DE112019006913T5

DE112019006913T5 - Motortreibervorrichtung und Kältekreislaufgerät

Info

Publication number: DE112019006913T5
Application number: DE112019006913.6T
Authority: DE
Inventors: Keiichiro SHIZU; Masaki Muramatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2021-11-04
Also published as: JPWO2020174520A1; JP7049521B2; US20220003474A1; WO2020174520A1; US11828512B2; CN113491064A

Abstract

Eine Motortreibervorrichtung (101A), welche einen Motor (3) treibt und in der Lage ist, einen Verbindungszustand von Statorwicklungen (61 bis 63) des Motors (3) umzuschalten, umfasst: Relais (11 bis 13), um den Verbindungszustand der Statorwicklungen (61 bis 63) umzuschalten, und zwar durch umschalten von Positionen von Kontaktplatten (21 bis 23); und eine Kontaktsteuerungseinheit (4), um jede der Positionen der Kontaktplatten (21 bis 23) durch Ausgeben von Signalen (R1 bis R3) zum Betätigen der Kontaktplatten (21 bis 23) an die Relais (11 bis 13). Die Kontaktsteuerungseinheit (4) schaltet den Verbindungszustand um, indem sie Ausgabewerte der Signale (R1 bis R3) der Reihe nach so umschaltet, dass Ausgabewerte der Signale (R1 bis R3) zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten in den Relais (11 bis 13) umgeschaltet werden und eine Umschaltreihenfolge jedes Mal ändert, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wobei die Umschaltreihenfolge eine Reihenfolge ist, in der die Ausgabewerte der Signale (R1 bis R3) umgeschaltet werden.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motortreibervorrichtung und ein Kältekreislaufgerät, welche in der Lage sind, einen Verbindungszustand einer Statorwicklung eines Motors umzuschalten.
Hintergrund
Beispiele für eine Motortreibervorrichtung, die in der Lage ist einen Verbindungszustand von Statorwicklungen eines Motors umzuschalten, umfassen eine Vorrichtung, die zwischen einer Sternverbindung und einer Dreiecksverbindung durch Relais umschalten kann, welche Spulen verwenden. Beispielsweise ist es wünschenswert, dass eine Motortreibervorrichtung für einen Kompressor in einer Klimaanlage einen Motor unter Bedingungen von niedriger Last, bei welchen der Beitrag zum jährlichen Stromverbrauch hoch ist, in einem Sternverbindungszustand treibt, und unter Bedingungen einer hohen Last im Zustand einer Dreiecksverbindung treibt. Solche Betriebsweisen können die Effizienz bei Bedingungen niedriger Last verbessern, und sie können auch hohe Leistung bei Bedingungen hoher Last erreichen.
Wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wird ein plötzlicher großer Strom erzeugt. Der Strom kann einen Schaden an einer Steuerschaltung verursachen. Deshalb ist es wünschenswert, den Strom zu reduzieren, der erzeugt wird, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird. Der in Patentliteratur 1 beschriebene Motor verwendet erste Spuleneinheiten, zweite Spuleneinheiten und Schaltelemente, um zwischen einer Sternverbindung und einer Dreiecksverbindung umzuschalten, und er verwendet zum Zeitpunkt des Umschaltens der Verbindung vorbereitende Lasten, um die Erzeugung eines plötzlichen großen Stroms zum Zeitpunkt des Umschaltens zu unterdrücken.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2016-86587
Überblick
Technisches Problem
Mit der Technik der vorangehend beschriebenen Patentliteratur 1 variiert jedoch der Zeitablauf der Betätigung der Kontaktplatten der Relais aufgrund von Herstellungsabweichungen zwischen den Kontaktplatten, selbst wenn der Strom gleichzeitig zu einer Mehrzahl von Spulen in der Umschaltschaltung fließt. Die Reihenfolge, in der die Kontaktplatten betätigt werden, wird in Abhängigkeit von den Herstellungsabweichungen zwischen den Kontaktplatten bestimmt. Aus diesem Grund werden die Kontaktplatten jedes Mal in der gleichen Reihenfolge betätigt, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird. Dies bedeutet, dass eine Funkenentladung zwischen den Kontaktplatten nur auf eine bestimmte Weise stattfindet. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass bei einem bestimmten Relais ein Komponentenschaden, wie etwa ein Verschweißen von Kontakten oder ein Festheften von Kontakten auftritt, weshalb die Lebensdauer der Motortreibervorrichtung reduziert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorangehend Ausgeführten getätigt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Motortreibervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, es zu vermeiden oder zu verhindern, dass ein bestimmtes Relais eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist, wodurch die Lebensdauer der Relais als Ganzes verlängert wird.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, liegt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Motortreibervorrichtung, die einen Motor treibt, der in der Lage ist, einen Verbindungszustand von Statorwicklungen des Motors umzuschalten. Die Motortreibervorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Relais, um den Verbindungszustand der Statorwicklungen durch Umschalten von Positionen von Kontaktplatten umzuschalten; und eine Kontaktsteuerungseinheit, um jede der Positionen der Kontaktplatten zu steuern, und zwar durch Ausgeben eines Signals zum Betätigen einer entsprechenden Kontaktplatte an ein entsprechendes Relais. Die Kontaktsteuerungseinheit schaltet den Verbindungszustand um, indem Ausgabewerte von Signalen der Reihe nach so umgeschaltet werden, dass die Ausgabewerte der Signale in den Relais zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten umgeschaltet werden, und sie ändert eine Umschaltreihenfolge jedes Mal, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wobei die Schaltreihenfolge eine Reihenfolge ist, in der die Ausgabewerte der Signale umgeschaltet werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Motortreibervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass vermieden oder verhindert werden kann, dass ein bestimmtes Relais eine besonders hohe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist und die Lebensdauer der Relais insgesamt verlängert werden kann.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, welches eine Motortreibervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform aufweist.
2 ist ein Zeitdiagramm, welches beispielhafte Umschaltzeitpunkte von Signalen zeigt, die von einer Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, sowie Betätigungszeitabläufe von Kontaktplatten.
3 ist ein Diagramm, welches eine Liste von Umschaltzeitpunkten von Signalen zeigt, die von der Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, wenn der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umgeschaltet wird.
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Umschaltreihenfolgentabelle zeigt, die durch die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, wenn der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung geändert wird.

5 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel des Verbindungszustands von Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
6 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
7 ist ein Diagramm, welches ein drittes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
8 ist ein Diagramm, welches eine Liste der Umschaltzeitpunkte von Signalen zeigt, die von der Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, wenn der Verbindungszustand von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung umgeschaltet wird.
9 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung umschaltet.
10 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternverbindung in eine Dreiecksverbindung umschaltet.
11 ist ein Diagramm, welches ein drittes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung umschaltet.
12 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, bei dem eine Verbindungszustandsumschalteinheit in der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform aus einem Wechselrichter gebildet ist.
13 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
14 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, das eine Motortreibervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst.
15 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
16 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, welches eine Motortreibervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst.
17 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird.
18 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, welches eine Motortreibervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform umfasst.
19 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß dritten Ausführungsform durchgeführt wird.
20 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Kältekreislaufgeräts gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
21 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Kontaktsteuerungseinheiten der Motortreibervorrichtungen gemäß der Ausführungsformen 1 bis 4 zeigt.
22 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Kontaktsteuerungseinheiten der Motortreibervorrichtungen gemäß der Ausführungsformen 1 bis 4 zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Motortreibervorrichtung und ein Kältekreislaufgerät gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Diese Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, welches eine Motortreibervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Ein Motortreibersystem 100a gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Motortreibervorrichtung 101A und einen Motor 3. Die Motortreibervorrichtung 101A umfasst einen Kondensator 1, einen Wechselrichter 2, eine Kontaktsteuerungseinheit 4, eine Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A, eine Wechselrichtersteuerungsschaltung 6 und eine Verbindungszustandsumschalteinheit 100.
Der Kondensator hält eine Gleichspannung, die von einem Konverter oder dergleichen (nicht dargestellt) zugeführt wird. Der Wechselrichter 2 erzeugt Leistung, die dem Motor 3 zuzuführen ist. Der Wechselrichter 2 wandelt die Gleichspannung, die in dem Kondensator 1 gehalten wird, durch Pulsweitenmodulation in Wechselspannung um und legt die Wechselspannung an den zu treibenden Motor 3 an.
Der Wechselrichter 2 umfasst Schaltelemente 81 bis 86, welches Halbleiter-Schaltelemente sind. Die Schaltelemente 81 bis 83 bilden Schaltelemente des oberen Arms, und die Schaltelemente 84 bis 86 bilden Schaltelemente des unteren Arms. Das Schaltelement 81 des oberen Arms und das Schaltelemente 84 des unteren Arms sind in Reihe geschaltet, um ein Schaltelementpaar für eine U-Phase zu bilden. Auf ähnliche Weise sind das Schaltelement 82 des oberen Arms und das Schaltelement 85 des unteren Arms in Reihe geschaltet, um ein Schaltelementpaar der V-Phase zu bilden, und das Schaltelement 83 des oberen Arms und das Schaltelement 86 des unteren Arms sind in Reihe geschaltet, um ein Schaltelementpaar einer W-Phase zu bilden.
