DE69700478T2

DE69700478T2 - Stromgesteuerter und pulsbreitenmodulierter Wechselrichter für Motorantrieb

Info

Publication number: DE69700478T2
Application number: DE69700478T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Isomura; Kazuyuki Takada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: JP3430769B2; EP0788222A1; JPH09215338A; EP0788222B1; US5805438A; DE69700478D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zur Antriebssteuerung eines Dreiphasenmotors verwendeten stromgesteuerten (pulsbreitenmodulierter) PWM-Wechselrichter.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Stromgesteuerte PWM-Wechselrichter finden heute eine breite Anwendung für die Antriebssteuerung eines solchen Dreiphasenmotors wie eines Induktionsmotors, eines Synchronmotors und eines Reaktanzmotors.
Während ein spannungsgesteuerter PWM-Wechselrichter gesteuert wird, um eine festgelegte Spannung an einen Motor abzugeben, wird ein stromgesteuerter PWM- Wechselrichter gesteuert, um eine bestimmte Stromabgabe zu einem Motor einzuprägen und verwirklicht dadurch eine hervorragende Antwort und Steuerungskennlinie, verglichen mit einem spannungsgesteuerten PWM-Wechselrichter.
Der Aufbau eines bekannten stromgesteuerten PWM-Wechselrichters wird unten an Hand von Fig. 19 unter beispielhafter Verwendung eines bürstenlosen Motors beschrieben. Wie in Fig. 19 gezeigt, wird ein den zu dem Motor 1 zu liefernden Strom festlegendes Strom-Steuerungssignal iT von dem Strom-Steuerungssignalgenerator 7 ausgegeben.
Der Motorstromdetektor 2 erfasst dann zwei der zu dem Motor 1 gelieferten Leitungsströme, erhält den verbleibenden einen Leitungsstrom durch Erhalten der Summe der zwei erfassten Leitungsströme und Invertieren des Vorzeichens und gibt dann die Ergebnisse als das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW aus. Es ist anzumerken, dass der Motorstromdetektor 2 die drei in den Motor 1 eingegebenen Leitungsströme direkt erfassen kann und die Ergebnisse als das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW ausgeben kann.
Der Rotor-Positionsdetektor 3 erfasst dann die relativen Positionen des Rotors und des Stators des Motors 1 und gibt das Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC aus.
Das Strom-Steuerungssignal iT wird zu der Strom-Steuerungseinrichtung 64 geliefert. Zu der Strom-Steuerungseinrichtung 64 werden ebenfalls das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV, das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW und das Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC von dem Motorstromdetektor 2 und dem Rotor- Positionsdetektor 3 geliefert. Die Strom-Steuerungseinrichtung 64 erzeugt dann ein erstes Umschalt-Steuerungssignal PHU, ein zweites Umschalt-Steuerungssignal PHV und ein drittes Umschalt-Steuerungssignal PHW, ein viertes Umschalt-Steuerungssignal PLU, ein fünftes Umschalt-Steuerungssignal PLV und ein sechstes Umschalt-Steuerungssignal PLW, so dass das Strom-Steuerungssignal iT mit dem Leitungsstrom-Erfassungsergebnis derandaseineHauptschaltkreisschaltleistungselement angeschlossenen Leitung, insbesondere das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1, das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement O2 oder das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement O3 übereinstimmt, in einem AN- Zustand ist.
Die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8 umfasst eine primäre Gleichspannungsquelle 5 und eine Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppe 4 mit einer dreiphasigen-Brückenkonfiguration. Die Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppe 4 umfasst insbesondere das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement 01, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen ersten Leitungsstrom IU zu dem Motor 1 liefert; das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen zweiten Leitungsstrom IV zu dem Motor 1 liefert; das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen dritten Leitungsstrom IW zu dem Motor 1 liefert; ein viertes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q4, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den ersten Leitungsstrom IU zu dem Motor 1 zu liefern; ein fünftes Hauptschalt kreisschaltleistungselement Q5, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den zweiten Leitungsstrom IV zu dem Motor 1 zu liefern; und ein sechstes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den dritten Leitungsstrom IW zu dem Motor 1 zu liefern.
Als ein Ergebnis schaltet die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8 das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 in Abhängigkeit von dem ersten Umschaltsteuerungssignal PHU an oder aus, schaltet das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2 in Abhängigkeit von dem zweiten Umschaltsteuerungssignal PHV an oder aus, schaltet das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3 in Abhängigkeit von dem dritten Umschaltsteuerungssignal PHW an oder aus, schaltet das vierte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q4 in Abhängigkeit von dem vierten Umschaltsteuerungssignal PLU an oder aus, schaltet das fünfte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q5 in Abhängigkeit von dem fünften Umschaltsteuerungssignal PLV an oder aus und schaltet das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 in Abhängigkeit von dem sechsten Umschaltsteuerungssignal PLW an oder aus.
Es ist anzumerken, dass die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8, wie hierin beschrieben, ausgebildet ist, um das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 einzuschalten, wenn das erste Umschalt-Steuerungssignal PHU HIGH (HOCH) wird, und das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 auszuschalten, wenn das erste Umschalt-Steuerungssignal PHU LOW (NIEDRIG) wird; das vierte Versorgungsschaltungs-Umschalt-Steuerelement Q4 einzuschalten, wenn das vierte Umschalt-Steuerungssignal PLU HIGH (HOCH) ist und auszuschalten, wenn das vierte Umschalt-Steuerungssignal PLU LOW (NIEDRIG) ist; das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2 einzuschalten, wenn das zweite Umschalt-Steuerungssignal PHV HIGH (HOCH) ist und auszuschalten, wenn das zweite Umschalt- Steuerungssignal PHV LOW (NIEDRIG) ist; das fünfte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q5 einzuschalten, wenn das fünfte Umschalt-Steuerungssignal PLV HIGH ist und auszuschalten, wenn das fünfte Umschalt-Steuerungssignal PLV LOW ist; das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3 einzuschalten, wenn das dritte Umschalt-Steuerungssignal PHW HIGH ist und auszuschalten, wenn das dritte Umschalt-Steuerungssignal PHW LOW ist; und das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement 06 einzuschalten, wenn das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW HIGH ist und auszuschalten, wenn das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW LOW ist.
Die Wirkungsweise eines solchen bekannten, konventionellen stromgesteuerten PWM-Wechselrichtersystems wird als nächstes unten an Hand von Fig. 20 beschrieben.
Fig. 20 ist ein Schaltbild, welches den konventionellen Aufbau der in Fig. 19 gezeigten Stromsteuerungseinrichtung zeigt, ein Blockschaltbild des oben beschriebenen stromgesteuerten PWM-Wechselrichtersystems.
Zuerst wird die Differenz zwischen dem Stromsteuerungssignal iT und dem ersten, zweiten oder dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, iFV oder iFW, welches von dem eingeschalteten Hauptschaltkreisschaltleistungselement erhalten wird, durch den Subtrahierer 65 erhalten, um das Leitungsstrom-Fehlersignal iE zu erhalten. Der Strom-Differenzverstärker 66 gibt dann das Spannungs-Steuerungssignal VE basierend auf dem gelieferten Leitungsstrom-Fehlersignal iE aus. Ein integrierter Proportional-Verstärker, wie in Fig. 21 gezeigt, wird gewöhnlich für den Strom-Differenzverstärker 66 verwendet, dessen Verstärkungskennlinie durch die Gleichung erhalten wird
G = {R2 · (R3C1 S + 1)}/[R1 · ((R2 + R3)C1S + 1 }].
