DE112006003675T5 - Einphasen-Ausgangswechselrichter und Ausgangsstrom-Erfassungsverfahren - Google Patents

Einphasen-Ausgangswechselrichter und Ausgangsstrom-Erfassungsverfahren Download PDF

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Masato Kitakyushu-Shi Higuchi
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Yaskawa Electric Corp
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

Einphasen-Ausgangswechselrichter, in dem zwei Parallelverbinder in Reihe verbunden sind, wobei jeder der Parallelverbinder ein Halbleiterschaltelement und eine parallel und in umgekehrter Richtung mit dem Halbleiterschaltelement verbundene Diode umfasst, wobei der Reihenverbinder, der einen als Phasenausgangsanschluss ausgebildeten Verbindungsteil aufweist, als ein Arm in Entsprechung zu einer Phase gesetzt ist, und wobei zwei Arme parallel miteinander zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden sind,
wobei ein erster Arm als einer der Arme mit einem ersten Stromdetektor zum Erfassen eines Strom zu dem Parallelverbinder, der mit der Positivelektrodenseite der Gleichstromversorgung des ersten Arms verbunden ist, zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, und
wobei ein zweiter Arm als der andere Arm mit einem zweiten Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu dem Parallelverbinder, der mit der Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung des zweiten Arms verbunden ist, zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einphasen-Ausgangswechselrichter und insbesondere einen Einphasen-Ausgangswechselrichter, der einen Stromdetektor umfasst, sowie ein Ausgangsstrom-Erfassungsverfahren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Stand der Technik 1
  • Es ist ein Verfahren zum Erfassen eines Stroms zu einem Parallelverbinder, der mit einer Positivelektrodenseite verbunden ist, und eines Stroms zu einem Parallelverbinder, der mit einer Negativelektrodenseite verbunden ist, in einer Gleichstromversorgung eines Arms bekannt, mit dem der Ausgangsstrom erfasst werden kann (siehe z. B. das Patentdokument 1).
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Stromerfassungsschaltung einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem ersten Stand der Technik zeigt.
  • In 4 geben die Bezugszeichen 61 bis 66 Parallelverbinder an, die jeweils durch Halbleiterschaltelemente 11 bis 16 und Dioden 21 bis 26 gebildet werden. Die Dioden 21 bis 26 sind parallel mit den Halbleiterschaltelementen in jeweils umgekehrten Richtungen verbunden. Die Bezugszeichen 31 bis 34 geben Stromerfassungswiderstände an. Die Bezugszeichen 41 bis 44 geben Verstärker zum Verstärken von Spannungen über jeweils die Stromerfassungswiderstände an. Das Bezugszeichen 50 gibt eine elektrische Last an, die mit den Ausgangsanschlüssen U, V und W jedes Arms verbunden ist. P gibt eine positive Elektrode eines Gleichstrombusses eines Wechselrichters an, und N gibt eine negative Elektrode an.
  • Außerdem gibt das Bezugszeichen 67 einen U-Arm an, gibt das Bezugszeichen 68 einen V-Arm an und gibt das Bezugszeichen 69 einen W-Arm an, wobei jeder der Arme zwei in Reihe verbundene Parallelverbinder aufweist. Weiterhin umfasst der U-Arm 67 den Stromdetektor 31 und den Stromdetektor 32 jeweils zwischen der positiven Elektrode P und dem Parallelverbinder 61 und zwischen der negativen Elektrode N und dem Parallelverbinder 62. Der W-Arm 69 umfasst den Stromdetektor 33 und den Stromdetektor 34 jeweils zwischen der positiven Elektrode P und dem Parallelverbinder 65 und zwischen der negativen Elektrode N und dem Parallelverbinder 66.
  • Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben.
  • 5A bis 5D sind Zeitdiagramme, die eine Stromerfassungsoperation aus dem Stand der Technik erläutern.
  • 5A zeigt einen Ausgangsstrom einer U-Phase. 5B zeigt eine Spannung über den Stromerfassungswiderstand 31.
  • 5C zeigt eine Spannung über den Stromerfassungswiderstand 32.