Ein Verbindungspunkt U1 zwischen dem Schaltelement 81 des oberen Arms und dem Schaltelement 84 des unteren Arms ist aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit einem Verbindungspunkt U2 verbunden. Ein Verbindungspunkt V1 zwischen dem Schaltelement 82 des oberen Arms und dem Schaltelement 85 des unteren Arms ist aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit einem Verbindungspunkt V2 verbunden. Ein Verbindungspunkt W1 zwischen dem Schaltelement 83 des oberen Arms und dem Schaltelement 86 des unteren Arms ist aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit einem Verbindungspunkt W2 verbunden. Eine herkömmliche Schaltung kann für die Wechselrichtersteuerungsschaltung 6 verwendet werden, die die Schaltelemente 81 bis 86 des Wechselrichters 2 steuert.
Der Motor 3 ist so konfiguriert, dass jede von drei Statorwicklungen 61, 62 und 63 an beiden Enden offen ist und den Verbindungszustand deshalb ändern kann.
Die Verbindungszustandsumschalteinheit 10 umfasst Relais 11 bis 13 und schaltet den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 zu einer Sternschaltung oder einer Dreiecksschaltung. Die Relais 11 bis 13 sind Wechselkontakt-Relais und umfassen jeweils eine Kontaktplatte und eine Spule. Die Kontaktplatte weist einen Anschluss auf, der mit der Statorwicklung verbunden ist, und sie weist einen anderen Anschluss auf, der mit einem ersten Kontakt oder einem zweiten Kontakt verbunden ist. Die Spule wird verwendet, um die Kontaktplatte zu betätigen.
Insbesondere umfasst das Relais 11 eine Kontaktplatte 21, Kontakte 41 und 51 und eine Spule 31. Wenn Strom durch die Spule 31 nicht fließt, ist die Kontaktplatte 21 mit dem Kontakt 41 verbunden, welches der erste Kontakt ist. Wenn Strom in der Spule 31 fließt, ist die Kontaktplatte mit dem Kontakt 51 verbunden, welcher der zweite Kontakt ist.
Auf ähnliche Weise umfasst das Relais 12 eine Kontaktplatte 22, Kontakte 42 und 52 und eine Spule 32. Wenn Strom in der Spule 32 nicht fließt, ist die Kontaktplatte 22 mit dem Kontakt 42 verbunden, welches der erste Kontakt ist. Wenn in der Spule 32 Strom fließt, ist die Kontaktplatte 22 mit dem Kontakt 52 verbunden, welcher der zweite Kontakt ist.
Das Relais 13 umfasst eine Kontaktplatte 23, Kontakte 43 und 53 und eine Spule 33. Wenn Strom in der Spule 33 nicht fließt, ist die Kontaktplatte 23 mit dem Kontakt 43 verbunden, welcher der erste Kontakt ist. Wenn Strom in der Spule 33 fließt, ist die Kontaktplatte 23 mit dem Kontakt 53 verbunden, welcher der zweite Kontakt ist.
Die Kontakte 41, 42 und 43 sind mit einem Neutral-Anschluss 8 verbunden. Die Kontakte 51, 52 und 53 sind jeweils mit den drei Ausgangsanschlüssen des Wechselrichters 2 verbunden. Insbesondere ist der Kontakt 51 über den Verbindungspunkt V2 mit dem Verbindungspunkt V1 verbunden, der Kontakt 52 ist über den Verbindungspunkt W2 mit dem Verbindungspunkt W1 verbunden, und der Kontakt 53 ist über den Verbindungspunkt U2 mit dem Verbindungspunkt U1 verbunden.
Jede der drei Statorwicklungen 61, 62 und 63 des Motors 3 weist einen Anschluss auf, der mit einem entsprechenden der drei Ausgangsanschlüsse des Wechselrichters 2 verbunden ist, und weist einen weiteren Anschluss auf, der mit einer entsprechenden der Kontaktplatten 21, 22 und 23 der drei Relais 11, 12 und 13 verbunden ist. Insbesondere ist die Statorwicklung 61 an einem Ende mit der Kontaktplatte 21 verbunden, und sie ist an dem anderen Ende mit dem Verbindungspunkt U2 verbunden. Die Statorwicklung 62 ist an einem Ende mit der Kontaktplatte 22 verbunden, und sie ist an dem anderen Ende mit dem Verbindungspunkt V2 verbunden. Die Statorwicklung 63 ist an einem Ende mit der Kontaktplatte 23 verbunden, und sie ist an dem anderen Ende mit dem Verbindungspunkt W2 verbunden.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 steuert den Verbindungszustand der Umschalteinheit 10. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 betätigt die Kontaktplatten 21 bis 23 der Relais 11 bis 13, um den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 zu ändern. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 gibt ein Signal R1 an die Spule 31 aus, um die Kontaktplatte 21 zu betätigen, sie gibt ein Signal R2 an die Spule 32 aus, um die Kontaktplatte 22 zu betätigen, und sie gibt ein Signal R3 an die Spule 33 aus, um die Kontaktplatte 23 zu betätigen.
Die Signale R1, R2 und R3 sind Signale, die Strom durch die Spulen 31, 32 bzw. 33 fließen lassen. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 lässt Strom durch die Spulen 31 bis 33 fließen, um die Kontaktplatten 21 bis 23, welche bewegliche Teile sind, zu bewegen. Die Kontaktplatten 21 bis 23 sind jeweils aus einem Element gebildet, das mechanisch arbeitet, und die Kontaktplatten 21 bis 23 können aufgrund von Herstellungsabweichungen zwischen den Kontaktplatten 21 bis 23 zu verschiedenen Zeiten betätigt werden. Abweichungen der Betätigungszeiten liegen beispielsweise im Bereich von Millisekunden.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 wählt eine Umschaltreihenfolge aus einer später beschriebenen Umschaltreihenfolgentabelle aus, in welcher eine Mehrzahl von Typen von Umschaltreihenfolgen beschrieben sind, und sie schaltet die Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 von HI (High: An) auf LO (Low: Aus) oder von LO zu HI gemäß der ausgewählten Umschaltreihenfolge um. Jede Umschaltreihenfolge definiert die Reihenfolge, in der die Signale R1, R2 und R3 von HI nach LO oder von LO nach HI umgeschaltet werden. Eine der Umschaltreihenfolgen definiert beispielsweise, dass das Signal R1 von HI nach LO umgeschaltet wird, dann das Signal R2 von HI nach LO umgeschaltet wird, und dann das Signal R3 von HI nach LO umgeschaltet wird. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 speichert die Umschaltreihenfolge, die ausgewählt ist und verwendet wird, in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A. Die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A ist beispielsweise ein Speicher, der eine Historie der Umschaltreihenfolgen speichert, die von der Kontaktsteuerungseinheit 4 gesendet werden. Es ist ausreichend, wenn die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A die letzten fünf Umschaltreihenfolgen speichert, die durch die Kontaktsteuerungseinheit 4 ausgewählt wurden.
Wie vorangehend beschrieben steuert die Kontaktsteuerungseinheit 4 die Positionen (Verbindungspositionen) der Kontaktplatten 21 bis 23, indem sie an die Kontaktplatten 21 bis 23 die Signale R1 bis R2 zum Betätigen der Kontaktplatten 21 bis 23 ausgibt. Die Relais 11 bis 13 schalten den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 durch Umschalten der Positionen der Kontaktplatten 21 bis 23 um. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 in der ersten Ausführungsform schaltet der Reihe nach die Ausgabewerte der Signale R1 bis R3 so um, dass die Ausgabewerte der Signale R1 bis R3 zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten in den Spulen 31 bis 33 umgeschaltet werden, wodurch der Verbindungszustand umgeschaltet wird. Zudem ändert die Kontaktsteuerungseinheit 4 die Umschaltreihenfolge jedes Mal, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, und zwar basierend auf der Umschaltreihenfolge, die in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A gespeichert ist.
Nun wird der Betrieb zum Umschalten des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 durch die Motortreibervorrichtung 101A beschrieben. 2 ist ein Zeitdiagramm, welches beispielhafte Umschaltzeitpunkte der Signale zeigt, die von der Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, und die Betätigungszeitpunkte der Kontaktplatten zeigt.
Der obere Teil in 2 zeigt die Umschaltzeitpunkte zwischen HI und LO der Signale R1, R2 und R3, die von der Kontaktsteuerungseinheit 4 ausgegeben werden, um den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 umzuschalten. Der untere Teil in 2 zeigt die Betätigungszeitpunkte der Kontaktplatten 21, 22 und 23, die durch die Signale R1, R2 und R3 betätigt werden.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 gibt die Signale R1, R2 und R3 mit einer Zeitdifferenz t1 zwischen deren Umschaltzeitpunkten aus, sodass die Signale R1, R2 und R3 zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten von HI zu LO oder von LO zu HI umgeschaltet werden. Die Zeitdifferenz t1 ist größer als eine maximale Verzögerungszeit (Zeitperiode) t2_max, welche die maximale Zeitdauer von Variationen des Betätigungszeitpunkts der Kontaktplatten 21 bis 23 ist.
Wie in 2 gezeigt, schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Ausgabewert des Signals R2 von HI auf LO, nachdem die Zeitdifferenz t1 nach der Zeit verstrichen ist, zu der der Ausgabewert des Signals R1 von HI auf LO geschaltet wurde. Ferner schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Ausgabewert des Signals R3 von HI nach LO um, nachdem die Zeitdifferenz t1 ab der Zeit verstrichen ist, zu der der Ausgabewert des Signals R2 von HI auf LO umgeschaltet wurde.
