DE112014004334T5

DE112014004334T5 - Motorantriebseinrichtung

Info

Publication number: DE112014004334T5
Application number: DE112014004334.6T
Authority: DE
Inventors: Koji Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-06-09
Also published as: US9628004B2; CN105556826B; WO2015040794A1; JP2015061440A; CN105556826A; US20160233801A1; JP6303354B2

Abstract

Eine Motorantriebseinrichtung enthält: einen Inverterschaltkreis (40), welcher drei Schaltelemente entsprechend drei Phasen einer Dreiphasen-Motorspule (16) aufweist, eine angelegte Gleichstromspannung einer Leistungsquelle (20) in eine Wechselspannung durch eine PWM umwandelt und die Wechselspannung an die Motorspule ausgibt; eine Spannungserfassungseinrichtung (95) für die angelegte Gleichstromspannung; und eine Steuereinrichtung (100), welche die PWM steuert. Die Steuereinrichtung wählt ein erstes Modulationsverfahren zum Fixieren des Ein-/Aus-Zustands eines Teils der Schaltelemente und zum Schalten des Ein-/Aus-Zustands des anderen Teils der Schaltelemente oder ein zweites Modulationsverfahren zum Schatten des Ein-/Aus-Zustands der Schaltelemente entsprechend drei Phasen. Die Steuereinrichtung schaltet von dem ersten Modulationsverfahren zu dem zweiten Modulationsverfahren, wenn die angelegte Gleichstromspannung gleich oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist und des erste Modulationsverfahren ausgewählt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-194513 , die am 19. September 2013 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme mitaufgenommen ist.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Motorantriebseinrichtung, welche einen Motor unter Verwendung eines Inverterschaltkreises antreibt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine Motorantriebseinrichtung in der verwandten Technik treibt einen positionsgeberlosen Dreiphasenmotor durch beispielsweise Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung mittels PWM (Pulsbreitenmdulation) infolge von Schalten von Schaltelementen eines Inverterschaltkreises und Ausgeben der resultierenden Wechselspannung an eine Dreiphasen-Motorspule an. Eine Art der Motorantriebseinrichtung, welche wie vorstehend aufgebaut ist, ist bekannt, welche einen Verlust durch Anwenden eines Modulationsverfahrens reduziert, durch welches Ein- und Aus-Zustände der Schaltelemente von zumindest einer Phase fixiert werden, zum Beispiel eines Zweiphasen-Modulationsverfahrens als ein Modulationsverfahren, das für die PWM verwendet wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
In der Motorantriebseinrichtung der vorstehenden verwandten Technik schwankt jedoch eine von einer Zufuhrquelle angelegten Spannung in einem Fall, in welchem beispielsweise eine Gleichstromspannungs-Zufuhrquelle eine Speicherbatterie oder dergleichen ist, die auf einem mobilen Objekt wie einem Fahrzeug angebracht ist, leicht bzw. einfach. Wenn die angelegte Spannung relativ groß wird, wird eine Stoßspannung, die auf das Schalten einer fixierten Phase in dem Inverterschaltkreis auftritt, groß. Die verwandte Technik weist daher ein Problem auf, dass die Stoßspannung eine zulässige obere Grenzspannung von schaltkreisbildenden Komponenten übersteigt.
LITERATUR FRÜHERER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-2012-110171

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Motorantriebseinrichtung zum Beschränken des Auftretens einer Stoßspannung, selbst dann, wenn eine angelegte Spannung schwankt, bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Motorantriebseinrichtung: einen Inverterschaltkreis, welcher drei Schaltelemente aufweist, die angeordnet sind, um jeweils drei Phasen eines Motors mit einer Dreiphasen-Motorspule zu entsprechen, eine angelegte Gleichstromspannung, die von einer Leistungsquelle angelegt wird, in eine Wechselstromspannung durch eine Pulsbreitenmodulation gemäß einer Schaltvorgang zum Schalten zwischen einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand von jedem Schaltelement umzuwandeln, und die Wechselstromspannung an jede Phase der Motorspule auszugeben; eine Spannungserfassungseinrichtung, welche die angelegte Gleichstromspannung erfasst; und eine Steuereinrichtung, welche die PWM des Inverterschaltkreises steuert. Die Steuereinrichtung schaltet selektiv ein PWM-Verfahren zwischen einem ersten Modulationsverfahren zum Fixieren des Ein-Zustands und des Aus-Zustands des Schaltelements entsprechend zumindest einer der drei Phasen und zum Schalten des Ein-Zustands und des Aus-Zustands des Schaltelements entsprechend zumindest der anderen zumindest einen von drei Phasen, und einem zweiten Modulationsverfahren zum Schalten des Ein-Zustands und des Aus-Zustands der Schaltelemente entsprechend drei Phasen. Die Steuereinrichtung schaltet das PWM-Verfahren von dem ersten Modulationsverfahren zu dem zweiten Modulationsverfahren, wenn die angelegte Gleichstromspannung, die durch die Spannungserfassungseinrichtung erfasst wird, gleich oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist, unter einer Bedingung, dass das erste Modulationsverfahren ausgewählt ist.
Die vorstehend genannte Motorantriebseinrichtung wählt ein Modulationsverfahren aus, durch welches keine fixierte Phase in dem Inverterschaltkreis ausgebildet wird, warm eine angelegte Spannung relativ groß wird. Demgemäß tritt, warm eine angelegte Spannung relativ groß ist, keine auf ein Schalten der fixierten Phase in dem Inverterschaltkreis auftretende Stoßspannung mehr auf. Das Auftreten einer Stoßspannung kann somit selbst dann eingeschränkt werden, wenn eine angelegte Spannung schwankt.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird. In den Zeichnungen ist
1 ein Schaltkreisdiagramm einer Motorantriebseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, auf welches die vorliegende Offenbarung angewandt ist, wobei ein Teil der Motorantriebseinrichtung durch einen Block repräsentiert wird;
2 eine Querschnittsansicht, welche schematisch einen Aufbau eines elektrischen Kompressors zeigt;
3 ein Flussdiagramm, welches einen Überblick eines Steuerbetriebs einer Steuereinrichtung beschreibt;
4 zeigt einen Graph von Beispielen einer Wellenform von Zweiphasen-Modulation, wenn ein Modulationsfaktor einer Modulationsgrundwelle relativ niedrig ist und eine Wellenform einer Dreiphasen-Modulation, die eine dritte harmonische Korrektur mit dem gleichen Modulationsfaktor für eine Phase verwendet;
5 zeigt einen Graph von Beispielen einer Wellenform von Zweiphasen-Modulation, wenn ein Modulationsfaktor der Madulationsgrundwelle höher als der Modulationsfaktor von 4 ist, und eine Wellenform einer Dreiphasen-Modulation, welche eine dritte harmonische Korrektur mit einer Modulationsfaktorgrenze mit dem gleichen Modulationsfaktor für jede Phase verwendet;
6 zeigt einen Graph eines Beispiels einer Spannungsschwankungswellenform in einem Kondensator 70, wenn die Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit einer Modulationsfaktorgrenze von 5 ausgeführt wird;
7 zeigt einen Graph einer Wellenform einer Zweiphasen-Modulation und eine Wellenform einer Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur als ein Vergleichsbeispiel zu einem Fall, in welchem Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit einer Modulationsfaktorgrenze ausgeführt wird;
8 zeigt einen Graph eines Beispiels einer Spannungsschwankungswellenform in dem Kondensator 70, wenn die Zweiphasen-Modulation von 7 ausgeführt wird;
9 zeigt einen Graph eines Beispiels einer Spannungsschwankungswellenform in dem Kondensator 70, wenn die Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur von 7 ausgeführt wird; und
10 zeigt einen Graph eines Beispiels, wenn ein Dreiphasen-Modulationsverfahren als ein erstes Modulationsverfahren in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet wird.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele zur Anwendung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsbeispielen werden Abschnitte, die Gegenständen entsprechen, welche in einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, mit gleichen Bezugsziffern benannt und eine Beschreibung in einigen Fällen nicht wiederholt. In den jeweiligen Ausführungsbeispielen wird, wenn nur ein Teil der Ausgestaltung beschrieben ist, der Rest der Ausgestaltung als gleich dem des Gegenstücks angenommen, welches in einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Es können nicht nur Abschnitte, welche speziell in den jeweiligen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, kombiniert werden, sondern auch die jeweiligen Ausführungsbeispiele teilweise kombiniert werden, sofern kein Problem aus der Kombination entsteht.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel, auf welches die vorliegende Offenbarung angewandt wird, wird unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, treibt eine Motorantriebseinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Synchronmotor 12 in einem elektrischen Kompressor 10 an. Der Synchronmotor 12 ist ein Hochspannungs-Elektromotor und entspricht einem Motor des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Der elektrische Kompressor 10 ist ein Kompressor, der in einem Wärmepumpenkreis einer Fahrzeugluftklimaanlage angeordnet ist, welche beispielsweise Kohlendioxid als Kältemittel verwendet, und treibt einen Kompressionsmechanismus 11 als eine Last unter Verwendung des internen Synchronmotors 12 an.