  • Indem die Spannungen der Stromerfassungswiderstände 31 und 32 jeweils durch die Verstärker 41 und 42 verstärkt werden und ein weiterer Verstärker (nicht gezeigt) hinzugefügt wird, kann ein Stromerfassungssignal der U-Phase wie in 5D gezeigt erhalten werden.
  • Insbesondere wird der Ausgangsstrom der U-Phase durch zwei Stromerfassungswiderstände erfasst, die mit dem U-Arm verbunden sind, und wird ein Ausgangsstrom einer W-Phase durch zwei Stromerfassungswiderstände erfasst, die mit dem W-Arm verbunden sind.
  • Stand der Technik 2
  • Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, in dem jeder Arm eines Dreiphasen-Wechselrichters mit einem Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu einem Parallelverbinder versehen ist der mit einer Negativelektrodenseite einer Gleichstromversorgung verbunden ist. In diesem Verfahren wird ein Strom eines parallelen Verbindungsleiters auf einer Negativelektrodenseite der zwei Phasen mit einer kürzeren AUS-Zeit in einer PWM-Steuerung gleichzeitig erfasst und als Ausgangsstrom des Wechselrichters gesetzt (siehe z. B. das Patentdokument 2).
  • 6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Stromerfassungsschaltung eines Wechselrichters gemäß einem zweiten Stand der Technik zeigt.
  • In 6 geben die Bezugszeichen 61 bis 66 Parallelverbinder an. Die Bezugszeichen 35 bis 347 geben Stromdetektoren zum Erfassen eines Strom an, der zu den Parallelverbindern fließt, die mit einer Negativelektrodenseite einer Gleichstromversorgung jedes Arms verbunden sind. Das Bezugszeichen 50 gibt eine elektrische Last an, die mit einem Ausgang verbunden ist. Das Bezugszeichen 71 gibt einen Erfassungsphasen-Auswahlteil zum Auswählen einer Erfassungsphase an. Das Stromerfassungsteil 72 gibt einen Stromerfassungsteil zum Abtasten eines durch den Auswahlteil erhaltenen Stromerfassungswerts an.
  • Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben.
  • 7 ist ein Operationswellenformdiagramm, das eine Operation gemäß dem Stand der Technik zeigt.
  • Ein Träger wird mit U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Spannungsbefehlen verglichen, und es werden U-Arm-, V-Arm- und W-Arm-Steuersignale erzeugt. Ströme, die wie in 6 gezeigt zu den Parallelverbindern 62, 64 und 66 auf der Negativelektrodenseite eines U-Arms 67, eines V-Arms 68 und eines W-Arms 69 fließen, werden jeweils durch die Stromdetektoren 35, 36 und 37 erfasst und dann in den Erfassungsphasen-Auswahlteil 71 eingegeben. Der Erfassungsphasen-Auswahlteil 71 wählt zwei Phasen mit längeren EIN-Zeiten einer Halbleiterschalteinrichtung auf der Negativelektrodenseite einer Gleichstromversorgung aus und gibt dann die zwei Phasen zu dem Stromerfassungsteil 72 aus. Der Stromerfassungsteil 71 führt gleichzeitig eine Abtastung auf Leiterströmen der ausgewählten zwei Phasen auf der Basis eines Abtastzeitsignals durch und setzt diese dann als Ausgangsströme der ausgewählten Phasen.
    Patentdokument 1: JP-A-2000-166247
    Patentdokument 2: JP-A-2003-79157
  • Beschreibung der Erfindung
  • Problemstellung
  • Ein Einphasen-Wechselrichter kann durch zwei der drei Arme des Dreiphasen-Wechselrichters aus dem ersten Stand der Technik gebildet werden. Wenn jedoch der Einphasen-Wechselrichter durch die U- und V-Arme gebildet wird, ergibt sich das Problem, dass Kurzschlussströme in dem oberen und in dem unteren Arm, die durch eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltelements verursacht werden, nicht erfasst werden können, weil der V-Arm keinen Stromdetektor aufweist. Wenn der Einphasen-Wechselrichter durch die U- und W-Arme gebildet wird, sind insgesamt vier Stromdetektoren erforderlich. Deshalb ergibt sich das Problem, dass die Kosten erhöht werden.