Es sei angenommen, dass in einem solchen Fall die differenziellen Verzögerungszeiten (Zeitdauern), welches Verzögerungszeiten der Betätigung der Kontaktplatten 21, 22 und 23 sind, differenzielle Verzögerungszeiten t2a, t2b bzw. t2c sind. In diesem Fall wird die Kontaktplatte 21 nach der differenziellen Verzögerungszeit t2a ab der Zeit betätigt, zu der die Steuereinheit 4 den Ausgabewert des Signals R1 von HI auf LO umgeschaltet. Auf ähnliche Weise wird die Kontaktplatte 22 nach der differenziellen Verzögerungszeit t2b ab der Zeit betätigt, zu der die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Ausgabewert des Signals R2 von HI auf LO umgeschaltet, und die Kontaktplatte 23 wird nach der differenziellen Verzögerungszeit t2c ab der Zeit betätigt, zu der die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Ausgabewert des Signals R3 von HI auf LO umschaltet.
Wenn die differenzielle Verzögerungszeit t2a gleich der maximalen Verzögerungszeit t2_max ist, ist die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Kontaktplatte 21 betätigt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert des Signals R2 von HI auf LO umschaltet, minimal. Selbst in einem solchen Fall wird der Ausgabewert des Signals R2 von HI auf LO mit einem Zeitdauergrenzwert t1-t2_max (t2a) umgeschaltet, nachdem die Kontaktplatte 21 betätigt wird; deshalb wird die Kontaktplatte 22 nicht vor der Kontaktplatte 21 betätigt.
3 ist ein Diagramm, welches eine Liste der Umschaltzeitpunkte der Signale zeigt, die von der Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, wenn der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umgeschaltet wird. 3 zeigt eine Liste der Zeitdiagramme, die die Umschaltreihenfolgen der Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 angeben, wenn die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umschaltet.
In einem Fall, in dem der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umgeschaltet wird, gibt es sechs Reihenfolgenmuster, in denen die Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 umgeschaltet werden, d. h., es gibt die in 3 gezeigten Zeitdiagramme 80A bis 80F. Jedes der Zeitdiagramme 80A bis 80F gibt an, dass nach Ablauf der Zeitdifferenz t1 ab der Zeit, zu der der Ausgabewert eines Signals umgeschaltet wird, der Ausgabewert des nächsten Signals umgeschaltet wird.
In dem Zeitdiagramm 80A werden der Ausgabewert des Signals R1, der Ausgabewert des Signals R2 und der Ausgabewert des Signals R3 in dieser Reihenfolge von HI auf LO umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 80B werden der Ausgabewert des Signals R2, der Ausgabewert des Signals R3 und der Ausgabewert des Signals R1 in dieser Reihenfolge von HI auf LO umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 80C werden der Ausgabewert des Signals R3, der Ausgabewert des Signals R1 und der Ausgabewert des Signals R2 in dieser Reihenfolge von HI auf LO umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 80D werden der Ausgabewert des Signals R1, der Ausgabewert des Signals R3 und der Ausgabewert des Signals R2 in dieser Reihenfolge von HI auf LO umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 80E werden der Ausgabewert des Signals R3, der Ausgabewert des Signals R2 und der Ausgabewert des Signals R1 in dieser Reihenfolge von HI auf LO umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 80F werden der Ausgabewert des Signals R2, der Ausgabewert des Signals R1 und der Ausgabewert des Signals R3 in dieser Reihenfolge von HI auf LO geschaltet. Die Reihenfolge, in der die Kontaktplatten 21, 22 und 23 betätigt werden bzw. arbeiten wird einzig durch die Umschaltreihenfolge der Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 bestimmt, wie dies vorangehend beschrieben wurde; weshalb eine Beschreibung hiervon weggelassen wird.
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration der Umschaltreihenfolgentabelle zeigt, die durch die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, wenn der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung geändert wird. 4 zeigt eine Umschaltreihenfolgentabelle 800, die den in 3 gezeigten Zeitdiagrammen 80A bis 80F entspricht.
Die Umschaltreihenfolgentabelle 800 ist eine Tabelle, in der die Umschaltreihenfolgen, die durch die Kontaktsteuerungseinheit 4 auszuwählen sind, festgelegt sind. In der Umschaltreihenfolgentabelle 800 sind die Umschaltreihenfolgen, die den Zeitdiagrammen 80A bis 80F entsprechen, als Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx angegeben. Beispielsweise definiert die Umschaltreihenfolge Bx, die dem Zeitdiagramm 80B entspricht, dass der Ausgabewert des Signals R2, der Ausgabewert des Signals R3 und der Ausgabewert des Signals R1 in dieser Reihenfolge umgeschaltet werden.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 wählt jedes Mal, wenn der Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 umgeschaltet wird, eine andere der sechs Umschaltreihenfolgen aus, die in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 festgelegt sind, wodurch die Reihenfolge umgeschaltet wird, in der die Kontaktplatten 21, 22 und 23 arbeiten bzw. betätigt werden. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 speichert die ausgewählte Umschaltreihenfolge in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A. Wenn die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A die letzten fünf gewählten Umschaltreihenfolgen speichert, muss die Kontaktsteuerungseinheit 4 nur die Umschaltreihenfolge auswählen, die nicht in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A gespeichert ist. Folglich kann die Kontaktsteuerungseinheit 4 die sechs Umschaltreihenfolgen gleichmäßig auswählen.
Wenn die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A nur vier oder weniger der letzten ausgewählten Umschaltreihenfolgen speichert, wählt die Kontaktsteuerungseinheit 4 eine Umschaltreihenfolge zufällig aus den Umschaltreihenfolgen aus, die nicht in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A gespeichert sind. Wenn beispielsweise die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A nur eine letzte ausgewählte Umschaltreihenfolge speichert, wählt die Kontaktsteuerungseinheit 4 aus den fünf Umschaltreihenfolgen, die nicht in der Steuerungsreihenfolgensspeichereinheit 5A gespeichert sind, eine Umschaltreihenfolge zufällig aus.
Nun wird ein Beispiel des Übergangs des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 beschrieben, wenn die Kontaktsteuerungseinheit 4 die Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 umschaltet, um den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umzuschalten. 5 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umschaltet. 6 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umschaltet. 7 ist ein Diagramm, welches ein drittes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umschaltet.
5 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 3 gezeigten Zeitdiagramm 80A. 6 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 3 gezeigten Zeitdiagramm 80B. 5 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 3 gezeigten Zeitdiagramm 80C. Die 5 bis 7 zeigen die Verbindungszustände, nachdem die Kontaktplatten infolge der zweiten Signalumschaltung betätigt wurden bzw. gearbeitet haben.
Während der Zeitdauer zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in den in 3 gezeigten Zeitdiagrammen 80A bis 80C sind zwei der Kontaktplatten 21, 22 und 23 mit dem Neutral-Anschluss 8 verbunden. Wenn die zweite Signalumschaltung durchgeführt wird, werden die offenen Enden von zwei der drei Statorwicklungen 61 bis 63 über den Neutral-Anschluss 8 kurzgeschlossen, weshalb in den zwei Kontaktplatten ein Kurzschlussstrom erzeugt wird.
Im Fall des in 5 gezeigten Verbindungszustands wird der Kurzschlussstrom in den Kontaktplatten 21 und 22 erzeugt, in dem Fall des in 6 gezeigten Verbindungszustands wird der Kurzschlussstrom in den Kontaktplatten 22 und 23 erzeugt. In dem Fall des in 7 gezeigten Verbindungszustands wird der Kurzschlussstrom in den Kontaktplatten 21 und 23 erzeugt.
Ferner kann die Erzeugung des Kurzschlussstroms aufgrund des vorübergehenden Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung durch die Kontaktsteuerungseinheit 4 verteilt werden, welche jedes der Zeitdiagramme 80D bis 80F (Umschaltreihenfolgen Dx bis Fx) auswählt. Der Kurzschlussstrom wird in den Kontaktplatten 22 und 23 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 80D erzeugt. Der Kurzschlussstrom wird in den Kontaktplatten 21 und 22 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 80E erzeugt. Der Kurzschlussstrom wird in den Kontaktplatten 21 und 23 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 80F erzeugt.
In der ersten Ausführungsform wählt die Kontaktsteuerungseinheit 4 aus den Zeitdiagrammen 80A bis 80F (Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx) ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann aus, wenn der Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung umgeschaltet wird, sodass die Kontaktplatte, in der unter den Kontaktplatten 21, 22 und 23 der Kurzschlussstrom zu erzeugen ist, auf eine verteilte Weise geändert werden kann. Alternativ kann die Kontaktsteuerungseinheit 4 aus den Zeitdiagrammen 80A bis 80C (Umschaltreihenfolgen Ax bis Cx) ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann auswählen, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird. Alternativ kann die Kontaktsteuerungseinheit 4 aus den Zeitdiagrammen 80D bis 80F (Umschaltreihenfolgen Dx bis Fx) ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann auswählen, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 führt einen solchen Prozess des Änderns einer Kontaktplatte, in der der Kurzschlussstrom zu erzeugen ist, auf eine verteilende Weise auch in dem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung in einer ähnlichen Weise durch. 8 ist ein Diagramm, welches eine Liste von Umschaltzeitpunkten der Signale zeigt, die von der Kontaktsteuerungseinheit der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben werden, wenn der Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umgeschaltet wird. 8 zeigt eine Liste der Zeitdiagramme, die die Umschaltreihenfolgen der Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 angeben, wenn die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umschaltet.