Der elektrische Kompressor 10 ist ein elektrischer Kompressor, welcher ein gasförmiges Kältemittel komprimiert und das komprimierte Kältemittel an den Kompressionsmechanismus 11 abgibt. Zum Beispiel gibt in einem Fall, in welchem das Kältemittel ein Kohlendioxidkältemittel ist, der Kompressionsmechanismus 11 das Kältemittel ab, welches auf oder über einen kritischen Druck komprimiert wurde. Der Synchronmotor 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist beispielsweise ein Synchronmotor mit einer Vierpol-Dreiphasen-Spule zum rotierenden Antrieb eines Rotors, welcher mit eingebetteten Magneten versehen ist.
Eine Gleichstromleistungszufuhr 20, die in 1 gezeigt ist, ist eine Gleichstromspannungszufuhrquelle, welche von einer Hochspannungsbatterie ausgebildet ist, die zur Ausgabe einer Spannung von beispielsweise 288 V in der Lage ist. Ein Hochspannungs-Relaissystem 50 ist an einem Paar von Sammelleitungen bzw. Bussen 30 angeordnet, die sich von der Gleichstromleistungszufuhr 20 zu einem Inverterschaltkreis 40 erstrecken. Das Hochspannungs-Relaissystem 50 ist aus mehreren Relais und einem Widerstandselement ausgebildet. Das Hochspannungs-Relaissystem 50 ist mit einer Funktion versehen, welche ein Fießen eines Stoßstroms zu den Bussen 30 vermeidet, wenn zuerst eine hohe Spannung durch Beginnen einer Spannungsanlegung in einem Pfad mit dem Widerstandselement angelegt wird und dann der Pfad zu einem Pfad ohne Widerstandselement umgeschaltet wird.
Auch unterbricht das Hochspannungs-Relaissystem 50 den Zufuhrpfad in einem Fall, in welchem ein anormaler Zustand in dem elektrischen Kompressor 10 oder dergleichen erfasst wird.
Wie in 1 gezeigt ist, sind Kondensatoren 60 und 70 als Glättungseinrichtungen zwischen einem Paar der Busse 30 geschaltet, welche Leistungs- bzw. Stromzufuhrpfade von der Gleichstromleistungszufuhr 20 zu dem Inverterschaltkreis 40 sind. Der Kondensator 60 ist vorgesehen, um so eine Spannung zu glätten, die unter dem Einfluss einer anderen elektrischen Einrichtung 9 schwankt, die an die Busse 30 parallel zu dem Inverterschaltkreis 40 angeschlossen ist. Die elektrische Einrichtung 9 kann eine Motorantriebseinrichtung zum Fahren des Fahrzeuges, eine Ladeeinrichtung, eine Step-Down-Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandeleinrichtung oder dergleichen sein.
Zum Beispiel ist in einem Fall, in welchem mehrere Motorantriebseinrichtungen an dem Fahrzeug angebracht sind und die elektrische Einrichtung 9 die Motorantriebseinrichtung zum Fahren des Fahrzeugs ist, die elektrische Einrichtung 9 eine Hauptantriebseinrichtung unter den Motorantriebseinrichtungen, welche von der Gleichstromleistungszufuhr 20 versorgt werden, und Antriebseinrichtungen einschließlich des Inverterschaltkreises 40 sind untergeordnete Antriebseinrichtungen. Die Hauptantriebseinrichtung, auf welche hier Bezug genommen wird, bedeutet eine Einrichtung mit einer größeren von der Gleichstromleistungszufuhr 20 zugeführten Eingangsleistung als die der untergeordneten Antriebseinrichtungen. Die Hauptantriebseinrichtung kann eine Einrichtung sein, welcher vorzugsweise Leistung zugeführt wird, wenn Zufuhr zu beiden Antriebseinrichtungen schwierig wird.
In einem Fall, in welchem die Eingabeleistung zu der elektrischen Einrichtung 9 beispielsweise zehnmal oder mehr als zehnmal größer als die Eingabeleistung zu dem elektrischen Kompressor 10 über den Inverterschaltkreis 40 ist, ist es wahrscheinlich, dass eine von der Gleichstromleistungszufuhr 20 an den Inverterschaltkreis 40 über die Busse 30 angelegte Spannung beträchtlich unter dem Einfluss der elektrischen Einrichtung 9 schwankt. Der Kondensator 60 ist vorgesehen, um so eine Spannungsschwankung zu beschränken.
Der Kondensator 70 ist vorgesehen, um einen Stoß und Welligkeit zu absorbieren, welche auf das Schalten von Schaltelementen des Inverterschaltkreises 40 hin auftreten. Der Kondensator 70 ist ein Kondensator mit einer relativ kleinen Kapazität und trägt daher zu einer Verringerung der physikalischen Komponentengröße bei.
Eine Spule 80 ist zwischen einem Verbindungspunkt von einem Bus 30 und dem Kondensator 60 und einem Verbindungspunkt des einen Busses 30 und dem Kondensator 70 angeordnet. Die Spule 80 ist vorgesehen, um so eine Interferenz bzw. Beeinflussung von zwei Kondensatoren 60 und 70 zu beschränken, die parallel zwischen den Bussen 30 vorgesehen sind. Die Spule 80 ist mit dem Zweck des Änderns einer Resonanzfrequenz vorgesehen, die infolge einer Beziehung zwischen dem Kondensator 60 und dem Kondensator 70 erzeugt wird. Der Kondensator 70, welcher ein Kondensatorelement ist, und die Spule 80, welche ein Spulenelement ist, bilden gemeinsam einen sogenannten LC-Filterschaltkreis.
Die Spule 80 ist eine sogenannte Normalspule. Alternativ kann die Spule 80 eine Spulenkomponente eines Drahtes sein, welcher den Kondensator 60 und den Kondensator 70 verbindet. Ferner kann die Spule 80 eine sogenannte gemeinsame Spule sein, die zwischen dem Kondensator 60 und dem Kondensator 70 zwischengeschaltet ist.
Der Inverterschaltkreis 40 ist aus Armen von drei Phasen ausgebildet, einer Phase U, einer Phase V und einer Phase W, entsprechend einer Statorspule des Synchronmotors 12 und wandelt eine Gleichspannung, die darin über die Busse 30 eingegeben wird, in eine Wechselspannung mittels PWM um, um die resultierende Wechselspannung auszugeben.
Der U-Phasen-Arm ist aus einem oberen Arm auf einer in der Zeichnung oberen Seite und einem unteren Arm auf einer in der Zeichnung unteren Seite ausgebildet, die in Reihe geschaltet sind. Der obere Arm wird aus einem Schaltelement und einer Leerlaufdiode in Back-to-Back- bzw. Rücken-an-Rücken-Verbindung gebildet und der untere Arm ist ebenso aus einem Schaltelement und einer Diode in Back-to-Back- bzw. Rücken-an-Rücken-Verbindung gebildet. Eine Ausgangsleitung 45, die sich von einem Verbindungsabschnitt des oberen Arms und des unteren Arms des U-Phasen-Arms erstreckt, ist an einer Motorspule angeschlossen. Der V-Phasen-Arm und der W-Phasen-Arm sind aus Schaltelementen und Dioden in der gleichen Weise ausgebildet und Ausgangsleitungen 45, die sich von den jeweiligen Verbindungsabschnitten der oberen Arme und der unteren Arme erstrecken, sind an der Motorspule angeschlossen.
Das Schaltelement kann ein Element, beispielsweise ein IGBT (Bipolar-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode) sein. Alternativ kann ein aus einem Schaltelement und einer Diode gebildeter Arm ein Schaltelement von beispielsweise einem RCIGBT (umgekehrt leitender Bipolar-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode) sein, welcher ein Leistungshalbleiter ist, der durch Integrieren eines IGBT und einer umgekehrt leitenden Diode in einem Chip ausgebildet ist.
Die Ausgangsleitungen 45 sind mit einer Stromerfassungseinrichtung 90 versehen, welche einen durch die Ausgangsleitung 45 fließenden Strom von einer oder mehr als einer Phase erfasst. Die Stromerfassungseinrichtung 90 ist in der Lage, ein Stromumwandlungsverfahren, ein Lochelementverfahren, ein Querwiderstandsverfahren usw. anzuwenden. Die Stromerfassungseinrichtung 90 gibt erfasste Strominformation an eine Steuereinrichtung 100 aus.
