DE112013004316T5

DE112013004316T5 - Wechselstrommotor-Antriebssystem

Info

Publication number: DE112013004316T5
Application number: DE112013004316.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Cor Okuda Tetsuya; c/o Mitsubishi Electric C Watabu Kazuyoshi; c/o Mitsubishi Electric Corpo Tabuchi Akiko; c/o Mitsubishi Electric C Kanda Yoshinori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2015-06-11
Also published as: CN104160614B; WO2014136142A1; TW201436450A; TWI473414B; KR101445057B1; JP5389302B1; US20150365037A1; CN104160614A; JPWO2014136142A1

Abstract

Ein Wechselstrommotor-Antriebssystem wird bereitgestellt, in dem elektrischer Strom geliefert werden kann zwischen einem Gleichstrombus und einer elektrischen Stromspeichervorrichtung unter Verwendung einer Spannung über dem Gleichstrombus, ohne ein Mittel bereitzustellen, das einen Betrag einer durch den Gleichstrombus fließenden Stromstärke misst. In dem Wechselstrommotor-Antriebssystem der Erfindung, gemäß einem von einem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert und einem von einem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag, veranlasst eine Lade-/Entladeschaltung eine elektrische Stromspeichervorrichtung, einen Betrag eines elektrischen Stroms zu entladen, aus den Beträgen von elektrischem Strom, die von einem Inverter an einen Wechselstrommotor geliefert werden, die einen ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigen, oder die Schaltung veranlasst die elektrische Speichervorrichtung, einen Betrag eines elektrischen Stroms zu speichern, aus den Beträgen eines Wechselstrommotor-regenerativ-elektrischen Stroms, der über einen Inverter regeneriert wird, der einen zweiten elektrischen Stromspeicherschwellwert übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselstrommotor-Antriebssystem, das eine elektrische Spitzenleistung des Maschinenantriebssystems unterdrückt durch Verwenden von in einer elektrischen Stromspeichervorrichtung gespeicherten Energie während eines Motorbetriebs des Wechselstrommotors oder durch Speichern von Energie in der Speichervorrichtung während einem regenerativen Betrieb des Wechselstrommotors.
STAND DER TECHNIK
In einem konventionellen Wechselstrommotor-Antriebssystem wird ein von einer elektrischen Gleichstromquelle erzeugter elektrischen Gleichstrom über einen Gleichstrombus an einen Inverter geliefert, der daraufhin einen geeigneten elektrischen Wechselstrom an einen Wechselstrommotor durch eine elektrische Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung bereitstellt. Eine elektrische Stromkompensationsvorrichtung, die parallel mit einem Inverter mit dem Gleichstrombus verbunden ist, der die elektrischen Gleichstromversorgung mit dem Inverter elektrisch koppelt, ist ausgebildet durch Vorrichtungen, wie zum Beispiel eine Heraufsetz-/Herabsetzschaltung, einen elektrischen Stromakkumulator, eine Steuervorrichtung und Detektoren für Spannung und Stromstärke. Die Steuervorrichtungen geben einen Schaltbefehl aus zum Steuern der Heraufsetz-/Herabsetzschaltung, als Reaktion auf Information der Spannungs- und Stromsstärkenwerte des Gleichstrombusses, und diejenigen des elektrischen Stromakkumulators, die von jedem der Detektoren abgeleitet werden, und entlädt dann elektrischen Strom des Akkumulators in Richtung des Gleichstrombusses oder lädt den Akkumulator (siehe Patentdokument 1).
Ein anderes konventionelles Wechselstrommotor-Antriebssystem enthält eine Gleichrichterschaltung, die elektrischen Wechselstrom von einer elektrischen Wechselstromversorgung in elektrischen Gleichstrom wandelt; einen Glättungskondensator, der eine Gleichspannung von der Gleichrichtungsschaltung glättet; eine PWM-Inverterschaltung, die den über den Glättungskondensator gelieferten elektrischen Gleichstrom in elektrischen Strom einer beliebigen Frequenz wandelt; einen Stromstärkendetektor, der eine von einem Inverter erzeugten Ausgangsstromstärke misst; eine Spannungserfassungsschaltung, die eine Spannung über Anschlüsse des Glättungskondensators misst; eine Geschwindigkeitsbefehl-Berechnungsschaltung, die einen Geschwindigkeitsbefehlswert während einer elektrischen Stromunterbrechung berechnet; eine elektrische Stromunterbrechungs-Erfassungsschaltung, die die elektrische Stromunterbrechung erfasst und während der Stromunterbrechung den Geschwindigkeitsbefehlswert ausgibt durch Ändern von dem Befehl während eines Normalbetriebs zu demjenigen während einer Erfassung der Stromunterbrechung; eine Ausgangsspannungs-Befehlsberechnungsschaltung, die einen Ausgangsspannungsbefehlswert berechnet basierend auf dem von der elektrischen Stromunterbrechungs-Erfassungsschaltung ausgegebenen Geschwindigkeitsbefehlswert; eine PWM-Steuerschaltung, die eine PWM-Steuerung einer PWM-Inverterschaltung bereitstellt basierend auf einem von der elektrischen Stromunterbrechungsschaltung ausgegebenen Ausgangssignal; eine Basisantriebsschaltung, die die PWM-Inverterschaltung antreibt als Reaktion auf ein Ausgangssignal von der PWM-Steuerschaltung; und einen Wechselstrommotor, der von dem von der PWM-Inverterschaltung ausgegebenen elektrischen Strom angetrieben wird.
In dem anderen konventionellen Wechselstrommotor-Antriebssystem, wenn die Stromunterbrechung der elektrischen Wechselstromversorgung plötzlich auftritt, wird der Geschwindigkeitsbefehl während der Stromunterbrechung ausgewählt und der Geschwindigkeitsbefehlswert wird berechnet basierend auf einem Ziel und gemessenen Spannungen über den Anschlüssen des Glättungskondensators. Wenn die plötzliche Stromunterbrechung der elektrischen Wechselstromversorgung wieder aufgehoben wird, wird der Geschwindigkeitsbefehl für die Stromunterbrechung in denjenige für einen normalen Betrieb geändert, wodurch der Normalbetrieb durchgeführt wird. In dem anderen konventionellen Wechselstrommotor-Antriebssystem wird eine Technik offenbart, in der die Spannung über den Glättungskondensatoranschlüssen verwendet wird, um den Systembetrieb während der momentanen Stromunterbrechung fortzuführen (siehe Patentdokument 2).
Patentdokument

Patentdokument 1: WO2012-032589 (zum Beispiel Absätze 0017 und 0022 und 1)
Patentdokument 2: JP-4831527 (zum Beispiel Absätze 0011 bis 0018 und 1)

RESÜMEE DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
In der Technik des Patentdokuments 1 werden zwei Mittel (Detektoren) bereitgestellt, die jeweils einen Gleichstrombus-Spannungswert (eine Spannung über Anschlüssen eines Glättungskondensators) und dessen Stromstärkenbetrag misst, um einen Befehl zum Steuern einer Lade-/Entladeschaltung (Heraufsetz-/Herabsetzschaltung) auszugeben und wodurch elektrischer Strom entladen wird, der in einer elektrischen Stromspeichervorrichtung (elektrischen Stromakkumulator) gespeichert ist, in Richtung eines Gleichstrombusses, oder die Speichervorrichtung mit elektrischem Strom von dem Gleichstrombus zu laden. Weil jedoch ein großer Betrag der Stromstärke durch den Gleichstrombus fließt, ist ein Mittel, das einen Stromstärkenbetrag des Gleichstrombusses misst, teuer verglichen mit einem Mittel, das einen Spannungswert des Gleichstrombusses misst. Weil weiterhin das Mittel, das den Gleichstrombus-Stromstärkenbetrag misst, volumenmäßig groß ist, sind hohe Kosten involviert, wenn das Mittel in der Vorrichtung installiert wird.
Im Gegensatz dazu wird in der Technik des Patentdokuments 2 kein Mittel bereitgestellt, das einen Gleichstrombus-Stromstärkenbetrag misst, und während einer momentanen Stromunterbrechung wird Energie, die in einem Glättungskondensator gespeichert ist, unter Verwendung eines Gleichstrombus-Spannungswerts reguliert. Um jedoch den Systembetrieb während der momentanen Stromunterbrechung fortzuführen, wird ein Abbremsbetrieb durchgeführt. Somit ist es ein Problem, dass Wechselstrommotoren einen gewünschten Betrieb nicht durchführen können.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Wechselstrommotor-Antriebssystem bereitzustellen, in dem elektrischer Strom von einem Gleichstrombus an eine elektrische Stromspeichervorrichtung und umgekehrt geliefert unter Verwendung eines Spannungswerts des Gleichstrombusses werden kann, ohne ein Mittel bereitzustellen, das einen Stromstärkenbetrag misst, der durch den Gleichstrombus fließt, und in dem elektrischer Strom, der an den Gleichstrombus geliefert werden soll oder von dem Gleichstrombus regeneriert werden soll, auf einen vorbestimmten Wert reduziert oder gehalten werden kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß dieser Erfindung umfasst einen Wandler, der elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler und den Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der von dem elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichstromwert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, an die elektrischer Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom zu dem Gleichstrombus entladen wird; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel mit dem Inverter verbunden ist, und zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung veranlasst, dass die elektrische Stromspeichervorrichtung geladen oder entladen wird; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag-Erfassungsmittel, die einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei entsprechend dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Gleichspannungswert und dem von dem Lade-/Entladestromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entladestromstärkenbetrag die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, einen Betrag eines elektrischen Stroms von dem elektrischen Strom zu entladen, der von dem Inverter an den Wechselstrommotor geliefert wird, der einen ersten elektrischen Stromschwellenwert übersteigt, oder die Schaltung veranlasst, die elektrische Stromspeichervorrichtung, geladen zu werden, durch einen elektrischen Strom, unter Beträgen eines Wechselstrommotor-regenerativ-elektrischen-Stroms, der über den Inverter regeneriert wird, der einen zweiten elektrischen Stromschwellenwert übersteigt.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann elektrischer Strom zwischen einem Gleichstrombus und einer elektrischen Stromspeichervorrichtung unter Verwendung eines Spannungswerts des Gleichstrombusses ausgetauscht werden, ohne ein Mittel bereitzustellen, das einen durch den Gleichstrombus fließenden Stromstärkenbetrag misst, und eines elektrischen Stroms, der an den Gleichstrombus geliefert werden soll oder von dem Gleichstrom regeneriert wird, kann reduziert oder beibehalten werden bei einem vorbestimmten Wert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist ein Gesamt-Blockdiagramm eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 1;
2 ist ein Blockdiagramm eines regenerierten Strom-Dissipationswiderstandstypwandler, der ein Beispiel eines Wandlers gemäß Ausführungsform 1 ist;
3 ist ein Blockdiagramm eines Wandlers eines Typs, der regenerierten Strom zu einer elektrischen Stromversorgung zurückgibt, der ein anderes Beispiel eines Wandlers gemäß Ausführungsform 1 ist;
4 ist ein Blockdiagramm einer Lade-/Entladeschaltung, die eine Stromstärken-Reversibel-Chopperschaltung verwendet, die ein Beispiel einer Lade-/Entladeschaltung gemäß Ausführungsform 1;
5 ist ein Blockdiagramm einer Lade-/Entladeschaltung, die eine reversible Strom-Heraufsetz-/Herabsetz-Chopperschaltung verwendet, der ein anderes Beispiel der Lade-/Entladeschaltung gemäß Ausführungsform 1 ist;
6 ist eine schematische Graphik eines elektrischen Stromverbrauchs eines Wechselstrommotors gemäß Ausführungsform 1;
7 ist ein Blockdiagramm eines Lade-/Entladesteuermittels gemäß Ausführungsform 1;
8 ist ein Satz von Zeitübergangsdiagrammen, die Verhaltensweisen eines Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauchs und eines Gleichstrombus-Spannungswerts während eines Motorbetriebs gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
9 ist eine schematische Graphik, die einen Gleichstrombus-Spannungsabfall zu einem Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauch während des Motorbetriebs gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
10 ist ein Blockdiagramm einer Motormodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1;
11 ist ein Satz von Zeitablaufgraphiken, die Verhaltensweisen eines Gleichstrommotor-elektrischen Stromverbrauchs und eines Gleichstrombus-Spannungswerts während eines Regenerativbetriebs gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
12 ist eine schematische Graphik, die einen Spannungsanstieg eines Gleichstrombusses zu einem Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauch während eines Regenerativbetriebs gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm einer Regenerativmodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 1;
14 ist ein Satz schematischer Graphiken, die Beziehungen zwischen einem elektrischen Stromversorgungszustand und jedem von einem Entladungsstromstärken-Befehlswert, einem Ladestromstärken-Befehlswert und einem kombinierten Stromstärken-Befehlswert gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Motormodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 2 zeigt;
16 ist ein Blockdiagramm einer Regenerativmodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 2;
17 ist ein Blockdiagramm einer anderen Regenerativmodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 2;
18 ist ein Gesamt-Blockdiagramm eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 3;
19 ist ein Blockdiagramm eines Lade-/Entladesteuermittels gemäß Ausführungsform 3;
20 ist ein anderes Blockdiagramm des Lade-/Entladesteuermittels gemäß Ausführungsform 3;
21 ist ein Blockdiagramm des Lade-/Entladesteuermittels mit einer eingebauten elektrischen Stromspeicher-Regulationstechnik gemäß Ausführungsform 3;
22 ist ein Gesamt-Blockdiagramm eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 4;
23 zeigt schematische Graphiken, die jeweils einen Spannungsabfall eines Gleichstrombusses zu einem Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauch während eines Motorbetriebs gemäß Ausführungsform 4 zeigt;
24 ist ein Blockdiagramm, das eine Motormodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 4 zeigt;
25 zeigt schematische Graphiken, die jeweils einen Gleichstrombus-Spannungsanstieg zu einem Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauch während eines Regenerativbetriebs gemäß Ausführungsform 4 zeigt;
26 ist ein Blockdiagramm einer Regenerativmodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 4;
27 ist ein Zeitübergangsdiagramm während eines Motorbetriebs, das Verhaltensweisen eines Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauchs, eines elektrischen Stroms, der von einer elektrischen Stromspeichervorrichtung geliefert wird, und eines Gleichstrombus-Spannungswerts gemäß Ausführungsform 5 zeigt; und
28 ist ein Blockdiagramm einer Motormodus-Steuereinheit gemäß Ausführungsform 5.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist ein Gesamt-Blockdiagramm eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In dem in 1 gezeigten Wechselstrommotor-Antriebssystem wird von einer elektrischen Wechselstromquelle (nicht gezeigt), wie zum Beispiel einem elektrischen Stromkraftwerk oder einer elektrischen Strom-Substation in einer Fabrik, ein elektrischer Wechselstrom über Leitungen R, S und T bereitgestellt. Ein Wandler 1 wandelt diesen elektrischen Wechselstrom in elektrischen Gleichstrom. Der gewandelte elektrische Gleichstrom wird von dem Inverter 1 an einen Gleichstrombus 2 geliefert.