In einem Fall, in dem der Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umgeschaltet wird, gibt es sechs Reihenfolgenmuster, in denen die Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 umgeschaltet werden, d. h. die in 8 gezeigten Zeitdiagramme 75A bis 75F. Jedes der Zeitdiagramme 75A bis 75F gibt an, dass nach Ablauf der Zeitdifferenz t1 zwischen der Zeit, zu der der Ausgabewert eines Signals umgeschaltet wird, der Ausgabewert des nächsten Signals umgeschaltet wird.
In dem Zeitdiagramm 75A werden der Ausgabewert des Signals R1, der Ausgabewert des Signals R2 und der Ausgabewert des Signals R3 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 75B werden der Ausgabewert des Signals R2, der Ausgabewert des Signals R3 und der Ausgabewert des Signals R1 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 75C werden der Ausgabewert des Signals R3, der Ausgabewert des Signals R1 und der Ausgabewert des Signals R2 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 75D werden der Ausgabewert des Signals R1, der Ausgabewert des Signals R3 und der Ausgabewert des Signals R2 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 75E werden der Ausgabewert des Signals R3, der Ausgabewert des Signals R2 und der Ausgabewert des Signals R1 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet. In dem Zeitdiagramm 75F werden der Ausgabewert des Signals R2, der Ausgabewert des Signals R1 und der Ausgabewert des Signals R3 in dieser Reihenfolge von LO nach HI umgeschaltet.
Nun wird ein Beispiel des Übergangs des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 beschrieben, wenn die Kontaktsteuerungseinheit 4 die Ausgabewerte der Signale R1, R2 und R3 umschaltet, um den Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umzuschalten. 9 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreieckschaltung umschaltet. 10 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umschaltet. 11 ist ein Diagramm, welches ein drittes Beispiel des Verbindungszustands der Statorwicklungen zeigt, wenn die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umschaltet.
9 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 8 gezeigten Zeitdiagramm 75A. 10 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 8 gezeigten Zeitdiagramm 75B. 11 zeigt den Verbindungszustand zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 8 gezeigten Zeitdiagramm 75C. Die 9 bis 11 zeigen die Verbindungszustände nachdem die Kontaktplatten infolge der zweiten Signalumschaltung gearbeitet haben bzw. betätigt wurden.
Während der Zeitdauer zwischen der zweiten Signalumschaltung und der dritten Signalumschaltung in dem in 8 gezeigten Zeitdiagrammen 75A bis 75C ist eine der Statorwicklungen 61 bis 63 offen und ein Strompfad für den Wicklungsstrom geht verloren. Deshalb wird zusätzlich zu einer Funkenentladung eine Spannungsspitze erzeugt. Die Funkenentladung und die Spannungsspitze werden zu der offenen Kontaktplatte übertragen.
In dem Fall des in 9 gezeigten Verbindungszustands werden eine Funkenentladung und eine Spannungsspitze in dem Relais 13 erzeugt. In dem Fall des in 10 gezeigten Verbindungszustands werden eine Funkenentladung und eine Spannungsspitze in dem Relais 11 erzeugt. In dem Fall des in 11 gezeigten Verbindungszustands werden eine Funkenentladung und eine Spannungsspitze in dem Relais 12 erzeugt.
Ferner kann die Erzeugung der Funkenentladung und der Spannungsspitze aufgrund des vorübergehenden Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung durch die Kontaktsteuerungseinheit 4 verteilt werden, welche jedes der Zeitdiagramme 75D bis 75F auswählt. Die Funkenentladung und die Spannungsspitze werden in dem Relais 11 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 75D erzeugt. Die Funkenentladung und die Spannungsspitze werden in dem Relais 13 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 75E erzeugt. Die Funkenentladung und die Spannungsspitze werden in dem Relais 12 zwischen der ersten Signalumschaltung und der zweiten Signalumschaltung in dem Zeitdiagramm 75F erzeugt.
In der ersten Ausführungsform wählt die Kontaktsteuerungseinheit 4 aus den Zeitdiagrammen 75A bis 75C ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann aus, wenn der Verbindungszustand von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung umgeschaltet wird, sodass das Relais, in dem die Funkenentladung und die Spannungsspitze erzeugt werden müssen, auf eine verteilte Weise geändert werden kann. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 kann aus den Zeitdiagrammen 75A bis 75C ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann auswählen, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird. Alternativ kann die Kontaktsteuerungsschaltung 4 aus den Zeitdiagrammen 75D bis 75F ein anderes Zeitdiagramm jedes Mal dann auswählen, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird.
Die vorangehend beschriebene Spannungsspitze verursacht eine übermäßig große Spannung an jedem der Halbleiterelemente, die den Wechselrichter 2 bilden, was einen Defekt, wie etwa Kontakthaftung, in dem Wechselrichter 2 verursachen kann. Beispiele für die Halbleiterelemente, welche den Wechselrichter 2 bilden, umfassen ein Halbleiterschaltelement und ein Halbleitergleichrichtelement. Beispiele für das Halbleiterschaltelement umfassen einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Beispiele für das Halbleitergleichrichtelement umfassen eine einzelne Diode und eine in einem MOSFET enthaltene Diode. Gemäß der ersten Ausführungsform kann, selbst wenn eine übermäßige Spannung, wie etwa eine Spannungsspitze, erzeugt wird, die in jedem Halbleiterelement des Wechselrichters 2 erzeugte Spannungsspitze auf jedes Halbleiterelement verteilt werden.
Ein Wechselrichter kann anstatt der Relais 11, 12 und 13 in der Verbindungszustandsumschalteinheit 10 verwendet werden. 12 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, bei dem die Verbindungszustandsumschalteinheit in der Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform aus einem Wechselrichter gebildet ist.
Ein Motortreibersystem 100x umfasst eine Motortreibervorrichtung 101X und den Motor 3. Die Motortreibervorrichtung 101X umfasst dem Kondensator 1, den Wechselrichter 2, eine Kontaktsteuerungseinheit 4X, die Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A, die Wechselrichtersteuerungsschaltung 6 und den Wechselrichter 9. Der Wechselrichter 9 weist eine Konfiguration ähnlich der des Wechselrichters 2 auf und implementiert die Funktionen, die denen der Verbindungzustandsumschalteinheit 10 ähnlich sind.
Der Wechselrichter 9 umfasst Schaltelemente 91 bis 96. Die Schaltelemente 91 bis 93 bilden Schaltelemente des oberen Arms, und die Schaltelemente 94 bis 96 bilden Schaltelemente des unteren Arms. Die Schaltelemente 91 und 94 sind in Reihe geschaltet, die Schaltelemente 92 und 95 sind in Reihe geschaltet, und die Schaltelemente 93 und 96 sind in Reihe geschaltet.
Ein Verbindungspunkt U3 zwischen dem Schaltelement 91 und dem Schaltelement 94 ist aus dem Wechselrichter 9 herausgezogen und mit einem Ende der Statorwicklung 81 verbunden. Ein Verbindungspunkt V3 zwischen dem Schaltelement 92 und dem Schaltelement 95 ist aus dem Wechselrichter 9 herausgezogen und mit einem Ende der Statorwicklung 62 verbunden. Ein Verbindungspunkt W3 zwischen dem Schaltelement 93 und dem Schaltelement 96 ist aus dem Wechselrichter 9 herausgezogen und mit einem Ende der Statorwicklung 63 verbunden.
Wenn der Wechselrichter 9 anstatt der Verbindungszustandsumschalteinheit 10 verwendet wird, ist der Verbindungspunkt U1 des Wechselrichters 2 aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit dem anderen Ende der Statorwicklung 61 verbunden. Ferner ist der Verbindungspunkt V1 des Wechselrichters 2 aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit dem anderen Ende der Statorwicklung 62 verbunden, und der Verbindungspunkt W1 des Wechselrichters 2 ist aus dem Wechselrichter 2 herausgezogen und mit dem anderen Ende der Statorwicklung 63 verbunden.
Wenn der Wechselrichter 9 verwendet wird, schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4X die Ausgabewerte der Signale, die an die Schaltelemente 91 bis 96 der Reihe nach ausgegeben werden, so, dass die Ausgabewerte der Signale in den Schaltelementen 91 bis 96 zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten umgeschaltet werden. Ferner ändert die Kontaktsteuerungseinheit 4X die Umschaltreihenfolge, welches die Reihenfolge ist, mit der die Ausgabewerte der Signale umgeschaltet werden, jedes Mal um, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird.
Selbst wenn der Wechselrichter 9 anstatt der Verbindungszustandsumschalteinheit 10, wie vorangehend beschrieben, verwendet wird, kann die Motortreibervorrichtung 101X eine der Motortreibervorrichtung 101 ähnliche Wirkung auf die Erzeugung von Funkenentladung und Spannungsspitzen erreichen, indem die in 3 gezeigten Zeitdiagramme 80A bis 80F oder die in 8 gezeigten Zeitdiagramme 75A bis 75F der Reihe nach verwendet werden.