Der PWM-Signalgenerator 67 umfasst einen Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 68, einen ersten Komparator 69 und einen "Rücken-an- Rücken"-Sägezahn-Wellengenerator 70.
Der erste Komparator 69 vergleicht das von dem "Rücken-an-Rücken"-Sägezahn- Wellengenerator 70 ausgegebene dreieckige Wellensignal 5C mit dem Spannungssteuerungssignal VE, um das Umschalt-Steuerungssignal PH auszugeben. Es ist anzumerken, dass das Umschalt-Steuerungssignal PH LOW ausgegeben wird, wenn das Spannungssteuerungssignal VE größer als das dreieckige Wellensignal 5C ist, und HIGH, wenn das Spannungssteuerungssignal VE geringer als das dreieckige Wellensignal SC ist. Der Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 68 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale 51, 52, 53, 54, 55 und 56 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC aus, wie in Fig. 22 gezeigt.
Es ist anzumerken, dass die ersten, zweiten und dritten Auswahlsignale S 1, 52 und 53 direkt als die ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW ausgegeben werden und die vierten, fünften und sechsten Auswahlsigna le S4, S5 und S6 in einer AND-Verknüpfung mit dem Umschalt-Steuerungssignal PH verknüpft werden, um die vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignale PLU, PLV und PLW zu erzeugen und auszugeben.
Fig. 23 ist eine Darstellung der Wirkungsweise der in Fig. 19 gezeigten Strom- Steuerungseinrichtung.
Bei dieser Art von stromgesteuertem PWM-Wechselrichter veranlasst eine Erhöhung der Verstärkung des Strom-Fehlerverstärkers jedes der Leitungsstrom-Steuerungssignale, sichdementsprechenden Leitungsstrom-Erfassungsergebnis anzunähern, um somit den Leitungsstromfehler zu verringern und die Reaktion des Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses auf die Leitungsstrom-Steuerungssignale zu verbessern.
Die Strom-Fehlerverstärkung wird allgemein so hoch wie möglich innerhalb des nicht oszillierenden Bereiches gesetzt, da eine Oszillation als Ergebnis einer aus der elektrischen Zeitkonstante des Motors resultierenden Phasenverzögerung, einer Phasenverzögerung in dem Strom-Fehlerverstärker oder einer Leerlaufzeit-Verzögerung in dem PWM-Signalgenerator resultiert, wenn die Verstärkung eines Strom-Fehlerverstärkers zu hoch eingestellt ist. Die Verstärkung dieses Strom- Fehlerverstärkers wird durch Untersuchen der Übertragungsfunktion der Stromsteuerungsschleife bei offener Schleife, basierend auf den Merkmalen des Motors, des Motorstromdetektors, der Strom-Steuerungseinrichtung und der Versorgungsschaltungs-Leistungssteuerung bestimmt. Die Verstärkung muss ebenfalls ausreichend verringert werden, um eine Schwingung auch in einem Worst-Case Szenario zu verhindern, welches Temperaturkennlinien und Variationen in Kenlinien berücksichtigt, die aus dem Herstellungsprozess resultieren. Als Ergebnis ist eine Bestimmung der Verstärkungskennlinie eine arbeitsaufwendige Gestaltungsaufgabe. Weiterhin muss, auch wenn die Ausbildung des stromgesteuerten PWM-Wechselrichters konstant bleibt, die Verstärkungskennlinie entsprechend dem an den stromgesteuerten PWM-Wechselrichter angeschlossenen Motor angepasst werden, um sie somit zu den Gestaltungsparametern hinzuzufügen, die während des Herstellungsvorgangs gesteuert werden müssen.
Wenn die Spezifikationen des an den stromgesteuerten PWM-Wechselrichter anzuschließenden Motors bei dem Ausbilden des stromgesteuerten PWM-Wechselrichters nicht festgelegt werden, muss der anzuschließende Motor hypothetisch bestimmt werden und die Verstärkung dann entsprechend den Motorspezifikationen angepasst werden. Ein Anpassen der Verstärkung fügt somit einen weiteren Schritt hinzu und verlangsamt den Herstellungsvorgang.
Da der Offset und die Drift des Sägezahn-Wellengenerators und des Strom-Fehlerverstärkers den Stromsteuerungsfehler verringern und den Dynamikbereich beschränken, ist als nächstes ein Operationsverstärker mit minimalem Offset und Ansteuerung für diese Teile erforderlich. In einigen Fällen muss ein Offset-Anpassungsschritt in den Herstellungsvorgang eingefügt werden, der die Kosten weiter erhöht.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 253 787 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors (und ein entsprechendes System zum Steuern eines solchen Motors) durch Variieren des Effektivwertes von Stromimpulsen für die Phasenwicklungen. Gemäß der in diesem Dokument offenbarten Lehre wird bei der Erfassung eines Maximalstromzustandes der Effektivwert durch Verkürzen der Impulse von einem vorgegebenen Zeitpunkt von der Gesamtheit des normalerweise verbleibenden Teiles des Impulses verringert, ungeachtet dessen, ob der Maximalstromzustand während der Zeit zurückgeht, während dieser Teil des Impulses auftreten soll oder nicht. Diese Zeit kann im wesentlichen mit dem Zeitpunkt übereinstimmen, zu welchem der Zustand des Maximalstromes erfasst wurde, oder kann im wesentlichen mit dem späteren Zeitpunkt übereinstimmen, zu welchem die Dauer des entsprechenden Impulses einen vorbestimmten Minimalwert überschreitet. Der nächste Teilimpuls wird zu dem Zeitpunkt eingeführt, zu welchem er normalerweise eingeführt werden sollte.
Gemäß der Lehre dieses Dokumentes findet die Verkürzung der Teilimpulse ungeachtet dessen statt, ob der Maximalstrom-Zustand während des Teilimpulses erfasst wurde oder nicht.
Die japanische Patentanmeldung JP-A 61157288 offenbart einen PWM-Signalgenerator, welcher PWM-Signale zum Ansteuern eines Servomotors erzeugt. Der Signalgenerator erzeugt zwei Züge von Impulsen, welche einen hohen oder niedrigen Pegel aufweisen. Die Impulse haben normalerweise eine konstante Breite innerhalb eines Ansteuerungs-Impulsintervalls. Jeder Impulszug wird durch AND- Gatter zu einem bistabilen Flip-Flop übertragen. Das bistabile Flip-Flop erzeugt an seinem Ausgang einen dritten Impulszug, dessen Impuls/Zeit-Verhältnis mit dem Impuls/Zeit-Verhältnis des ersten Impulszuges übereinstimmt, vorausgesetzt, dass ein Maximalstrom-Zustand nicht erreicht wurde. Wenn der durch den Stromdetek tor erfasste Stromwert einen bestimmten Wert erreicht, schaltet ein Flip-Flop von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel um und schaltet die Ausgänge der AND-Gatter auf einen niedrigen Pegel um. Infolge der Tatsache, dass der in diesem Dokument offenbarte Generator Impulszüge erzeugt, empfängt der Umschalt- Steuerungssignalgenerator ein Rücksetzsignal, wenn der Maximalstrom-Zustand nicht in einer Anfangsstufe erreicht wurde.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen preisgünstigen, stromgesteuerten PWM-Wechselrichter anzugeben, welcher absolut keine Verstärkungsanpassung erfordert, während er eine hervorragende Reaktion in den Leitungsstrom-Erfassungsergebnissen bietet.