  • Wenn die Stromerfassungsschaltung der in dem zweiten Stand der Technik angegebenen Stromerfassungsschaltung des Dreiphasen-Wechselrichters auf den Einphasen-Ausgangswechselrichter angewendet wird, kann nur ein Strom in einem zweiten Konvektionsmodus erfasst werden, der über den Parallelverbinder und die Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung zurück fließt. Deshalb ergibt sich das Problem, dass die Erfassungspräzision niedrig wird.
  • Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Einphasen-Ausgangswechselrichter, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, und ein Ausgangsstrom-Erfassungsverfahren anzugeben. Der Ausgangswechselrichter umfasst eine kleine Anzahl von Komponenten, ist kostengünstig und kann einen Strom mit hoher Präzision erfassen. Weiterhin kann der Ausgangswechselrichter einen Kurzschlussstrom auch dann erfassen, wenn aufgrund eines Rauschens ein Armkurzschluss erzeugt wird.
  • Problemlösung
  • Um die oben geschilderten Probleme zu lösen, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Merkmale auf.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in einem Einphasen-Ausgangswechselrichter zwei Parallelverbinder in Reihe verbunden, wobei jeder der Parallelverbinder ein Halbleiterschaltelement und eine parallel und in umgekehrter Richtung mit dem Halbleiterschaltelement verbundene Diode umfasst, wobei der Reihenschalter, der einen als Phasenausgangsanschluss ausgebildeten Verbindungsteil aufweist, als ein Arm in Entsprechung zu einer Phase gesetzt ist, und wobei zwei Arme parallel miteinander zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden sind. Ein erster Arm ist als einer der Arme mit einem ersten Stromdetektor zum Erfassen eines Strom zu dem Parallelverbinder, der mit der Positivelektrodenseite der Gleichstromversorgung des ersten Arms verbunden ist, zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen. Ein zweiter Arm ist als der andere Arm mit einem zweiten Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu dem Parallelverbinder, der mit der Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung des zweiten Arms verbunden ist, zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Verfahren zum Erfassen eines Stroms eines Einphasen-Ausgangswechselrichters, in dem zwei Parallelverbinder in Reihe verbunden sind, wobei jeder der Parallelverbinder ein Halbleiterschaltelement und eine parallel und in umgekehrter Richtung mit dem Halbleiterschaltelement verbundene Diode umfasst, der Reihenverbinder, der einen als Phasenausgangsanschluss ausgebildeten Verbindungsteil aufweist, als ein Arm in Entsprechung zu einer Phase gesetzt, wobei zwei Arme parallel miteinander zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden sind, wobei ein erster Arm als einer der Arme mit einem ersten Stromdetektor zum Erfassen eines Strom zu dem Parallelverbinder, der mit der Positivelektrodenseite der Gleichstromversorgung des ersten Arms verbunden ist, zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, und wobei ein zweiter Arm als der andere Arm mit einem zweiten Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu dem Parallelverbinder, der mit der Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung des zweiten Arms verbunden ist, zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Stroms in einem ersten Konvektionsmodus, der durch den mit der positiven Elektrode verbundenen Parallelverbinder zurück fließt, durch den ersten Stromdetektor; Erfassen eines Stroms in einem zweiten Konvektionsmodus, der durch den mit der negativen Elektrode verbundenen Parallelverbinder zurück fließt, durch den zweiten Stromdetektor; und Erfassen eines Ausgangsstroms aus einem Ausgabesignal des ersten Stromdetektors und einem Ausgabesignal des zweiten Stromdetektors.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin: Vergleichen eines ersten Ausgangsspannungsbefehls zum Ausgeben eines Spannungsbefehls für den ersten Arm mit einem Träger zum Erzeugen eines PWM-Signals, um ein Steuersignal zum Steuern des Halbleiterschaltelements des ersten Arms zu erzeugen; Vergleichen eines zweiten Ausgangsspannungsbefehls zum Ausgeben eines Spannungsbefehls für den zweiten Arm mit dem Träger, um ein Steuersignal zum Steuern des Halbleiterschaltelements des zweiten Arms zu erzeugen; und Durchführen einer Abtastung auf dem Strom in dem ersten Konvektionsmodus an dem niedrigsten Punkt des Trägers; und Durchführen einer Abtastung auf dem Strom in dem zweiten Konvektionsmodus an dem höchsten Punkt des Trägers.
