapazität zu verhindern.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, ein Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb aus den Kombinationsmustern P1 bis P9 und P11 bis P19 basierend auf einer Änderung von Werten von wenigstens einem der charakteristischen Parameter PA wiederholt zu bestimmen; die charakteristischen Parameter PA stellen die physikalischen Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems 100A in Abhängigkeit von den Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine 30 dar.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Kombinationsmuster zum Erregen von wenigstens einem von dem ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) gemäß einer Änderung der Werte von wenigstens einem von den charakteristischen Parametern PA zu ändern.
Die charakteristischen Parameter PA umfassen:
die Spannung Vb, die von der Leistungsquelle 10 zugeführt wird;
eine Eingangsspannung Vin1, die basierend auf der Spannung Vb in den ersten Leistungswandler 21a eingegeben wird;
die Eingangsspannung Ib, die auf der Spannung Vb an dem ersten und zweiten Leistungswandler 21a und 22a basiert;
die Eingangsspannung Vin2, die an dem zweiten Leistungswandler 22a basierend auf der Spannung Vb eingegeben wird;
den ersten Ausgangsstrom I1, der von dem ersten Leistungswandler 21a ausgegeben wird, um den dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw zugeführt zu werden;
den zweiten Ausgangsstrom I2, der von dem zweiten Leistungswandler 22a ausgegeben wird, um den dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz zugeführt zu werden;
das Ausgangsdrehmoment T der drehenden elektrischen Maschine 30;
die Effizienz η der Ausgangsleistung von jedem von dem ersten und zweiten Wandler 21a und 22a in Bezug auf eine Eingangsleistung an einem entsprechenden von dem ersten und zweiten Wandler 21a und 22a;
die Drehzahl N, d. h. U/min (Umdrehungen pro Minute) oder U/sec (Umdrehungen pro Sekunde) des Rotors 30a der drehenden elektrischen Maschine 30; und
die Temperatur Te von jedem von der drehenden elektrischen Maschine 30 und der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, ein Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb aus den Kombinationsmustern P1 bis P9 und P11 bis P19 zu bestimmen, sodass der Eingangsstrom Ib so aufrechterhalten wird, dass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist (siehe 14 und Tabellen 1 und 2).
Diese Ausgestaltung begrenzt den Eingangsstrom Ib, sodass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist. Diese Begrenzung verringert einen zulässigen Strompegel, der erforderlich ist für: die Leistungsquelle 10; eine Verdrahtung, die zwischen der Leistungsquelle 10, der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und der drehenden elektrischen Maschine 30 verbindet; die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A; und die drehende elektrische Maschine 30. Dies führt zu einer Verringerung der Abmessung des Leistungsumwandlungssystems 100A im Vergleich mit einem herkömmlichen Leistungsumwandlungssystem.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, ein Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster Pa und dem zweiten Erregungsmuster Pb aus den Kombinationsmustern P1 bis P9 und P11 bis P19 zu bestimmen, sodass die Spannung Vb der Leistungsquelle 10 so aufrechterhalten wird, dass sie gleich oder höher als die minimale Spannung Vmin ist (sieh 22 und Tabellen 1 und 2).
Dieser Aufbau stabilisiert die Ausgabe der Leistungsquelle 10, wodurch nachteilige Wirkungen aufgrund eines Abfalls der Spannung Vb unter die minimale Spannung Vmin auf andere Vorrichtungen verhindert werden, die zusätzlich zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A mit der Leistungsquelle 10 verbunden sind.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet:
eines der Kombinationsmuster P1, P5 und P9 zum Ansteuern der Schaltelemente S*# basierend auf demselben Erregungsmuster wiederholt zu bestimmen; und
Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a in Übereinstimmung mit dem bestimmten Kombinationsmuster P1, P5 oder P9 unter Verwendung einer Pulsspannung (siehe 11 bis 14 und Tabellen 1 und 2) zu steuern, wenn eine oder mehrere vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind.
Beispielsweise können die vorbestimmten Bedingungen umfassen:
eine Bedingung, dass der Wert der vorbestimmten Parameter, die für die Leistungszufuhrfähigkeit der Leistungsquelle 10, wie die Kapazität, die Nennspannung und den Nennstrom der Leistungsquelle 10 bezeichnend sind, höher als vorbestimmte Schwellwerte sind; und
eine Bedingung, dass keine andere Vorrichtung mit der Leistungsquelle 10 in Parallelschaltung verbunden ist.