Um die obige Aufgabe zu verwirklichen, umfasst ein erfindungsgemäßer, stromgesteuerter PWM-Wechselrichter eine Motorstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des von jeder Leitung eines Dreiphasenmotors hereinfließenden Leitungsstromes und Ausgeben eines ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFU), eines zweiten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFV) und eines dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFW); ein Strom-Steuerungssignal (ii) zum Steuern des von jeder Leitung zu dem Dreiphasenmotor gelieferten Leitungsstromes; eine Hauptschaltkreis-Leistungselementen-Gruppe mit mehreren Hauptschaltkreisschaltleistungselementen (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) in einer Dreiphasen-Brückenkonfiguration mit einer Strom-Zirkulationsdiode; einer Gleichstrom-Primär-Stromversorgung zum Liefern von Energie zu der Leistungselementen-Gruppe; eine Strom- Vergleichseinrichtung zum Ausgeben a) eines LOW-Strom-Vergleichsergebnisses (R 1) nur, wenn das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis (iFU), das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis (iFV) und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis (iFW) sämtlich unterhalb des Wertes des Strom-Steuerungssignals (ii) sind, und eines HIGH-Strom-Vergleichsergebnisses (R1) in sämtlichen anderen Fällen, oder b) eines LOW-Strom-Vergleichsergebnisses nur dann, wenn der Absolutwert des ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFU), der Absolutwert des zweiten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFV) und der Absolutwert des dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses (iFW) sämtlich unterhalb des Strom- Steuerungssignals sind, und einem HIGH-Strom-Vergleichsergebnis in allen anderen Fällen; einen Zeitsteuerungs (Timing)-Signalgenerator zum Ausgeben eines Refresh- Zeitsteuerungssignals (T1); und einem Umschalt-Steuerungssignalgenerator, in welchen das Strom-Vergleichsergebnis (R1) und das Refresh-Zeitsteuerungssignal (T1) zum Erzeugen eines Umschalt-Steuerungssignals eingegeben werden, das die Hauptschaltkreisschaltleistungselemente (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) der Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppe in einen "an" oder einen "aus"-Zustand versetzt; wobei der Umschalt-Steuerungssignalgenerator das Umschalt-Steuerungssignal nur zu dem Zeitpunkt bestimmt, zu welchem das Refresh-Zeitsteuerungssignal (T1) empfangen wird und zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Strom-Vergleichsergebnis (R1) von LOW zu HIGH wechselt.
Daher ist es durch diese vorliegende Erfindung möglich, einen stromgesteuerten PWM-Wechselrichter mit geringen Kosten zu verwirklichen, welcher eine hervorragende Reaktion auf die Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse bietet, ohne eine Verstärkungsanpassung zu erfordern.
Durch diesen Aufbau wiederholt der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter einen einfachen Vorgang, welcher bestimmt, ob das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement zum Refresh-Zeitpunkt und zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Strom-Vergleichsergebnis wechselt, an oder aus ist, so dass die Differenz zwischen dem Stromsteuerungssignal und dem Leitungsstrom-Erfassungsergebnis abnimmt. Als Ergebnis nähert sich der Leitungsstrom des Dreiphasenmotors dem Stromsteuerungssignal und der Stromfehler kann verringert werden.
Da der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der vorliegenden Erfindung weiterhin nicht einen Stromfehlerverstärker enthält, sind die mit der Anpassung der Verstärkung eines Stromfehlerverstärkers einhergehenden Probleme grundlegend beseitigt, und es gibt absolut keinen Bedarf für eine Verstärkungsanpassung.
Der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter wirkt ebenfalls, um kontinuierlich den Stromfehler zu minimieren, auch wenn die Dreiphasenmotor-, die Stromvergleichseinrichtungs- oder Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppen-Kennlinien und Spezifikationen durch Gestaltung oder als Ergebnis von Herstellungsvariationen oder Temperaturmerkmalen wechseln. Die Stromsteuerungs-Antwortkennlinie ist daher ebenfalls ausgezeichnet, und es gibt keine Besorgnis über auftretende Schwingungen.
Mit Ausnahme der Strom-Vergleichseinrichtung kann die Stromsteuerungseinrichtung in dem stromgesteuerten PWM-Wechselrichter der vorliegenden Erfindung vollständig ebenfalls aus einfachen digitalen Schaltungen aufgebaut werden.
Solche digitalen Schaltungskomponenten sind ebenfalls im wesentlichen frei von Offset- und Drift-Problemen und können mit geringen Kosten hergestellt werden.
Weiterhin vergleicht die Strom-Vergleichseinrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung das Stromsteuerungssignal mit der Höhe (Absolutwert) des Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses, auch wenn das Leitungsstrom-Erfassungsergebnis ein negativer Wert ist. Als Ergebnis ist es möglich, jeden Strom, der den durch das Stromsteuerungssignal festgelegten Stromwert überschreitet, daran zu hindern, durch die Hauptschaltkreisschaltleistungselemente zu fließen, auch wenn der als ein elektrischer Winkel ausgedrückte Leitungswinkel 120º oder mehr beträgt. Mit Ausnahme der Strom-Vergleichseinrichtung kann die Stromsteuerungseinrichtung in dem stromgesteuerten PWM-Wechselrichter der vorliegenden Erfindung ebenfalls vollständig aus einfachen Digitalschaltungen aufgebaut sein. Solche digitalen Schaltungskomponenten sind ebenfalls im wesentlichen frei von Offset- und Drift-Problemen und können mit geringen Kosten hergestellt werden.
Der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter wirkt ebenfalls, um kontinuierlich einen Stromfehler zu minimieren, auch wenn die Dreiphäsenmotor-, Stromvergleichseinrichtungs- oder Hauptschaltkreisschaltleistungselementengruppen-Kennlinien und Spezifikationen durch Ausgestaltung oder als Ergebnis von Herstellungsvariationen oder Temperaturmerkmalen wechseln. Die Stromsteuerungs-Antwortkennlinie ist daher ebenfalls ausgezeichnet, und es gibt keine Besorgnis über auftretende Schwingungen.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäss einem Aspekt der Erfindung ist ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter, bei welchem die Stromvergleichseinrichtung in einem regulären Zyklus vergleicht, ob die Absolutwerte der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse sämtlich geringer als das Stromsteuerungssignal sind, und das Stromvergleichsergebnis nur dann auf HIGH setzt, wenn die Absolutwerte für wenigstens zwei aufeinanderfolgende Zyklen nicht LOW sind.
Durch diesen Aufbau ist es möglich, eine durch in dem Leitungsstrom-Erfassungsergebnis oder dem Stromsteuerungssignal enthaltenes Rauschen bewirkte Fehlfunktion zu verhindern und der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter kann daher wirken, um kontinuierlich den Stromfehler zu minimieren, auch beim Betrieb unter Bedigungen, in welchen ein Rauschen leicht auftritt.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter, bei welchem der Zeitsteuerungssignalgenerator aufgebaut ist, um zum Kommutationszeitpunkt zu resynchronisieren.