  • Vorteil der Erfindung
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Aufbau verwendet, in dem ein Stromdetektor pro Arm vorgesehen ist.
  • Deshalb weist der Aufbau eine kleinere Anzahl von Komponenten auf und ist kostengünstiger als im Stand der Technik. Außerdem ist jeder Arm mit einem Stromdetektor versehen, sodass auch Kurzschlussströme des oberen und des unteren Arms und ein Erdungsstrom erfasst werden können. Es kann also ein Einphasen-Ausgangswechselrichter mit einer hohen Zuverlässigkeit implementiert werden.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Zeitablauf vorgesehen, in dem der Strom zwei Mal pro Zyklus eines Trägers erfasst wird. Deshalb kann ein Strom mit hoher Präzision innerhalb eines kurzen Erfassungszyklus erfasst werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Einphasen-Ausgangswechselrichters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Schaltungsdiagramm eines Stromflusses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, das das Prinzip der Stromerfassung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist ein Schaltungsdiagramm eines Wechselrichters gemäß einem ersten Stand der Technik.
  • 5A bis 5D sind Zeitdiagramme, die eine Stromerfassungsoperation gemäß dem ersten Stand der Technik zeigen.
  • 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Wechselrichters gemäß einem zweiten Stand der Technik.
  • 7 ist ein Operationswellenformdiagramm, das eine Operation gemäß dem zweiten Stand der Technik zeigt.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Schaltdiagramm eines Einphasen-Ausgangswechselrichters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 gibt P eine Positivelektrodenseite einer Gleichstromversorgung an und gibt N eine Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung an. Die Bezugszeichen 1 bis 4 geben Parallelverbinder an, die jeweils Halbleiterschaltelemente 11 bis 14 und Dioden 21 bis 24 enthalten. Die Dioden 21 bis 24 sind jeweils mit Halbleiterschaltelementen 11 bis 14 parallel und in umgekehrter Richtung verbunden. Das Bezugszeichen 5 gibt eine elektrische Last an, die zwischen den Ausgangsanschlüssen A und B verbunden ist. Das Bezugszeichen 6 gibt einen ersten Stromdetektor an, und das Bezugszeichen 7 gibt einen zweiten Stromdetektor an. Außerdem gibt das Bezugszeichen 8 einen ersten Arm an, der durch die Parallelverbinder 1 und 2 gebildet wird, und das Bezugszeichen 9 gibt einen zweiten Arm an, der durch die Parallelverbinder 3 und 4 gebildet wird.
  • Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben.
  • Zuerst wird der Stromfluss in jedem Betriebsmodus beschrieben.
  • 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Stromfluss des Einphasen-Ausgangswechselrichters gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt. 3 ist ein Zeitdiagramm, das das Prinzip der Stromerfassung des Einphasen-Ausgangswechselrichters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Beschreibung nimmt auf einen beispielhaften Fall Bezug, in dem ein Strom von dem Ausgangsanschluss A über die elektrische Last 5 zu dem Ausgangsanschluss B fließt.
  • In 3 werden ein A-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl und ein B-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl für die Spannungen der Ausgangsanschlüsse A und B ausgegeben, wobei der A-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl mit einem Träger verglichen wird, um ein erstes Armsteuersignal zu erzeugen, und wobei der B-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl mit dem Träger verglichen wird, um ein zweites Armsteuersignal zu erzeugen.
  • Wenn der Spannungsbefehl größer als der Träger ist, wird ein Schaltelement auf einer Positivelektrodenseite eingeschaltet und wird ein Schaltelement auf einer Negativelektrodenseite ausgeschaltet. Wenn der Spannungsbefehl kleiner als die Spannung des Trägers ist, wird das Schaltelement auf der Positivelektrodenseite ausgeschaltet und wird das Schaltelement auf der Negativelektrodenseite eingeschaltet.