Dieser Aufbau führt zu einer Vereinfachung der Verarbeitungsbelastung des ersten und zweiten Controllers 21b und 22b. Dieser Aufbau ermöglicht es auch die Wellenform des ersten Ausgangsstroms I1, der durch die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw fließt, an diejenige des zweiten Ausgangsstroms I2 anzupassen, der durch die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz fließt, was zu einer Verringerung einer Störung bzw. eines Rauschens aufgrund der Differenzen in den Wellenformen zwischen dem ersten Ausgangsstrom I1 und dem zweiten Ausgangsstrom I2 führt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, wiederholt zumindest einen zu bestimmen aus:
einem Wert für den Leitungswinkel δ (siehe die Kombinationsmuster P1 bis P9, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind); und
einem Wert für den Phasenwinkel θ, der für die elektrische Phasenkorrelation des Rotors 30a in Bezug auf die Bezugsphasenwicklung, d. h. die U-Phasenwicklung Lu des Stators bezeichnend ist (siehe die Kombinationsmuster P11 bis P19, die in der Tabelle 2 aufgelistet sind).
Der vorbestimmte zumindest eine Wert aus dem Leitungswinkel δ und dem Wert des Phasenwinkels θ passt das Ausgangsdrehmoment T derart an, dass es innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs TR liegt, der um das Zieldrehmoment Tobj bestimmt ist (siehe 16). Dieser Aufbau führt dazu, dass das Ausgangsdrehmoment T der drehenden elektrischen Maschine 30 innerhalb des zulässigen Drehmomentbereichs TR liegt, der um das Zieldrehmoment Tobj bestimmt ist.
Das erste Erregungsmuster Pa ist auf einen von dem Nicht-Erregungsmodus, dem 120-Grad-Erregungsmodus oder dem 180-Grad-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lu, Lv und Lw eingestellt. Das zweite Erregungsmuster Pb ist auf einen von dem Nicht-Erregungsmodus, dem 120-Grad-Erregungsmodus oder dem 180-Grad-Erregungsmodus für die dreiphasigen Wicklungen Lx, Ly und Lz eingestellt.
Dieser Aufbau bewirkt eine einfache Anpassung des Leitungswinkels δ, um den Pegel des Eingangsstroms Ib zu begrenzen, was zu einer Zunahme der Abmessung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A im Vergleich zu einer Verwendung anderer Maßnahmen zum Begrenzen des Pegels des Eingangsstroms Ib führt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A ist dazu ausgestaltet, die Ein-Aus-Betätigungen der Schaltelemente S*# des ersten und zweiten Leistungswandlers 21a und 22a übereinstimmend mit einem bestimmten Kombinationsmuster ab dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30, bis eine vorbestimmte Dauer seit dem Start der Erregung der drehenden elektrischen Maschine 30 abgelaufen ist, oder dem Zurücksetzen der drehenden elektrischen Maschine 30 zu steuern; das bestimmte Kombinationsmuster umfasst den Nicht-Erregungsmodus als einen von dem ersten und zweiten Erregungsmuster Pa und Pb.
Dieser Aufbau begrenzt den Eingangsstrom Ib so, dass er gleich oder niedriger als der zulässige maximale Strom Imax ist. Diese Grenze verringert einen zulässigen Strompegel, der erforderlich ist für: die Leistungsquelle 10; eine Verdrahtung, die zwischen der Leistungsquelle 10, der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A und der drehenden elektrischen Maschine 30 verbindet; die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20A; und die drehende elektrische Maschine 30. Dies führt zu einer Verringerung der Abmessung des Leistungsumwandlungssystems 100A im Vergleich zu einem herkömmlichen Leistungsumwandlungssystem.
Jedes von dem Leistungsumwandlungssystem 100C und 100D setzt sich aus einem integrierten Modul M1 oder M2 zusammen, indem die Leistungsumwandlungsvorrichtung 20 und die drehende elektrische Maschine 30 miteinander integriert sind (siehe 25 oder 26). Dieser Aufbau verringert eine Abmessung von jedem von dem Leistungsumwandlungssystem 100C und 100D im Vergleich mit einem herkömmlichen Leistungsumwandlungssystem, indem eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine drehende elektrische Maschine getrennt sind.