13 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 führt in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung und in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung einen ähnlichen Prozess aus; deshalb wird hier der Prozess für einen Fall beschrieben, in dem die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 liest die vorangegangene Umschaltreihenfolge aus der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A aus (Schritt S11). Die Kontaktsteuerungseinheit 4 wählt aus der in 4 gezeigten Umschaltreihenfolgentabelle 800 eine Umschaltreihenfolge aus, die von der vorangegangenen Umschaltreihenfolge verschieden ist (Schritt S12).
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 schaltet den Ausgabewert der Signale gemäß der ausgewählten Umschaltreihenfolge mit der dazwischenliegenden Zeitdifferenz t1 um (Schritt S13). Die Kontaktsteuerungseinheit 4 speichert die ausgewählte Umschaltreihenfolge in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A (Schritt S14).
Auf diese Weise speichert die Kontaktsteuerungseinheit 4 die aus der Umschaltreihenfolgentabelle 800 ausgewählte Umschaltreihenfolge in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A und liest die Umschaltreihenfolge aus der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A, wenn die nächste Verbindungszustandsumschaltung durchgeführt wird; deshalb kann die Kontaktsteuerungseinheit 4 jedes Mal, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, eine andere Umschaltreihenfolge auswählen.
Wie vorangehend beschrieben, umfassen die Motortreibervorrichtungen 101A und 101X gemäß der ersten Ausführungsform jeweils die Kontaktsteuerungseinheit 4, welche die Reihenfolge, in der den Wicklungen 31 bis 33 der Relais 11 bis 13 Strom zugeführt wird; deshalb kann ein Fehler vermieden oder verhindert werden, der nur in einem bestimmten Relais auftritt. Dies verhindert, dass ein bestimmtes Relais eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist, und die Lebensdauer der Relais 11 bis 13 insgesamt kann verlängert werden. Deshalb kann die Zuverlässigkeit des Betriebs des Motors 3 verbessert werden.
Zweite Ausführungsform.
Nun wird eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 14 und 15 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist die Reihenfolge, in der die Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx ausgewählt werden, voreingestellt, und eine Motortreibervorrichtung wählt die Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx gemäß der voreingestellten Reihenfolge der Reihe nach aus.
14 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, dass eine Motortreibervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform aufweist. In 14 gezeigte Komponenten, die die gleichen Funktionen wie die des Motortreibersystems 100a in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform erreichen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Ein Motortreibersystem 100B gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine Motortreibervorrichtung 101B und den Motor 3. Die Motortreibervorrichtung 101B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motortreibervorrichtung 101A dahingehend, dass die Motortreibervorrichtung 101B eine Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B anstatt der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A aufweist.
Die Reihenfolge, in welcher die in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 gespeicherten sechs Umschaltreihenfolgen auszuwählen sind, wird in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B eingestellt. Beispielsweise wird in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B Information (nachfolgend als Auswahlreihenfolgeninformation bezeichnet) zum Veranlassen, dass die Kontaktsteuerungseinheit 4 der Reihe nach die Umschaltreihenfolge Ax, die Umschaltreihenfolge Bx, die Umschaltreihenfolge Cx, die Umschaltreihenfolge Dx, die Umschaltreihenfolge Ex und die Umschaltreihenfolge Fx in dieser Reihenfolge ausgewählt wird, gespeichert. Die Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B ist beispielsweise ein Speicher.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 wählt der Reihe nach die Umschaltreihenfolgen in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 gemäß der Reihenfolge aus, die in der Auswahlreihenfolgeninformation in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B eingestellt ist. Wenn beispielsweise die Umschaltreihenfolge Äx zur Auswahl bei der ersten Auswahl in der Auswahlreihenfolgeninformation eingestellt ist, liest die Kontaktsteuerungseinheit 4 die Umschaltreihenfolge Ax aus der Umschaltreihenfolgentabelle 800 bei der ersten Auswahl aus. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 schaltet die Ausgabewerte jedes der Signale R1 bis R3 gemäß der gelesenen Umschaltreihenfolge um.
Nachfolgend wird der Betrieb der Motortreibervorrichtung 101B beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird der Betrieb beschrieben, der von der der Motortreibervorrichtung 101A gemäß der ersten Ausführungsform verschieden ist. 15 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 führt in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Dreiecksschaltung zu einer Sternschaltung und in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Sternschaltung zu einer Dreiecksschaltung einen ähnlichen Prozess durch; deshalb wird nun ein Prozess in einem Fall beschrieben, in dem die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 liest eine Umschaltreihenfolge aus der Umschaltreihenfolgentabelle 800 in Übereinstimmung mit der in der Auswahlreihenfolgeninformation in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B eingestellten Reihenfolge (Schritt S21). Die Kontaktsteuerungseinheit 4 schaltet die Ausgabewerte der Ausgabesignale mit der dazwischenliegenden Zeitdifferenz t1 gemäß der gelesenen Umschaltreihenfolge um (Schritt S22).
Auf diese Weise ist die Reihenfolge, in der die in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 gespeicherten sechs Umschaltreihenfolgen auszuwählen sind, in der Umschaltreihenfolgeninformation in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B voreingestellt, und die Kontaktsteuerungseinheit 4 liest eine Umschaltreihenfolge aus der Umschaltreihenfolgentabelle 800 in Übereinstimmung mit der in der Auswahlreihenfolgeninformation eingestellten Reihenfolge.
Wenn die Reihenfolge, in der die Umschaltreihenfolgen auszuwählen sind, so eingestellt ist, dass die Anzahl der Male, die die Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx ausgewählt werden, vergleichmäßigt werden, wird bei der Auswahlreihenfolgeninformation die Anzahl der Erzeugungen von Kurzschlussströmen, Funkenentladungen und Spannungsspitzen in jedem der Relais 11, 12 und 13 ebenfalls vergleichmäßigt.
In einem Fall, in dem die Reihenfolge, in der die Umschaltreihenfolge Ax, die Umschaltreihenfolge Bx, die Umschaltreihenfolge Cx, die Umschaltreihenfolge Dx, die Umschaltreihenfolge Ex und die Umschaltreihenfolge Fx in der Auswahlreihenfolgeninformation beispielhaft eingestellt ist, wird, wie vorangehend beschrieben, wenn die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand 6N (N ist eine ganze Zahl) mal umschaltet, die Anzahl der Erzeugungen von Kurzschlussströmen, Funkenentladungen und Spannungsspitzen in jedem der Relais 11, 12 und 13 vergleichmäßigt.
Wie vorangehend beschrieben, ist bei der Motortreibervorrichtung 101B gemäß der zweiten Ausführungsform die Reihenfolge, in der die Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx (Auswahlreihenfolgeninformation) auszuwählen ist, in der Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B eingestellt. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 wählt die Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx in Übereinstimmung mit der Auswahlreihenfolgeninformation so aus, dass die Anzahl der Erzeugungen von Kurzschlussströmen oder dergleichen in jedem der Relais 11, 12 und 13 vergleichmäßigt werden kann. Deshalb kann die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls jedes der Relais 11, 12 und 13 vergleichmäßigt werden.
Dritte Ausführungsform.
Nun wird eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform detektiert eine Motortreibervorrichtung Ströme, die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen und wählt aus den Umschaltreihenfolgen in Ax bis Fx in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 basierend auf den detektierten Strömen eine Umschaltreihenfolge aus, die die in den Kontaktplatten 21 bis 23 erzeugten Kurzschlussströme reduziert.
16 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, das eine Motortreibervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform umfasst. In 16 gezeigte Komponenten, die die gleichen Funktionen wie die des Motortreibersystems 100a in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform erreichen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Ein Motortreibersystem 100c gemäß der dritten Ausführungsform umfasst eine Motortreibervorrichtung 101C und den Motor 3. Die Motortreibervorrichtung 101C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motortreibervorrichtung 101A dahingehend, dass die Motortreibervorrichtung 101C eine Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C anstatt der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A umfasst. Ferner umfasst die Motortreibervorrichtung 101C eine Stromdetektionsvorrichtung 70.
Die Stromdetektionsvorrichtung 70 ist eine Vorrichtung, die Ströme detektiert, die in den Statorwicklungen 61, 62 und 63 fließen, und sie umfasst Wicklungsstromdetektionseinheiten 71 bis 73. Die Wicklungsstromdetektionseinheit 71 ist an dem Draht zwischen einem Ende der Statorwicklung 61 und der Kontaktplatte 21 angeordnet, die Wicklungsstromdetektionseinheit 72 ist an dem Draht zwischen einem Ende der Statorwicklung 62 und der Kontaktplatte 22 angeordnet, und die Wicklungsstromdetektionseinheit 73 ist an dem Draht zwischen einem Ende der Statorwicklung 63 und der Kontaktplatte 23 angeordnet.
Die Wicklungsstromdetektionseinheit 71 detektiert einen Stromwert eines Wicklungsstroms 7a, der in der Statorwicklung 61 fließt und sendet das Detektionsergebnis an die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C. Die Wicklungsstromdetektionseinheit 72 detektiert einen Stromwert eines Wicklungsstroms 7b, der in der Statorwicklung 62 fließt und sendet das Detektionsergebnis an die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C. Die Wicklungsstromdetektionseinheit 73 detektiert einen Stromwert eines Wicklungsstroms 7c, der in der Statorwicklung 63 fließt und sendet den Stromwert des Detektionsergebnisses an die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C.