Durch diesen Aufbau tritt eine Variation der an jede Leitung des Motors angelegten Spannung nicht auf und der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter wirkt somit, um Strom-Ripple- und Drehmomentschwankungen in dem Motor zu verhindern.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der unten gegebenen, detaillierten Beschreibung und den beigefügten Darstellungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Stromsteuerungseinrichtung der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, stromgesteuerten PWM-Wechselrichters;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Umschalt-Steuerungssignalgenerators der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Strom-Vergleichseinrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild des in Fig. 3 gezeigten Absolutwert-Rechners;
Fig. 5A und 5B werden verwendet, um die Wirkungsweise einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben;
Fig. 6 ein Blockschaltbild des stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 Blockschaltbilder des Umschalt-Steuerungssignalgenerators gemäß der zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ein Zeitdiagramm der Auswahlsignale in einem 150º-Leitungs-Winkel- System;
Fig. 12 und Fig. 13 Blockschaltbilder der Strom-Vergleichseinrichtung in der sechsten und siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Blockschaltbild der in Fig. 13 gezeigten Zweifach-Lese-Logikschaltung;
Fig. 15 ein Blockschaltbild der Strom-Steuerungseinrichtung der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 wird zum Beschreiben der Wirkungsweise der in Fig. 15 gezeigten Strom- Steuerungseinrichtung verwendet;
Fig. 17 und Fig. 18 Blockschaltbilder der Strom-Vergleichseinrichtung in der neunten und zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ein Schaltbild eines konventionellen, stromgesteuerten PWM-Wechselrichtersystems;
Fig. 20 ein Blockschaltbild der in Fig. 19 gezeigten Strom-Steuerungseinrichtung;
Fig. 21 ein Blockschaltbild eines in Fig. 20 gezeigten konventionellen Strom- Fehlerverstärkers;
Fig. 22 ein Zeitdiagramm der Auswahlsignale;
Fig. 23 wird verwendet, um die Wirkungsweise der in Fig. 19 gezeigten, konventionellen Strom-Steuerungseinrichtung zu beschreiben.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten an Hand der beigefügten Figuren beschrieben.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden an Hand von Fig. 1 bis Fig. 16 beschrieben.

Ausführungsform 1

Die Wirkungsweise eines bekannten, stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten an Hand von Fig. 6 unter beispielhafter Verwendung eines bürstenlosen Motors beschrieben.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird ein den zu dem Motor 1 abzugebenden Strom angebendes Stromsteuerungssignal iT von dem Stromsteuerungssignalgenerator 7 ausgegeben.
Der Motorstromdetektor 2 erfasst zwei der zu dem Motor 1 gelieferten Leitungsströme, erhält den verbleibenden einen Leitungsstrom durch Erhalten der Summe der zwei erfassten Leitungsströme und Umkehren des Vorzeichens und gibt dann die Ergebnisse als das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW aus. Es ist anzumerken, dass der Motorstromdetektor 2 ebenfalls die drei in den Motor 1 eingegebenen Leitungsströme direkt erfassen kann und die Ergebnisse als das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW ausgeben kann.
Der Rotorpositionsdetektor 3 erfasst dann die relativen Positionen des Rotors und des Stators des Motors 1 und gibt das Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC aus.
Das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV, das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW und das Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC werden von dem Motorstromdetektor 2 und dem Rotorpositionsdetektor 3 zu der Stromsteuerung 9 ausgegeben. Die Stromsteuerung 9 erzeugt dann ein erstes Umschalt-Steuerungssignal PHU, ein zweites Umschalt-Steuerungssignal PHV, ein drittes Umschalt-Steuerungssignal PHW, ein viertes Umschalt-Steuerungssignal PLU, ein fünftes Umschalt-Steuerungssignal PLV und ein sechstes Umschalt-Steuerungssignal PLW.
Die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8 umfasst eine primäre Gleichspannungsquelle 5 und eine Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppe 4 mit einem Dreiphasen-Brückenaufbau.
Die Hauptschaltkreis-Leistungselementengruppe 4 umfasst insbesondere ein erstes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen ersten Leitungsstrom IU zu dem Motor 1 liefert; ein zweites Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen zweiten Leitungsstrom IV zu dem Motor 1 liefert; ein drittes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3, welches an den positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist und einen dritten Leitungsstrom IW zu dem Motor 1 liefert; ein viertes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q4, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den ersten Leitungsstrom IU zu dem Motor 1 zu liefern, ein fünftes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q5, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den zweiten Leitungsstrom IV zu dem Motor 1 zu liefern; ein sechstes Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6, welches an den negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen ist, um den dritten Leitungsstrom IW zu dem Motor 1 zu liefern; und eine parallel zu jedem der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente angeschlossene Strom-Zirkulationsdiode.
Als Ergebnis schaltet die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8 das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 entsprechend dem ersten Umschalt-Steuerungssignal PHU an oder aus, schaltet das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2 entsprechend dem zweiten Umschalt-Steuerungssignal PHV an oder aus, schaltet das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3 entsprechend dem dritten Umschalt-Steuerungssignal PHW an oder aus, schaltet das vierte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q4 entsprechend dem vierten Umschalt- Steuerungssignal PLU an oder aus, schaltet das fünfte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q5 entsprechend dem fünften Umschalt-Steuerungssignal PLV an oder aus, und schaltet das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 entsprechend dem sechsten Umschalt-Steuerungssignal PLW an oder aus.
Es ist anzumerken, dass die Hauptschaltkreis-Leistungssteuerung 8, wie hier beschrieben, ausgebildet ist, um das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 einzuschalten, wenn das erste Umschalt-Steuerungssignal PHU HIGH wird, und das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 auszuschalten, wenn das erste Umschalt-Steuerungssignal PHU LOW wird, das vierte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q4 einzuschalten, wenn das vierte Umschalt-Steuerungssignal PLU HIGH ist, und auszuschalten, wenn das vierte Umschalt-Steuerungssignal PLU LOW ist; das zweite Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q2 einzuschalten, wenn das zweite Umschalt-Steuerungssignal PHV HIGH ist, und auszuschalten, wenn das zweite Umschalt-Steuerungssignal PHV LOW ist; das fünfte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q5 einzuschalten, wenn das fünfte Umschalt-Steuerungssignal PLV HIGH ist, und auszuschalten, wenn das fünfte Umschalt-Steuerungssignal PLV LOW ist; das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q3 einzuschalten, wenn das dritte Umschalt-Steuerungssignal PHW HIGH ist, und auszuschalten, wenn das dritte Umschalt-Steuerungssignal PHW LOW ist; und das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 einzuschalten, wenn das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW HIGH ist, und auszuschalten, wenn das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW LOW ist.
Der Aufbau der Stromsteuerung 9 in dem diese umfassenden stromgesteuerten PWM-Wechselrichter wird unten an Hand des Blockschaltbildes davon in Fig. 1 beschrieben. Der Zeitsteuerungssignalgenerator 10 gibt ein Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 aus, dessen Periode auf Wunsch veränderbar ist.
Der Stromkomparator 11 vergleicht das Strom-Steuerungssignal iT, das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFV und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFW, die darin eingegeben werden. Wenn eines der Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV oder iFW größer als das Strom-Steuerungssignal iT ist, gibt der Stromkomparator 11 ein HIGH-Stromvergleichsergebnis R1 aus; das Stromvergleichsergebnis R1 ist anderenfalls LOW.
Der Umschalt-Steuerungssignalgenerator 12 bestimmt dann, ob jedes der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente zum Anschließzeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 und zum Zeitpunkt, zu welchem das Stromvergleichsergebnis von LOW zu HIGH wechselt, an- oder auszuschalten ist.