Jede von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B und 20 ist derart ausgestaltet, dass der erste Controller 21b und der zweite Controller 22b miteinander als der Controller 20b integriert sind, der die Funktionen des ersten Controllers 21b und diejenigen des zweiten Controllers 22b umfasst. Dieser Aufbau verringert eine Abmessung von jeder von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 20B und 20.
Es ist die erste bis dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden, allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die erste bis dritte Ausführungsform beschränkt. Mit anderen Worten können verschiedene Modifikationen von jeder von der ersten bis dritten Ausführungsform ausgeführt werden ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Jeder von dem ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und den dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) weist die Stern(Y)-Konfiguration oder die Delta(Δ)-Konfiguration auf (siehe 5 bis 7). Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Verbindungskonfigurationen beschränkt.
Insbesondere weist wenigstens einer von dem ersten und zweiten Satz der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und den dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) eine Stern(Y)-Delta(Δ)-Konfiguration auf (siehe 27). Obwohl die 27 eine Darstellung der tatsächlichen dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und/oder der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) auslässt, können die tatsächlichen dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und/oder die dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) so miteinander verbunden sein, wie es beispielsweise in 6 offenbart ist.
Jedes der Leistungsumwandlungssysteme gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform ist so ausgestaltet, dass sich die drehende elektrische Maschine 30 aus dem ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) zusammensetzt (siehe 1 und 24 bis 26), allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Insbesondere setzt sich eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100E gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform aus einer ersten drehenden elektrischen Maschine 30A, die mit einem Rotor und dem ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lz) ausgestattet ist, und einer zweiten drehenden elektrischen Maschine 30B, die mit dem zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) ausgestattet ist, zusammen (siehe 28). Der erste Leistungswandler 21a und der zweite Leistungswandler 21b dienen dazu, den ersten Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lz) zu erregen, und der zweite Leistungswandler 22a und der zweite Controller 22b dienen dazu, den zweiten Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) zu erregen. Der erste Satz 30b1 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und der zweite Satz 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lx, Ly, Lz) kann in einer von der ersten und zweiten drehenden elektrischen Maschine 30A und 30B bereitgestellt sein. Das Leistungsumwandlungssystem 100E gemäß der Modifikation kann dieselben technischen Wirkungen erzielen, die durch das Leistungsumwandlungssystem gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform erzielt werden. Dies liegt daran, dass sich zwar der Rotor und Stator der ersten drehenden elektrischen Maschine 30A und diejenigen der zweiten elektrischen Maschine 30B des Leistungsumwandlungssystems 100E voneinander unterscheiden, allerdings ist der andere Aufbau mit dem entsprechenden Aufbau von jedem von dem Leistungsumwandlungssystem gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform im Wesentlichen identisch.
Jedes der Leistungsumwandlungssysteme gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform ist so ausgestaltet, dass sich die drehende elektrische Maschine 30 aus dem ersten und zweiten Satz 30b1 und 30b2 der dreiphasigen Wicklungen (Lu, Lv, Lw) und (Lx, Ly, Lz) zusammensetzt (siehe 1 und 24 bis 26), allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann ein modifiziertes Leistungsumwandlungssystem derart ausgestaltet sein, dass sich die drehende elektrische Maschine 30 aus drei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Wicklungen zusammensetzt. In dem modifizierten Leistungsumwandlungssystem ist es erforderlich, für jeden von den drei oder mehr Sätzen der dreiphasigen Wicklungen einen Leistungswandler bereitzustellen, der mit den Leistungswandlern 21a oder 22a identisch ist. Es kann ein Controller für die Steuerung von jedem der Leistungswandler bereitgestellt sein, wie in 1 dargestellt ist, oder es kann ein einzelner Controller für die Steuerung der Leistungscontroller bereitgestellt sein, wie in 24 dargestellt ist. Das modifizierte Leistungsumwandlungssystem erzielt dieselben technischen Wirkungen wie sie durch das Leistungsumwandlungssystem gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform erzielt werden. Dies liegt daran, dass zwar die Anzahl der Sätze der dreiphasigen Wicklungen, die Anzahl der Leistungswandler und die Anzahl der Controller des modifizierten Leistungswandlungssystems von denjenigen des Leistungsumwandlungssystems 100A unterscheidet, allerdings ist der andere Aufbau des modifizierten Leistungsumwandlungssystems zu dem entsprechenden Aufbau des Leistungsumwandlungssystems 100A im Wesentlichen identisch.