  • In 3 ist der A-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl größer als der Träger und ist der B-Phasen-Ausgangsspannungsbefehl kleiner als der Träger in einem Intervall von t0 bis t1. In diesem Fall wird das erste Armsteuersignal in einen Hi-Modus versetzt, in dem das Halbleiterschaltelement auf der Positivelektrodenseite eingeschaltet wird und das Halbleiterschaltelement auf der Negativelektrodenseite ausgeschaltet wird, und wird das zweite Armsteuersignal in einen Lo-Modus versetzt, in dem das Halbleiterschaltelement auf der Positivelektrodenseite ausgeschaltet wird und das Halbleiterschaltelement auf der Negativelektrodenseite eingeschaltet wird.
  • In diesem Intervall werden also das Halbleiterschaltelement 11 des Parallelverbinders 1 des ersten Arms und das Halbleiterschaltelement 14 des Parallelverbinders 4 des zweiten Arms eingeschaltet. Dann fließt ein Strom von der positiven Elektrode P der Gleichstromversorgung durch den Parallelverbinder 1 über den Ausgangsanschluss A zu der elektrischen Last 5. Dann wird der Strom von der elektrischen Last 5 in den Ausgangsanschluss B geführt, wobei er dann durch den Parallelverbinder 4 zu der negativen Elektrode N der Gleichstromversorgung fließt.
  • Das Intervall wird in einen Transistormodus (Tr-Modus) versetzt, in dem Strom von der Gleichstromversorgung zu der elektrischen Last zugeführt wird.
  • In einem Intervall von t1 bis t2 werden das erste und das zweite Armsteuersignal in den Lo-Modus versetzt. Dabei wird das Halbleiterschaltelement 11 ausgeschaltet und wird das Halbleiterschaltelement 12 eingeschaltet, wobei ein Ausgangsstrom von dem Ausgangsanschluss A durch die elektrische Last 5 zu dem Ausgangsanschluss B fließt und dann von dem Halbleiterschaltelement 14 durch eine N-Leitung in einer Vorwärtsrichtung der Diode 22 des Parallelverbinders 2 zu dem Ausgangsanschluss A zurückkehrt.
  • Das Intervall wird also in einen zweiten Konvektionsmodus versetzt, in dem der zu der elektrischen Last fließende Strom über die parallel verbindenden Leiter auf der Negativelektrodenseite und die negative Elektrode N der Gleichstromversorgung zurück fließt, wobei der zu der elektrischen Last fließende Strom durch den zweiten Stromdetektor 7 erfasst wird.
  • Ein Intervall von t2 bis t3 wird in denselben Betriebsmodus versetzt wird das Intervall von t0 bis t1, d. h. in den Tr-Modus. Das Halbleiterschaltelement 12 wird also ausgeschaltet, und das Halbleiterschaltelement 11 wird eingeschaltet.
  • In einem Intervall von t3 bis t4 werden das erste und das zweite Armsteuersignal zu dem Hi-Modus versetzt. Dabei wird das Halbleiterschaltelement 14 ausgeschaltet und wird das Halbleiterschaltelement 13 eingeschaltet, wobei der Ausgangsstrom von dem Ausgangsanschluss A über die elektrische Last 5 zu dem Ausgangsanschluss B fließt und dann über das Halbleiterschaltelement 11 des Parallelverbinders 1 und eine P-Leitung auf der Positivelektrodenseite und in einer Vorwärtsrichtung der Diode 23 des Parallelverbinders 3 zu dem Ausgangsanschluss A zurückkehrt.
  • Das Intervall wird also in einen ersten Konvektionsmodus versetzt, in dem der zu der elektrischen Last fließende Strom über den parallel verbindenden Leiter auf der Positivelektrodenseite und die positive Elektrode P der Gleichstromversorgung zurück fließt, wobei der zu der elektrischen Last fließende Strom durch den ersten Stromdetektor 6 fließt.
  • Um den Betrieb zu erläutern, wurde ein Fall beschrieben, in dem der Ausgangsstrom von dem Ausgangsanschluss A zu dem Ausgangsanschluss B fließt. Wenn jedoch der Strom von dem Ausgangsanschluss B zu dem Ausgangsanschluss A fließt, fließt der Strom in dem Tr-Modus von der positiven Elektrode P der Gleichstromversorgung über das Halbleiterschaltelement 13 des Parallelverbinders 3 zu dem Ausgangsanschluss B und fließt dann von dem Ausgangsanschluss A über die elektrische Last 5 und das Halbleiterschaltelement 12 des Parallelverbinders 2 zu der negativen Elektrode N der Gleichstromversorgung.