Die Wirkungsweise und der Aufbau des Umschalt-Steuerungssignalgenerators 12 in der in Fig. 1 gezeigten Stromsteuerung 9 werden unten an Hand von Fig. 2, einem Blockschaltbild des Umschalt-Steuerungssignalgenerators 12, beschrieben.
Der in Fig. 2 gezeigte Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale S1, S2, S3, S4, S5 und S6 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC, wie in Fig. 22 gezeigt, aus. Es ist anzumerken, dass, während ein in elektrischen Graden gemessenes 120º-, 150º-oder 180º-Leitungswinkelverfahren verwendet werden kann, um den Motor anzusteuern, der Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 unter beispielhafter Verwendung eines 120º-Leitungswinkels unten beschrieben wird.
Das RS-Flip-Flop 14 ist ein Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop, das zur Anstiegszeit des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 gesetzt wird, und zu dem Zeitpunkt zurück gesetzt wird, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird. Wenn das RS-Flip-Flop 14 gesetzt wird, gibt es HIGH aus, wenn es zurückgesetzt wird, gibt es LOW aus.
Die ersten, zweiten und dritten Logik-Invertierer-Gatter 15, 16 und 17 invertieren die Ausgangslogik des RS-Flip-Flop 14. Die ersten, zweiten und dritten AND-Gatter 18, 19 und 20 führen eine AND-Verknüpfung mit dem Ausgangssignal von den entsprechenden ersten, zweiten und dritten Logik-Invertierer-Gattern 15, 16 und 1 7 und den vierten, fünften und sechsten Auswahlsignalen 54, 55 und 56 aus, und geben das AND-Ergebnis aus.
Die ersten, zweiten und dritten OR-Gatter 21, 22 und 23 führen eine OR-Verknüpfung mit den Ausgangssignalen von den entsprechenden ersten, zweiten und dritten AND-Gattern 18, 19 und 20 und den ersten, zweiten und dritten Auswahlsignalen S1, S2 und S3 aus und geben die OR-Ergebnisse als die ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW aus.
Die vierten, fünften und sechsten AND-Gatter 24, 25 und 26 führen eine AND- Verknüpfung mit den vierten, fünften und sechsten Auswahlsignalen S4, S5 und S6 und dem Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 aus, und geben die AND- Ergebnisse als die vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignale PLU, PLV und PLW aus.
Als Ergebnis erzeugt dieser Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW.
Die Wirkungsweise dieses Umschaltsteuerungssignalgenerators 12 wird noch detaillierter unten an Hand von Fig. 2 beschrieben. Es wird unten nur beispielhaft angenommen, dass die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen ersten und sechsten Auswahlsignale S1 und S6 HIGH sind, und die zweiten, dritten, vierten und fünften Auswahlsignale S2, S3, S4 und S5 LOW sind.
Wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 LOW ist, wird das erste RS-Flip-Flop 14 zum T1-Anstiegszeitpunkt gesetzt, da das Strom-Vergleichsergebnis R1 LOW ist, und gibt daher HIGH aus. Als ein Ergebnis geben die ersten, zweiten und dritten Logik-Inver tierungs-Gatter 15, 16 und 17 LOW aus und die ersten, zweiten und dritten AND- Gatter 18, 19 und 20 geben LOW aus.
Da das erste Auswahlsignal 51 HIGH ist, gibt nur das erste OR-Gatter 21 HIGH aus, d. h., gibt ein erstes Umschalt-Steuerungssignal PHU HIGH aus, und das zweite und dritte OR-Gatter 22 und 23 geben Umschalt-Steuerungssignale PHV und PHW LOW aus.
Da das sechste Auswahlsignal 56 HIGH ist, ist vergleichbar nur das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW von dem sechsten AND-Gatter 26 HIGH, und die vierten und fünften Umschalt-Steuerungssignale PLU und PLV sind LOW.
Als Ergebnis dieses Vorgangs setzt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 eines der ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH, und setzt eines der vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignale PLU, PLV und PLW zum Anschließzeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 auf HIGH.
Die Wirkungsweise, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, wird als nächstes beschrieben.
Wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH ist, wird das erste Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt und das RS-Flip-Flop 14 gibt LOW aus. Da das dritte Logik-Invertierungs-Gatter 17 das LOW-Eingangssignal invertiert und HIGH zu dem dritten AND-Gatter 20 liefert, gibt das dritte AND-Gatter 20 HIGH zu dem dritten OR- Gatter 23 aus, welches somit ein drittes Umschalt-Steuerungssignal PHW HIGH ausgibt. Zusätzlich veranlasst das LOW-Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 das sechste AND-Gatter 26, ein sechstes Umschalt-Steuerungssignal PLW LOW auszugeben.
Als Ergebnis gibt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 jedes der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW LOW aus und gibt zwei der ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH aus, wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt.
Dieser Ausgabezustand wird bis zum Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 gehalten. Der gleiche Vorgang wird dann beim Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 wiederholt. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls ausgeführt, wenn die Auswahlsignale S1 und S5, S2 und S4, S2 und S6, S3 und S4 oder S3 und S5 gleichzeitig ausgewählt sind.
Wie oben beschrieben, wird, wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH ist, das Rücksetz-Prioritäts- RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, da das Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 daher LOW ausgibt. Da das dritte Logik-Invertierungs-Gatter 17 in diesem Fall HIGH ausgibt, gibt das dritte AND-Gatter 20 ebenfalls HIGH zu dem dritten OR- Gatter 23 aus, welches dann ein drittes Umschalt-Steuerungssignal PHW HIGH ausgibt. Da das Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 LOW ist, ist das von dem Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 ausgegebene sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW ebenfalls LOW.
Der Aufbau des Stromkomparators 11 wird als nächstes an Hand von Fig. 3 beschrieben.
Die ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW werden in die ersten, zweiten und dritten Absolutwert-Berechner 47, 48 und 49 eingegeben, wodurch die Absolutwerte der zugeführten Signale erhalten und als die ersten, zweiten und dritten Absolutwerte ausgegeben werden. Es ist anzumerken, dass diese Absolutwert-Berechner durch Einrichtungen der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung verwirklicht werden können.
Das Strom-Steuerungssignal iT und die ersten, zweiten und dritten Absolutwerte werden in die siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 eingegeben, welche HIGH ausgeben, wenn der Wert des Strom-Steuerungssignals iT geringer als die gelieferten ersten, zweiten und dritten Absolutwerte ist. Diese siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 liefern ein Ausgangssignal zu einem OR-Gatter 53, welches somit ein Signal mit HIGH-Pegel als Strom- Vergleichsergebnis R1 ausgibt, wenn einer der ersten, zweiten und dritten Absolutwerte größer als das Strom-Steuerungssignal iT ist.
Die Wirkungsweise des in Fig. 3 gezeigten Strom komparators 11 wird unten detaillierter an Hand von zwei Fällen beschrieben, wenn die ersten, zweiten und dritten Absolutwerte sämtlich geringer als das Strom-Steuerungssignal iT sind, und wenn wenigstens einer der ersten, zweiten und dritten Absolutwerte größer als das Strom-Steuerungssignal iT ist. Der Fall, in welchem die ersten, zweiten und dritten Absolutwerte sämtlich geringer als das Strom-Steuerungssignal iT sind, wird als erstes beschrieben.