Die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C wählt und bestimmt basierend auf dem durch die Wicklungsstromdetektionseinheiten 71 bis 73 detektierten Stromwerten aus den sechs Umschaltreihenfolgen Ax bis Fx in der Umschaltreihenfolgentabelle 800 eine Umschaltreihenfolge, welche Kurzschlussströme reduziert, die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 erzeugt werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Motortreibervorrichtung 101C beschrieben. In der dritten Ausführungsform wird der Betrieb beschrieben, der von der der Motortreibervorrichtung 101A gemäß der ersten Ausführungsform verschieden ist. 17 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Kontaktsteuerungseinheit 4 führt in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung und in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung einen ähnlichen Prozess durch; deshalb wird nun ein Prozess für den Fall erläutert, in dem die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
Wenn die Wicklungsstromdetektionseinheiten 71 bis 73 Stromwerte der Wicklungsströme 7a, 7b und 7c detektieren, liest die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C die Stromwerte von der Stromdetektionsvorrichtung 70 (Schritt S31).
Die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C wählt aus der Umschaltreihenfolgentabelle 800 basierend auf den durch die Wicklungsstromdetektionseinheiten 71 bis 73 detektierten Stromwerten eine Umschaltreihenfolge aus, die Kurzschlussströme minimiert, die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 erzeugt werden (Schritt S32).
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 liest die ausgewählte Umschaltreihenfolge aus der Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C aus (Schritt S33). Die Kontaktsteuerungseinheit 4 schaltet die Ausgabewerte der Signale gemäß der gelesenen Umschaltreihenfolge mit der dazwischenliegenden Zeitdifferenz t1 um (Schritt S34).
Wenn beispielsweise in einem Fall, in dem der Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umgeschaltet wird, der Kurzschlussstrom unter den in den 5 bis 7 gezeigten Verbindungszuständen in dem in 5 gezeigten Verbindungszustand kleiner ist als der Kurzschlussstrom in jedem der in den 6 und 7 gezeigten Verbindungszuständen, wählt die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C das Zeitdiagramm 80A (Umschaltreihenfolge Ax) aus, dass dem in 5 gezeigten Verbindungszustand entspricht. Dies bedeutet, dass, wenn der Stromwert des Wicklungsstroms 7c kleiner ist als die Stromwerte der Wicklungsströme 7a und 7b, der Strom der Funkenentladung kleiner ist, wenn in dem in 5 gezeigten Verbindungszustand die Funkenentladung in dem Relais 13 erzeugt wird, als wenn die Funkenentladung in dem in 6 oder 7 gezeigten Verbindungszustand in dem Relais 11 oder dem Relais 12 erzeugt wird; somit wählt die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C das Zeitdiagramm 80A aus.
Wie vorangehend beschrieben, detektieren bei der Motortreibervorrichtung 101C gemäß der dritten Ausführungsform die Wicklungsstromdetektionseinheiten 71 bis 73 Stromwerte der Wicklungsströme 7a, 7b und 7c, die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen, und die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C bestimmt basierend auf den detektierten Stromwerten die Umschaltreihenfolge, die die in den Kontaktplatten 21 bis 23 erzeugten Kurzschlussströme reduziert. Somit kann die Ausfallwahrscheinlichkeit für die Relais 11 bis 13 reduziert werden.
Vierte Ausführungsform.
Nun wird eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben. Bei der vierten Ausführungsform führt eine Motortreibervorrichtung 101D eine Operation des Umschaltens des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 durch, nachdem sie die Umschaltelemente 81 bis 86 so steuert, dass Ströme, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 und die Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen, klein sind.
18 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Motortreibersystems zeigt, dass eine Motortreibervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform umfasst. In 18 gezeigte Komponenten, die die gleichen Funktionen erzielen, wie die des Motortreibersystems 100a der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und doppelte Beschreibungen werden weggelassen.
Ein Motortreibersystem 100d gemäß der vierten Ausführungsform umfasst die Motortreibervorrichtung 101D und den Motor 3. Die Motortreibervorrichtung 101D gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motortreibervorrichtung 101A dahingehend, dass die Motortreibervorrichtung 101D eine Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 anstatt der Wechselrichtersteuerungsschaltung 6 umfasst.
Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 steuert die Schaltelemente 81 bis 86 so, dass die Stromwerte von Strömen, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, kleiner sind als diejenigen zu den Zeitpunkten, wenn der Verbindungszustand nicht umgeschaltet wird. Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 kann die Ströme reduzieren, die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen, indem sie die Spannungen vergleichsmäßigt, die von den Verbindungspunkten U1 bis W1 ausgegeben werden. Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 teilt der Kontaktsteuerungseinheit 4 den Zeitpunkt mit, zu dem die Ströme klein sind, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen. Bei Erhalt der Mitteilung von der Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4 gemäß der vierten Ausführungsform den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 um.
Nun wird der Betrieb der Motortreibervorrichtung 101D beschrieben. Bei der vierten Ausführungsform wird der Betrieb beschrieben, der von der Motortreibervorrichtung 101A gemäß der ersten Ausführungsform verschieden ist. 19 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur des Prozesses zum Umschalten des Verbindungszustands zeigt, der durch die Motortreibervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Motortreibervorrichtung 101D führt in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung und in einem Fall des Umschaltens des Verbindungszustands von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung einen ähnlichen Prozess aus; deshalb wird nun ein Prozess für den Fall beschrieben, in dem die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand von einer Dreiecksschaltung in eine Sternschaltung umschaltet.
Bevor den Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 umschaltet, steuert die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 die Schaltelemente 81 bis 86 so, dass in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließende Ströme klein sind (Schritt S40). Insbesondere steuert die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 die Schaltelemente 81 bis 86 so, dass die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließenden Ströme kleiner sind als diejenigen zu Zeitpunkten, wo der Verbindungszustand nicht umgeschaltet wird. Hierdurch werden die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 fließenden Ströme ebenfalls klein.
Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 teilt der Kontaktsteuerungseinheit 4 den Zeitpunkt mit, zu dem die Ströme klein sind, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen. Bei Erhalt der Mitteilung von der Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 um. Insbesondere führt die Kontaktsteuerungseinheit 4 die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Prozesse der Schritte S11 bis S14 aus.
Auf diese Weise schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4, wenn die Ströme, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen, klein werden, den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 um. Folglich werden auch die Kurzschlussströme klein, die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 erzeugt werden, wodurch die Wirkungen der Kurzschlussströme und der Spannungsspitzen reduziert werden können.
Wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, kann die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 den Wechselrichter 2 basierend auf dem in dem Kondensator 1 fließenden Strom steuern, und die Kontaktsteuerungseinheit 4 kann den Prozess des Umschaltens des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 basierend auf dem Gleichstrom des in dem Kondensator 1 fließenden Gleichstroms steuern. In einem solchen Fall detektiert die Motortreibervorrichtung 101D den Stromwert des Gleichstroms zwischen dem Kondensator 1 und dem Wechselrichter 2. Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 steuert den Wechselrichter 2 so, dass die Ströme, die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen, klein sind, und wenn der zwischen dem Kondensator 1 und dem Wechselrichter 2 detektierte Stromwert kleiner wird als ein Referenzwert des Gleichstroms, führen die Kontaktsteuerungseinheit 4 und die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 den unter Bezugnahme auf 19 beschriebenen Prozess durch.
Wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, kann die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 den Wechselrichter 2 basierend auf dem Wechselstrom steuern, der in dem Ausgangsanschluss des Wechselrichters 2 fließt, und die Kontaktsteuerungseinheit 4 kann den Prozess des Umschaltens des Verbindungszustands der Statorwicklungen 61 bis 63 basierend auf dem Wechselstrom steuern, der in dem Ausgangsanschluss des Wechselrichters 2 fließt. In einem solchen Fall detektiert die Motortreibervorrichtung 101D die Stromwerte des Wechselstroms zwischen dem Verbindungspunkt U1 und dem Verbindungspunkt U2, zwischen dem Verbindungspunkt V1 und dem Verbindungspunkt V2 und zwischen dem Verbindungspunkt W1 und dem Verbindungspunkt W2. Die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 steuert den Wechselrichter 2 so, dass die Ströme, die in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen, klein sind, und wenn die detektierten Stromwerte kleiner werden als ein Referenzwert des Wechselstroms, führen die Kontaktsteuerungseinheit 4 und die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 den Prozess durch, der unter Bezugnahme auf die 19 beschrieben wird.
Die Motortreibervorrichtung 101D kann ferner anstatt der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A die Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit 5B umfassen, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde. Ferner kann die Motortreibervorrichtung 101D anstatt der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit 5A die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C umfassen, die bei der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, und sie kann ferner die Stromdetektionsvorrichtung 70 umfassen.
Wenn die Motortreibervorrichtung 101D die Stromdetektionsvorrichtung 70 umfasst, kann die Stromdetektionsvorrichtung 70 die Ströme direkt messen, die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 fließen. Folglich kann die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 zu Zeitpunkten umschalten, zu denen die durch die Stromdetektionsvorrichtung 70 tatsächlich detektierten Ströme kleiner werden als der Referenzwert.