  • In dem ersten und dem zweiten Konvektionsmodus fließt der Strom in der entgegen gesetzten Richtung wie in dem Fall, in dem der Strom von dem Ausgangsanschluss A zu dem Ausgangsanschluss B fließt. Indem Fall, in dem der Strom von dem Ausgangsanschluss A zu dem Ausgangsanschluss B fließt, und in dem Fall, in dem der Strom von dem Ausgangsanschluss B zu dem Ausgangsanschluss A fließt, fließt der Strom jedoch in dem ersten Konvektionsmodus zu den Parallelverbindern 1 und 3 und in dem zweiten Konvektionsmodus zu den Parallelverbindern 2 und 4. Indem der Strom der Parallelverbinder 1 und 4 und der Parallelverbinder 2 und 3 entsprechend erfasst wird, können die Ströme in dem ersten und in dem zweiten Konvektionsmodus erfasst werden. In der zweiten Ausführungsform wird der Strom der Parallelverbinder 1 und 4 erfasst.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Erfassen eines Ausgangsstroms beschrieben.
  • In 3 gibt i1 einen Strom in dem zweiten Konvektionsmodus wieder, wenn der Träger den höchsten Punkt in dem Intervall von t1 bis t2 erreicht. Weiterhin gibt i2 einen Strom in dem ersten Konvektionsmodus wieder, wenn der Träger den niedrigsten Punkt in dem Intervall von t3 bis t4 erreicht. Erfassungssignale in dem zweiten Konvektionsmodus und in dem ersten Konvektionsmodus, die durch den Stromdetektor 7 und den Stromdetektor 6 erhalten werden, werden sequentiell einer Abtastung durch eine Abtastungsschaltung (nicht gezeigt) unterworfen, und zwar jeweils wenn der Träger den höchsten Punkt erreicht und wenn der Träger den niedrigsten Punkt erreicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einer der zwei Arme des Einphasen-Ausgangswechselrichters den Stromdetektor zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder. Der andere Arm umfasst den Stromdetektor zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder. Deshalb können der Strom in dem ersten Konvektionsmodus und der Strom in dem zweiten Konvektionsmodus erfasst werden, die jeweils ein Mal pro Zyklus des Trägers erzeugt werden. Das heißt, der Ausgangsstrom kann zwei Mal pro Zyklus des Trägers erfasst werden. Deshalb kann die Erfassung mit einer großen Präzision in einem kurzen Erfassungszyklus durchgeführt werden.
  • Weiterhin reicht es aus, wenn ein Stromdetektor in jedem der Arme vorgesehen ist. Deshalb kann der Aufbau einfach und kostengünstig realisiert werden. Weil jeder der Arme einen Stromdetektor umfasst, kann weiterhin ein Überstrom erfasst werden, der durch einen Armkurzschluss verursacht wird, wenn ein Armkurzschluss aufgrund eines Rauschens erzeugt wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann auf eine Servoantriebseinrichtung für die Verwendung in einem Elektrowerkzeug, einem Roboter oder einer Industriemaschine angewendet werden.
  • Zusammenfassung
  • Es werden ein Einphasen-Ausgangswechselrichter, der einen Strom mit einer großen Präzision bei Verwendung einer kleineren Anzahl von Komponenten erfassen kann, sowie ein Ausgangsstrom-Erfassungsverfahren angegeben. Ein erster Stromdetektor (6) ist zwischen einer Positivelektrodenseite einer Gleichstromversorgung und einem Parallelverbinder (1) in einem ersten Arm (8) angeordnet, und ein zweiter Stromdetektor (7) ist zwischen einer Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung und einem Parallelverbinder (4) in einem zweiten Arm (9) angeordnet, wobei ein Strom in einem ersten Konvektionsmodus durch den ersten Stromdetektor (6) erfasst wird, wobei ein Strom in einem zweiten Konvektionsmodus durch den zweiten Stromdetektor (7) erfasst wird und wobei ein Ausgangsstrom aus Signalen aus dem ersten Stromdetektor (6) und dem zweiten Stromdetektor (7) erfasst wird.