Eine Spannungserfassungseinrichtung 95 ist zwischen einem Paar der Busse 30, beispielsweise an einem Bereich, wo der Kondensator 70 angeschlossen ist, vorgesehen und erfasst eine Spannung zwischen den Bussen 30. Die Spannungserfassungseinrichtung 95 ist in der Lage, ein Widerstandsspannungstrennverfahren und dergleichen anzuwenden. Die Spannungserfassungseinrichtung 95 gibt erfasste Spannungsinformation an die Steuereinrichtung 100 aus.
Der Inverterschaltkreis 40 ist mit beispielsweise einem Thermistor als eine Temperaturerfassungseinrichtung versehen, welche eine Temperatur der Schaltelemente erfasst. Die Elementtemperatur, welche durch den Thermistor erfasst wird, wird an die Steuereinrichtung 100 ausgegeben.
Die Steuereinrichtung 100, welche einer Steuereinrichtung entspricht, steuert den Antrieb des Synchronmotors 12 durch Steuern von Schaltvorgängen der jeweiligen Schaltelemente des Inverterschaltkreises 40. Auf der Basis der Motorspulen-Stromwertinformation und dergleichen, welche darin eingegeben werden, erzeugt die Steuereinrichtung 100 eine PWM-Welle, welche ein Schaltsignal ist, und an den Inverterschaltkreis 40 ausgegeben wird.
Die Steuereinrichtung 100 ist aus Hardware, beispielsweise einem Mikrocomputer oder einem zugeordneten IC ausgebildet. Die Steuereinrichtung 100 weist einen Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a, einen positionsgeberlosen Steuerabschnitt 100b, einen Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c, einen Modulationsfaktor-Befehlswert-Berechnungsabschnitt 100d und einen Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e auf.
Der Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a empfängt ein Strominformationssignal von der Stromerfassungseinrichtung 90 und ein Spannungsinformationssignal von der Spannungserfassungseinrichtung 95 als Eingabesignale von wandelt die eingegebenen Signale in eine physikalische Größe um, welche eine Zustandsgröße ist, die für eine Steuerberechnung verwendet wird. Der Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a wandelt beispielsweise einen analogen Erfassungswert, der dort eingegeben wird, in einen digitalen Wert um.
Der positionsgeberlose Steuerabschnitt 100b empfängt einen Kompressor Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl von einer Luftklimatisierungs-Steuereinrichtung 101, welche eine Steuereinrichtung höheren Niveaus ist, eine Zustandsgröße von dem Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a und dergleichen als Eingabeinformation und gibt Steuerinformation aus, auf deren Basis eine positionsgeberlose Steuerung einer Motorumdrehungsgeschwindigkeit bezüglich eines Stromes realisiert wird. Der Kompressor-Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl entspricht einer Motorzielumdrehungsgeschwindigkeit. Der positionsgeberlose Steuerabschnitt 100b gibt einen Modulationsfaktor von jeder Phase durch Ausführen einer Berechnung aus, um eine positionsgeberlose Vektorsteuerung auf den Synchronmotor 12 anzuwenden. Der Modulationsfaktor ist ein Verhältnis von einer Stärke eines angelegten Spannungssignals zu jeder Phase in Bezug auf eine Stärke einer Trägerwelle. Der Modulationsfaktor ist ein Verhältnis einer Amplitude einer Modulationswelle, welche ein angelegter Spannungsbefehl ist, in Bezug auf eine Amplitude einer Trägerwelle.
Der Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c empfängt Spannungsinformation von dem Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a und Modulationsfaktorinformation von dem positionsgeberlosen Steuerabschnitt 100b als Eingangsinformation und bestimmt ein Modulationsverfahren, welches unter mehreren Modulationsverfahren anzuwenden ist.
Der Modulationsfaktor-Befehlswertberechnungsabschnitt 100d berechnet ein Modulationssignal unter Verwendung des Modulationsverfahrens, welches in dem Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c bestimmt wurde. Mit anderen Worten berechnet der Modulationsfaktor-Befehlswertberechnungsabschnitt 100d einen Modulationsfaktorbefehlswert durch das Modulationsverfahren, welches in dem Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c ausgewählt wurde. Ein Berechnungsergebnis wird an den Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e ausgegeben.
Der Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e ist aus einem Teil ausgebildet, welcher ein Antriebssignal erzeugt, um den Inverterschaltkreis 40 in Betrieb zu setzen. Der Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e empfängt den Modulationsfaktor-Befehlswert von dem Modulationsfaktor-Befehlswertberechnungsabschnitt 100d als einen Eingabewert und gibt ein PWM-Wellensignal, welches ein gepulstes Antriebssignal ist, an den Inverterschaltkreis 40 aus. Der Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e erzeugt ein Schaltsignal, welches die Schaltelemente des Inverterschaltkreises 40 auf der Basis des Modulationsfaktor-Befehlswertes in Betrieb setzt und gibt das Schaltsignal an den Inverterschaltkreis 40 aus.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist ein Aufbau enthaltend den Inverterschaltkreis 40, den Kondensator 70, die Spule 80 und die Steuereinrichtung 100 die Motorantriebseinrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, welche den Synchronmotor 12 durch Zufuhr von Leistung zu dem Synchronmotor 12 antreibt.
Der elektrische Kompressor 10 ist beispielsweise in einem Motorraum eines Fahrzeugs angeordnet. Der elektrische Kompressor 10 bildet zusammen mit einem Radiator bzw. Kühler, einem Dekomprimierer bzw. Druckentlaster und einem Verdampfer eine Kältemittelkreiseinrichtung der Fahrzeugklimaanlage.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält der elektrische Kompressor 10 ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist aus einem gut wärmeleitenden Metall, wie einem Aluminiummaterial und Aluminiumlegierung, hergestellt, und in im Wesentlichen einer zylindrischen Form ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist mit einer Kältemitteleinlassöffnung 1a und einer Kältemittelabgabeöffnung 1b versehen.
Die Kältemitteleinlassöffnung 1a ist an dem Gehäuse 1 auf der linken Seite in der Zeichnung angeordnet, welches eine Seite in einer Axialrichtung ist. Die Kältemitteleinlassöffnung 1a ist so vorgesehen, dass sie durch einen zylindrischen Abschnitt des Gehäuses 1 in einer Radialrichtung hindurchdringt. Ein Kältemittel von einem Kältemlttelauslass des Verdampfers strömt in die Kältemitteleinlassöffnung 1a. Die Kältemittelabgabeöffnung 1b ist an dem Gehäuse 1 auf der anderen Seite in der Axialrichtung angeordnet. Das Kältemittel wird aus der Kältemittelabgabeöffnung 1b zu einem Kältemitteleinlass des Radiators bzw. Kühlers abgegeben.
Der elektrische Kompressor 10 ist von dem Kompressionsmechanismus 11, dem Synchronrotor 12, einem Antriebsschaltkreisabschnitt enthaltend den Inverterschaltkreis 40 sowie einer Inverterabdeckung 2 usw. ausgebildet. Der Synchronmotor 12 ist von einer Rotationswelle 13, einem Rotor 14, einem Statorkern 15, einer Statorspule 16, welche eine Motorspule ist, usw. ausgebildet.
Die Rotationswelle 13 ist innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Eine Axialrichtung der Rotationswelle 13 fällt mit der Axialrichtung des Gehäuses 1 zusammen. Die Rotationswelle 13 wird auf zwei Lagern in einer rotierbaren Weise getragen. Die Rotationswelle 13 überträgt eine Rotationsantriebskraft, welche von dem Rotor 14 empfangen wird, auf den Kompressionsmechanismus 11. Die Lager werden auf dem Gehäuse 1 getragen.
Der Rotor 14 enthält beispielsweise eingebettete Permanentmagneten. Der Rotor 14 ist wie ein Rohr geformt und an der Rotationswelle 13 befestigt. Der Rotor 14 rotiert mit der Rotationswelle 13 entsprechend eines Rotationsfeldes, welches von dem Statorkern 15 erzeugt wird.
Der Statorkern 15 ist innerhalb des Gehäuses 1 auf einer Außenumfangsseite des Rotors 14 in einer Radialrichtung angeordnet. Der Statorkern 15 ist wie ein Rohr geformt und eine Axialrichtung des Rohrs fällt mit der Axialrichtung der Rotationswelle 13 zusammen. Ein Freiraum ist zwischen dem Statorkern 15 und dem Rotor 14 vorgesehen. Der Freiraum bildet einen Kältemittelpfad 17 für das Kältemittel zum Strömen in der Axialrichtung der Rotationswelle 13.