Für den Wandler 1 werden zum Beispiel ein Wandler eines regenerativen Strom-Dissipationswiderstandstyps oder ein Wandler eines Typs, der regenerierten elektrischen Strom zu einer elektrischen Stromversorgung zurück liefert, verwendet.
Der Wandler eines regenerierten Strom-Dissipationswiderstandstyps ist wie in 2 gezeigt konfiguriert. Eine Drei-Phasen-Vollwellenform-Gleichrichterschaltung 11 wird aus Dioden 111a, 111b, 111c, 111d, 111e und 111f gebildet. Eine regenerierte Strom-Dissipationswiderstandsschaltung 12, die in Richtung eines Ausgangs der Drei-Phasen-Vollwellenform-Gleichrichterschaltung 11 lokalisiert ist, wird durch ein Schaltelement 121 und einen Widerspruch 122 gebildet. Wenn regenerierter elektrischer Strom von den Gleichstrombussen 2 einen Gleichstrombus 2 Spannungswert veranlasst, größer als ein vorbestimmter Wert zu werden, steuert eine nicht gezeigte Steuereinheit das Schaltelement 121, so dass es leitend wird, und der Widerspruch 122 verbraucht den oben regenerierten elektrischen Strom. Ein Wechselstromreaktor (Induktivität) 14 vermeidet Kurzschlüsse zwischen den Leitungen R, S und T und dem Gleichstrombus 2.
Der Wandler des Typs, der einen regenerierten Strom zu einer elektrischen Stromversorgung zurückgibt, ist wie in 3 gezeigt konfiguriert. Eine Gleichrichterschaltung 13 weist Dioden 131a, 131b, 131c, 131d, 131e bzw. 131f auf, die die gleichen sind wie diejenigen in der Drei-Phasen-Vollwellenform-Gleichrichterschaltung. Die Gleichrichterschaltung 13 weist weiterhin Schaltelemente 132a, 132b, 132c, 132d, 132e und 132f, wie zum Beispiel ein IGBT, auf, die umgekehrt parallel mit den obigen Dioden jeweils verbunden sind.
Zum Glätten des elektrischen Gleichstroms sind Kondensatoren zwischen einer Hochpotentialseite 2a und einer Niederpotentialseite 2b des Gleichstrombusses 2 angeordnet an einem oder mehreren Plätzen hinsichtlich eines Teils an dem Ausgang des Wandlers 1, eines Teils in dem obigen Gleichstrombus 2, eines Teils an dem Eingang des Inverters 4, wie später beschrieben werden wird, oder einem Teil, der in Richtung des obigen Gleichstrombusses 2 einer Lade-/Entladeschaltung 6, wie später beschrieben werden wird, lokalisiert ist. Diese Kondensatoren werden kollektiv als Glättungskondensator 3 behandelt, wie in 1 gezeigt. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass der obige Glättungskondensator 3 eine Kapazität von C[F] aufweist.
Der elektrische Gleichstrom, der mit dem Glättungskondensator 3 geglättet wird, wird in einen elektrischen Wechselstrom durch den Inverter 4 gewandelt, der über den Gleichstrombus 2 mit dem Wandler 1 verbunden ist. Dieser elektrische Wechselstrom weist einen Spannungswert und eine Frequenz verschieden von derjenigen des von der obigen elektrischen Wechselstromversorgung bereitgestellten elektrischen Wechselstrom auf. Der Wechselstrom, der eine Ausgabe des Inverters 4 ist, wird verwendet, um einen Wechselstrommotor anzutreiben.
Das Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 1 enthält auch eine elektrische Stromspeichervorrichtung 5. Die elektrische Stromspeichervorrichtung 5 speichert durch den Gleichstrombus 2 fließenden elektrischen Strom und entlädt den gespeicherten elektrischen Strom an den Gleichstrombus 2. Die Speichervorrichtung 5 ist über eine Lade-/Entladeschaltung 6 mit dem Gleichstrombus 2 verbunden. Die elektrische Stromladung und Entladung in der Speichervorrichtung 5 wird durch die Lade-/Entladeschaltung 6 geleitet, die parallel mit dem Inverter 4 hinsichtlich des Gleichstrombusses 2 verbunden ist.
Weiterhin ist ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 1 angeordnet. Das Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 misst einen Spannungswert Vdc [V] zwischen der Hochpotentialseite 2a und der Niederpotentialseite 2b des Gleichstrombusses 2. Der Spannungswert Vdc [V] wird von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 an ein Lade-/Entladesteuermittel 8 geliefert. Als Reaktion auf den Spannungswert Vdc [V], gibt das Lade-/Entladesteuermittel 8 ein Steuersignal zum Steuern der Lade-/Entladeschaltung 6 aus.
Im Allgemeinen verwendet die Lade-/Entladeschaltung 6 eine Stromstärken-Reversibel-Chopperschaltung.
Die Lade-/Entladeschaltung 6, die die Stromstärken-Reversibel-Chopperschaltung enthält, weist zwei Dioden 61a, 61b auf, die in Reihe zwischen den Hoch- und Niederpotentialseiten 2a und 2b des Gleichstrombusses 2 wie in 4 gezeigt verbunden sind. Schaltelemente 62a und 62b sind umgekehrt parallel jeweils mit den Dioden 61a und 61b verbunden. Antriebsschaltungen 63a und 63b steuern die Schaltelemente 62a und 62b in Übereinstimmung mit einem Steuersignal, das von dem Lade-/Entladesteuermittel 8 ausgegeben wird. Ein Ende eines Induktors 65 ist mit einer Verbindung der Diode 61a mit der Diode 61b verbunden, und dessen anderes Ende ist mit einem Anschluss der Speichervorrichtung über ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 verbunden, die einen Lade-/Entladestromstärkenbetrag der Speichervorrichtung 5 misst. Im Gegensatz dazu ist der andere Anschluss der Speichervorrichtung 5 mit der Niederpotentialseite 2b des Gleichstrombusses 2 verbunden. Ein Lade-/Entladestromstärkenbetrag der Speichervorrichtung 5, der von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 gemessen wird, wird an das Lade-/Entladesteuermittel 8 geliefert.
Eine N-fach-Stromstärken-reversible Chopperchaltung wird in einigen Fällen als ein anderes Beispiel der Lade-/Entladeschaltung 6 verwendet, wobei die Chopperschaltung eine ist, in der N-fach-Stromstärken-reversible Chopperchaltungen, die in 4 gezeigt sind, zwischen den Hochpotential- und Niederpotentialseiten 2a, 2b des Gleichstrombusses 2 eingerichtet sind. Wenn die N-fach-Stromstärken-reversible Chopperschaltung verwendet wird, sind N Anschlüsse des Induktors, mit dem keine Dioden verbunden sind, kollektiv mit einem Anschluss der Speichervorrichtung 5 verbunden, während dessen anderer Anschluss mit den Niederpotentialseiten 2b des Gleichstrombusses 2 verbunden ist. Wenn eine N-fach Stromstärken-reversible Chopperschaltung verwendet wird, ist jeder der N Induktoren mit dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel verbunden und jeder der von dem jeweiligen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessene Stromstärkenbetrag wird als Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag der jeweiligen Phase an das Lade-/Entladesteuermittel 8 geliefert.
Ein weiters Beispiel der Lade-/Entladeschaltung 6 mit einer eingebauten Stromstärken-reversiblen Heraufsetz-/Herabsetz-Chopperschaltung ist in 5 gezeigt. Die Lade-/Entladeschaltung 6, die die Stromstärken-reversible Heraufsetz-/Herabsetz-Chopperschaltung beinhaltet, weist zwei Dioden 61a, 61b auf, die in Reihe zwischen den Hoch- und Niederpotentialseiten 2a und 2b des Gleichstrombusses 2, wie in 5 gezeigt, verbunden sind. Die Schaltelemente 62a, 62b sind umgekehrt parallel mit den Dioden 61, 61b jeweils verbunden. Jede der Antriebsschaltungen 63a, 63b steuert die jeweiligen Schaltelemente 62a, 62b in Übereinstimmung mit einem Steuersignal, das von einem Lade-/Entladesteuermittel 8 ausgegeben wird. Mit einem Ende des Induktors 65 ist eine Verbindung der Diode 61a mit der Diode 61b verbunden, und dessen anderes Ende ist wie in 5 gezeigt mit einer Verbindung zwischen den zwei anderen Dioden 61c, 61d über ein Lade-/Entladestromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 verbunden, das einen Lade-/Entladestromstärkenbetrag der Speichervorrichtung 5 misst. Das Ende der Diode 61c, das nicht mit dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 verbunden ist, ist mit einem Anschluss der Speichervorrichtung 5 verbunden. Das Ende der Diode 61d, das nicht mit dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 verbunden ist, ist mit der Niederpotentialseite 2b des Gleichstrombusses 2 verbunden und weiterhin mit einem anderen Anschluss der Speichervorrichtung 5. Die Dioden 61c, 61d sind umgekehrt parallel mit den Schaltelementen 62c, 62d jeweils verbunden. Antriebsschaltungen 63c, 63d steuern die Schaltelemente 62c, 62d jeweils in Übereinstimmung mit einem Steuersignal, das von dem Lade-/Entladesteuermittel 8 ausgegeben wird. Der Lade-/Entladestromstärkenbetrag der Speichervorrichtung 5, die von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 gemessen wird, wird an das Lade-/Entladesteuermittel 8 geliefert.
Der Lade-/Entladeschaltung 6 kann eine N-fach Stromstärken-reversibel Heraufsetz-/Herabsetz-Chopperschaltung umfassen. In diesem Fall werden N Induktoren mit dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel bereitgestellt und jeder der von dem jeweiligen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessene Stromstärkenbetrag wird als Lade-/Entladestromstärkenbetrag jeder Phase an das Lade-/Entladesteuermittel 8 geliefert.
In der weiteren nachstehenden Beschreibung werden die Schaltelemente 62a, 62b und 62c, 62d kollektiv als Schaltelemente 62 behandelt. Weiterhin werden die Antriebsschaltungen 63a, 63b und 63c, 63d kollektiv als die Antriebsschaltungen 63 behandelt.
Als ein Steuersignal, das von dem Lade-/Entladesteuermittel 8 an die Lade-/Entladeschaltung 6 ausgegeben wird, wird ein Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signal verwendet. Das PWM-Signal schaltet das Schaltelement in einer Chopperschaltung von einem An-Zustand zu einem Aus-Zustand und umgekehrt.
Man beachte, dass es offensichtlich ist, dass vorteilhafte Effekte der vorliegenden Erfindung nicht verloren gehen, sogar falls die Verbindung des Induktors 65 mit dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 in der Lade-/Entladeschaltung 6 umgekehrt ist. Weiterhin ist das Erfassungsmittel 64 innerhalb der Lade-/Entladeschaltung 6 angeordnet, ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann zwischen der Lade-/Entladeschaltung 6 und der Speichervorrichtung 5 angeordnet sein. In diesem Fall ist auch das Erfassungsmittel 64 eingerichtet, den Lade-/Entladestromstärkenbetrag der Speichervorrichtung 5 zu messen und den gemessenen Wert an das Lade-/Entladesteuermittel 8 zu liefern.
In der vorangehenden Beschreibung wurde beschrieben, dass eine Stromstärken-Reversibel-Chopperschaltung im Allgemeinen als Lade-/Entladeschaltung 6 angewandt wird und ein PWM-Signal wird in vielen Fällen als ein Steuersignal verwendet, das von dem Lade-/Entladesteuermittel an die Lade-/Entladeschaltung 6 ausgegeben wird. Die vorliegende Ausführungsform wird auch in Übereinstimmung mit diesem Beispiel beschrieben; die Lade-/Entladeschaltung 6 oder das Steuersignal wird jedoch nicht notwendigerweise in Übereinstimmung mit diesem Beispiel beschrieben.
Weiterhin bezeichnet eine [] in der folgenden Beschreibung eine physikalische Einheit. Diese Darstellung zielt darauf ab, die Klarheit in den in der Beschreibung verwendeten Symbole zu verbessern und die Erfindung ist nicht auf physikalische Größen in den eckigen Klammern beschränkt.
6 ist eine schematische Abbildung, die einen elektrischen Stromverbrauch (Leistungsaufnahme) eines Wechselstrommotors gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Es wird ein Fall betrachtet, in dem zum Beispiel der Stromverbrauch Pload [W] erzeugt wird durch Wiederholen eines Motorbetriebs und eines Regenerativbetriebs, wie durch die fetten Linien der 6 gezeigt, und ein elektrischer Strom, der über den Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromquelle zu liefern ist, muss auf einem Schwellenwert PthB [W] oder weniger reduziert werden, und ein elektrischer Strom, der von dem Wandler 1 zu regenerieren ist, muss an einem Schwellwert PthA [W] (PthA < 0) oder größer beibehalten werden.
Hier ist der Schwellenwert PthB [W] ein oberer Grenzwert eines elektrischen Stromversorgungsbetrags in dem Motormodus des Wechselstrommotors, wobei der Grenzwert definiert wird durch Zustände, wie zum Beispiel eine elektrische Stromwandlungsfähigkeit des Wandlers 1, Einschränkungen eines Strombetrags, der an den Wandler geliefert wird, und ökonomische Anforderung, die mit dem Bezug eines elektrischen Stroms assoziiert sind. Der Schwellenwert PthB [W] ist zum Beispiel der elektrische Stromnennwert des Wandlers 1 oder ein Wert etwas kleiner als der elektrische Stromnennwert. Weiterhin ist der Schwellwert PthB [W] zum Beispiel ein Wert einer elektrischen Stromversorgungsfähigkeit an einer Fabrik oder Geschäftsgebäude, wo das Wechselstrommotor-Antriebssystem installiert ist, oder alternativ ein Wert etwas kleiner als der Wert einer elektrischen Stromversorgungsfähigkeit. Der Schwellwert PthB [W] kann bestimmt werden, um zum Beispiel den Vertragsbetrag zwischen einer elektrischen Stromfirma und der Fabrik oder Geschäftsgebäude, wo das Wechselstrommotor-Antriebssystem installiert ist, oder alternativ einen elektrischen Strombetrag, der von dem Vertragsbetrag abgeleitet ist, zu nehmen und von dem Wechselstrommotor-Antriebssystem verbraucht werden kann.