Bei der Motortreibervorrichtung 101D gemäß der vierten Ausführungsform steuert die Wechselrichtersteuerungsschaltung 60 die Schaltelemente 81 bis 86, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wie vorangehend beschrieben, so, dass die Ströme klein werden, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 fließen. Wenn die Ströme klein werden, die in den Halbleiterelementen, die den Wechselrichter 2 bilden, und den Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 fließen, schaltet die Kontaktsteuerungseinheit 4 den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 um. Folglich werden die Kurzschlussströme, die in den Kontaktplatten 21, 22 und 23 erzeugt werden, klein, und die Wirkungen von Funkenentladungen und Spannungsspitzen können reduziert werden.
Fünfte Ausführungsform.
Nun wird eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 20 bis 22 beschrieben. In der fünften Ausführungsform werden die Motortreibersysteme 100a bis 100d und 100x für ein Kältekreislaufgerät verwendet.
20 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines Kältekreislaufgeräts gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Ein Kältekreislaufgerät 200 ist ein Gerät, welches Wärme zwischen der Außenluft und der Innenluft über ein Kühlmittel überträgt, um den Raum zu heizen oder zu kühlen, wodurch eine Luftklimatisierung durchgeführt wird.
Das Kältekreislaufgerät 200 gemäß der fünften Ausführungsform umfasst eine Außeneinheit 210 und eine Inneneinheit 220. Die Außeneinheit 210 umfasst eine der Motortreibervorrichtungen 101A, 101X, 101B, 101C oder 101D, welche in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschrieben wurden. Es wird hier ein Fall beschrieben, in dem die Außeneinheit 210 die Motortreibervorrichtung 101A umfasst.
Die Außeneinheit 210 umfasst die Motortreibervorrichtung 101A, einen Kompressor 211, einen Außenwärmetauscher 212, ein Vierwegeventil 213, eine Entspannungseinheit 214, eine Kühlmittelsammeleinheit 215 und ein Gebläse 216. Der Kompressor 211 umfasst einen Kompressionsmechanismus 217, der das Kühlmittel komprimiert, und den Motor 3, der den Kompressionsmechanismus 217 antreibt. Die Inneneinheit 220 umfasst einen lastseitigen Wärmetauscher 221 und ein Gebläse 222.
In dem Kühlkreislaufgerät 200 sind die Außeneinheit 210 und die Inneneinheit 220 durch eine Kühlmittelleitung verbunden, um einen Kühlmittelkreislauf zu bilden, in dem das Kühlmittel zirkuliert. Die Kühlmittelleitung umfasst eine Gasleitung 300, durch welches gasförmiges Kühlmittel fließt, und eine Flüssigkeitsleitung 400, durch welche flüssiges Kühlmittel fließt. Durch die Flüssigkeitsleitung 400 kann auch gasförmiges und flüssiges, zweiphasiges, Kühlmittel fließen.
Der Kompressionsmechanismus 217 komprimiert das Kühlmittel, das in diesen eingelassen wird, und gibt das komprimierte Kühlmittel aus. Die Kühlmittelsammeleinheit 215 sammelt das Kühlmittel. Das Vierwegeventil 213 schaltet den Fluss des Kühlmittels zwischen dem Kühlbetrieb und dem Heizbetrieb in Übereinstimmung mit einer Instruktion von einer Steuervorrichtung (nicht dargestellt) um.
Der Außenwärmetauscher 212 tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft aus. Während des Heizbetriebs wirkt der Außenwärmetauscher 212 als ein Verdampfer und tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel unter niedrigem Druck, welches durch die Flüssigkeitsleitung 400 eingetreten ist, und der Außenluft aus, um das Kühlmittel zu verdampfen und gasförmig zu machen. Während des Kühlbetriebs wirkt der Außenwärmetauscher 212 als ein Kondensor und tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel, welches in dem Kompressionsmechanismus 217 komprimiert wurde und von dem Vierwegeventil 213 her eingetreten ist, und der Außenluft aus, um das Kühlmittel zu kondensieren und zu verflüssigen.
Der Außenwärmetauscher 212 ist mit einem Gebläse 216 versehen, um die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft zu erhöhen. Die Entspannungsseinheit 214 stellt den Druck des Kühlmittels durch Ändern der Größe der Öffnung ein.
Der lastseitige Wärmetauscher 221 tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Innenluft aus. Während des Heizbetriebs wirkt der lastseitige Wärmetauscher 221 als ein Kondensor und tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel, welches durch die Gasleitung 300 eingetreten ist, und der Innenluft aus, um das Kühlmittel zu kondensieren und zu verflüssigen und es dem Kühlmittel dann zu erlauben, hin zu der Flüssigkeitsleitung 400 zu fließen. Während des Kühlbetriebs wirkt der lastseitige Wärmetauscher 221 als ein Verdampfer und tauscht Wärme zwischen dem Kühlmittel, das durch die Entspannungseinheit 214 dekomprimiert bzw. entspannt wurde, und der Innenluft aus, und das Kühlmittel zu veranlassen, Wärme aus der Luft zu entfernen, und um das Kühlmittel zu verdampfen und es dem Kühlmittel dann zu erlauben, hin zu der Gasleitung 300 zu fließen. Das Gebläse 222 stellt den Strom an Luft ein, mit der der lastseitige Wärmetauscher 221 den Wärmeaustausch vornimmt.
Das Kühlkreislaufgerät 200 bestimmt den Betriebsmodus und die Wärmeaustauschmenge, die in dem Kühlmittelkreis in Übereinstimmung mit der Betätigung des Benutzers durch eine Fernsteuerung (nicht dargestellt) oder dergleichen benötigt wird. Die Außeneinheit 210 bestimmt dann in Übereinstimmung mit der Betätigung durch die Fernsteuerung die Drehgeschwindigkeit des Kompressionsmechanismus 217, den Betrieb des Vierwegeventils 213 und die Drehgeschwindigkeit des Gebläses 216, und die Inneneinheit 220 bestimmt die Drehgeschwindigkeit des Gebläses 222. Die Motortreibervorrichtung 101A bestimmt die Drehgeschwindigkeit des Kompressionsmechanismus 217.
Wenn sich die in dem Kühlkreis benötigte Wärmeaustauschmenge infolge der Betätigung mit einer Fernsteuerung signifikant ändert, wird der Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3, der den Kompressionsmechanismus 217 antreibt, in manchen Fällen von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung oder umgekehrt umgeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit der Änderung der Wärmeaustauschmenge.
Im Vergleich mit einer Dreiecksschaltung stellt eine Sternschaltung eine hohe Betriebseffizienz bei niedriger Drehgeschwindigkeit bereit, sie stellt jedoch eine niedrige Betriebseffizienz bei hoher Drehgeschwindigkeit bereit. Ferner wird bei einer Sternschaltung dann, wenn das Kompressionsverhältnis des Kompressionsmechanismus 217 hoch ist, ein Wicklungsstrom übermäßig groß, und die Wechselrichtersteuerungsschaltung 6 stoppt in einigen Situationen den Motor 3, um einen Ausfall des Wechselrichters 2 oder des Motors 3 zu verhindern. Um eine solche Situation zu vermeiden, ist es notwendig, den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 des Motors 3 von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung umzuschalten.
Wenn der Betrieb des Motors 3 gestoppt ist und der Verbindungszustand dann umgeschaltet wird, kann vermieden oder verhindert werden, dass ein großer Strom während des Umschaltens des Verbindungszustands erzeugt wird. Folglich ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass eine Komponente aufgrund von elektrischen Faktoren, wie etwa Kontakthaftung, ausfällt. Wenn jedoch der Betrieb des Motors 3 des Kältekreislaufgeräts 200 gestoppt ist, ist auch der Kältekreis selbst gestoppt. Während der Kältekreis gestoppt ist, erhöht beispielsweise die Umgebungsluft die Temperatur des Raums, in dem sich der Benutzer während des Kühlbetriebs befindet, und dem Benutzer in dem Raum wird warm.
Die Motortreibervorrichtungen 101A bis 101D und 101X gemäß der Ausführungsformen 1 bis 4 schalten den Verbindungszustand der Statorwicklungen 61 bis 63 in einem Zustand um, in dem Strom in den Statorwicklungen 61 bis 63 fließt, ohne den Wärmeaustauschbetrieb durch den Motor 3 zu stoppen; deshalb kann die Wärmeaustauschmenge stark verändert werden, ohne den Wärmeaustauschbetrieb durch das Kältekreislaufgerät 200 zu stoppen. Das Kältekreislaufgerät 200 kann deshalb eine schnelle Änderung des Betriebs in Übereinstimmung mit der Betätigung durch den Benutzer mit einer Fernsteuerung durchführen, und dem Benutzer wird nicht warm oder kalt.
Nun wird eine Hardwarekonfiguration der Kontaktsteuerungseinheit 4 beschrieben. 21 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Kontaktsteuerungseinheiten der Motortreibervorrichtung gemäß der Ausführungsformen 1 bis 4 zeigt. Ein Teil oder alle der Funktionen der Komponenten, die die Kontaktsteuerungseinheit 4 bilden, können durch einen Prozessor 301 und einen Speicher 302 implementiert werden.
Beispiele für den Prozessor 301 umfassen eine zentrale Prozessierungseinheit (CPU; auch als eine zentrale Prozessierungseinheit, Prozessierungseinheit, Recheneinheit, Mikroprozessor, Mikrocomputer, Prozessor oder digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet) und ein System hoher Integration (LSE). Beispiele für den Speicher 302 umfassen einen Wahlzugriffsspeicher (RAM) und einen Nur-Lese-Speicher (ROM).