Der Statorkern 15 ist aus einem magnetischen Körper hergestellt und wird auf einer Innenumfangsoberfläche des Gehäuses 1 getragen. Die Statorspule 16 ist um den Statorkern 15 gewunden. Die Statorspule 16 erzeugt ein rotierendes Feld.
Der Kompressionsmechanismus 11 ist auf der anderen Seite in der Axialrichtung angeordnet, welche die rechte Seite des Synchronmotors 12 in der Zeichnung ist. Der Kompressionsmechanismus 11 ist zum Beispiel ein Spiralkompressor, der von einer festen Spirale und einer beweglichen Spirale ausgebildet ist, und saugt, komprimiert und entlädt das Kältemittel durch Drehen der beweglichen Spirale mit einer Rotationsantriebskraft von der Rotationswelle 13 des Synchronmotors 12. Der Kompressionsmechanismus 11 ist nicht auf einen Spiraltyp beschränkt. Zum Beispiel kann anstelle dessen ein Rotationstyp mit Flügeln bzw. Flügelrädern verwendet werden.
Der Inverterschaltkreis 40 ist an einer Anbringungsoberfläche 10 des Gehäuses 1 angebracht. Genauer ist der Inverterschaltkreis 40 in solch einer Weise angebracht, dass eine Packungseinheit, die mehrere Schaltelemente enthält, in Druckkontakt mit der Anbringungsoberfläche 1c über beispielsweise eine elektrisch isolierende Strahlungs-Platte bzw. eine elektrische Strahlung isolierende Platte tritt. Die Anbringungsaberfläche 1c ist auf einer Außenoberfläche eines dicken Abschnitts 1n auf einer dem Kompressionsmechanismus 11 entgegengesetzten Seite vorgesehen, welche ein Endwandabschnitt auf der linken Seite in der Zeichnung in der Axialrichtung des Gehäuses 1 ist.
Der Inverterschaltkreis 40 bildet einen Antriebsschaltkreis, der eine Dreiphasenspannung zum Antrieb des Synchronmotors 12 erzeugt. Die Inverterabdeckung 2 ist aus beispielsweise Metall oder (Kunst-)Harz hergestellt und so vorgesehen, dass diese den Inverterschaltkreis 40 bedeckt. Die Inverterabdeckung 2 ist an dem Gehäuse 1 mit beispielsweise nicht dargestellten Schrauben befestigt.
Der elektrische Kompressor 10, der in 2 gezeigt ist, enthält einen Aufbau, der durch eine Linie abwechselnd langer und kurzer Strichlinien von 1 eingefasst ist. Zum Beispiel sind der Kondensator 70, die Spule 80, die Steuereinrichtung 100 usw., die auf einer Platte zusammen mit dem Inverterschaltkreis 40 angebracht sind, auch in einer in 2 gezeigten Kammer angeordnet, in welcher der Inverter 40 eingebaut ist.
Wenn ein Dreiphasen-Antriebsstrom durch die Statorspule 16 des Synchronmotors 12, der in 2 gezeigt ist, strömt, wird ein rotierendes Feld von dem Statorkern 15 erzeugt und eine Rotationskraft für den Rotor 14 erzeugt. Demgemäß rotiert der Rotor 14 mit der Rotationswelle 13. Der Kompressionsmechanismus 11 dreht sich mit einer Rotationsantriebskraft von der Rotationswelle 13 und saugt das Kältemittel ein.
Das eingesaugte Kältemittel strömt unter niedriger Temperatur und niedrigem Druck von der Verdampferseite in das Gehäuse 1 von der Kältemitteleinlassöffnung 1a. Das eingesaugte Kältemittel strömt entlang des dicken Abschnitts 1n und strömt anschließend zu dem Kompressionsmechanismus 11, wobei dieses den Kältemittelpfad 17 durchtritt. Das Kältemittel strömt in das Gehäuse 11, wobei es sich infolge von Drehungen des Rotors 14 um die Axiallinie dreht. Das eingesaugte Kältemittel wird in dem Kompressionsmechanismus 11 komprimiert und zu dem Radiator bzw. Kühler von der Kältemittelabgabeöffnung lb abgegeben. Der elektrische Kompressor 10 erhöht eine Menge des Kältemittels, welches in den Kompressionsmechanismus 11 einzusaugen, zu komprimieren und abzugeben ist, mit einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Synchronmotors 12.
Andererseits erzeugt der Inverterschaltkreis 40 im Betrieb Wärme. Durch den Inverterschaltkreis 40 erzeugte Wärme wird auf das eingesaugte Kältemittel übertragen, des entlang des dicken Abschnitts 1n des Gehäuses 1 über dem dicken Abschnitt 1n strömt. Demzufolge kann der Antriebsschaltkreisabschnitt einschließlich des Inverterschaltkreises 40 durch das eingesaugte Kältemittel gekühlt werden.
Währenddessen erzeugt die Statorspule 16 Wärme, wenn sie den Dreiphasen-Antriebsstrom leitet. Von der Statorspule 16 erzeugte Wärme wird auf das eingesaugte Kältemittel in dem Kältemittelpfad 17 über den Statorkern 15 übertragen. Demzufolge kann der Statorkern 15 und die Statorspule 16 durch das eingesaugte Kältemittel gekühlt werden. Ein Kältemittelpfad kann in einem Teil eines Raums zwischen dem Gehäuse 1 und dem Statorkern 15 vorgesehen werden, um den Statorkern 15 und die Statorspule 16 zu kühlen.
Ein Steuerbetrieb der Steuereinrichtung 100 wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Während der elektrische Kompressor 10 versorgt und rotierend angetrieben wird, erhält die Steuereinrichtung 100 zuerst eine Eingangsspannung VB in dem Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a, welche eine angelegte Spannung ist, die an den Inverterschaltkreis 40 über die Busse 30 angelegt wird (Schritt 110). Anschließend wird ein Modulationsfaktor Mod einer Modulationsgrundwelle in dem positionsgeberlosen Steuerabschnitt 100b auf der Basis eines Kompressor-Rotationsgeschwindigkeitsbefehls von der Luftklimatisierungs-Steuereinrichtung 101, einer Zustandsgröße der Last, die in dem Spannungs- und Stromerfassungsabschnitt 100a berechnet wurde, usw. berechnet (Schritt 120). Der Modulationsfaktor Mod, der bei Schritt 120 berechnet wird, wird aus einem Verhältnis der Eingabespannung VB und Spannungen der jeweiligen Phasen bestimmt.
Nachdem Schritt 110 und 120 ausgeführt sind, wird eine Bestimmung in dem Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c dahingehend ausgeführt, ob die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als eine vorbestimmte Spannung VA ist (Schritt 130). Wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, wird ein Zwei-Phasen-Modulationsverfahren, welches ein normales Steuerverfahren ist, ausgewählt (Schritt 140).
Wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, wird eine Bestimmung dahingehend ausgeführt, ob der Modulationsfaktor Mod gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert Ma ist (Schritt 150). Der Modulationsfaktor Mod wird als ein Absolutwert berechnet und mit dem vorbestimmten Wert Ma verglichen, welcher ein positiver Wert ist. Der vorbestimmte Wert Ma ist ein angenäherter Wert von 1, der geringfügig kleiner als 1 ist.
Wenn bei Schritt 150 bestimmt wird, dass der Modulationsfaktor Mod geringer als der vorbestimmte Wert Ma ist, wird ein Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Korrektur dritter Ordnung ausgewählt, welches ein erstes Stoßbeschränkungs-Kontroll- bzw. Steuerverfahren ist (Schritt 160). Andererseits wird, wenn bei Schritt 150 bestimmt wird, dass der Modulationsfaktor Mod gleich oder größer als der vorbestimmte Wert Ma ist, ein Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Korrektur dritter Ordnung mit einer Modulationsfaktorgrenze ausgewählt, welches ein zweites Stoßbeschränkungs-Kontroll- bzw. Steuerverfahren ist (Schritt 170). Die Modulationsfaktorgrenze bei Schritt 170 begrenzt den Modulationsfaktor dahingehend, beispielsweise geringer als Ma zu sein.
Wenn irgendeiner der Schritte 140, 160 und 170 ausgeführt ist und das Modulationsverfahren in dem Modulationsverfahren-Bestimmungsabschnitt 100c ausgewählt ist, wird ein Modulationsbefehlswert in dem Modulationsfaktor-Befehlswertberechnungsabschnitt 100d entsprechend dem gewählten Modulationsverfahren berechnet (Schritt 180).