Im Gegensatz dazu ist der Schwellwert PthA [W], der ein negativer Wert ist, ein unterer Grenzwert eines regenerativen Strombetrags des Wechselstrommotors in dem regenerativen Modus, wobei der untere Grenzwert definiert wird durch Bedingungen, wie zum Beispiel eine Regenerationsfähigkeit des Wandlers, Beschränkungen eines elektrischen Strombetrags, der in der Speichervorrichtung 5 gespeichert werden kann und einem elektrischen Strombetrag, der in einem nächsten Motorbetrieb zu konsumieren ist. In dem regenerativen Stromdissipationswiderstandstypwandler 1 ist der Schwellwert PthA [W] zum Beispiel ein Vorzeichen umgekehrter Wert eines Absolutwerts eines elektrischen Strombetrags, das in dem Widerstand 122 verbraucht werden kann oder alternativ ein Vorzeichen-umgekehrter Wert etwas kleiner als ein Absolutwert des elektrischen Strombetrags, der verbraucht werden kann. Wenn der Wandler 1 von dem Typ ist, der regenerierten elektrischen Strom an die elektrische Stromversorgung zurückgibt, ist der Schwellwert PthA [W] zum Beispiel ein Vorzeichen-umgekehrter Wert eines Absolutwerts des regenerierten elektrischen Nennstroms oder ein Zeichenumgekehrter Wert etwas kleiner als ein Absolutwert des Nennwerts. Weiterhin ist der Schwellwert PthA [W] zum Beispiel ein Vorzeichen-umgekehrter Wert eines Absolutwerts eines elektrischen Stroms, der aus einer elektrischen Ladung berechnet wird, die in der Speichervorrichtung 5 gespeichert werden kann, oder alternativ ein Vorzeichen-umgekehrter Wert etwas kleiner als der Absolutwert der ladbaren elektrischen Leistung. Der Schwellwert PthA [W] kann bestimmt werden, um zum Beispiel einen Vorzeichen-umgekehrten Wert eines elektrischen Strombetrags, der in einem nächsten Motorbetrieb in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem zu verbrauchen ist, oder einen Vorzeichen-umgekehrten Wert etwas größer als der Strombetrag, der in dem Motorbetrieb zu verbrauchen ist, oder ein Vorzeichen-umgekehrter Wert etwas kleiner als der Strombetrag, der in dem Motorbetrieb zu verbrauchen ist, zu nehmen.
Das Lade-/Entladesteuermittel 8 steuert die Lade-/Entladeschaltung 6 durch Ausgeben eines Steuersignals, wodurch die Steuervorrichtung 5 veranlasst wird, einen Betrag eines elektrischen Stroms (einen Bereich A in 6) zu speichern aus dem elektrischen Strom, der von dem Wechselstrommotor während seines regenerativen Betriebs erzeugt wird, der den Schwellwert PthA [W] übersteigt. Weiterhin steuert das Lade-/Entladesteuermittel 8 die Lade-/Entladeschaltung 6, wodurch die Speichervorrichtung 5 veranlasst wird, einen Betrag eines elektrischen Stroms zu entladen (einen Bereich B in 6), aus den Beträgen von elektrischem Strom, der für den Motorbetrieb des Wechselstrommotors benötigt wird, der den Schwellwert PthB [W] übersteigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Lade-/Entladesteuermittels 8 zeigt. Eine Motormodussteuereinheit 81 erzeugt, basierend auf dem Spannungswert Vdc [V], der eine Ausgabe von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 ist, einen Entladestromstärkenbefehlswert Ib* [A] – einen Befehlswert für einen Stromstärkenbetrag, der den Stromstärkenbetrag dazu veranlasst, über die Lade-/Entladeschaltung 6 von der Speichervorrichtung 5 entladen zu werden. Eine Regenerativmodussteuereinheit 82 erzeugt, ähnlich basierend auf dem Spannungswert Vdc [V], der die Ausgabe von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 ist, einen Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [V] – einen Befehlswert für einen Stromstärkenbetrag, der den Stromstärkenbetrag veranlasst, über die Lade-/Entladeschaltung 6 an die Speichervorrichtung 5 geladen zu werden.
Eine Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 kombiniert den Entladestromstärkenbefehlswert Ib* [A] mit dem Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A], um einen kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A] zu liefen – einen Befehlswert für einen Stromstärkenbetrag, der den Stromstärkenbetrag veranlasst, an die Speichervorrichtung 5 geladen zu werden oder von dieser entladen zu werden.
Eine Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 erzeugt ein Steuersignal, das an die Lade-/Entladeschaltung 7 ausgegeben wird, aus dem kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A], und dem Lade-/Entladestromstärkenbetrag, der durch die Lade-/Entladeschaltung 6 fließt und der von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 gemessen wird.
Ein Fall wird als Nächstes beschrieben, in dem der Wechselstrommotor der Motorbetrieb ausführt. In dem Wechselstrommotor-Antriebssystem wird der elektrische Wechselstrom von der elektrischen Wechselstromversorgung nicht unbegrenzt bereitgestellt. Aus diesem Grund, wie in 8 gezeigt, wenn der Wechselstrommotor der Motorbetrieb unter einer elektrischen Stromlast Pb [W] durchführt, verringert sich der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] auf den Wert Vb [V] aufgrund eines Einflusses einer Impedanz des Wandlers 1.
Ein Zusammenhang zwischen einer elektrischen Stromlast, während einem Motorbetrieb des Wechselstrommotors, und einem Gleichspannungsbus-Spannungswert, der einem Spannungsabfall unterläuft, kann zum Beispiel durch Schaltungssimulationen berechnet werden. Der Zusammenhang zwischen dem elektrischen Laststrom und dem Gleichspannungsbus-Spannungswert kann auch berechnet werden durch Spezifikationen für einen Wandler und einen Wechselstrominduktor des Systems unter Betrachtung. Der Zusammenhang zwischen der elektrischen Stromlast und dem Gleichstrombus-Spannungswert kann auch berechnet werden durch Abschätzen von Daten, die tatsächlich in einer Prototyp-/Vorproduktionsvorrichtung gemessen werden. Der Zusammenhang dazwischen kann auch berechnet werden aus vergangenen Aufzeichnungswerten in einem anderen bereits ausgelieferten System mit großer Kapazität. Weiterhin kann der Zusammenhang dazwischen berechnet werden durch eine Kombination der obigen Verfahrensweise oder dergleichen. Dies kann den Zusammenhang dazwischen auf einer Eins-zu-Eins-Basis aufbauen, wodurch eine Spannungsabfallkurve definiert wird, wie durch eine fette Linie in 9 gezeigt.
Aus dieser Spannungsabfallkurve kann der dem Schwellwert PthB [W] entsprechende Gleichstrombusspannungswert VthB [V] berechnet werden. Durch Regulieren des Gleichstrombusspannungswerts Vdc [V] auf den Wert VthB [V] wird dementsprechend der elektrische Strom, der über den Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, auf den Schwellwert PthB [W] reduziert. Die Regulation des Gleichstrombus-Spannungswerts Vdc [V] auf den Wert VthB [V] wird auch erreicht durch Bereitstellen des elektrischen Stroms des Bereichs B-Abschnitts der 6 von der Speichervorrichtung 5 an den Gleichstrombus 2.
Falls ein Laplace-Operator durch s dargestellt wird und ein Betrag einer Stromstärke, der durch den Glättungskondensator 3 fließt, als Is [A] dargestellt wird, dann ergibt sich der folgende Zusammenhang: Is = s × C × Vdc Gleichung 1
Somit kann eine Steuerung des Gleichstrombus-Spannungswerts Vdc [V] erreicht werden durch Steuern des Stromstärkenbetrags, der durch den Glättungskondensator 3 fließt. Wenn ein elektrischer Strom des Bereichs-B-Abschnitts der 6 von der Speichervorrichtung 5 an den Gleichstrombus 2 bereitgestellt wird, wird dementsprechend der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] auf den Wert VthB [V] gesteuert durch Regulieren eines Betrags einer Stromstärke, die von der Speichervorrichtung 5 an den Gleichstrombus 2 entladen wird.
Eine Konfiguration und ein Betrieb der Motormodus-Steuereinheit 81 zum Ausführen der obigen Idee wird mit Bezug auf 10 beschrieben. Ein Motormodus-elektrischer-Stromschwellwert-Speichermittel 811 weist darin den voraufgezeichneten Schwellwert PthB [W] auf. Das Motormodus-elektrischer Stromschwellwert-Speichermittel 811 liefert den Schwellwert PthB [W] an ein Motormodus-elektrischer-Strom/Spannungsmittel 812.
Das Motormodus-elektrischer-Strom/Spannungsmittel 812 enthält vorher Spannungsabfall-Charakteristikkurvendaten, wie in 9 gezeigt, mittels zum Beispiel eines Näherungsausdrucks oder eines Nachschlagetabelle (LUT). Das Motorstrom-/Spannungsmittel 812 berechnet unter Verwendung dieser Spannungsabfall-Charakteristikkurvendaten den dem Spannungswert PthB [W] entsprechenden Spannungswert VthB [V], um den berechneten Spannungswert an ein Subtraktionsmittel 813 zu liefern.
Das Subtraktionsmittel 813 empfängt den Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V], der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 gemessen wird, und den Spannungswert VthB [V], der die Ausgabe von dem Motorstrom-/Spannungsmittel 812 ist. Das Subtraktionsmittel 813 berechnet die Differenz zwischen den Spannungswerten Vdc [V] und VthB [V], um das Berechnungsergebnis ErrB [V] an ein Multiplikationsmittel 814 zu liefern.
Ein Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 815 weist einen Kapazitätswert C[F] des Glättungskondensators 3 auf, der darin im Voraus aufgezeichnet ist. Das Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 815 liefert den Kapazitätswert C [F] des Glättungskondensators 3 an das Multiplikationsmittel 814.
Das Multiplikationsmittel 814 multipliziert das Berechnungsergebnis ErrB [V], das die Ausgabe des Subtraktionsmittels 813 ist, mit dem Glättungskondensator-Kapazitätswert C [F], um das Multiplikationsergebnis an einer Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 zu liefern. Hier wird im Folgenden das Subtraktionsmittel 813 und das Multiplikationsmittel 814 kollektiv als Motormodus-Berechnungsmittel berechnet.
Die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 erzeugt aus der Ausgabe des Multiplikationsmittels 814 den Entladestromstärkenbefehlswert Ib* [A] – den Befehlswert für einen Betrag einer Entladestromstärke der Speichervorrichtung 5, die über die Lade-/Entladeschaltung 6 fließt. Diese Berechnung wird durchgeführt durch eine Proportional-Integralsteuerung (PI-Steuerung), eine Integralsteuerung (I-Steuerung), oder eine Proportional-Integral-Differentialsteuerung (PID-Steuerung). Die Stromkompensations-Steuereinheit 816 liefert den erzeugten Entladestromstärkenbefehlswert Ib* [A] an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83.
Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem der Wechselstrommotor die elektrische Stromregeneration durchführt. Wenn die Drehzahl des Wechselstrommotors abfällt oder eine externe Kraft darauf angewandt wird, regeneriert der Wechselstrommotor elektrischen Strom (Leistung) Pa [W] (negativer Wert), wie in 11 gezeigt. Der über den Inverter 4 durch den Wechselstrommotor regenerierte regenerative elektrische Strom Pa [W] wird in dem Glättungskondensator 3 gespeichert und der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] wird auf einen Wert Va [V] angehoben. Wenn der Wandler 1 vom regenerierten Stromdissipations-Widerstandstyp ist, behält der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] den Wert Va [V] bei, wenn der Wert Va [V] in einem Bereich ist bis die regenerierte Stromdissipations-Widerstandsschaltung 12 ihren Betrieb startet, das heißt bis das Schaltelement 121 leitend wird. Weiterhin gibt der Wandler 1, wenn er von dem Typ ist, der regenerierten Strom zu einer elektrischen Stromversorgung zurückgibt, an die Wechselstromversorgung einen elektrischen Strom zurück gemäß dem Betrag diese Spannungsanstiegs aufgrund eines Einflusses einer Impedanz des Wandlers 1.
Der Zusammenhang zwischen dem regenerativen elektrischen Strom, während einem regenerativen Betrieb des Wechselstrommotors, und einem Spannungswert des Gleichstrombusses 2 mit einem Spannungsanstieg kann zum Beispiel durch Schaltungssimulationen berechnet werden. Weiterhin kann der Zusammenhang zwischen der regenerativen elektrischen Leistung und dem Gleichstrombus-Spannungswert auch berechnet werden durch Spezifikationen für einen Wandler und einen Wechselstrominduktor des betrachteten Systems. Der Zusammenhang dazwischen kann auch berechnet werden durch Abschätzen aus Daten, die tatsächlich in einer Prototyp-Vorproduktionsvorrichtung gemessen werden. Der Zusammenhang dazwischen kann auch berechnet werden durch vergangene Ergebniswerte in einem bereits ausgelieferten System mit großer Kapazität. Zusätzlich kann der Zusammenhang dazwischen auch berechnet werden durch eine Kombination der obigen Vorgehensweise oder dergleichen. Dies kann den Zusammenhang dazwischen auf einer Eins-zu-Eins-Basis aufbauen, wodurch eine Spannungsanstiegskurve definiert wird, wie in einer fetten Linie in 12 gezeigt.
Der Gleichstrombus-Spannungswert VthA [V], der dem Schwellwert PthA [W] entspricht, kann aus dieser Spannungsanstiegskurve berechnet werden. Durch Regulieren des Gleichstrombus-Spannungswerts Vdc [V] auf den Wert VthA [V] wird dementsprechend ein elektrischer Strom, der durch den Wandler 1 regeneriert wird, auf den Schwellwert PthA [W] reduziert. Die Regulation des Gleichstrombus-Spannungswerts Vdc [V] auf den Wert VthA [V] wird auch erreicht durch Liefern eines elektrischen Stroms des Bereich A-Abschnitts der 6 an den Gleichstrombus, insbesondere von dem Glättungskondensator 3 über die Lade-/Entladeschaltung 6 an die Speichervorrichtung 5, und Laden der Speichervorrichtung.