In jedem der Leistungsumwandlungssysteme gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform wird eine Sekundärbatterie als Leistungsquelle 10 verwendet, für die Phasenwicklungen werden dreiphasige Wicklungen angewendet und ein Motor-Generator wird als drehende elektrische Maschine 30 angewendet (siehe 1 und 24 bis 26). Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Anwendungen beschränkt.
Insbesondere kann eine Solarzelle, eine Brennstoffzelle, oder eine kommerziell verfügbare Leistungsquelle als Leistungsquelle 10 angewendet werden, oder die Kombination von zwei oder mehr Zellen in Sekundärzellen, Solarzellen und Brennstoffzellen können als Leistungsquelle 10 angewendet werden. Eine einzelne Phasenwicklung oder eine mehrphasige Wicklung kann als die Phasenwicklung angewendet werden. Ein Motor oder eine Kombination aus einem Motor und einem Motor-Generator kann als die drehende elektrische Maschine 30 angewendet werden.
Obwohl veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst beliebige und alle Ausführungsformen mit Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (z. B. Aspekte übergreifend über verschiedene Ausführungsformen), Anpassungen und/oder Auswechslungen, wie sie durch den Fachmann basierend auf der vorliegenden Offenbarung verstanden werden. Die Beschränkungen in den Ansprüchen sind basierend auf der verwendeten Sprache in den Ansprüchen breit zu interpretieren und nicht auf die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Beispiele oder die Anwendungen im Erteilungsverfahren, deren Beispiele als nicht-ausschließlich anzusehen sind, beschränkt.
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 2013-207184 [0001]
JP 5174617 [0010]

Claims

Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln einer Eingangsleistung, die von einer Leistungsquelle zugeführt wird, und zum Zuführen einer umgewandelten Leistung zu einer drehenden elektrischen Maschine, wobei die drehende elektrische Maschine wenigstens einen ersten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung und einen zweiten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung umfasst, und die Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweist: einen Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und jeweils dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung verbunden ist und ein- oder ausschaltet, wenn dieser dazu gesteuert wird; und einen Controller, der: ein Kombinationsmuster aus einem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung bestimmt, wobei das erste Erregungsmuster wenigstens eine erste Erregungsdauer für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung umfasst, und das zweite Erregungsmuster wenigstens eine zweite Erregungsdauer für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung umfasst; und ein Ansteuerpulssignal, dessen Einschaltdauer auf dem bestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zuführt, um dadurch Ein-Aus-Betätigungen des Schalters zu steuern.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsquelle die Leistungsumwandlungsvorrichtung und die drehende elektrische Maschine ein Leistungsumwandlungssystem bilden; und der Controller dazu ausgestaltet ist, basierend auf einer Änderung von wenigstens einem charakteristischen Parameter das Kombinationsmuster zu bestimmen, wobei der wenigstens eine charakteristische Paramater für physikalische Charakteristiken des Leistungsumwandlungssystems in Abhängigkeit von Betriebsweisen der drehenden elektrischen Maschine bezeichnend ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die drehende elektrische Maschine einen drehbaren Rotor aufweist und der wenigstens eine charakteristische Parameter wenigstens eines umfasst aus: einer Spannung, die von der Leistungsquelle zugeführt wird; einer Eingangsspannung, die in den Schalter eingegeben wird; einem Eingangsstrom, der von der Leistungsquelle in den Schalter eingegeben wird; einem Ausgangsstrom, der von dem Schalter ausgegeben wird, um einem Entsprechenden von dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung zugeführt zu werden; einem Ausgangsdrehmoment der drehenden elektrischen Maschine; einer Effizienz der umgewandelten Leistung in Bezug auf die Eingangsleistung; einer Drehzahl des Rotors der drehenden elektrischen Maschine; und einer Temperatur jeweils von der drehenden elektrischen Maschine und der Leistungsumwandlungsvorrichtung.