Die Kontaktsteuerungseinheit 4 ist durch den Prozessor 301 implementiert, der ein Kontaktsteuerungsprogramm zum Durchführen von Operationen der Kontaktsteuerungseinheit 4 liest und ausführt, welche in dem Speicher 302 gespeichert sind. Das Kontaktsteuerungsprogramm veranlasst, in anderen Worten, einen Computer, die Prozeduren oder die Verfahren auszuführen, die durch die Kontaktsteuerungseinheit 4 durchgeführt werden. Der Speicher 302 wird auch als ein temporärer Speicher verwendet, wenn der Prozessor 301 verschiedene Prozesse durchführt.
22 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Kontaktsteuerungseinheiten der Motortreibervorrichtungen gemäß der Ausführungsformen 1 bis 4 zeigt. Ein Teil oder alle der Funktionen der Komponenten, die die Kontaktsteuerungseinheit 4 bilden, können durch Prozessierungsschaltungen 303 implementiert werden.
Die Prozessierungsschaltungen 303 sind dedizierte Hardware. Die Prozessierungsschaltungen 303 sind beispielsweise eine einzige Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gatterfeld (FPGA) oder eine Kombination derselben.
Ein Teil der Funktionen der Kontaktsteuerungseinheit 4 können durch dedizierte Hardware implementiert sein, und ein Teil der Funktionen der Kontaktsteuerungseinheit 4 können durch Software oder Firmware implementiert sein. In anderen Worten kann ein Teil der Funktionen der Kontaktsteuerungseinheit 4 durch den Prozessor 301 und den Speicher 302, die in 21 gezeigt sind, implementiert sein, und der Rest der Funktionen der Kontaktsteuerungseinheit 4 kann durch die dedizierten Prozessierungsschaltungen 303 implementiert sein.
Die Kontaktsteuerungseinheit 4X, die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit 5C und die Wechselrichtersteuerungsschaltungen 6 und 60, die in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschrieben sind weisen ebenfalls eine Hardwarekonfiguration auf, die der Kontaktsteuerungseinheit 4 ähnlich ist, und eine Beschreibung derselben wird deshalb weggelassen.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele eines Aspekts der vorliegenden Erfindung und können mit anderen herkömmlichen Technologien kombiniert werden, und ein Teil von diesen kann weggelassen oder abgewandelt werden, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Kondensator;
2,: 9 Wechselrichter;
3: Motor;

4, 4X: Kontaktsteuerungseinheit;
5A: Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit;
5B: Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit;
5C: Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit;
6, 60: Wechselrichtersteuerungsschaltung;
7a bis 7c: Wicklungsstrom;
8: Neutral-Anschluss;
10: Verbindungszustandsumschalteinheit;
11 bis 13: Relais;
21 bis 23: Kontaktplatte;
31 bis 33: Spule;
41 bis 43, 51 bis 53: Kontakt;
61 bis 63: Statorwicklung;
70: Stromdetektionsvorrichtung;
71 bis 73: Windungsstromdetektionseinheit;
75A bis 75F, 80A bis 80F: Zeitdiagramm;
81 bis 86, 91 bis 96: Umschaltelement;
100a bis 100d, 100x: Motortreibersystem;
101A, 101B, 101C, 101D, 101X: Motortreibervorrichtung;
200: Kältekreislaufgerät;
210: Außeneinheit;
211: Kompressor;
217: Kompressionsmechanismus;
220: Inneneinheit;
301: Prozessor;
302: Speicher;
303: Prozessierungsschaltungen;
800: Umschaltreihenfolgentabelle;
R1 bis R3: Signal;
U1: bis U3, V1 bis V3, W1 bis W3 Verbindungspunkt.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016086587 [0004]

Claims

Motortreibervorrichtung, die einen Motor antreibt und in der Lage ist, einen Verbindungszustand von Statorwicklungen des Motors umzuschalten, wobei die Motortreibervorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Relais, um den Verbindungszustand der Statorwicklungen durch Umschalten von Positionen von Kontaktplatten umzuschalten; und eine Kontaktsteuerungseinheit, um die Positionen der Kontaktplatten durch Ausgabe eines Signals zum Betätigen einer entsprechenden Kontaktplatte an ein entsprechendes Relais, wobei die Kontaktsteuerungseinheit den Verbindungszustand durch Umschalten der Reihe nach von Ausgabewerten der Signale derart umschaltet, dass die Ausgabewerte der Signale zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten in den Relais umgeschaltet werden, und wobei die Kontaktsteuerungseinheit eine Umschaltreihenfolge jedes Mal ändert, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wobei die Umschaltreihenfolge eine Reihenfolge ist, in der die Ausgabewerte der Signale umgeschaltet werden.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zeitdifferenz beim Umschalten der Ausgabewerte der Signale länger ist als eine Variation der Betätigungszeiten der Kontaktplatten.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Umschaltreihenfolgentabelle, in der eine Mehrzahl von Typen der Umschaltreihenfolgen angegeben ist, wobei die Kontaktsteuerungseinheit aus den in der Umschaltreihenfolgentabelle angegebenen Umschaltreihenfolgen eine Umschaltreihenfolge auswählt, die beim Umschalten des Verbindungszustands zu verwenden ist.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner umfassend eine Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit, um wenigstens eine letzte Umschaltreihenfolge zu speichern, die durch die Kontaktsteuerungseinheit verwendet wurde, wobei die Kontaktsteuerungseinheit eine Umschaltreihenfolge, welche von der in der Steuerungsreihenfolgenspeichereinheit gespeicherten Umschaltreihenfolge verschieden ist, als eine nächste Umschaltreihenfolge auswählt.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner umfassend eine Steuerungsreihenfolgeneinstelleinheit, um Auswahlreihenfolgeninformation zu speichern, in der eine Reihenfolge angegeben ist, in der die Umschaltreihenfolgen zu verwenden sind, wobei die Kontaktsteuerungseinheit eine nächste Umschaltreihenfolge basierend auf der Auswahlreihenfolgeninformation auswählt.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner umfassend: eine Wicklungsstromdetektionseinheit, um einen Stromwert eines Stroms zu detektieren, der in den Statorwicklungen fließt; und eine Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit, um eine Umschaltreihenfolge zu bestimmen, die Kurzschlussströme minimiert, die in den Kontaktplatten erzeugt werden, und zwar basierend auf dem Stromwert, der durch die Wicklungsstromdetektionseinheit detektiert wurde, wobei die Kontaktsteuerungseinheit eine Umschaltreihenfolge, die durch die Steuerungsreihenfolgenbestimmungseinheit bestimmt wurde, als eine nächste Umschaltreihenfolge auswählt.
Motortreibervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stromwert des in den Statorwicklungen fließenden Stroms beim Umschalten des Verbindungszustands kleiner gemacht wird als zu einem Zeitpunkt, zu dem der Verbindungszustand nicht umgeschaltet wird.
Motortreibervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Stromwert des in den Statorwicklungen fließenden Stroms beim Umschalten des Verbindungszustands kleiner gemacht wird als zu einem Zeitpunkt, zu dem der Verbindungszustand nicht umgeschaltet wird, und wobei, wenn die Wicklungsstromdetektionseinheit detektiert, dass der Stromwert des in den Statorwicklungen fließenden Stroms kleiner wird als der Stromwert zu einem Zeitpunkt, zu dem der Verbindungszustand nicht umgeschaltet wird, die Kontaktsteuerungseinheit das Umschalten des Verbindungszustands steuert.
Motortreibervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kontaktsteuerungseinheit den Verbindungszustand der Statorwicklungen von einer Sternschaltung in eine Dreiecksschaltung umschaltet.
Motortreibervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend einen Wechselrichter, um dem Motor zugeführte Leistung zu erzeugen, wobei der Wechselrichter den Motor treibt.
Motortreibervorrichtung, die einen Motor treibt und in der Lage ist, einen Verbindungszustand des Motors umzuschalten, wobei die Motortreibervorrichtung umfasst: einen Wechselrichter, der eine Mehrzahl von Schaltelementen umfasst, wobei der Wechselrichter den Verbindungszustand des Motors mit den Schaltelementen umschaltet; und eine Kontaktsteuerungseinheit, um den Wechselrichter zu steuern, und zwar durch Ausgeben, an jedes der Schaltelemente, eines Signals zum Steuern eines entsprechenden der Schaltelemente, wobei die Kontaktsteuerungseinheit Ausgabewerte der Signale der Reihe nach so umschaltet, dass die Ausgabewerte der Signale zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten in den Schaltelementen umgeschaltet werden, und wobei die Kontaktsteuerungseinheit eine Umschaltreihenfolge jedes Mal ändert, wenn der Verbindungszustand umgeschaltet wird, wobei die Umschaltreihenfolge eine Reihenfolge ist, in der Ausgabewerte der Signale umgeschaltet werden.
Kältekreislaufgerät, umfassend: eine Motortreibervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11; und einen Kompressor, der einen Motor umfasst, der durch die Motortreibervorrichtung getrieben wird.
Kältekreislaufgerät nach Anspruch 12, wobei die Motortreibervorrichtung den Verbindungszustand umschaltet, ohne dass ein Wärmeaustauschbetrieb eines Kühlmittelkreises gestoppt wird.