Wie in dem Motorbetriebsmodus gilt der Zusammenhang der Gleichung 1 auch für den regenerativen Betriebsmodus. Aus dieser Tatsache kann die Steuerung des Gleichstrombus-Spannungswerts Vdc [V] erreicht werden durch Regulieren eines Betrags einer Stromstärke, die durch den Glättungskondensator 3 fließt. Wenn der elektrische Strom des Bereich A-Abschnitts der 6 von dem Gleichstrombus 2 zu der Speichervorrichtung 5 geladen wird, wird dementsprechend der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] auf den Wert VthA [V] gesteuert durch Regulieren eines Betrags einer Stromstärke, der von dem Gleichstrombus 2 an die Speichervorrichtung 5 geladen wird.
Eine Konfiguration und ein Betrieb der Regenerativmodussteuereinheit 82 zum Verkörpern der obigen Idee wird mit Bezug auf 13 beschrieben. Ein Regenerativmodus-elektrischer-Stromschwellwert-Speichermittel 821 weist den Schwellwert PthA [W] auf, der darin im Voraus aufgezeichnet ist. Das Regenerativmodus-elektrischer Stromschwellwert-Speichermittel 821 liefert den Schwellwert PthA [W] an ein Regenerativmodus-elektrischer-Strom-/Spannungsmittel 822.
Das Regenerativmodus-elektrischer-Strom-/Spannungsmittel 822 enthält im Voraus Spannungsanstieg-Charakteristikkurvendaten, die in 12 gezeigt sind, mittels zum Beispiel eines Näherungsausdrucks oder LUT. Das Regenerativmodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittel 822 berechnet unter Verwendung dieser Spannungsanstieg-Charakteristikkurvendaten den Spannungswert VthA [V] entsprechend dem Schwellwert PthA [W] und liefert den berechneten Wert an ein Subtraktionsmittel 823.
Das Subtraktionsmittel 823 empfängt den Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V], der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel 7 gemessen wird, und dem Spannungswert VthA [V], der die Ausgabe von dem Regenerativstrom-Spannungsmittel 822 ist. Das Subtraktionsmittel 823 berechnet die Differenz zwischen den Spannungswerten Vdc [V] und VthA [V], um das Berechnungsergebnis ErrA [V] an ein Multiplikationsmittel 823 zu liefern.
Ein Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 825 weist den Kapazitätswert C[F] des Glättungskondensators 3 auf, der darin im Voraus aufgezeichnet ist, und liefert dessen Kapazitätswert C[F] an das Multiplikationsmittel 824.
Das Multiplikationsmittel 824 multipliziert den Wert ErrA [V], der die Ausgabe von dem Subtraktionsmittel 823 ist, mit dessen Kapazitätswert C[F] und liefert das Berechnungsergebnis an eine Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826. Man beachte, dass in der folgenden Beschreibung das Subtraktionsmittel 823 und das Multiplikationsmittel 824 kollektiv als Regenerativmodus-Berechnungsmittel behandelt werden.
Die Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826 erzeugt aus der Ausgabe des Multiplikationsmittels 824 den Ladestromstärken-Befehlswert Ia* [A], der ein Befehlswert für einen Betrag einer Ladestromstärke ist, die über die Lade-/Entladeschaltung 6 in die Speichervorrichtung 5 fließt. Diese Berechnung wird durchgeführt durch die PI-Steuerung, I-Steuerung oder PID-Steuerung. Die Stromkompensationssteuereinheit 826 liefert den erzeugten Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83.
Ein Betrieb der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 und der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 während einen Motorbetrieb und einem regenerativen Betrieb wird als Nächstes beschrieben. Die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 addiert den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A], der die Ausgabe von der Motormodus-Steuereinheit 81 ist, und den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A], der die Ausgabe von der Regenerativmodussteuereinheit 82 ist, um den kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A] zu erzeugen, und liefert ihn dann an die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84.
In der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 weisen der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] und der Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] ein entgegen gesetztes Vorzeichen auf.
Falls die Ladestromstärke in die Speichervorrichtung 5 als positiv definiert wird, wird mit anderen Worten in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] in Null oder einen negativen Wert konvertiert und als solcher behandelt, und der Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] wird auf Null oder einen positiven Wert konvertiert und als solcher behandelt.
Falls in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem die Entladestromstärke von der Speichervorrichtung 5 als positiv definiert wird, wird folglich der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] auf Null oder einen positiven Wert konvertiert und als solcher behandelt und der Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] wird auf Null oder einen negativen Wert konvertiert und als solcher behandelt.
14 zeigt schematisch in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 1 Zusammenhänge zwischen dem Wechselstrommotor-elektrischen Stromverbrauch Pload [W], wo die Ladestromstärke in der Speichervorrichtung 5 als positiv definiert wird, und jedem der entsprechenden Werte von Pload: der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A], dem Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] und der kombinierte Stromstärken-Befehlswert Ic* [A].
Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 erzeugt einen Spannungsbefehlswert (nicht gezeigt) zum Veranlassen der Lade-/Entladestromstärken entsprechend dem kombinierten Stromstärken-Befehlswert Ic' [A], in die Lade-/Entladeschaltung 6 zu fließen. Basierend auf einem Betrag der in die Lade-/Entladeschaltung 6 fließenden Lade- und Entladestromstärke – gemessen von dem Lade- und Entladestromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 – und dem kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A] wird insbesondere die Berechnung durchgeführt durch Bereitstellen der PI-, I- oder PID-Steuerung.
Der erzeugte Spannungsbefehlswert wird verglichen mit einer Trägerwellenform, in der im Allgemeinen eine Rechteckswellenform verwendet wird. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wandelt die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 den Spannungsbefehlswert in ein Steuersignal, der ein PWM-Signal ist. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 liefert dieses Steuersignal an die Antriebsschaltung 63 der Lade-/Entladeschaltung 6. In der Lade-/Entladeschaltung 6 wird jedes der Schaltelemente 62 geschaltet von einem An-Zustand in einen Aus-Zustand und umgekehrt als Reaktion auf das Steuersignal und die Lade-/Entladestromstärke fließt entsprechend dem kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* W.
Durch Konfigurieren des Wechselstrommotor-Antriebssystems auf diese Weise kann ein elektrischer Strom während eines Motorbetriebs, der über den Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromversorgung bereitgestellt wird, auf den vorbestimmten Schwellwert PthB [W] reduziert werden, ohne einen Betrag einer durch den Gleichstrombus 2 fließenden Stromstärke zu verwenden. Ohne Verwendung des Betrags einer Stromstärke, die durch den Gleichstrombus 2 fließt, kann auch ein Regenerativmodus-elektrischer Strom, der von dem Wandler 1 regeneriert wird, an einem vorbestimmten Schwellwert PthA [W] gehalten werden.
In Ausführungsform 1 muss ein Mittel nicht bereitgestellt werden, das den Betrag eines durch den Gleichstrombus 2 fließenden Stroms misst (nachstehend als Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel bezeichnet).
Da das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel nicht bereitgestellt werden muss, kann zusätzlich ein kleines Wechselstrommotor-Antriebssystem hergestellt werden, und eine Ressourceneinsparung und eine Kostenreduktion kann erreicht werden. Weiterhin wird eine Flexibilität für den Standort einer Installation des Wechselstrommotor-Antriebssystems vergrößert.
Bei allen Gelegenheiten erzeugt das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel Wärme; wenn das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel verwendet wird, müssen somit einige Maßnahmen zur Wärmestrahlung getroffen werden, was einen Kostenanstieg für das Wechselstrommotor-Antriebssystem verursacht. Das Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 1 muss jedoch nicht das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel enthalten; somit müssen keine Wärmestrahlungsmaßnahmen für das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel bereitgestellt werden, was auch eine Kosten- oder Größenreduktion des Wechselstrommotor-Antriebssystems erreicht.
Zusätzlich enthält das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel eines, das magnetisch gesättigt ist. Wenn es magnetisch gesättigt ist, kann ein präziser Betrag der Stromstärke nicht erfasst werden. Dieses verhindert das Erreichen einer elektrischen Stromspitzenabschnittsfähigkeit, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, und somit gibt es eine Möglichkeit einer Fehlfunktion oder eines Fehlers des Gesamtsystems, da das Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel nicht verwendet werden muss, tritt gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch keine magnetische Sättigung auf, die in dem Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel auftreten kann, das aus einem magnetischen Material hergestellt wird. Dies kann auch ein Problem vermeiden, das mit einer Fehlererfassung assoziiert ist, aufgrund der magnetischen Sättigung, des elektrischen Stroms während eines Motorbetriebs oder eines regenerierten Betriebs.
Man beachte, dass Konfigurationen der Motormodus-Steuereinheit 81 und der Regenerativmodussteuereinheit 82 nicht auf die vorangehenden Konfigurationen beschränkt sind. Zum Beispiel können das Subtraktionsmittel 813 und das Multiplikationsmittel 814 in dem Motormodus-Berechnungsmittel miteinander ausgetauscht werden. Mit anderen Worten können zwei Multiplikationsmittel unabhängig bereitgestellt werden: eines, das den Spannungswert Vdc [V] und den Kapazitätswert C [F] des Glättungskondensators 3 empfängt, und das andere, das den Spannungswert VthB [V] und dessen Kapazitätswert C [F] empfängt. Jedes der Multiplikationsmittel kann separat den Spannungswert Vdc [V] mit dem Kapazitätswert C [F], und den Spannungswert VthB [V] mit dem Kapazitätswert C [F] multiplizieren, um das Multiplikationsergebnis an das Subtraktionsmittel 813 zu liefern. Das Subtraktionsmittel 813 kann eine Differenz zwischen den empfangenen Multiplikationsergebnissen von dem jeweiligen Multiplikationsmittel berechnen, um das Berechnungsergebnis ErrB [V] an die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 zu liefern.
Das Gleiche gilt für das Regenerativmodus-Berechnungsmittel. Die zwei Multiplikationsmittel – eines, das den Spannungswert Vdc [V] empfängt, und das andere, das den Spannungswert VthA [V] empfängt – werden unabhängig bereitgestellt, und der Kapazitätswert C [F] des Glättungskondensators 3 kann multipliziert werden unter Verwendung des jeweiligen Multiplikationsmittels. Die jeweiligen Multiplikationsergebnisse werden an das Subtraktionsmittel 823 geliefert, welches wiederum die Differenz zwischen diesen berechnet. Das Subtraktionsmittel 823 kann das Berechnungsergebnis ErrA [V] an die Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826 liefern.
Zusätzlich können die Motormodus-Steuereinheit 81 und die Regenerativmodussteuereinheit 82 jeweils kein Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 815, 825 enthalten. Sie können auch derart konfiguriert sein, dass sie kein Multiplikationsmittel 814, 824 enthalten.
In diesem Fall erzeugt die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 unabhängig von dem Kapazitätswert C [F] den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] basierend auf ErrA [V], der die Ausgabe von dem Subtraktionsmittel 813 ist. Wenn die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 Berechnungen durchführt, kann zusätzlich eine Multiplikation des Kapazitätswerts C [F] durchgeführt werden.
Das Gleiche gilt für die Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826. Unabhängig von dem Kapazitätswert C [F] kann die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 826 den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] erzeugen basierend auf ErrA [V], der die Ausgabe von dem Subtraktionsmittel 823 ist, oder alternativ, wenn die Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826 Berechnungen durchführt, kann eine Multiplikation des Kapazitätswerts C [F] durchgeführt werden.
Weiterhin weist das Motormodus-Berechnungsmittel das Subtraktionsmittel 813 auf, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Vergleichungsmittel anstelle des Subtraktionsmittels 813 bereitgestellt werden. In diesem Fall empfängt das Vergleichsmittel die Spannungswerte Vdc [V] und VthB [V] und vergleicht diese Werte alleine. Das Vergleichsmittel liefert das Vergleichsergebnis an die Stromkompensations-Steuereinheit 816. Die Stromkompensations-Steuereinheit 816 erzeugt basierend auf dem Vergleichsergebnis den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] zum Verringern des Spannungswerts Vdc [V] auf den Spannungswert VthB [V] oder kleiner, um den erzeugten Wert an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 zu liefern.
Das Gleiche gilt auch für das Subtraktionsmittel 823, das in dem Regenerativmodus-Berechnungsmittel enthalten ist und anstelle des Vergleichsmittels bereitgestellt werden kann. In diesem Fall vergleicht das Vergleichsmittel den empfangenen Spannungswert Vdc [V] mit dem Spannungswert VthA [V], um das Vergleichsergebnis an die Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 826 zu liefern. Die Stromkompensationssteuereinheit 826 erzeugt basierend auf dem Vergleichsergebnis den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] zum Vergrößern des Spannungswerts Vdc [V] af den Spannungswert VthA [V] oder größer, um den erzeugten Wert an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 zu liefern.
Ausführungsform 2
Die Motormodus-Steuereinheit 81 in einer anderen Ausführungsform verschieden von Ausführungsform 1 wird mit Bezug auf 15 beschrieben. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die gleichen oder ähnliche Mittel wie diejenigen in Ausführungsform 1 durch gleiche Bezeichnungen und Symbole gezeigt sind und deren Beschreibung wird nachstehend nicht bereitgestellt.
Zusätzlich zu der Konfiguration der Motormodus-Steuereinheit 81 gemäß Ausführungsform 1 enthält die Motormodus-Steuereinheit 81 gemäß Ausführungsform weiterhin ein Vergleichsmittel 817 und ein drittes Speichermittel 818, das getrennt von dem Motormodus-elektrischen Stromschwellwert-Speichermittel 818 und dem Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 815 bereitgestellt wird.
Betriebsprinzipien eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 2 während eines Motorbetriebs wird beschrieben werden. In einigen Situationen kann Rauschen mit dem durch das Gleichstromspannungswert-Erfassungsmittel 7 gemessenen Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] kombiniert werden. Insbesondere in einem Niederstrom-Verbrauchsmodus, sogar wenn ein Betrieb grundsätzlich nicht gebraucht wird, der einen elektrischen Strom veranlasst, von der elektrischen Stromspeichervorrichtung 5 entladen zu werden (nachstehend als elektrischer Strom-Assistenzbetrieb bezeichnet), kann der elektrische Strom-Assistenzbetrieb in einigen Fällen durchgeführt werden. Die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 oder die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 enthält ein Integralelement. Sobald das System in einen elektrischen Strom-Assistenzbetrieb gebracht wird, kann das System aus diesem Grund nicht sofort diesen Betrieb korrigieren für einige Zeit, nachdem das Rauschen entfernt wurde, noch kann es die gewünschte Fähigkeit demonstrieren.