Nachdem Schritt 180 ausgeführt wurde, wird ein Berechnungsergebnis des Modulationsfaktorbefehlswerts an den Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e ausgegeben. Der Modulationsfaktorbefehlswert, der in den Ausgabeschaltkreisabschnitt 100e eingegeben wurde, wird an den Inverterschaltkreis 40 als ein Schaltsignal ausgegeben, welches die Schaltelemente veranlasst, zu schalten (Schritt 190). Nach dem Schritt 190 ausgeführt wurde, kehrt die Steuereinrichtung 100 zurück zu Schritt 110.
Die Steuereinrichtung 100 führt den in 3 gezeigten Fluss wiederholt in vorbestimmten Steuerzyklen aus. Die kürzestmöglichen Steuerzyklen werden bevorzugt. Indem die Steuerzyklen kürzer gemacht werden, kann ein bevorzugtes Modulationsverfahren bei guter Genauigkeit ausgewählt werden.
Infolge des Flusses von Schritt 130 zu Schritt 180 kann ein Modulationsverfahren, das zur Beschränkung des Auftretens einer Stoßspannung unter Beibehaltung hoher Effizienz in der Lage ist, ausgewählt werden und der Modulationsfaktorbefehlswert wird berechnet.
Angenommen, dass beispielsweise eine Wellenform der Zweiphasen-Modulation, die in 4 gezeigt ist, eine Modulationsfaktorwellenform ist, wenn bei Schritt 140 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, und Schritt 140 und Schritt 180 anschließend ausgeführt werden. Hingegen ist eine Modulationsfaktorwellenform mit dem gleichen Modulationsfaktor Mod, wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und Schritt 160 und Schritt 180 anschließend ausgeführt wird, eine Wellenform der Dreiphasen-Modulation, welche eine Korrektur dritter Ordnung verwendet, die in 4 gezeigt ist.
Das in 4 gezeigte Zweiphasen-Modulationsverfahren ist beispielsweise eine sogenannte obere und untere feste Zweiphasen-Modulation, in welchen EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente der Arme von Dreiphasen nacheinander fixiert werden, während der Arm von jeder Phase durch Fixieren des oberen Arms und des unteren Arms abwechselnd für 60 elektrische Grade fixiert wird. Fixieren von EIN- und AUS-Zuständen der Schaltelemente bedeutet, die Schaltelemente in entweder einem EIN-Zustand oder einem AUS-Zustand zu fixieren. Die Wellenform der in 4 gezeigten Zweiphasen-Modulation ist eine Wellenform, wenn der Modulationsfaktor Mod relativ klein ist. Daher wird eine Bestimmung von NEIN bei Schritt 150 gemacht und Schritt 160 anschließend ausgeführt.
Wie in 4 gezeigt ist, wird, wenn die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmten Spannung VA ansteigt, während die Zweiphasen-Modulation als die normale Steuerung ausgeführt wird, das heißt während die Phase, in welcher EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente zu fixieren sind, geschaltet werden, das Modulationsverfahren zu dem Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Korrektur dritter Ordnung geschaltet, welches das erste Stoßbeschränkungs-Kontroll- bzw. steuerverfahren ist. In der Wellenform der Dreiphasen-n Modulation, die eine Korrektur dritter Ordnung verwendet, die in 4 gezeigt ist, ist der Absolutwert des Modulationsfaktorbefehlswertes geringer als 1 und EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente werden nicht fixiert. Mit anderen Worten wird ein Unterbrechungszeitabschnitt der Schaltvorgänge der Schaltelemente, während welchen der Modulationsfaktorbefehlswert 1 oder –1 annimmt, nicht erzeugt.
Ebenfalls angenommen, dass beispielsweise eine Wellenform der in 5 gezeigten Zweiphasen-Modulation eine Modulationsfaktorwellenform ist, wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, und Schritt 140 und Schritt 180 anschließend ausgeführt werden. Dahingegen ist eine Modulationsfaktorwellenform mit dem gleichen Modulationsfaktor Mod, wenn bei Schritt 130 bestimmt wird, dass die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und Schritt 170 und Schritt 180 anschließend ausgeführt werden, eine Wellenform der Dreiphasen-Modulation, welche eine Korrektur dritter Ordnung verwendet, die in 5 gezeigt ist.
Das in 5 gezeigte Zweiphasen-Modulationsverfahren ist beispielsweise Zweiphasen-Modulation, in welcher der Modulationsfaktorbefehlswert 1 oder –1 erreicht und der obere Arm und der untere Arm abwechselnd in dem Arm jeder Phase fixiert sind. Die Wellenform der in 5 gezeigten Zweiphasen-Modulation ist eine Wellenform, wenn der Modulationsfaktor Mod relativ hoch ist. Deshalb wird eine Bestimmung von JA bei Schritt 150 gemacht und Schritt 170 anschließend ausgeführt.
Wie in 5 gezeigt ist, wird, wenn die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmten Spannung VA ansteigt, während die Zweiphasen-Modulation als die normale Steuerung ausgeführt wird, das heißt während die Phase, in welcher EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente zu fixieren sind, geschaltet wird, das Modulationsverfahren zu dem zweiten Stoßbeschränkungs-Kontroll- bzw. Steuerverfahren geschaltet. Das zweite Stoßbeschränkungs-Kontroll- bzw. Steuerverfahren ist das Dreiphasen-Modulationsverfahren, welches eine Korrektur dritter Ordnung mit einer Modulationsfaktorgrenze verwendet.
In der Wellenform der Dreiphasen-n Modulation, die eine Korrektur dritter Ordnung verwendet, die in 5 gezeigt ist, ist der Absolutwert des Modulationsfaktorbefehlswerts kleiner als 1 infolge der Modulationsfaktorgrenze und deshalb werden EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente nicht fixiert. Mit anderen Worten wird ein Unterbrechungszeitabschnitt von Schaltvorgängen der Schaltelemente, während welchen der Modulationsfaktorbefehlswert 1 oder –1 annimmt, nicht erzeugt.
In einem Fall, in welchem das in 4 und 5 gezeigte Zweiphasen-Modulationsverfahren als die normale Steuerung verwendet wird, erhöht sich, wenn die Zweiphasen-Modulation, nachdem die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA angestiegen ist, eine Stoßspannung (große Spannungsfluktuation), infolge diskontinuierlicher Eigenschaften bzw. Kennlinien, welche den Unterbrechungszeitabschnitt begleiten. Zum Beispiel erhöht sich, wenn die Zweiphasen-Modulation, wie in 7 gezeigt, fortgesetzt wird, nachdem die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA angestiegen ist, eine Stoßspannung, wie in 8 gezeigt ist. Wenn eine große Stoßspannung auftritt, wie in 8 gezeigt ist, übersteigt die Stoßspannung eine zulässige obere Grenzspannung von schaltkreisbildenden Komponenten, wie dem Inverterschaltkreis 40, dem Kondensator 70 und der Spule 80.
Dahingegen kann Erzeugung diskontinuierlicher Eigenschaften bzw. Kennlinien, welche den Unterbrechungszeitabschnitt begleiten, wie bei der Zweiphasen-Modulation in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Verwendung des Modulationsverfahrens beseitigt werden, wie es in 4 und 5 gezeigt ist, welches die Dreiphasen-Modulation ist, an welcher eine dritte harmonische Korrektur ausgeführt wird. Wenn jedoch die Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur lediglich in einem Fall angewandt wird, in welchem die Eingangsspannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, ist die Modulationsfaktorwellenform im Wesentlichen gleich der Modulationsfaktorwellenform der Zweiphasen-Modulation unter dem Modulationsfaktorzustand, wie er in 7 gezeigt ist. In der Dreiphasen-Modulation, welche eine dritte harmonische Korrektur verwendet, die in 7 gezeigt ist, sinkt eine Stoßspannung geringfügig im Vergleich zu der Zweiphasen-Modulation. Jedoch tritt eine große Stoßspannung auf, wie in 9 gezeigt ist, und die Stoßspannung übersteigt die zulässige obere Grenzspannung der schaltkreisbildenden Komponenten.
Die vorstehende Unannehmlichkeit tritt auf, da ein Zeitabschnitt, während welchem der Modulationsfaktor 1 oder –1 annimmt, selbst dann erzeugt wird, wenn die Dreiphasen-Modulation als die Basis verwendet wird, und deshalb wird der Unterbrechungszeitabschnitt der Schaltelemente erzeugt, was demzufolge die Erzeugung der diskontinuierlichen Eigenschaften bzw. Kennlinien ermöglicht. Um die vorstehende Unannehmlichkeit zu überwinden, wird die Modulationsfaktorwellenform in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Begrenzen des Modulationsfaktors, dahingehend nicht 1 oder –1 anzunehmen, als die Wellenform der Dreiphasen-Modulation nach der dritten harmonischen Korrektur von 5 erzeugt.