Die siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 geben LOW aus, da die ersten, zweiten und dritten Absolutwerte sämtlich geringer als das Strom- Steuerungssignal iT sind. Dies bewirkt, dass das von dem zweiten OR-Gatter 53 ausgegebene Strom-Vergleichsergebnis R1 LOW ist.
Wenn wenigstens einer der ersten, zweiten und dritten Absolutwerte größer als das Strom-Steuerungssignal iT ist, gibt wenigstens einer der siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 HIGH aus. Dieses bewirkt, dass das von dem zweiten OR-Gatter 53 ausgegebene Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH wird.
Eine tatsächliche Steuerung des Leitungsstromes wird als nächstes an Hand von Fig. 5 beschrieben. Fig. 5A ist eine Darstellung des Strom-Steuerungssignals und des ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses, und Fig. 5B ist eine vergrößerte Ansicht des durch die gestrichelte Linie in Fig. 5A angegebenen Bereiches. Es ist anzumerken, dass die in Fig. 5 gezeigte Steuerungssituation auftritt, wenn die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen Auswahlsignale 51 und 56 HIGH sind.
Zum Zeitpunkt t = T10 wird der beim Anstieg des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 auftretende Vorgang ausgeführt. Insbesondere ist zum Zeitpunkt t = T10 die Beziehung zwischen dem Strom-Steuerungssignal iT und dem Absolutwert des ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses iFU iT > 1 iFU L und das Strom- Vergleichsergebnis R1 ist LOW. Das erste Umschalt-Steuerungssignal PHU und das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW, welche von dem Umschalt-Steuerungssignalgenerator 12 ausgegeben werden, sind daher HIGH. Als Ergebnis sind das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 und das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 an, und der erste Leitungsstrom IU fließt in der Richtung, wodurch sich das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU dem Strom-Steuerungssignal iT nähert.
Der Vorgang unmittelbar nach dem Zeitpunkt t = T20, zu welchem der Absolutwert des ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses iFU gleich dem Strom- Steuerungssignal iT wird, wird als nächstes beschrieben. In diesem Fall ist die Beziehung zwischen dem Strom-Steuerungssignal iT und dem Absolutwert des ersten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses iFU zum Zeitpunkt unmittelbar nach t = T20 iT < FU ; , und das Strom-Vergleichsergebnis R1 ist HIGH. Das von dem Umschalt-Steuerungssignalgenerator 12 ausgegebene erste Umschalt-Steuerungssignal PHU und das dritte Umschalt-Steuerungssignal PHW sind daher HIGH und PHV, PLU, PLV und PLW sind LOW. Als Ergebnis sind das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 und das dritte Hauptschaltkreisschaltleistungselement 03 an. Dies führt zu einem Ankerkurzschluss, und das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU verringert sich daher mit einer elektrischen Zeitkonstante.
Diese Bedingung wird bis zum nächsten Anstieg des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 beibehalten. Jeder Leitungsstrom zu dem Motor 1 kann somit durch Wiederholen des gleichen Vorgangs nach dem Anstiegszeitpunkt des nächsten Refresh- Zeitsteuerungssignals T1 gesteuert werden. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls ausgeführt, wenn die Auswahlsignale 51 und 55, 52 und 54, 52 und 56, 53 und 54 oder 53 und 55 gleichzeitig durch den Hauptschaltkreisschaltleistungselement- Selektierer 13 ausgewählt werden.
Das tatsächliche Verfahren der Leitungsstrom-Steuerung wurde oben beschrieben.
Es ist anzumerken, dass das in Fig. 6 gezeigte System einen Rotorpositionsdetektor 3 zum Erfassen der Position des Rotors des Motors 1 umfasst, es ist aber offensichtlich, dass ebenfalls ein sensorloses System gebaut werden kann, das einen Rotorpositionsdetektor 3 nicht umfasst. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass durch Erzeugen des Rotorpositions-Erfassungsergebnisses KC unter Verwendung eines externen Oszillators und Zählers es ebenfalls möglich ist, den Leitungsstrom eines Induktionsmotors, eines Reaktanzmotors und eines Synchronmotors zu steuern.
Es ist ebenfalls offensichtlich, dass, wenn die Hauptschaltkreisschaltleistungselemente MOS-FET-Vorrichtungen sind, die Stromzirkulationsdiode durch eine parasitäre MOS-FET-Diode verwirklicht werden kann.
Es ist weiterhin anzumerken, dass die Basis-Ansteuerungsschaltung 6 zum Steuern der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 basierend auf den von der Stromsteuerung 9 in Fig. 6 ausgegebenen Ausgangspegeln von PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW-Ausgangssignalen aufgebaut sein kann, um eine Verzögerung einer bekannten Periode vor dem Umschalten von einem der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 von Aus zu An zu warten, aber die Elemente sofort von An zu Aus umzuschalten. Wenn dieses Steuerungsverfahren implementiert ist, und die Elemente Q1 und Q4 von An- und Aus-Zuständen in Aus- und An-Zustände umgeschaltet werden, wird zuerst das Element Q1 ausgeschaltet und nur nachdem Q1 ausgeschaltet wurde, wird der Transistor Q4 eingeschaltet. Die Wirkung dieser Steuerungssequenz ist, die Gefahr eines zu den Hauptschaltkreisschaltleistungselementen fließenden Überstromes als Ergebnis von Q1 und Q4, die momentan und gleichzeitig zudem Zustands-Änderungszeitpunkt an sind, zu verhindern.
Es ist ebenfalls offensichtlich, dass ein Schutz des stromgesteuerten PWM-Wechselrichters von Überlastungen ebenfalls möglich ist, um zu den sechs Basis-Ansteuerungseinrichtungen einen Zustand hinzuzufügen, durch welchen sämtliche Elemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 ausgeschaltet und von der Stromzuführung getrennt werden können, oder wenn ein freilaufender Betrieb des Motors erwünscht ist.
Da der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der vorliegenden Erfindung somit nicht einen Stromfehlerverstärker umfasst, sind die mit der Verstärkungsanpassung des Stromfehlerverstärkers einhergehenden Probleme grundsätzlich gelöst, da kein Bedarf für irgendeine Verstärkungsanpassung vorhanden ist. Auch wenn sich die Kennlinien und Spezifikationen des Motors 1, des Motorstromdetektors 2, der Stromsteuerung 9 oder der Hauptschaltkreis-Leitungssteuerung 8 durch Ausbildung oder als Ergebnis von Herstellungsvariationen oder Temperaturkennlinien ändern, arbeitet der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter weiterhin konstant, um einen Stromfehler zu minimieren. Die Stromsteuerungs-Antwortkennlinie ist daher ebenfalls ausgezeichnet, und es besteht keine Gefahr des Auftretens von Schwingungen.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Leitungswinkel-Ausbildung zum Zuführen des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Leitungswinkel-Verfahren zu verwenden.
Die Stromsteuerung 9 des erfindungsgemäßen, stromgesteuerten PWM-Wechselrichters kann mit der Ausnahme des Strom komparators 11 unter Verwendung einer digitalen Schaltung aufgebaut sein, und die digitalen Schaltungskomponenten sind frei von Offset und Drift sowie preisgünstig.
Der Stromkomparator 11 kann ebenfalls ausgebildet sein, um ein LOW-Stromvergleichsergebnis nur dann auszugeben, wenn das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis sämtlich geringer als das Stromsteuerungssignal sind, und ein HIGH-Stromvergleichsergebnis in allen anderen Fällen auszugeben. In diesem Fall bestimmt der Umschaltsteuerungssignalgenerator, ob jedes der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente zum Anschlusszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssingals T1 und zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, an- oder ausgeschaltet wird.