Obwohl der elektrische Strom-Assistenzbetrieb benötigt wird, kann das mit dem obigen Spannungswert kombinierte Rauschen in einigen Situationen den elektrischen Strom-Assistenzbetrieb dazu veranlassen, zu stoppen, und dadurch kann eine Zeitverzögerung von dem Verschwinden des Rauschens bis zum Wiederbeginn des elektrischen Strom-Assistenzbetriebs in einigen Fällen auftreten. Mit anderen Worten wird ein Verhinderungsmittel benötigt zum Eliminieren der Zeitverzögerung nach dem Rauschverschwinden und unmittelbaren Durchführen des elektrischen Strom-Assistenzbetriebs oder dergleichen.
Dementsprechend wird ein Motormodusmaskiersignal Fb verwendet, um dadurch einen Einfluss des Rauschens zu verringern, wobei das Motormodusmaskiersignal die Motormodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit 816 so steuert, dass es in einem Zustand A, ein Zustand, in dem der Betrieb der Stromkompensationssteuereinheit stoppt – ist oder alternativ so, dass es in einem Zustand B ist – ein Zustand, in dem der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A], der die Ausgabe der Stromkompensations-Steuereinheit 816 ist, zwangsweise auf Null konvertiert wird.
Ein Betrieb der Motormodus-Steuereinheit 81 gemäß Ausführungsform 2 wird mit Bezug auf 15 beschrieben. Das dritte Speichermittel 818 weist Null oder einen kleinen Betrag eines negativen Wertes, der darin im Voraus aufgezeichnet ist, als Schwellwert VbF (≤ 0) auf. Das Motorvergleichsmittel 817 empfängt die Ausgabe ErrB [V] von dem Subtraktionsmittel 813 und den in dem dritten Speichermittel 818 gespeicherten Schwellwert VbF.
Wenn die Ausgabe ErrB [V] von dem Subtraktionsmittel 813 der Schwellwert VbF oder größer ist, erzeugt das Motorvergleichsmittel 817 das Motormaskiersignal Fb. Dann gibt das Vergleichsmittel 817 das Motormaskiersignal Fb an die Stromkompensations-Steuereinheit 816 aus. Als Reaktion auf das Motormaskiersignal Fb steuert das Motorvergleichsmittel 817 die Stromkompensations-Steuereinheit 816, so dass sie in dem Zustand A oder dem Zustand B ist.
Wenn die Ausgabe ErrB [V] von dem Subtraktionsmittel 813 kleiner als der Schwellwert VbF ist, ändert danach das Vergleichsmittel 817 das Motormaskiersignal Fb in ein Signal, durch das sowohl der Zustand A als auch der Zustand B abgebrochen werden.
Durch Konfigurieren der Motormodus-Steuereinheit 81, wie oben beschrieben, kann eine Unterbrechung des Entladestromstärken-Befehlswerts Ib* [A] verhindert werden in dem Motorbetrieb des Wechselstrommotor-Antriebssystems in dem Niederstromverbrauchsmodus. Dies erlaubt einen problemlosen elektrischen Stromkompensationsbetrieb.
Eine Konfiguration der Motormodus-Steuereinheit 81 gemäß Ausführungsform 2 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Motormodus-Steuereinheit kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass zwei Werte VbF1 und VbF2 (VbF1 < VbF2 ≤ 0) im Voraus aufgezeichnet sind, von denen jeder Null oder ein kleiner Betrag eines negativen Wertes ist, als Schwellwerte in dem dritten Speichermittel 818. In diesem Fall steuert das Motorvergleichsmittel 817 die Stromkompensations-Steuereinheit 816, bis der Wert ErrB [V] kleiner als der Wert VbF1 ist, so dass es in dem Zustand A oder dem Zustand B ist. Sobald ErrB [V] kleiner als VbF1 wird, aktiviert das Motorvergleichsmittel 817 die Stromkompensations-Steuereinheit 816, um sie zu veranlassen, den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] verschieden von Null zu liefern. Wenn ErrB [V] als Nächstes VbF2 oder größer wird, steuert danach das Motorvergleichsmittel 817 erneut die Stromkompensations-Steuereinheit 816, so dass sie in dem Zustand A oder dem Zustand B ist. Die vorangehenden vorteilhaften Effekte werden auch erreicht, wenn ein hysteresisches Motormaskiersignal Fb angewandt wird, welches solche Steuerbetriebe erreicht.
Zusätzlich zum Ausgeben des Motormaskiersignals Fb an die Stromkompensations-Steuereinheit 816 kann das Motorvergleichsmittel 817 ein Motormaskiersignal Fb ausgeben an einen externen Teil der Motormodus-Steuereinheit 81 (einen Teil, der mit gestrichelten Linien in 15 gezeigt ist). In diesem Fall gibt das Motorvergleichsmittel 817 das Motormaskiersignal Fb an die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 aus. Mit dieser Konfiguration kann das Motorvergleichsmittel 817 als Reaktion auf den Zustand A der Stromkompensations-Steuereinheit 816 die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 so steuern, dass sie in einen Nicht-Betriebszustand gebracht wird. Als Reaktion auf den Zustand B der Stromkompensations-Steuereinheit 816 kann das Motorvergleichsmittel 817 zusätzlich den Zustand der Steuersignal-Erzeugungseinheit steuern und dadurch ein Steuersignal steuern, das eine Ausgabe von der Steuersignal-Erzeugungseinheit ist. In diesem Fall kann der Zustand der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 so gesteuert werden, dass aus den Steuersignalen ein Steuersignal, das mit einer Entladung der Speichervorrichtung assoziiert ist, ein Speichermittel ist, das das Schaltelement 62 zwangsweise in einen Aus-Zustand bringt.
Wenn die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 auf diese Weise gesteuert wird unter Verwendung des Motormaskiersignals Fb, kann die Möglichkeit, dass die Schaltelemente 62 in der Lade-/Entladeschaltung 6, die eine Chopperschaltung ist, zwischen den Gleichstrombusleitungen kurzgeschlossen werden, reduziert werden während eines Motorbetriebs in den Niederstrom-Verbrauchsmodus, oder während eines Umschaltens zwischen dem Motorbetrieb und dem regenerativen Betrieb in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem, dies kann weiterhin einen Fehler der Lade-/Entladeschaltung 6 verhindern, oder die Lebensdauer der Schaltelemente 62 verlängern. Weiterhin führt dies sogar zu Erwartungen für ein Vermeiden des fehlerhaften Wechselstrommotor-Antriebssystems oder zu einer Verlängerung der Vorrichtungslebenszeit.
Die Regenerativmodussteuereinheit 82 in einer anderen Ausführungsform verschieden von Ausführungsform 1 wird als Nächstes mit Bezug auf 16 beschrieben. Zusätzlich zur Konfiguration der Regenerativmodussteuereinheit 82 gemäß Ausführungsform 1 enthält die Steuereinheit 82 gemäß Ausführungsform 2 weiterhin ein Regenerativvergleichsmittel 827 und ein viertes Speichermittel 828, das getrennt von dem Regenerativmodus-elektrischer Stromschwellwert-Speichermittel 821 und dem Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 825 bereitgestellt wird.
Betriebsprinzipien des Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 2 während eines Regenerativbetriebs wird beschrieben werden. Wie in dem Motorbetriebsmodus kann auch in dem Regenerativ-Betriebsmodus Rauschen in einigen Situationen kombiniert werden mit dem von dem Gleichstromspannungswert-Erfassungsmittel 7 gemessenen Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V], wodurch eine Fehlfunktion des Systems verursacht wird. Aufgrund dessen muss eine Zeitverzögerung von dem Verschwinden des Rauschens bis zum Neustarten des elektrischen Strom-Assistenzbetriebs eliminiert werden.
Dementsprechend wird ein Regenerativmodus-Maskiersignal Fa verwendet, wodurch ein Einfluss des Rauschens verringert wird, wobei das Regenerativmodus-Maskiersignal die Stromkompensationssteuereinheit 826 so steuert, dass sie in einem Zustand C ist – ein Zustand, in dem der Betrieb der Stromkompensations-Steuereinheit stoppt – oder alternativ so, dass sie in einem Zustand D ist – einem Zustand, in dem der Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A], der die Ausgabe von der Stromkompensationssteuereinheit 826 ist, zwangsweise auf Null konvertiert wird.
Ein Betrieb der Regenerativmodussteuereinheit 82 gemäß Ausführungsform 2 wird als Nächstes mit Bezug auf 16 beschrieben. Das vierte Speichermittel 828 weist Null oder einen kleinen Betrag eines positiven Wertes, der darin im Voraus aufgezeichnet ist, als Schwellwert VaF (≥ 0) auf. Das Regenerativvergleichsmittel 827 empfängt die Ausgabe ErrA [V] von dem Subtraktionsmittel 823 und den in dem vierten Speichermittel 828 gespeicherten Schwellwert VaF.
Wenn die Ausgabe ErrA [V] von dem Subtraktionsmittel 823 der Schwellwert VaF oder kleiner ist, erzeugt das Regenerativvergleichsmittel 827 das Regenerativmaskiersignal Fa. Dann gibt das Regenerativvergleichsmittel 827 das Regenerativmaskiersignal Fa an die Stromkompensationssteuereinheit 826 aus. Als Reaktion auf das Regenerativmaskiersignal Fa steuert das Vergleichsmittel 827 die Stromkompensationssteuereinheit 826, so dass sie in dem Zustand C oder dem Zustand D ist.
Wenn die Ausgabe ErrA [V] von dem Subtraktionsmittel 823 größer als der Schwellwert VaF ist, ändert danach das Vergleichsmittel 827 das Regenerativmaskiersignal Fa in ein Signal, durch welches sowohl der Zustand C als auch der Zustand D abgebrochen werden.
Durch Konfigurieren der Regenerativmodus-Steuereinheit 824, wie oben beschrieben, kann eine Unterbrechung des Ladestromstärkenbefehlssignals Ia* [A] in dem Regenerativbetrieb des Wechselstrommotor-Antriebssystems in dem Niederstrom-Verbrauchsmodus verhindert werden. Dies erlaubt eine problemfreie elektrische Stromkompensation.
Eine Konfiguration der Regenerativmodussteuereinheit 82 gemäß Ausführungsform 2 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Regenerativmodussteuereinheit kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass zwei Werte VaF1 und VaF2 (VaF1 < VaF2 ≥ 0), von denen jeder Null oder ein kleiner Betrag eines positiven Wertes ist, als Schwellwert in dem vierten Speichermittel 828 im Voraus aufgezeichnet sind. In diesem Fall steuert das Regenerativvergleichsmittel 827 die Stromkompensationssteuereinheit 826, bis der Wert ErrA [V] größer als der Wert VaF1 ist, so dass sie in dem Zustand C oder dem Zustand D ist. Sobald ErrA [V] größer als VaF1 wird, aktiviert das Vergleichsmittel 827 die Stromkompensationssteuereinheit 826, um sie zu veranlassen, den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A] verschieden von Null zu liefern. Wenn ErrB [V] als Nächstes VaF2 oder kleiner wird, steuert danach die Stromkompensationssteuereinheit 826 erneut, so dass sie in dem Zustand C oder dem Zustand D ist. Die vorangehenden vorteilhaften Effekte werden auch erreicht, wenn das hysteresisches Regenerativmaskiersignal Fa verwendet wird, welches solche Steuerbetriebe ermöglicht.
Zusätzlich zum Ausgeben des Regenerativmaskiersignals Fa an die Stromkompensationssteuereinheit 826 kann das Regenerativvergleichsmittel 827 das Regenerativmaskiersignal Fa an einen externen Teil der Regenerativmodussteuereinheit 82 ausgeben (einen Teil, der mit gepunkteten Linien in 16 gezeigt ist). In diesem Fall gibt das Vergleichsmittel 827 das Regenerativmaskiersignal Fa an die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 aus. Mit dieser Konfiguration kann das Vergleichsmittel 827 als Reaktion auf den Zustand C der Stromkompensationssteuereinheit 826 die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 so steuern, dass sie in einen Nichtbetriebszustand gebracht wird. Als Reaktion auf den Zustand D der Stromkompensationssteuereinheit 826 kann das Vergleichsmittel 827 zusätzlich den Zustand der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 steuern, und dadurch ein Steuersignal, das eine Ausgabe von der Steuersignal-Erzeugungseinheit ist, steuern. In diesem Fall kann der Zustand der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 so gesteuert werden, dass aus den Steuersignalen ein Steuersignal, das mit einem Laden der Speichervorrichtung 5 assoziiert ist, ein Steuersignal ist, das das Schaltelement 62 zwangsweise in einen Aus-Zustand setzt.
Wenn die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 auf diese Weise unter Verwendung des Regenerativmaskiersignals Fa gesteuert wird, kann die Wahrscheinlichkeit, dass die Schaltelemente in der Lade-/Entladeschaltung 6, die eine Chopperschaltung ist, zwischen den Gleichstrombusleitungen kurzgeschlossen werden, reduziert werden während eines Regenerativbetriebs in dem Niederstrom-Verbrauchsmodus, oder während eine Umschaltens zwischen dem Regenerativbetrieb und dem Motorbetrieb in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem. Dies kann einen Fehler der Lade-/Entladeschaltung 6 verhindern, oder die Lebensdauer der Schaltelemente 62 verlängern. Weiterhin führt dies sogar zu Erwartungen für ein Vermeiden eines fehlerhaften Wechselstrommotor-Antriebssystems oder zum Verlängern der Vorrichtungslebensdauer.
Weiterhin kann das vierte Speichermittel 828 konfiguriert sein, so dass der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc0 [V] (siehe 8 und 11), der daraus resultiert, dass der Wechselstrommotor in einem Motorbetriebsmodus oder Regenerativbetriebsmodus nicht arbeitet, im Voraus zusammen mit dem obigen Schwellwert VaF2 aufgezeichnet wird. In diesem Fall empfängt das Regenerativvergleichsmittel 827 den Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V], den Schwellwert VaF2 [V] und den Spannungswert Vdc0 [V], zusammen mit ErrA [V], wie in 17 gezeigt.
Wenn der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] größer als Vdc0 [V] ist, ändert das Vergleichsmittel 827 unmittelbar das Regenerativmaskiersignal Fa in ein Signal, das die Regenerativmodus-Vergleichssteuereinheit 826 aktiviert. Das Vergleichsmittel 827 behält das Regenerativmaskiersignal Fa bei, so dass die Stromkompensationssteuereinheit 826 ihren Betrieb fortführt, solange wie ErrA [V] nicht VaF2 oder kleiner wird. Wenn ErrA [V] VaF2 oder kleiner wird, erzeugt das Vergleichsmittel 827 das Maskiersignal Fa, das die Stromkompensationssteuereinheit 826 steuert, so dass sie in dem Zustand C oder dem Zustand D ist. Das Vergleichsmittel 827 gibt das erzeugte Maskiersignal Fa an die Stromkompensationssteuereinheit 826 aus.