Wenn der Inverterschaltkreis 40 mit der Modulationsfaktorwellenform der Dreiphasen-n Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit einer in 5 gezeigten Modulationsfaktorgrenze betrieben wird, formt die Stoßspannung eine Wellenform, wie sie in 6 gezeigt ist. Demgemäß kann eine Stoßspannung signifikant beschränkt werden. Demzufolge kann ein Ereignis, dass die Stoßspannung die zulässige obere Grenzspannung der schaltkreisbildenden Komponenten übersteigt, beschränkt werden.
Wie im Flussdiagramm von 3 beschrieben ist, weist das vorliegende Ausführungsbeispiel zwei Arten von Stoßspannungskontrolle bzw. -steuerung auf, die in Schritten 160 und 170 ausgewählt werden. Zwei Typen von Stoßspannungssteuerung liegen für einen Fall vor, in welchem der Modulationsfaktor wie in 5 gezeigt, begrenzt ist in Abhängigkeit von dem Modulationsfaktor der Modulationsgrundwelle. Der Modulationsfaktor wird begrenzt, wenn der Modulationsfaktor der Modulationsgrundwelle gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Die Wellenformen der Dreiphasen-Modulation nach einer Korrektur dritter Ordnung in der Stoßspannungssteuerung kann gemäß den nachstehenden Gleichungen (1) bis (3) unter Verwendung der Größe bzw. des Betrags der dritten harmonischen Korrektur, V3n, bestimmt aus einer zuvor gewählten und gespeicherten Abbildung bzw. Kennfeld berechnet werden. V_u = Vsin(θ) + V_3nsin(3θ) (1) V_v = Vsin(θ – 2/3π) + V_3nsin(3θ) (2) V_w = Vsin(θ – 4/3π) + V_3nsin(3θ) (3) wobei V_u ein U-Phasen-Spannungsbefehl, V_v ein V-Phasen-Spanungsbefehl, V_w ein W-Phasen-Spannungsbefehl, V eine Spannungsamplitude und θ eine Positionsinformation sind.
Wenn die Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur, die in 4 gezeigt ist, welche eine erste Stoßspannungssteuerung ist, ausgeführt wird, werden die Wellenformen der jeweiligen Phasen in Übereinstimmung mit den vorstehenden Gleichungen (1) bis (3) berechnet. Wenn die Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit einer in 5 gezeigten Modulationsfaktorgrenze, welche die zweite Stoßspannungssteuerung ist, ausgeführt wird, werden die Wellenformen der jeweiligen Phasen in Übereinstimmung mit den vorstehenden Gleichungen (1) bis (3) durch Begrenzen der Spannungsbefehlsamplitude V berechnet, welche die Grundwelle ist.
Wie beschrieben wurde, können die Gleichungen (1) bis (3) für jede der zwei Arten von Stoßspannungssteuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendet werden. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Modulationsfaktorwellenformen der jeweiligen Phasen nicht auf die Wellenformen beschränkt sind, die in Übereinstimmung mit den vorstehenden Gleichungen (1) bis (3) unter Verwendung des Betrags der dritten harmonischen Korrektur V_3n, der in der Abbildung bzw. dem Kennfeld zuvor gespeichert wurde, berechnet wurde. Zum Beispiel kann es in solch einer Weise ausgestaltet sein, dass eine Abbildung bzw. ein Kennfeld enthaltend die Inhalte von den vorstehenden Gleichungen (1) bis (3) zuvor gewählt und gespeichert ist, um die Modulationsfaktorwellenformen der jeweiligen Phasen entsprechend der Abbildung bzw. dem Kennfeld zu berechnen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau und Betrieb ist die Steuereinrichtung 100 in der Lage, dass für die PWM verwendete Verfahren zwischen dem Zweiphasen-Modulationsverfahren und dem Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit und ohne einer Modulationsfaktorgrenze umzuschalten. Das Zweiphasen-Modulationsverfahren entspricht einem ersten Modulationsverfahren, mit welchem EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend mindestens einer von drei Phasen fixiert werden, während EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend dem Rest der drei Phasen geschaltet werden. Das Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur mit und ohne einer Modulationsfaktorgrenze entspricht einem zweiten Modulationsverfahren, durch welches EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend den drei Phasen geschaltet werden. Wenn die Eingabespannung VB, welche ein Wert der angelegten Spannung ist, die durch die Spannungserfassungseinrichtung 95 erfasst wird, auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, welche ein vorbestimmter Spannungswert ist, während das erste Modulationsverfahren ausgewählt ist, schaltet die Steuereinrichtung 100 das für die PWM verwendete Verfahren von dem ersten Modulationsverfahren zu dem zweiten Modulationsverfahren.
Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung wird das erste Modulationsverfahren zu dem zweiten Modulationsverfahren umgeschaltet, wenn die Eingabespannung VB in dem Inverterschaltkreis 40 auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, während das erste Modulationsverfahren ausgewählt ist. Mit anderen Worten wird, wenn die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, während das Modulationsverfahren das Verfahren ist, durch welches EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente von zumindest einer der Phasen fixiert ist, das Modulationsverfahren zu dem Modulationsverfahren geschaltet, durch welches EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente der drei Phasen geschaltet werden.
Deshalb wird in einem Fall, in welchem die Eingabespannung VB, welche die angelegte Spannung ist, relativ groß wird, das Modulationsverfahren, welches keine fixierte Phase in dem Inverterschaltkreis 40 ausbildet, ausgewählt. Demgemäß tritt, wenn die angelegte Spannung relativ groß ist, keine auf das Schalten der fixierten Phase in dem Inverterschaltkreis 40 auftretende Spannung mehr auf. Wie beschrieben wurde, kann das Auftreten einer Stoßspannung selbst dann beschränkt werden, wenn die angelegte Spannung schwankt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die normale Steuerung durch das erste Modulationsverfahren ausgeführt, wenn die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist. Ebenso wird, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, die erste oder zweite Stoßspannungsbeschränkungssteuerung durch das zweite Modulationsverfahren ausgeführt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Korrektur durch Überlagern dritter Harmonischer bzw. dritter Oberschwingungen durch das zweite Modulationsverfahren ausgeführt, welches das Dreiphasen-Modulationsverfahren ist. Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann das Modulationsverfahren, durch welches keine fixierte Phase in dem Inverterschaltkreis 40 ausgebildet wird, einfach durch das Dreiphasen-Modulationsverfahren erhalten werden.
Wenn die Eingabespanung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und des Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, verhindert die Steuereinrichtung 100, dass EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente durch Ausführen der PWM fixiert werden, während der Absolutwert des Modulationsfaktors auf einen Wert geringer als der vorbestimmte Wert begrenzt wird.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann in einem Fall, in welchem der Absolutwert des Modulationsfaktors ansteigt, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, ein Ereignis, dass die fixierte Phase ausgebildet wird, selbst dann beschränkt werden, wenn das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt wird. Deshalb kann ein Auftreten einer Stoßspannung in einer zuverlässigen Weise selbst dann eingeschränkt werden, wenn die Eingangsspannung VB schwankt.
Wenn die Eingangsspannung VB so hoch wie oder höher als der vorbestimmte Wert VA ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, führt die Steuereinrichtung 100 die PWM gemäß der Modulationswelle aus, welche durch Überlagern einer dritten Harmonischen auf eine Sinuswelle erhalten wird. Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann die PWM gemäß einer Modulationswelle ausgeführt werden, welche durch Addieren einer dritten Harmonischen zu einer Sinuswelle erhalten wird, das heißt einer Modulationswelle, welche für eine lange Zelt in einem Zustand verbleibt, in welchem der Absolutwert des Modulationsfaktors relativ groß ist. Demzufolge kann ein Nutzungsgrad einer Gleichspannung erhöht werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel erhöht die Effizienz bzw. die Wirksamkeit in der normalen Steuerung durch Auswählen einer Stoßbeschränkungssteuerung gemäß einer Spannung über die Gleichstromleistungsquelle 20, die beispielsweise aus einer Batterie ausgebildet ist. Wie beschrieben wurde, kann. wenn das Zweiphasen-Modulationsverfahren als die normale Steuerung verwendet wird, ein Unterbrechungszeitabschnitt der Schaltelemente vorgesehen werden und deshalb kann ein Schaltverlust reduziert werden, obwohl eine geringfügige Stoßspannung infolge der diskontinuierlichen Eigenschaften bzw. Kennlinien auftritt. Demgemäß ist es, warm die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, was ein Fall ist, in welchem eine Stoßspannung kein Problem darstellt, bevorzugt die Zweiphasen-Modulation zu verwenden.