Der Strom komparator 11 kann ebenfalls so ausgebildet sein, dass er ein HIGH- Stromvergleichsergebnis nur dann ausgibt, wenn das erste Leitungsstrom-Erfassungsergebnis, das zweite Leitungsstrom-Erfassungsergebnis und das dritte Leitungsstrom-Erfassungsergebnis sämtlich größer als das Stromsteuerungssignal sind, und in allen anderen Fällen ein LOW-Stromvergleichsergebnis ausgibt. In diesem Fall bestimmt der Umschaltsteuerungssignalgenerator, ob jedes der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 und zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 von HIGH zu LOW wechselt, an- oder ausgeschaltet wird.
Durch Aufbauen des Stromkomparators 11, wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Höhe (der Absolutwert) des Leitungsstrom-Erfassungsergebnisses mit dem Stromsteuerungssignal verglichen werden, auch wenn das Leitungsstrom-Erfassungsergebnis negativ ist. Daher ist es ebenfalls möglich, zu verhindern, dass ein Strom, der einen durch das Stromsteuerungssignal gesteuerten Stromwert überschreitet, durch die Hauptschaltkreisschaltleistungselemente fließt, auch wenn der Leitungswinkel größer als 120º (elektrischer Winkel) ist.
Die vorliegende Erfindung kann daher einen preisgünstigen stromgesteuerten PWM- Wechselrichter liefern, gekennzeichnet durch eine ausgezeichnete Stromsteuerungs-Antwortkennlinie ohne eine Verstärkungs- oder Offset-Anpassung des Stromfehlerverstärkers zu erfordern.

Ausführungsform 2

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist im Wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem internen Aufbau und der Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignatgenerators, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 7 gezeigt ist.
Da diese zweite Ausführungsform mit Ausnahme des internen Aufbaus des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12 mit der ersten Ausführungsform identisch ist, wird unten auf eine weitere detailierte Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Stromsteuerung 9 mit dem Umschaltssteuerungssignalgenerator 12 der zweiten Ausführungsform und dem in Fig. 6 gezeigten stromgesteuerten PWM-Wechselrichter mit der Stromsteuerung 9 verzichtet. Lediglich der Aufbau und die Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators der zweiten Ausführungsform werden unten beschrieben.
Der Aufbau des Umschaltssteuerungssignalgenerators gemäß der zweiten Ausführungsform wird unten anhand von Fig. 7, einem Blockschaltbild des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12, beschrieben.
Der in Fig. 7 gezeigte Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale S1, S2, S3, S4, S5 und S6 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC aus, wie in Fig. 22 gezeigt. Es ist anzumerken, dass, während ein in elektrischen Graden gemessenes 120º-, 150º- oder 180º-Phasenwinkelverfahren verwendet werden kann, um den Motor anzutreiben, der Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 unten unter beispielhafter Verwendung eines 120º-Phasenwinkelverfahrens beschrieben wird.
Das RS-Flip-Flop 14 ist ein Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop, das zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssigrials T1 gesetzt wird und zum Zeitpunkt zurückgesetzt wird, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird. Wenn das RS-Flip-Flop 14 gesetzt wird, gibt es HIGH aus, und wenn es zurückgesetzt wird, gibt es LOW aus.
Die vierten, fünften und sechsten logischen Invertierer-Gatter 35, 36 und 37 invertieren die Ausgangslogik des RS-Flip-Flops 14. Die siebten, achten und neunten N-Gatter 38, 39 und 40 führen eine AND-Verknüpfung mit dem Ausgangssignal von den entsprechenden vierten, fünften und sechsten logischen Invertierer-Gattern 35, 36 und 37 und Auswahlsignalen S1, S2 und S3 aus und geben das AND- Ergebnis aus.
Die vierten, fünften und sechsten OR-Gatter 44, 45 und 46 führen eine OR-Verknüpfung der vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale S4, S5 und S6 und der Ausgangssignale von den siebten, achten und neunten AND-Gattern 38, 39 und 40 aus, und geben die OR-Ergebnisse als Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLD aus,
Die zehnten, elften und zwölften AND-Gatter 41, 42 und 43 führen vergleichbar eine AND-Verknüpfung der ersten, zweiten und dritten Auswahlsignale S1, S2 und S3 und des Ausgangssignales des RS-Flip-Flops 14 aus und geben die AND-Ergebnisse als die ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW aus.
Die Wirkungsweise dieses Umschaltsteuerungssignalgenerators, wie in Fig. 7 gezeigt, wird unten beschrieben. Es wird lediglich beispielhaft unten angenommen, dass die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen ersten und sechsten Auswahlsignale S1 und S6 HIGH sind, und die zweiten, dritten, vierten und fünften Auswahlsignale S2, S3, S4 und S5 LOW sind.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 LOW ist, wird das erste RS-Flip-Flop 14 zum T1 Anstiegszeitpunkt gesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 LOW ist und gibt daher HIGH aus. Als Ergebnis geben die vierten, fünften und sechsten Logik-Invertierungs- Gatter 35, 36 und 37 LOW aus, und die siebten, achten und neunten AND-Gatter 38, 39 und 40 geben LOW aus.
Da das sechste Auswahlsignal S6 HIGH ist, ist nur das sechste Umschaltsteuerungssignal PLW von dem sechsten AND-Gatter 46 HIGH und die vierten und fünften Umschaltssteuerungssignale PLU und PLV von den vierten und fünften AND-Gattern 44 und 45 sind LOW.
Da das erste Auswahlsignal 51 HIGH ist, gibt ebenso nur das zehnte AND-Gatter 41 HIGH aus, das heisst, gibt ein erstes Umschaltsteuerungssingal PHU HIGH aus, und die elften und zwölften AND-Gatter 42 und 43 geben LOW-Umschaltsteuerungssignale PHV und PHW aus.
Als Ergebnis dieses Vorgangs sitzt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 eines der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH und setzt eines der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW HIGH zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignales T1.
Als nächstes wird die Wirkungsweise beschrieben, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird, wird das erste Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt und das RS-Flip-Flop 14 gibt LOW aus. Da das vierte logische Invertierungs-Gatter 35 das LOW-Eingangssignal invertiert und HIGH zu dem siebten AND-Gatter 38 liefert, gibt das siebte AND-Gatter 38 HIGH zu dem vierten OR- Gatter 44 aus, welches somit ein viertes Umschaltsteuerungssignal PLU HIGH ausgibt. Zusätzlich führt das LOW-Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 ebenso zu einem ersten Umschaltsteuerungssignal PHU LOW.
Als Ergebnis gibt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 jedes der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW LOW aus und gibt zwei der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW HIGH aus, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt.
Dieser Ausgangszustand wird beibehalten bis zum Anstieg des nächsten Refresh- Zeitsteuerungssingals T1. Der gleiche Vorgang wird dann beim Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 wiederholt. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls ausgeführt, wenn die Auswahlsignale S1 und S5, S2 und S4, S2 und S6, S3 und S4 oder S3 und S5 gleichzeitig ausgewählt sind.