Durch Konfigurieren der Regenerativmodussteuereinheit 82 auf diese Weise kann die Speichervorrichtung 5 damit beginnen, geladen zu werden, sobald das Wechselstrommotor-Antriebssystem seinen Regenerativbetrieb startet. Als Ergebnis kann eine Verzögerung in der Steuerung des Systems auf ein kleines Ausmaß reduziert werden, wodurch eine Bereitstellung des in der Speichervorrichtung 5 gespeicherten elektrischen Stroms ermöglicht wird, ohne unnötiger Weise den Strom zu der elektrischen Wechselstromversorgung zurückzugeben.
Ausführungsform 3
18 zeigt eine Gesamtkonfiguration des Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 3. In der vorliegenden Ausführungsform werden die gleichen oder ähnliche Mittel wie diejenigen in Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 mit den gleichen Bezeichnungen und Symbolen gezeigt, und ihre Beschreibung wird nicht bereitgestellt.
Wie in 18 gezeigt, misst ein elektrische Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel 51, das mit der elektrischen Stromspeichervorrichtung 5 verbunden ist, einen Spannungswert Vcap [V] über der Speichervorrichtung 5. Das elektrische Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel 51 liefert den darüber gemessenen Spannungswert Vcap [V] an das Lade-/Entladesteuermittel 8.
In Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2 wird die Technik offenbart, in der elektrischer Strom von der Speichervorrichtung 5 an den Gleichstrombus 2 entladen wird, so dass der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] VthB [V] wird, wodurch elektrischer Strom, der von dem Wandler 1 an den Gleichstrombus 2 zu liefern ist, auf den Schwellwert PthB [W] reduziert werden kann. In Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 ist der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A], der von der Motormodus-Steuereinheit 81 geliefert wird, dazu gedacht, den Betrag der zwischen dem Gleichstrombus 2 und der Lade-/Entladeschaltung 6 fließenden Stromstärke zu steuern. In der folgenden Beschreibung wird der zwischen dem Gleichstrombus 2 und der Lade-/Entladeschaltung 6 fließende Betrag einer Stromstärke angenommen, ein Primärstromstärkenbetrag i1 [A] zu sein. Andererseits gibt in Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2 die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84, die den zwischen der Speichervorrichtung 5 und der Lade-/Entladeschaltung 6 fließenden Stromstärkenbetrag empfängt, an die Antriebsschaltungen 63 der Lade-/Entladeschaltung 6 ein Steuersignal aus, das den Betrag zwischen dem Gleichstrombus 2 und der Lade-/Entladeschaltung 6 fließenden Stromstärke steuert. In der folgenden Beschreibung wird der Betrag einer zwischen der Speichervorrichtung 5 und der Lade-/Entladeschaltung 6 fließenden Stromstärke angenommen, ein Sekundärstromstärkenbetrag i2 [A] zu sein.
Unter der Annahme, dass die Chopperschaltung der Lade-/Entladeschaltung 6 einen kleinen Verlust erzeugt, hält der folgende Zusammenhang zwischen dem Primärstromstärkenbetrag i1 [A] und dem Sekundärstromstärkenbetrag i2 [A]: i1 × Vdc = i2 × Vcap Gleichung 2
Wenn der elektrische Strom, der von dem Wandler an den Gleichstrombus zu liefern ist, gesteuert wird, um auf den Schwellwert PthB [W] gesteuert zu werden, kann eine Näherung gemacht werden: Vdc = VthB und i1 = Ib*. Somit hält der folgende Zusammenhang durch Einsetzen dieser in Gleichung 2: i2 = (VthB/Vcap)Ib* Gleichung 3
Wenn der Spannungswert Vcap in einem kleinen Ausmaß variiert, kann der Wert (VthB/Vcap) als konstant betrachtet werden, und somit kann die Reduktionssteuerung mittels der PI-, I- und PID-Steuerung in der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 gehandhabt werden. Wenn ein großer Betrag eines Stroms von der Speichervorrichtung 5 entladen wird und der Spannungswert Vcap stark variiert, kann die Steuerung jedoch nicht mit der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 alleine gehandhabt werden.
Um die Gleichung 3 zu implementieren, ist dementsprechend ein Motormoduswandlungsmittel 85 angeordnet zwischen der Motormodus-Steuereinheit 81 und der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83, wie in 19 gezeigt. Das Motormoduswandlungsmittel 85 empfängt den Entladestromstärkenbefehl Ib* [A], der die Ausgabe der Motormodus-Steuereinheit 81 ist, und den Spannungswert VthB [V], der die Ausgabe des Motormodus-elektrischer Stromschwellwert-Spannungsmittels 812 in der Motormodus-Steuereinheit 81 ist, und den Spannungswert Vcap [V], der der gemessene Wert durch das elektrische Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel 51 ist. Das Motormoduswandlungsmittel 85 berechnet (VthB/Vcap) Ib* und liefert das Berechnungsergebnis als den Sekundärstromstärkenbefehlswert Ib2* [A], an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83.
In Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2 wird eine Technik offenbart, in der ein elektrischer Strom von dem Gleichstrombus 2 an die Speichervorrichtung 5 geladen wird, so dass die Gleichstrombusspannung Vdc [V] gleich VthA [A] wird, wodurch elektrischer Strom, der von dem Gleichstrombus 2 an den Wandler 1 zu regenerieren ist, bei dem Schwellwert PthA [W] gehalten wird. In Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2 zielt ein Ladestromstärken-Befehlswert Ia* [A], der von der Regenerativmodussteuereinheit 82 geliefert wird, darauf ab, den Primärstromstärkenbetrag i1 [A] zu steuern. In Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2 gibt andererseits die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 an das Antriebssignal 63 der Lade-/Entladeschaltung 6 ein Steuersignal aus, das den Sekundärstromstärkenbetrag i2 [A] steuert.
Unter der Annahme, dass die Chopperschaltung der Lade-/Entladeschaltung 6 einen kleinen Verlust erzeugt, hält dann Gleichung 2 zwischen dem Primärstromstärkenbetrag i1 [A] und dem Sekundärstromstärkenbetrag i2 W. Wenn der elektrische Strom, der von dem Gleichstrombus 2 an den Wandler 1 zu regenerieren ist, gesteuert wird, um auf den Schwellwert PthA [W] reduziert zu werden, wird eine Näherung gemacht: Vdc = VthA und i1 = Ia*. Somit ergibt sich der folgende Zusammenhang durch Einsetzen dieser in Gleichung 2: i2 = (VthA/Vcap)ia* Gleichung 4
Wenn der Spannungswert Vcap in einem kleinen Ausmaß variiert, kann der Wert (VthA/Vcap) als konstant betrachtet werden, und somit kann die Reduktionssteuerung mittels der PI-, I- und PID-Steuerung und dergleichen in der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 gehandhabt werden. Wenn ein großer Betrag eines Stroms an die Speichervorrichtung 6 geladen wird und der Spannungswert Vcap stark variiert, kann die Steuerung nicht mit der Steuersignal-Erzeugungseinheit 84 allein gehandhabt werden.
Um die Gleichung 4 zu implementieren, ist weiterhin ein Regenerativmoduswandlungsmittel 86 zwischen der Regenerativmodussteuereinheit 82 und der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 angeordnet, wie in 20 gezeigt. Das Regenerativmoduswandlungsmittel 86 empfängt den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A], der die Ausgabe von der Regenerativmodussteuereinheit 82 ist, und den Spannungswert VthA [V], der die Ausgabe von dem Regenerativmodus-elektrischen Strom-/Spannungsmittel 822 in der Regenerativmodussteuereinheit 82 ist, und den Spannungswert Vcap [V], der der gemessene Wert von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel 51 ist. Das Regenerativmoduswandlungsmittel 86 berechnet (VthA/Vcap) Ia* und liefert das Berechnungsergebnis als Sekundärentladestromstärken-Befehlswert Ia2* [A] an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83.
Soweit wurde eine Ausführungsform offenbart, in der das Motormoduswandlungsmittel 85 und das Regenerativmoduswandlungsmittel 86 jeweils getrennt in dem Lade-/Entladesteuermittel 8 angeordnet sind. Es spielt jedoch keine Rolle, falls das Motormoduswandlungsmittel 85 zwischen der Motormodus-Steuereinheit 81 und der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 ist und falls das Regenerativmoduswandlungsmittel 86 zwischen der Regenerativmodussteuereinheit 82 und der Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 ist, wobei beide Einheiten in dem Lade-/Entladesteuermittel 8 angeordnet sind.
Durch Anordnen beider oder eines von dem Motormoduswandlungsmittel 85 und dem Regenerativmoduswandlungsmittel 86 in dem Lade-/Entladesteuermittel 8 kann auf diese Weise ein Motormodus-elektrischer Strom, der über den Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromversorgung zu liefern ist, auf den vorbestimmten Schwellwert PthB [W] reduziert werden, ohne einen Betrag einer durch den Gleichstrombus 2 fließenden Stromstärke zu verwenden, sogar wenn der Spannungswert der Speichervorrichtung 5 Vcap [V] stark variiert. Sogar wenn der Spannungswert Vcap [V] der Speichervorrichtung 5 stark variiert, kann ein Regenerativmodus-elektrischer Strom, der durch den Wandler 1 zu regenerieren ist, an dem vorbestimmten Schwellwert PthA [W] gehalten werden, ohne den Betrag einer durch den Gleichstrombus 2 fließenden Stromstärke zu verwenden.
Weiterhin kann die Speichervorrichtung 5 betrieben werden, deren Spannungswert Vcap [V] stark variiert, so dass die elektrische Potentialenergie vergrößert werden kann, die von dem Gleichstrombus 2 in die Speichervorrichtung 5 geladen werden kann, oder von der Speichervorrichtung 5 an den Gleichstrombus entladen werden kann. Dies verkleinert die Kapazität der Speichervorrichtung 5, die in dem Wechselstrommotor-Antriebssystem angeordnet ist. Folglich kann eine weitere Reduktion der Größe oder der Kosten des Wechselstrommotor-Antriebssystems erreicht werden.
Falls der Sekundärstromstärkenbetrag i2 [A] auf diese Weise verwendet wird, kann ein Lade-/Entladestromstärkenbetrag einem Steuersignal auf einer Multiphasenbasis entsprechen, wenn die Chopperschaltung N-fach vorhanden ist.
Wenn die Multi-Chopperschaltung verwendet wird und der Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag veranlasst wird, dem Steuersignal für jede Phase zu entsprechen, kann eine Welligkeitskomponente der Lade-/Entladestromstärke unterdrückt werden, was eine elektrische Stromkompensation guter Qualität erreicht und eine Rauschreduktion erlaubt. Mit anderen Worten kann die Anzahl von Anti-Rauschkomponenten für das Wechselstrommotor-Antriebssystem reduziert werden oder die Anti-Rauschkomponente niedriger Qualität können verwendet werden. Somit kann das Wechselstrommotor-Antriebssystem mit niedrigem Preis hergestellt werden.
Durch Anordnen des Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittels 51, um den Spannungswert Vcap [V] der Speichervorrichtung 5 zu messen und dann den Wert an das Lade-/Entladesteuermittel 8 zu liefern, kann auch die elektrische Stromspeicher-Regulationstechnik, die im Patentdokument 1 beschrieben ist, auch angewandt werden.
Insbesondere ist weiterhin eine elektrische Stromspeicher-Regulationseinheit 87 in dem Lade-/Entladesteuermittel 8, wie in 21 gezeigt, angeordnet. Die elektrische Stromspeicher-Regulationseinheit 87 empfängt den Spannungswert Vcap [V], der die Ausgabe von dem Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel 51 ist. Die elektrische Stromspeicher-Regulationseinheit 87 empfängt den Lade-/Entladestromstärkenbetrag, der die Ausgabe von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel 64 ist. Die Speicher-Regulationseinheit 87 empfängt ErrB [V] oder den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A], die jeweils die Ausgabe der Motormodus-Steuereinheit 81 sind. Die Speicher-Regulationseinheit 87 empfängt ErrA [V] oder den Ladestromstärkenbefehlswert Ia* [A], die jeweils die Ausgabe der Regenerativmodussteuereinheit 82 sind. Die Speicher-Regulationseinheit 87 erzeugt als Reaktion auf die Eingaben einen elektrischen Stromspeicher-Regulationsstromstärken-Befehlswert Id* [A] und liefert den erzeugten Wert an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83. Die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 addiert den elektrischen Stromspeicher-Regulationsstromstärken-Befehlswert Id* [A], der die Ausgabe von der Speicher-Regulationseinheit 87 ist, den Sekundärentlade-Stromstärkenbefehlswert Ib2* [A], der die Ausgabe des Motormoduswandlungsmittels 85 ist, und den Sekundärentladestromstärken-Befehlswert Ia2* [A], der die Ausgabe von dem Regenerativmoduswandlungsmittel 86 ist, und erzeugt dann den kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A]. Die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83 liefert den kombinierten Stromstärkenbefehlswert Ic* [A] an die Steuersignal-Erzeugungseinheit 84.
In der Speicher-Regulationseinheit 87 wird die Konfiguration einer konstanten Spannungssteuereinheit 16E angewandt, die in Patentdokument 1 beschrieben ist. Weiterhin wird in der Speicher-Regulationseinheit 87 die Konfiguration, wie in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung gezeigt, verwendet, in der die Speicherregulationseinheit als Reaktion auf den Spannungswert Vdc [A] und nicht auf dem elektrischen Stromwert des Gleichstrombusses 2 arbeitet. Durch Verwenden der Speicheranpassungstechnik, die in Patentdokument 1 beschrieben wird, können auf diese Weise vorteilhafte Effekte der Technik ebenfalls erreicht werden.
21 zeigt hier einen Fall eines Einbaus des Motormoduswandlungsmittels 85 und des Regenerativmoduswandlungsmittels 86 in das Lade-/Entladesteuermittel 8. Es spielt jedoch keine Rolle, falls die Speicher-Regulationseinheit 87 entweder das Motormoduswandlungsmittel 85 oder das Regenerativmoduswandlungsmittel 86 enthält. Es spielt auch keine Rolle, falls die Speicher-Regulationseinheit 87 weder das Motorwandlungsmittel 85 noch das Regenerativwandlungsmittel 86 enthält.