Als eine Gegenmaßnahme gegen eine Stoßspannung kann der Antriebsschaltkreisabschnitt einschließlich des Inverterschaltkreises 40, des Kondensators 70, der Spule 80 usw. durch Anwenden einer Hoch-Durchschlagsspannungs-Komponente ausgebildet werden, welche eine hohe zulässige obere Grenzspannung und eine exzellente Stoßwiderstandsfähigkeit aufweist. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass, wenn die Hoch-Durchschlagsspannungs-Komponente verwendet wird, eine Größe und die Kosten des Antriebsschaltkreisabschnitts ansteigen. Durch Ausführen der Stoßbeschränkungssteuerung nur dann, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, kann ein Anstieg der Größe und der Kosten des Antriebsschaltkreisabschnitts beschränkt werden, während die Steuerung mit hoher Wirksamkeit durch Reduzieren eines Schaltverlustes in einem normalen Zustand ausgeführt werden kann, wenn die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist. Vorteilhafte Wirkungen können insbesondere durch Anwenden der vorliegenden Offenbarung auf einen Fall erzielt werden, in welchem die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA unter einer extrem seltenen Bedingung ansteigt.
Wie beschrieben wurde, steigt, wenn die Dreiphasen-Modulation als die Stoßbeschränkungssteuerung in einem Fall verwendet wird, in welchem die Zweiphasen-Modulation als die normale Steuerung verwendet wird, ein Schaltverlust an. Da jedoch die Stoßbeschränkungssteuerung ausgeführt wird, wenn die Eingabespannung VB relativ groß ist, kann ein Ansteigen des Stroms infolge einer schwachen Feldsteuerung bzw. -kontrolle beschränkt werden. Demgemäß kann, da ein Verlust infolge eines Ansteigens des Stroms reduziert werden kann, die Stoßbeschränkungssteuerung ohne Erhöhung eines Verlustes vorgesehen werden.
Obwohl dies nicht in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird bevorzugt, dass die Steuereinrichtung 100 eine Trägerwellenfrequenz senkt, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, dies im Vergleich zu einer Trägerwellenfrequenz, wenn die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist. Mit anderen Worten ist es zu bevorzugen, eine niedrigere Trägerwellenfrequenz auszuwählen, wenn Schritt 160 oder Schritt 170 von 3 ausgeführt wird, als dann, wenn Schritt 140 ausgeführt wird.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann, selbst dann wenn die Ausbildung einer fixierten Phase durch Auswählen des Dreiphasen-Modulationsverfahrens, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, eingeschränkt wird, ein Verlust durch Reduzieren der Schaltzeiten durch Senken der Trägerwellenfrequenz eingeschränkt werden.
Es ist ferner vorzuziehen, dass, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, die Steuereinrichtung 100 die Trägerwellenfrequenz auf 2/3 mal oder weniger als 2/3 mal so hoch wie die Trägerwellenfrequenz, wenn die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, senkt.
Gemäß der vorstehenden Ausgestaltung kann selbst in einem Fall, in welchem die Ausbildung einer fixierten Phase durch Auswählen des Dreiphasen-Modulationsverfahrens, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist, eingeschränkt ist, die Schaltzeiten auf 2/3 mal oder weniger als 2/3 mal so viel wie die Schaltzeiten, wenn die Eingabespannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist, eingeschränkt werden infolge der gesenkten Trägerwellenfrequenz. Deshalb kann ein Schaltverlust bis hin zu dem gleichen Niveau wie dem des Zweiphasen-Modulationsverfahrens eingeschränkt werden, durch welches eine Phase von drei Phasen fixiert ist.
Die Gleichstromleistungsquelle 20, welche die Zufuhrquelle ist, ist an dem Fahrzeug befestigt. Eine Gleichspannung, welche von der Gleichstromleistungszuführ 20 ausgegeben wird, die an dem Fahrzeug angebracht ist, wird einer relativ starken Schwankung unterzogen. Deshalb ist es in einem Fall, in welchem die Zufuhrquelle zu dem Inverterschaltkreis 40 die Gleichstromleistungszufuhr 20 ist, die an einem mobilen Objekt befestigt ist, es duraus wirksam, die vorliegende Offenbarung anzuwenden.
Die durch den Synchronmotor 12 angetriebene Last ist der Kompressionsmechanismus 11, welcher das Kältemittel in dem Kälteerzeugungskreis ansaugt und komprimiert. Der Inverter 40 wird durch das eingesaugte Kältemittel gekühlt, welches durch den Kompressionsmechanismus 11 eingesaugt wird.
In einem Fall, in welchem die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt und das zweite Modulationsverfahren, durch welches das Schalten von EIN- und AUS-Zuständen der Schaltelemente der drei Phasen ausgewählt wird, steigt eine Menge von Wärmeerzeugung in dem Inverterschaltkreis 40 mit einem Anstieg eines Schaltverlustes infolge der Ausgestaltung, welche keine fixierte Phase ausbildet. Da sie jedoch in solch einer Weise ausgestaltet ist, dass der Inverterschaltkreis 40 durch das eingesaugte Kältemittel gekühlt wird, welches durch den Kompressionsmechanismus 11 eingesaugt wird, kann ein Temperaturanstieg in dem Inverterschaltkreis 40 selbst dann eingeschränkt werden, wenn ein Schaltverlust ansteigt.
Andere Ausführungsbeispiele
Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, sollte erkannt werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und in vielfältigen Modifikationen innerhalb des Bereichs und des Gedankens der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 100 in der Lage, selektiv des für die PWM verwendete Verfahren zwischen dem ersten Modulationsverfahren und dem zweiten Modulationsverfahren umzuschalten. Das erste Modulationsverfahren ist ein sogenanntes oberes- und unteres Fest-Zweiphasen-Modulationsverfahren und das zweite Modulationsverfahren ist das Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer dritten harmonischen Korrektur bzw. einer Korrektur der dritten Harmonischen mit und ohne eine Modulationsfaktorgrenze. Die Modulationsverfahren sind jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Verfahren beschränkt.
Das erste Modulationsverfahren kann irgendein Verfahren sein, durch welches EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend zumindest einer von drei Phasen fixiert werden, während EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend dem Rest der drei Phasen geschaltet werden. Zusätzlich kann das zweite Modulationsverfahren irgendein Verfahren sein, durch welches EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente entsprechend den drei Phasen geschaltet werden.
Zum Beispiel kann das erste Modulationsverfahren ein Zweiphasen-Modulationsverfahren sein, welches sich von dem oberen und unteren Fest-Zweiphasen-Modulationsverfahren unterscheidet. Ferner kann das erste Modulationsverfahren ein Dreiphasen-Modulationsverfahren mit oder ohne Verwendung einer harmonischen Überlagerungskorrektur, ein Rechteckpulsverfahren oder dergleichen sein. Zusätzlich ist des erste Modulationsverfahren nicht auf das eine Modulationsverfahren beschränkt. Zum Beispiel kann des erste Modulationsverfahren selektiv von einem von den vorstehend beschriebenen Modulationsverfahren zu einem anderen umgeschaltet werden.
Auch kann das zweite Modulationsverfahren beispielsweise ein Dreiphasen-Modulationsverfahren sein, welches eine Sinusgrundwelle alleine verwendet, oder ein Dreiphasen-Modulationsverfahren mit einer Korrektur, die durch Überlagern einer Wellenform ausgeführt wird, die sich von einer Wellenform einer dritten Harmonischen auf einer Sinuswelle unterscheidet.
Zum Beispiel kann das erste Modulationsverfahren Dreiphasen-Modulation mit einer Wellenform sein, die in 10 gezeigt ist. Wenn Dreiphasen-Modulation unter Verwendung einer Sinusgrundwelle während der normalen Steuerung ausgeführt wird, tritt Übermodulation auf, warm ein Modulationsfaktor Mod hoch wird. Demgemäß wird die Wellenform wie in 10 gezeigt, eingeschränkt und ein Unterbrechungsabschnitt der Schaltvorgänge erzeugt bzw. bewirkt. In einem Fall, in welchem die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, wenn die Dreiphasen-Modulation der Wellenform wie vorstehend als das erste Modulationsverfahren angewandt wird, kann die Dreiphasen-Modulation durch Addieren einer Modulationsfaktorgrenze zu der in 10 gezeigte Wellenform als das zweite Modulationsverfahren verwendet werden.