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Controller dazu ausgestaltet ist, das Kombinationsmuster derart zu bestimmen, dass ein Eingangsstrom, der von der Leistungsquelle in den Schalter eingegeben wird, so aufrechterhalten wird, dass er gleich oder niedriger als ein vorbestimmter maximaler Strom ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Controller dazu ausgestaltet ist, das Kombinationsmuster derart zu bestimmen, dass eine Spannung, die von der Leistungsquelle zugeführt wird, so aufrechterhalten wird, dass sie gleich oder höher als eine vorbestimmte minimale Spannung ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsquelle, die Leistungsumwandlungsvorrichtung und die drehende elektrische Maschine ein Leistungsumwandlungssystem bilden; und der Controller dazu ausgestaltet ist, das Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung zu bestimmen, wenn wenigstens eine vorbestimmte Bedingung im Zusammenhang mit dem Leistungsumwandlungssystem erfüllt ist, wobei die erste Erregungsdauer des ersten Erregungsmusters mit der zweiten Erregungsdauer des zweiten Erregungsmusters identisch ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die drehende elektrische Maschine einen Rotor aufweist; und der Controller dazu ausgestaltet ist wenigstens eines zu steuern aus: der Dauer des Ansteuerpulssignals; und einer elektrischen Phasenkorrelation des Rotors in Bezug auf eine der wenigstens einphasigen Wicklung des ersten Satzes und der wenigstens einphasigen Wicklung des zweiten Satzes, derart, dass ein Ausgangsdrehmoment der drehenden elektrischen Maschine innerhalb eines vorbestimmten Zielbereichs aufrechterhalten bleibt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die drehende elektrische Maschine einen Rotor aufweist; und das erste und zweite Erregungsmuster jeweils auf einen von einem Nicht-Erregungsmodus, einem 120-Grad-Erregungsmodus und einem 180-Grad-Erregungsmodus eingestellt ist, wobei der Nicht-Erregungsmodus darstellt, dass eine Entsprechende von der ersten und zweiten Erregungsdauer auf null eingestellt ist, der 120-Grad-Erregungsmodus darstellt, dass eine Entsprechende von der ersten und zweiten Erregungsdauer auf 120-elektrische-Grad der Drehung des Rotors eingestellt ist, und der 180-Grad-Erregungsmodus darstellt, dass eine Entsprechende von der ersten und zweiten Erregungsdauer auf 180-elektrische-Grad der Drehung des Rotors eingestellt ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die drehende elektrische Maschine einen Rotor aufweist; und der Controller dazu ausgestaltet ist, basierend auf einer Änderung des wenigstens einen charakteristischen Parameters wenigstens eines graduell zu verändern aus: einer Dauer des Ansteuerpulssignals; und einer elektrischen Phasenkorrelation des Rotors in Bezug auf eine von der wenigstens einphasigen Wicklung des ersten Satzes und der wenigstens einphasigen Wicklung des zweiten Satzes.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Controller dazu ausgestaltet ist, das Kombinationsmuster aus dem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung zu bestimmen, wobei die erste Erregungsdauer des ersten Erregungsmusters und die zweite Erregungsdauer des zweiten Erregungsmusters auf null eingestellt ist, bis eine vorbestimmte Dauer abgelaufen ist seit: einem Start der Erregung von wenigstens einem von dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung; oder einem Zurücksetzen der drehenden elektrischen Maschine.
Leistungsumwandlungssystem, aufweisend: eine drehende elektrische Maschine, die wenigstens einen ersten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Satz einer wenigstens einphasigen Wicklung umfasst; und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln einer Eingangsleistung, die von einer Leistungsquelle zugeführt wird, und zum Zuführen einer umgewandelten Leistung zu der drehenden elektrischen Maschine, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweist: einen Schalter, der zwischen der Leistungsquelle und jeweils dem ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und dem zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung verbunden ist und ein- oder ausschaltet, wenn dieser dazu gesteuert wird; und einen Controller, der: ein Kombinationsmuster aus einem ersten Erregungsmuster für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung und einem zweiten Erregungsmuster für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung bestimmt, wobei das erste Erregungsmuster wenigstens eine erste Erregungsdauer für den ersten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung umfasst, und das zweite Erregungsmuster wenigstens eine zweite Erregungsdauer für den zweiten Satz der wenigstens einphasigen Wicklung umfasst; und ein Ansteuerpulssignal, dessen Einschaltdauer auf dem bestimmten Kombinationsmuster basiert, dem Schalter zuführt, um dadurch Ein-Aus-Betätigungen des Schalters zu steuern.
Leistungsumwandlungssystem nach Anspruch 11, wobei der Schalter mit der drehenden elektrischen Maschine integriert ist.
Leistungsumwandlungssystem nach Anspruch 12, wobei der Controller mit der drehenden elektrischen Maschine integriert ist.