  • 1 bis 4
    Parallelverbinder
    11 bis 14
    Halbleiterschaltelement
    15, 16
    Halbleiterschaltelement
    21 bis 24
    Diode
    25, 26
    Diode
    31 bis 34
    Stromerfassungswiderstand
    35 bis 37
    Stromdetektor
    41 bis 44
    Verstärker
    5, 50
    elektrische Last
    6
    erster Stromdetektor
    7
    zweiter Stromdetektor
    61 bis 66
    Parallelverbinder
    67
    U-Arm
    68
    V-Arm
    69
    W-Arm
    71
    Erfassungsphasen-Auswahlteil
    72
    Stromerfassungsteil
    8
    erster Arm
    9
    zweiter Arm
  • 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 2000-166247 A [0017]
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Claims (3)

  1. Einphasen-Ausgangswechselrichter, in dem zwei Parallelverbinder in Reihe verbunden sind, wobei jeder der Parallelverbinder ein Halbleiterschaltelement und eine parallel und in umgekehrter Richtung mit dem Halbleiterschaltelement verbundene Diode umfasst, wobei der Reihenverbinder, der einen als Phasenausgangsanschluss ausgebildeten Verbindungsteil aufweist, als ein Arm in Entsprechung zu einer Phase gesetzt ist, und wobei zwei Arme parallel miteinander zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden sind, wobei ein erster Arm als einer der Arme mit einem ersten Stromdetektor zum Erfassen eines Strom zu dem Parallelverbinder, der mit der Positivelektrodenseite der Gleichstromversorgung des ersten Arms verbunden ist, zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, und wobei ein zweiter Arm als der andere Arm mit einem zweiten Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu dem Parallelverbinder, der mit der Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung des zweiten Arms verbunden ist, zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist.
  2. Verfahren zum Erfassen eines Stroms eines Einphasen-Ausgangswechselrichters, in dem zwei Parallelverbinder in Reihe verbunden sind, wobei jeder der Parallelverbinder ein Halbleiterschaltelement und eine parallel und in umgekehrter Richtung mit dem Halbleiterschaltelement verbundene Diode umfasst, wobei der Reihenverbinder, der einen als Phasenausgangsanschluss ausgebildeten Verbindungsteil aufweist, als ein Arm in Entsprechung zu einer Phase gesetzt ist, und wobei zwei Arme parallel miteinander zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden sind, wobei ein erster Arm als einer der Arme mit einem ersten Stromdetektor zum Erfassen eines Strom zu dem Parallelverbinder, der mit der Positivelektrodenseite der Gleichstromversorgung des ersten Arms verbunden ist, zwischen der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, und wobei ein zweiter Arm als der andere Arm mit einem zweiten Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms zu dem Parallelverbinder, der mit der Negativelektrodenseite der Gleichstromversorgung des zweiten Arms verbunden ist, zwischen der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung und dem Parallelverbinder versehen ist, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Stroms in einem ersten Konvektionsmodus, der durch den mit der positiven Elektrode verbundenen Parallelverbinder zurück fließt, durch den ersten Stromdetektor, Erfassen eines Stroms in einem zweiten Konvektionsmodus, der durch den mit der negativen Elektrode verbundenen Parallelverbinder zurück fließt, durch den zweiten Stromdetektor, und Erfassen eines Ausgangsstroms aus einem Ausgabesignal des ersten Stromdetektors und einem Ausgabesignal des zweiten Stromdetektors.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin umfasst: Vergleichen eines ersten Ausgangsspannungsbefehls zum Ausgeben eines Spannungsbefehls für den ersten Arm mit einem Träger zum Erzeugen eines PWM-Signals, um ein Steuersignal zum Steuern des Halbleiterschaltelements des ersten Arms zu erzeugen, Vergleichen eines zweiten Ausgangsspannungsbefehls zum Ausgeben eines Spannungsbefehls für den zweiten Arm mit dem Träger, um ein Steuersignal zum Steuern des Halbleiterschaltelements des zweiten Arms zu erzeugen, und Durchführen einer Abtastung auf dem Strom in dem ersten Konvektionsmodus an dem niedrigsten Punkt des Trägers, und Durchführen einer Abtastung auf dem Strom in dem zweiten Konvektionsmodus an dem höchsten Punkt des Trägers.
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