Ausführungsform 4
22 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Wechselstrommotor-Antriebssystems gemäß Ausführungsform 4. Der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und jeder der Ausführungsformen 1 (siehe 1) bis Ausführungsform 3 (siehe 18) ist, dass ein Wechselspannungswert-Erfassungsmittel 9 bereitgestellt wird, das einen Spannungswert Vac [V] misst zwischen Wechselstromleitungen, die zwischen der Eingangsseite des Wandlers 1 (nachstehend als Wechselstromleitungsspannung bezeichnet), um den gemessenen Wert an das Lade-/Entladesteuermittel 8 zu liefern.
Man beachte, dass mit gepunkteten Linien in 22 gezeichnete Abschnitte eine Konfiguration darstellen, die daraus resultieren, dass Ausführungsform 3 auf die folgende Ausführungsform angewandt wird, und dass in der vorliegenden Ausführungsform die gleichen oder ähnliche Mittel wie diejenigen in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 durch gleiche Bezeichnungen und Symbole gezeigt sind, und ihre Beschreibung wird hierin weggelassen.
Betriebsprinzipien des Motorantriebssystems, gemäß Ausführungsform 4, wird nun beschrieben. Der Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V], der von dem Wandler 1 empfangen wird, variiert abhängig von der Länge einer Verdrahtung, die sich von der elektrischen Wechselstromversorgung bis zu dem Wandler 1 erstreckt. Wenn eine Verkehrsinformation von Wechselstrommotor-Antriebssystemen zu ein und dergleichen elektrischen Wechselstromversorgung verbunden sind, variiert zusätzlich der Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V], der von dem Wandler in einem einzigen Wechselstrommotor-Antriebssystem empfangen wird, abhängig von Fluktuationen von Betriebszuständen der verbleibenden Wechselstrommotor-Antriebssysteme. Da der Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] variiert, der von dem Wandler 1 empfangen wird, variiert der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V], der die Ausgabe des Wandlers 1 ist, ebenfalls.
Sogar wenn der Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V], der von dem Wandler 1 empfangen wird, in der vorliegenden Ausführungsform variiert, wird der elektrische Motorstrom, der über dem Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromversorgung zu liefern ist, auf dem vorbestimmten Schwellwert PthB [W] reduziert. Sogar wenn der Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] variiert, der von dem Wandler 1 empfangen wird, wird der elektrische Regenerativstrom, der über den Wandler 1 zu regenerieren ist, an dem vorbestimmten Schwellwert PthA [W] beibehalten.
Das Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 4 während eines Motorbetriebs wird als Nächstes beschrieben. Wenn ein Wechselstrommotor den Motorbetrieb durchführt, sind Zusammenhänge zwischen dem elektrischen Leistungsverbrauch Pload [W] des Wechselstrommotors und dem Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] hinsichtlich Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] in 23 gezeigt. Der Spannungswert Vac0 [V] ist ein Spannungswert, der als Referenz des Wechselstromleitungs-Spannungswerts Vac [V] dient.
Wenn der tatsächliche Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] größer ist verglichen mit dem Spannungswert Vac0 [V], der als die Referenz dient, ist die dementsprechende Spannungsabfallkurve im Wesentlichen in Richtung eines höheren Spannungswerts Vdc [V] verschoben. Wenn der tatsächliche Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] kleiner als der Spannungswert Vac0 [V] ist, der als Referenz dient, ist die dementsprechende Spannungsabfallkurve im Wesentlichen in Richtung eines niedrigen Spannungswerts Vdc [V] verschoben.
Um eine Konfiguration zu erhalten zum Handhaben der Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswerts Vac [V], enthält die Motormodus-Steuereinheit 81 dementsprechend gemäß Ausführungsform 4 ein Referenz-Wechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel 831, in dem der als Referenz dienende Spannungswert Vac0 [V] im Voraus aufgezeichnet ist, wie in 24 gezeigt. Die vorliegende Ausführungsform enthält weiterhin einen Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechend Motormodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittel 832 anstelle des Motormodus-elektrischer Stromschwellwert-Spannungsmittels 812, das in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 beschrieben wird, das nur den Schwellwert PthB [W] empfängt – die Ausgabe von dem Motormodus-elektrischen Stromschwellwert-Speichermittel 811 und den Spannungswert VthB [V] liefert. Das Motormodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittel 832 enthält vorher Spannungsabfall – Charakteristikkurven, die in 23 gezeigt sind, mittels eines Näherungsausdrucks oder LUT.
Wie in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3, kann das Strom-/Spannungsmittel 832 zusätzlich vorher in Form, wie zum Beispiel eines Näherungsausdrucks oder LUT eine Funktion f(Pload) enthalten, die alleine Werte der Spannungsabfallkurve für Vac = Vac0 darstellt, und die Berechnung der Gleichung 5 für diese Funktion f(Pload) durchführt, wodurch der Spannungswert VthB [V] berechnet wird: VthB = Kb(Vac/Vac0)f(Pload) Gleichung 5, wobei Kb (> 0) eine Konstante ist, die verwendet wird zum Anpassen einer Rate, mit der die Spannungsabfallkurve gemäß dem Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] verschoben wird.
Das Strom-/Spannungsmittel 832 empfängt den Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V], der von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel 9 gemessen wird. Das Strom-/Spannungsmittel 832 empfängt den Spannungswert Vac0 [V], der in dem Referenz-Wechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel 831 im Voraus aufgezeichnet ist. Das Strom-/Spannungsmittel 832 empfängt den Schwellwert PthB [W], der die Ausgabe von dem Schwellwertspeichermittel 811 ist. Das Strom-/Spannungsmittel 832 liefert den Spannungswert VthB [V] als Reaktion auf die Eingabe.
Man beachte, dass, dass das Ziel zum Liefern der Ausgabe VthB [V] von dem Strom-/Spannungsmittel 832 das gleiche ist, wie diejenige der Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3. Das Strom-/Spannungsmittel 832 liefert die Ausgabe VthB [V] an das Subtraktionsmittel 813 und das Motormoduswandlungsmittel 85.
Das Wechselstrommotor-Antriebssystem gemäß Ausführungsform 4 während eines Regenerativbetriebs wird als Nächstes beschrieben. Wenn der Wechselstrommotor den Regenerativbetrieb durchführt, werden die Zusammenhänge zwischen dem Wechselstrommotor-elektrischen Leistungsverbrauch Pload [W] und dem Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] hinsichtlich Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswerts Vac [V] in 25 gezeigt.
Wenn der tatsächliche Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] größer ist verglichen mit dem Spannungswert Vac0 [V], der als die Referenz dient, wird die dementsprechende Spannungsanstiegskurve in Richtung eines höheren Spannungswerts Vdc [V] verschoben. Wenn der tatsächliche Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] kleiner ist als der Spannungswert Vac0 [V], der als Referenz dient, wird die dementsprechende Spannungsanstiegskurve in Richtung eines niedrigen Spannungswerts Vdc [V] verschoben.
Um eine Konfiguration zu erhalten zum Handhaben der Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswerts Vac [V], enthält dementsprechend die Regenerativmodus-Steuereinheit 82 gemäß Ausführungsform 4 ein Wechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel 841, in dem ein als die Referenz dienender Spannungswert Vac0 [V] im Voraus aufgezeichnet ist, wie in 26 gezeigt. Die vorliegende Ausführungsform enthält weiterhin einen Wechselstromleitungsspannungswert entsprechend Regenerativmodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittel 842 anstelle des in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 beschriebenen Regenerativmodus-elektrischen Strom-/Spannungsmittels 822, das nur den Schwellwert PthA [W] empfängt – die Ausgabe von dem Regenerativmodus-elektrischer Stromschwellwert-Spannungsmittels 821 – und den Spannungswert VthA [V] liefert. Das Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechende Regenerativmodus-elektrische Strom-/Spannungsmittel 842 enthält vorher in 25 gezeigte Spannungsabfall-Charakteristik-Kurvendaten durch Mittel wie zum Beispiel einen Näherungsausdruck oder LUT.
Wie in Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3, kann das Strom-/Spannungsmittel 842 zusätzlich vorher in der Form wie zum Beispiel einem Näherungsausdruck oder LUT eine Funktion g(Pload) enthalten, die alleine Werte darstellt der Spannungsabfallkurve für Vac = Vac0, und die Berechnung von Ausführungsform 6 für diese Funktion g(Pload) durchführt, um dadurch den Spannungswert VthA [V] zu berechnen: VthA = Ka(Vac/Vac0) g(Pload) Gleichung 6 wobei Ka(> 0) eine Konstante ist, die verwendet wird zum Anpassen einer Rate, mit der die Spannungsanstiegskurve gemäß dem Wechselstromleitungs-Spannungswert gemäß Vac [V] verschoben wird.
Das Strom-/Spannungsmittel 842 empfängt den Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V], der mit dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel 9 gemessen wird. Das Strom-/Spannungsmittel 842 empfängt den Spannungswert Vac0 [V], der in dem Referenzwechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel 841 im Voraus aufgezeichnet ist. Das Strom-/Spannungsmittel 842 empfängt den Schwellwert PthA [W], der die Ausgabe von dem Regenerativmodus-elektrischer Stromschwellwert-Speichermittel 821 ist. Das Strom-/Spannungsmittel 842 liefert den Spannungswert VthA [V] als Reaktion auf diese Eingabe.
Man beachte, dass ein Ziel zum Liefern der Ausgabe VthA [V] von dem Strom-/Spannungsmittel 842 das gleiche ist wie dasjenige von jedem der Ausführungsformen 1 bis Ausführungsform 3. Das Strom-/Spannungsmittel 842 liefert die Ausgabe VthA [V] an das Subtraktionsmittel 823 oder das Regenerativmoduswandlungsmittel 86.
Sogar wenn der von dem Wandler 1 empfangene Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] variiert, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Motormodus-elektrischer Strom, der über den Wandler 1 von der elektrischen Wechselstromversorgung bereitzustellen ist, auf den vorbestimmten Schwellwert PthB [W] reduziert werden, ohne ein Gleichstrombus-Stromstärkenbetrag-Erfassungsmittel bereitzustellen. Sogar wenn der von dem Wandler 1 empfangene Wechselstromleitungs-Spannungswert Vac [V] variiert, kann der elektrische Regenerativstrom, der von dem Wandler 1 zu regenerieren ist, bei dem vorbestimmten Schwellwert PthA [W] gehalten werden, ohne ein Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel bereitzustellen.
Ausführungsform 5
Eine andere Ausführungsform der Motormodus-Steuereinheit 81 wird nun beschrieben. Man betracht nun einen Fall, in dem in den Wechselstromantriebssystemen gemäß Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 4 der Wechselstrommotor den Motorbetrieb bei Pload(t) [W] durchführt. Solange eine elektrische Leistung Passist(t) [W] existiert, die von der elektrischen Stromspeichervorrichtung 5 über die Lade-/Entladeschaltung 6 an den Gleichstrombus 2 geliefert wird, wird in diesem Fall der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] als Vload(t) [V] angenommen (siehe 27), wobei t die Zeit darstellt.
Als Nächstes wird ein Fall betrachtet, in dem die elektrische Leistung Passist(t) [W] existiert und der elektrische Strom, der von der elektrischen Wechselstromversorgung geliefert wird, auf den Schwellwert PthB [W] reguliert wird. Wenn ein Energietransfer in einem kurzen Zeitintervall Δt in diesem Fall betrachtet wird, ergibt sich Gleichung 7. Passist(t) Δt = Pload (t) Δt – PthB Δt Gleichung 7
Der Gleichstrombus-Spannungswert Vdc [V] stellt eine in den Glättungskondensator 3 gespeicherte Energie dar. Somit kann Gleichung 7 als Gleichung 8 umgeschrieben werden. Passist(t) Δt = (1/2)C[Vdc0² – {Vload(t)}²] – (1/2)C(Vdc0² – VthB²) = –(1/2)C[{Vload(t)}² – VthB²] Gleichung 8
Wenn ein elektrischer Strom von der Speichervorrichtung bereitgestellt wird, ist Vload(t) [V] nichts als der Wert Vdc [V], der von dem Gleichstromspannungswert-Erfassungsmittel 7 gemessen wird. Somit kann Gleichung 8 weiter umgeschrieben werden als Gleichung 9. Passist(t) Δt = –(1/2)C(Vdc² – VthB²) Gleichung 9
Basierend auf Gleichung 9 kann die Differenz zwischen dem Quadratwert des Spannungswerts Vdc [V] und dem des Spannungswerts VthB [V] wird als ErrB [V] angenommen und von dem Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren dieses Wertes ErrB [V] mit –(1/2)C, kann der Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] erzeugt werden.
28 zeigt ein Blockdiagramm der Motormodus-Steuereinheit 81 gemäß Ausführungsform 5. Man beachte, dass die mit gestrichelten Linien in 28 gezeigten Teile eine Konfiguration darstellen, die daraus resultiert, dass Ausführungsform 2 bis Ausführungsform 4 auf die vorliegende Ausführungsform angewandt werden. Weiterhin werden die gleichen oder ähnliche Mittel wie diejenigen in Ausführungsform 1 bis 4 durch gleiche Bezeichnungen und Symbole gezeigt und ihre Beschreibung wird hierin nicht bereitgestellt.
In der Abbildung empfängt ein Quadrierungsmittel 833 den Spannungswert Vdc [V], der die Ausgabe des Gleichspannungswert-Erfassungsmittels 7 ist. Das Quadrierungsmittel 833 berechnet Vdc² als Reaktion auf diese Eingabe und liefert es an einen Eingangsanschluss des Subtraktionsmittels 813.
Ein Quadrierungsmittel 834 empfängt die Spannung VthB [V], die die Ausgabe des Motormodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittels 812 oder des Wechselstromleitungs-Spannungswerts entsprechenden Motormodus-elektrischer Strom-/Spannungsmittels 832 ist. Das Quadrierungsmittel 834 berechnet VthB² als Reaktion auf diese Eingabe und liefert es an einen subtrahierenden Eingangsanschluss des Subtraktionsmittels 813.
Das Subtraktionsmittel 813 berechnet Vdc² – VthB² als Reaktion auf diese Eingabe und liefert es als die Ausgabe ErrB [V] an das Multiplikationsmittel 814.
Das Multiplikationsmittel 814 berechnet C(Vdc² – VthB²) als Reaktion auf diese Eingabe und liefert es an das Multiplikationsmittel 835. Das Multiplikationsmittel 835 multipliziert C(Vdc² – VthB²), das der Eingangswert ist, durch –(1/2) und liefert das Ergebnis an die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 oder das Motormoduswandlungsmittel 85. In der folgenden Beschreibung werden das Quadrierungsmittel 833, das Quadrierungsmittel 834, das Subtraktionsmittel 813, das Multiplikationsmittel 814 und das Multiplikationsmittel 835 kollektiv als Motormodus-Berechnungsmittel behandelt.