Mit anderen Worten wird gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel das Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Sinusgrundwelle bei Schritt 140 von 3 ausgewählt und eine fixierte Phase gemäß dem Modulationsfaktor Mod ausgebildet. Andererseits wird das Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Sinusgrundwelle bei Schritt 160 ausgewählt und keine fixierte Phase ausgebildet, da der Modulationsfaktor Mod relativ niedrig ist. Ferner wird das Dreiphasen-Modulationsverfahren unter Verwendung einer Sinusgrundwelle bei Schritt 170 ausgewählt und keine fixierte Phase ausgebildet, da der Modulationsfaktor Mod relativ hoch und der Modulationsfaktor eingeschränkt ist. Wie beschrieben wurde, kann, wenn die Eingabespannung VB auf oder über die vorbestimmte Spannung VA ansteigt, das vorstehende Modulationsverfahren gemäß bzw. entsprechend dem Modulationsfaktor Mod so ausgewählt werden, dass keine fixierte Phase durch des Modulationsverfahren ausgebildet wird.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet die Steuereinrichtung 100 die vorgespeicherte Abbildung bzw. das gespeicherte Kennfeld, wenn eine Korrektur durch Überlagern einer dritten Harmonischen auf eine Sinuswelle ausgeführt wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann ein Funktionsausdruck zuvor gespeichert und für eine Berechnung verwendet werden, oder kann eine Kalkulation durch Approximationsberechnung ausgeführt werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird eine Trägerwellenfrequenz gesenkt, wenn die Eingabespannung VB so hoch wie oder höher als die vorbestimmte Spannung VA ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren gewählt ist, dies im Vergleich zu einer Trägerwellenfrequenz, wenn die Eingangsspannung VB unterhalb der vorbestimmten Spannung VA ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann die Trägerwellenfrequenz überhaupt nicht geändert werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die Gleichstromleistungszufuhr 20, welche die Zufuhrquelle ist, und der elektrische Kompressor 10 einschließlich der Motorantriebseinrichtung an dem Fahrzeug angebracht. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann sie in solch einer Weise ausgestaltet sein, dass die Zufuhrquelle an dem Fahrzeug angebracht ist, wohingegen der elektrische Kompressor einschließlich der Motorantriebseinrichtung ein stationäres System ist. Ferner ist die Zufuhrquelle nicht auf eine Zufuhrquelle beschränkt, die an dem Fahrzeug angebracht ist und kann an einem mobilen Objekt einschließlich beispielsweise eines Flugzeugs oder eines Gefäßes bzw. Wasserfahrzeugs bzw. Schiffs angebracht sein. Auch kann der elektrische Kompressor einschließlich der Motorantriebseinrichtung an einem beweglichen Objekt angebracht sein. Zusätzlich ist die Zufuhrquelle nicht auf eine Zufuhrquelle beschränkt, die an einem mobilen Objekt angebracht ist und kann eine stationäre Zufuhrquelle sein.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist der Inverterschaltkreis 40 an der Außenoberfläche des Endwandabschnitts des Gehäuses 1 angefügt, innerhalb welchem das eingesaugte Kältemittel strömt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann der Inverterschaltkreis an der Außenoberfläche eines rohrartigen Abschnitts des Gehäuses 1 angefügt sein. Ferner kann der Inverterschaltkreis an einer Position vorgesehen werden, an welcher beispielsweise das eingesaugte Kältemittel innerhalb des Gehäuses 1 strömt.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird der Inverterschaltkreis 40 durch das in den Kompressionsmechanismus 11 eingesaugte Kältemittel gekühlt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann der Inverterschaltkreis erzeugte Wärme an die Atmosphäre abgeben.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel treibt die Motorantriebseinrichtung den Motor an, wenn die Last der Kompressionsmechanismus des in dem Wärmepumpenkreis der Fahrzeugklimaanlage angeordneten Kompressors ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausgestaltung beschränkt. Die durch den Motor angetriebene Last kann beispielsweise ein stationärer Kompressionsmechanismus oder eine Last sein, die sich von dem Kompressionsmechanismus unterscheidet.
Es wird bemerkt, dass ein Flussdiagramm oder die Verarbeitung des Flussdiagramms in der vorliegenden Anmeldung Abschnitte (auch als Schritte bezeichnet) enthält, von denen jeder beispielsweise als S100 dargestellt wird. Ferner kann jeder Abschnitt in einige Unterabschnitte geteilt werden, während einige Abschnitte in einem einzelnen Abschnitt kombiniert werden können. Ferner kann jeder dieser so konfigurierten Abschnitte auch als eine Einrichtung, ein Modul oder eine Vorrichtung bezeichnet werden.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf deren Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Konstruktionen eingeschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung vielfältige Modifikation und äquivalente Anordnungen abdeckt. Zusätzlich sind, während die vielfältigen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Gedankens und Bereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Motorantriebseinrichtung, umfassend: einen Inverterschaltkreis (40), welcher drei Schaltelemente aufweist, die so angeordnet sind, dass diese jeweils drei Phasen eines Motors (12) mit einer Dreiphasen-Motorspule (16) entsprechen, eine angelegte Gleichstromspannung, die von einer Leistungsquelle (20) angelegt wird, in eine Wechselstromspannung durch eine Pulsbreitenmodulation gemäß einem Schaltbetrieb zum Schalten zwischen einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand von jedem Schaltelement umwandelt und die Wechselstromspannung an jede Phase der Motorspule ausgibt; eine Spannungserfassungseinrichtung (95), welche die angelegte Gleichstromspannung erfasst; und eine Steuereinrichtung (100), welche die PWM des Inverterschaltkreises steuert, wobei: die Steuereinrichtung selektiv ein PWM-Verfahren zwischen einem ersten Modulationsverfahren zum Fixieren des Ein-Zustands und des Aus-Zustands des Schaltelements entsprechend zumindest einer von drei Phasen und zum Schalten des Ein-Zustands und des Aus-Zustands von dem Schaltelement entsprechend der anderen zumindest einen von drei Phasen, und einem zweiten Modulationsverfahren zum Schalten des Ein-Zustands und des Aus-Zustands der Schaltelemente entsprechend drei Phasen; und wobei die Steuereinrichtung das PWM-Verfahren von dem ersten Modulationsverfahren zu dem zweiten Modulationsverfahren schaltet, wenn die angelegte Gleichstromspannung, die durch die Spannungserfassungseinrichtung erfasst wurde, gleich oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist, unter einer Bedingung, dass das erste Modulationsverfahren ausgewählt ist.
Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Modulationsverfahren ein Dreiphasen-Modulationsverfahren ist.
Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 2, wobei wenn die angelegte Gleichstromspannung gleich oder größer als die vorbestimmte Spannung ist, und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, die Steuereinrichtung die PWM mit Begrenzung eines Absolutwerts eines Modulationsfaktors dahingehend ausführt, niedriger als ein vorbestimmter Wert zu sein.
Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei: wenn die angelegte Gleichstromspannung gleich oder größer als die vorbestimmte Spannung ist, und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, die Steuereinrichtung die PWM gemäß einer Modulationswelle ausführt, die durch Überlagern einer dritten harmonischen Welle über eine Sinuswelle erhalten wird.
Motorantriebseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: wenn die angelegte Gleichstromspannung gleich oder größer als die vorbestimmte Spannung ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, die Steuereinrichtung eine Trägerwellenfrequenz dahingehend reduziert, niedriger als in einem Fall zu sein, in welchem die angelegte Gleichstromspannung niedriger als die vorbestimmte Spannung ist.
Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 5, wobei: wenn die angelegte Gleichstromspannung gleich oder größer als die vorbestimmte Spannung ist und das Dreiphasen-Modulationsverfahren ausgewählt ist, die Steuereinrichtung die Trägerwellenfrequenz dahingehend reduziert, gleich oder geringer als das Zwei-Drittel-fache wie in einem Fall zu sein, in welchem die angelegte Gleichstromspannung geringer als die vorbestimmte Spannung ist.
Motorantriebseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Leistungsquelle an einem mobilen Objekt angebracht ist.
Motorantriebseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: eine Last, welche durch den Motor angetrieben wird, ein Kompressionsmechanismus (11) ist, der Kältemittel in einem Kälteerzeugungskreis einsaugt und komprimiert; und der Inverterschaltkreis durch ein angesaugtes Kältemittel gekühlt wird, das durch den Kompressionsmechanismus angesaugt wird.
Motorantriebseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die vorbestimmte Spannung eine zulässige obere Grenzspannung von schaltkreisbildenden Komponenten der Motorantriebseinrichtung ist,
Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 9, wobei: die schaltkreisbildenden Komponenten den Inverterschaltkreis, einen Kondensator (70) und eine Spule (80) enthalten.