Die Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit 816 erzeugt den Entladestromstärken-Befehlswert Ib* [A] als Reaktion auf diesen Eingabewert und liefert es an die Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit 83.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, durch Nichtverwenden von Gleichung 1, sondern durch Verwenden von Gleichung 9, ohne Bereitstellen des Gleichstrombus-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittels, kann ein Motormodus-elektrischer Strom, der von der elektrischen Wechselstromversorgung über den Wandler 1 bereitzustellen ist, auf den vorbestimmten Schwellwert PthB [W] reduziert werden.
Eine Konfiguration der Motormodus-Steuereinheit 81 ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. In dem Motormodus-Berechnungsmittel können zum Beispiel das Multiplikationsmittel 814 und das Multiplikationsmittel 835 in ein einziges Multiplikationsmittel kombiniert werden, um einen Multiplikationsprozess durchzuführen. In einem anderen Fall ist es natürlich so, dass die Konfiguration der Motormodus-Berechnungsmittels so sein kann, dass ein Mittel, dass das Subtraktionsmittel 813, das Multiplikationsmittel 814 und das Multiplikationsmittel 835 an verschiedenen Positionen angeordnet sind, wie diejenigen die erhalten werden durch Umkehren ihrer Reihenfolge, solange das berechnete Ergebnis das gleiche ist.
In Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 5 wurde beschrieben, dass das Motormodus-elektrische Stromschwellwert-Speichermittel 811 den vorbestimmten Schwellwert PthB [W] des elektrischen Stroms speichert, der von der elektrischen Wechselstromversorgung über den Wandler 1 an den Gleichstrombus zu liefern ist. Es wurde auch beschrieben, dass das Motormodus-elektrische Stromschwellwert-Spannungsmittel 812 die vorbestimmten Spannungsabfall-Charakteristik-Kurvendaten speichert. Es wurde auch beschrieben, dass das Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel 815, 825 jeweils den vorbestimmten Kapazitätswert C [F] des Glättungskondensators 3 speichern. Es wurde beschrieben, dass das dritte Speichermittel 818 einen vorbestimmten Schwellwert speichert, der einen Betrieb der Lade-/Entladeschaltung 6 begrenzt während eines Motorbetriebs des Wechselstrommotors. Es wurde beschrieben, dass das Regenerativmodus-elektrische Stromschwellwert-Speichermittel 821 einen vorbestimmten Schwellwert PthA [W] eines elektrischen Stromspeichers, der über den Wandler 1 von dem Gleichstrombus regeneriert wird. Es wurde beschrieben, dass das Regenerativmodus-elektrische Strom-/Spannungsmittel 822 vorbestimmte Spannungsanstiegs-Charakteristik-Kurvendaten speichert. Es wurde beschrieben, dass das vierte Speichermittel 828 einen vorbestimmten Schwellwert speichert, der einen Betrieb der Lade-/Entladeschaltung 6 während eines Regenerativbetriebs des Wechselstrommotors beschränkt. Es wurde beschrieben, dass das Referenz-Wechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel 831, 841 jeweils einen vorbestimmten numerischen Wert des Spannungswerts Vac0 [V] speichert, der als die Referenz zwischen den Wechselstromleitungen dient, die die Eingangsseite des Wandlers 1 ist. Es wurde beschrieben, dass das Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechend Motormodus-elektrische Strom-/Spannungsmittel 832 vorbestimmte Spannungsabfall-Charakteristik-Kurvendaten speichert entsprechend Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswerts. Es wurde beschrieben, dass das Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechend Regenerativmodus-elektrische Strom-/Spannungsmittel 842 vorbestimmte Volt-Spannungsanstiegs-Charakteristik-Kurvendaten speichert entsprechend Variationen des Wechselstromleitungs-Spannungswerts. Diese beschreiben die Zeit, wenn das Wechselstrommotor-Antriebssystem seinen Betrieb startet und die nachfolgende Zeit.
Es kann gesagt werden, dass die obigen Schwellwerte, numerischen Werte oder Charakteristiken eingestellt werden oder ähnliche Handlungen vorgenommen werden zu einer Zeit, wie zum Beispiel bevor das Wechselstrommotor-Antriebssystem seinen Betrieb startet, das heißt während eines Aufbaus des Systems, bei einer Beendigung einer Systeminspektion, zu einer Zeit vor einem täglichen Start des Systems oder bei einer Zeit einer Aufgabenänderung. Es ist genügend, falls eine Handlung, wie zum Beispiel diese Einstellung durchgeführt werden kann, unter Verwendung eines Einstellmittels, enthaltend ein Tastenfeld, einen Auswahlknopf, eine Schnittstelle oder eine allgemeine Kommunikationsschnittstelle.
Dieses Einstellmittel kann so konfiguriert sein, dass es die Einstellung gemäß oder in Reaktion auf zum Beispiel einen Betrieblastzustand, Motor- oder regenerativ-kontinuierlicher Zustände, elektrische Wechselstromversorgungs-Betriebszustände, Betriebszeitzone, Umweltzustände, wie zum Beispiel Rauschen, und eine Änderung des Kapazitätswerts aufgrund eines Austauschs in der Speichervorrichtung, erlaubt. Weiterhin kann dieses Einstellmittel von einem Typ sein, das es erlaubt, die obigen Schwellwerte, numerischen Werte oder Charakteristiken gemäß den Umständen einzustellen oder zu verändern oder zu löschen. Es ist offensichtlich, dass sogar durch Enthalten wie zum Beispiel eines Einstellmittels in dem System, die vorteilhaften Effekte nicht beeinflusst oder reduziert werden, die in dem Motorantriebssystem gemäß Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 5 erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Wandler
11: Drei-Phasen-Vollwellenform-Gleichrichterschaltung
111a: Diode
111b: Diode
111c: Diode
111d: Diode
111e: Diode
111f: Diode
12: Regenerierte Stromdissipations-Widerstandsschaltung
121: Schaltelement
122: Widerstand
13: Gleichrichterschaltung
131a: Diode
131b: Diode
131c: Diode
131d: Diode
131e: Diode
131f: Diode
132a: Schaltelement
132b: Schaltelement
132c: Schaltelement
132d: Schaltelement
132e: Schaltelement
132v: Schaltelement
14: Wechselstrominduktor
2: Gleichstrombus
3: Glättungskondensator
4: Inverter
5: Elektrische Stromspeichervorrichtung
51: Elektrisches Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel
6: Lade-/Entladeschaltung
61a: Diode
61b: Diode
61c: Diode
61d: Diode
62a: Schaltelement
62b: Schaltelement
62c: Schaltelement
62d: Schaltelement
63a: Antriebsschaltung
63b: Antriebsschaltung
63c: Antriebsschaltung
63d: Antriebsschaltung
64: Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel
65: Induktor
7: Gleichspannungswert-Erfassungsmittel
8: Lade-/Entladesteuermittel
81: Motormodus-Steuereinheit
811: Motormodus-elektrisches Stromschwellwert-Speichermittel
812: Motormodus-elektrisches Stromschwellwert-Spannungsmittel
813: Subtraktionsmittel
814: Multiplikationsmittel
815: Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel
816: Motormodus-elektrische Stromkompensations-Steuereinheit
817: Motorvergleichsmittel
818: Drittes Speichermittel
831: Referenz-Wechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel
832: Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechend Motormodus-elektrisches Strom-/Spannungsmittel
833: Quadrierungsmittel
834: Quadrierungsmittel
835: Multiplikationsmittel
82: Regenerativmodussteuereinheit
821: Regenerativmodus-elektrisches Stromschwellwert-Speichermittel
822: Regenerativmodus-elektrisches Strom-/Spannungsmittel
823: Subtraktionsmittel
824: Multiplikationsmittel
825: Glättungskondensator-Kapazitätswert-Speichermittel
826: Regenerativmodus-elektrische Stromkompensationssteuereinheit
827: Regenerativvergleichsmittel
828: Viertes Speichermittel
841: Referenzwechselstromleitungs-Spannungswert-Speichermittel
844: Wechselstromleitungs-Spannungswert entsprechend Regenerativmodus-elektrisches Strom-/Spannungsmittel
83: Stromstärkenbefehlswert-Kombinationseinheit
84: Steuersignal-Erzeugungseinheit
85: Motormoduswandlungsmittel
86: Regenerativmoduswandlungsmittel
87: Elektrische Stromspeicher-Regulationseinheit
9: Wechselspannungswert-Erfassungsmittel

Claims

Wechselstrommotor-Antriebssystem, umfassend: einen Wandler, der einen elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in einen elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler und den Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der von dem elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, an die der elektrische Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom an den Gleichstrombus entladen wird; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel zu dem Inverter verbunden ist und zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, geladen oder entladen zu werden; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel, das einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei gemäß dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Gleichspannungswert und dem von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, einen Betrag eines elektrischen Stroms zu entladen, aus den Beträgen eines von dem Inverter an den Wechselstrommotor gelieferten elektrischen Stroms, der einen ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, oder die Schaltung veranlasst, die elektrische Stromspeichervorrichtung durch einen Betrag eines elektrischen Stroms geladen zu werden, aus Beträgen von über den Inverter regenerierten Wechselstrommotor-regenerativen elektrischen Strom, der einen zweiten elektrischen Stromschwellwert übersteigt.
Wechselstrommotor-Antriebssystem, umfassend: einen Wandler, der einen elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler und den Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der von dem elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, zu der der elektrische Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom an den Gleichstrombus entladen wird; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel mit dem Inverter verbunden ist und die zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, geladen oder entladen zu werden; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel, das einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei gemäß dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert und dem von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag, die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, entladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines von dem Inverter zu dem Wechselstrommotor gelieferten elektrischen Stroms den ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein erster Spannungswert entsprechend dem ersten elektrischen Stromschwellwert ist, oder die Schaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, entladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines regenerativen elektrischen Stroms Wechselstrommotors, der über den Inverter regeneriert wird, den zweiten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein zweiter Spannungswert entsprechend dem zweiten elektrischen Stromschwellwert ist.
Wechselstrommotor-Antriebssystem, umfassend: einen Wandler, der einen elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler und den Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der von dem elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; ein Wechselspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Eingangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, zu der der elektrische Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom an den Gleichstrombus entladen wird; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel mit dem Inverter verbunden ist, und die zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, geladen oder entladen zu werden; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel, das einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei gemäß dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert, dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert und dem von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entladestromstärkenbetrag, die Lade-/Entladeschaltung das elektrische Stromspeichermittel veranlasst, entladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines von dem Inverter an den Wechselstrommotor gelieferten elektrischen Stroms, den ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein erster Spannungswert ist entsprechend dem ersten elektrischen Stromschwellwert und dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert, oder die Schaltung veranlasst die elektrische Stromspeichervorrichtung, geladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines regenerativen elektrischen Stroms des Wechselstrommotors, der über den Inverter regeneriert wird, den zweiten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein zweiter Spannungswert ist entsprechend dem zweiten elektrischen Stromschwellwert und dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert.
Wechselstrommotor-Antriebssystem, umfassend: einen Wandler, der einen elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler mit dem Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der von dem elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, zu der der elektrische Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom an den Gleichstrombus entladen wird; ein elektrisches Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert über der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel mit dem Inverter verbunden ist, und zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, geladen oder entladen zu werden; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel, das einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei gemäß dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert, dem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert und dem von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag, die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, unter Verwendung eines Entladestroms der Lade-/Entladeschaltung gemäß dem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert entladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines von dem Inverter an den Wechselstrommotor gelieferten Stroms den ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein erster Spannungswert ist entsprechend dem ersten elektrischen Stromschwellwert, oder die Schaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, unter Verwendung einer Ladestromstärke der Lade-/Entladeschaltung entsprechend dem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert geladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines regenerativen elektrischen Stroms des Wechselstrommotors, der über den Inverter regeneriert wird, den zweiten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein zweiter Spannungswert entsprechend dem zweiten elektrischen Stromschwellwert ist.
Wechselstrommotor-Antriebssystem, umfassend: einen Wandler, der einen elektrischen Gleichstrom liefert; einen Inverter, der den elektrischen Gleichstrom in elektrischen Wechselstrom wandelt; einen Gleichstrombus, der den Wandler und den Inverter verbindet; einen Wechselstrommotor, der durch den elektrischen Wechselstrom angetrieben wird; ein Gleichspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Ausgangsseite des Wandlers misst; ein Wechselspannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert an einer Eingangsseite des Wandlers misst; eine elektrische Stromspeichervorrichtung, zu der der elektrische Gleichstrom von dem Gleichstrombus geladen wird und von der der geladene elektrische Gleichstrom an den Gleichstrombus entladen wird; ein elektrisches Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel, das einen Spannungswert über der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst; eine Lade-/Entladeschaltung, die mit dem Gleichstrombus parallel mit dem Inverter verbunden ist und die zwischen dem Gleichstrombus und der elektrischen Stromspeichervorrichtung verbunden ist, wobei die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, geladen und entladen zu werden; und ein Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel, das einen Betrag einer Lade-/Entladestromstärke der elektrischen Stromspeichervorrichtung misst, wobei gemäß dem von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert, dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert, dem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert und dem von dem Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrags-Erfassungsmittel gemessenen Lade-/Entlade-Stromstärkenbetrag, die Lade-/Entladeschaltung die elektrische Stromspeichervorrichtung veranlasst, unter Verwendung einer Entladestromstärke der Lade-/Entladeschaltung entsprechend einem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert entladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines von dem Inverter an den Wechselstrom gelieferten elektrischen Stroms den ersten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein erster Spannungswert ist entsprechend dem ersten elektrischen Stromschwellwert und dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswert, oder die Schaltung veranlasst die elektrische Stromspeichervorrichtung, unter Verwendung einer Ladestromstärke der Lade-/Entladeschaltung entsprechend einem von dem elektrischen Stromspeichervorrichtungs-Spannungswert-Erfassungsmittel gemessenen Spannungswerts geladen zu werden, so dass, wenn ein Betrag eines regenerativen elektrischen Stroms des Wechselstrommotors, der über den Inverter regeneriert wird, den zweiten elektrischen Stromschwellwert übersteigt, der von dem Gleichspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert ein zweiter Spannungswert ist entsprechend dem zweiten elektrischen Stromschwellwert und dem von dem Wechselspannungswert-Erfassungsmittel gemessene Spannungswert.