Wie oben beschrieben wird, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH ist, das Rücksetz-Prioritäts- RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 daher lOW ausgibt. Da in diesem Fall das vierte Logik-Invertierungs-Gatter 35 HIGH ausgibt, gibt das siebte AND-Gatter 38 ebenso HIGH zu dem vierten OR- Gatter 44 ausgibt, welches dann ein viertes Umschaltsteuerungssignal PLU HIGH ausgibt. Da das Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 LOW ist, ist das erste Umschaltsteuerungssignal PHU ebenfalls LOW.
Es ist weiterhin anzumerken, dass während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Phasenwinkel-Gestaltung zum Zuführen des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren zu verwenden.
Der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 in der Stromsteuerung 9 eines stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben besonders beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass sich die zweite Ausführungsform insbesondere von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, dass das von dem Umschaltsteuerungssignalgenerator in der zweiten Ausführungsform auszugebende letzte Ergebnis ist, das zwei der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW HIGH sind, während bei der ersten Ausführungsform zwei der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH sind.
Wenn zwei der Signale PHU, PHV und PHW HIGH sind, ist die Leitungsspannung der zwei HIGH-Signale Null, wenn zum Beispiel PHU und PHV HIGH sind, sind die U-Phasen- und V-Phasen-Leitungsspannungen 0 V. Die Leitungsspannungen der zwei HIGH PLU-, PLV- und PLW-Signale sind ebenso Null, wenn zum Beispiel PLU und PLV HIGH sind, sind die U-Phasen- und die V-Phasen-Leitungsspannungen 0 V. Auch wenn zwei der Signale PHU, PHV und PHW HIGH sind, oder zwei der Signale PLU, PLV und PLW HIGH sind, ergibt sich daher keine Änderung in der Leitungsspannung und der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der zweiten Ausführungsform kann den Leitungsstrom des Motors 1 mit der gleichen Wirkung wie die Leitungsstromsteuerung durch den stromgesteuerten PWM-Wechselrichter der ersten Ausführungsform steuern.

Ausführungsform 3

Ein stromgesteuerter PWM-Wechelrichter gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist im Wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem internen Aufbau und der Wirkungsweise des Umschaltssteuerungssignalgenerators, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 8 gezeigt ist.
Da diese dritte Ausführungsform mit Ausnahme des inneren Aufbaus des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12 mit der ersten Ausführungsform identisch ist, wird auf eine weitere detailierte Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Stromsteuerung 9 mit dem Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 der vorliegenden Ausführungsform und des in Fig. 6 gezeigten, stromgesteuerten PWM-Wechselrichters mit der Stromsteuerung 9 unten verzichtet. Nur der Aufbau und die Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators der dritten Ausführungsform wird unten beschrieben.
Der Aufbau des Umschaltsteuerungssignalgenerators gemäß der dritten Ausführungsform wird unten anhand von Fig. 8, einem Blockschaltbild des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12, beschrieben.
Der in Fig. 8 gezeigte Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale 51, 52, 53, 54, 55 und 56 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC, wie in Fig. 22, aus. Es ist anzumerken, dass, während ein in elektrischen Graden gemessenes 120º-, 150º- oder 180º-Phasenwinkelverfahren verwendet werden kann, um den Motor anzutreiben, der Hauptschaltkreisschaltleistungselement- Selektierer 13 unten unter einer lediglich beispielhaften Verwendung eines 120º- Phasenwinkel-Verfahrens beschrieben wird.
Das RS-Flip-Flop 14 ist ein Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop, das zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T 1 gesetzt wird, und zum Zeitpunkt zurückgesetzt wird, zu welchem das Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH wird. Wenn das RS-Flip-Flop 14 gesetzt wird, gibt es HIGH aus, und gibt LOW aus, wenn es zurückgesetzt wird.
Die vierten, fünften und sechsten AND-Gatter 24, 25 und 26 führen eine AND- Verknüpfung mit dem Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 und den Auswahlsignalen S1, S2 und S3 aus, und geben die vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignale PLU, PLV und PLW aus. Es ist anzumerken, dass der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 die ersten, zweiten und dritten Auswahlsignale direkt als die ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW ausgibt.
Die Wirkungsweise des somit umfassten Umschaltsteuerungssignalgenerators, wie in Fig. 8 gezeigt, wird unten beschrieben. Es wird unten lediglich beispielhaft angenommen, dass die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen ersten und sechsten Auswahlsignale S1 und S6 HIGH sind, und die zweiten, dritten, vierten und fünften Auswahlsignale S2, S3, S4 und S5 LOW sind.
Wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 LOW ist, wird das erste RS-Flip-Flop 14 zum T1-Anstiegszeitpunkt gesetzt, da das Strom-Vergleichsergebnis R1 LOW ist, und gibt daher HIGH aus. Da das sechste Auswahlsignal S6 HIGH ist, ist nur das von dem sechsten AND-Gatter 26 ausgegebene sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW HIGH, und die PLU- und PLV-Steuerungssignale sind LOW. Zusätzlich resultiert das erste Auswahlsignal S1 HIGH in einem ersten HIGH-Umschalt-Steuerungssignal PHU und zweiten und dritten LOW-Umschalt-Steuerungssignalen PHV und PHW.
Als Ergebnis dieses Vorgangs setzt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 eines der ersten, zweiten und dritten Umschalt-Steuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH, und setzt eines der vierten, fünften und sechsten Umschalt-Steuerungssignal PLU, PLV und PLW zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 auf HIGH.
Die Wirkungsweise, wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, wird als nächstes beschrieben.
Wenn das Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH wird, wird das erste Rücksetzprioritäts-RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, und das RS-Flip-Flop 14 gibt LOW aus. Da das RS-Flip-Flop 14 LOW ausgibt, ist das sechste Umschalt-Steuerungssignal PLW ebenfalls LOW.
Als ein Ergebnis gibt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 als ein HIGH- Signal das erste, zweite oder dritte Umschaltsteuerungssignal PHU, PHV oder PHW aus, dass zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH war, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, und gibt das vierte, fünfte und sechste Umschaltsteuerungssignal PLU, PLV und PLW LOW aus.
Dieser Ausgangszustand wird bis zum Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignales T1 beibehalten. Der gleiche Vorgang wird dann beim Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 wiederholt. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls ausgeführt, wenn die Ausreihsignale S1 und S5, S2 und S4, S2 und S6, S3 und S4 oder S3 und S5 gleichzeitig ausgewählt sind.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH ist, wird das Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14, wie oben beschrieben, ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 daher LOW ausgibt. Da das Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 LOW ist, ist das sechste Umschaltsteuerungssignal PLW LOW und nur das erste Umschaltsteuerungssignal PHU ist HIGH.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Phasenwinkel-Ausgestaltung zum Liefern des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren zu verwenden.
Der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 in der Stromsteuerung 9 eines stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde insbesondere oben beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass sich die dritte Ausführungsform insbesondere von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, dass die letzte Ergebnisausgabe des Umschaltsteuerungssignalgenerators in der dritten Ausführungsform die ist, dass nur eines der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH ist, während in der ersten Ausführungsform 2 der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH sind.
Wenn zwei der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH sind, ist die Leitungsspannung der zwei HIGH-Signale Null, wenn z. B. PHU und PHV HIGH sind, sind die U-Phasen- und V-Phasen-Leitungsspannung 0V. Die Leitungsspannung zwischen den zwei Phasenleitungen, wenn eines der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH ist, ist die Durchlassspannung der Stromzirkulationsdiode. Wenn z. B. PHU und PLW HIGH sind, aber PLW LOW wird, ist die Leitungsspannung zwischen der U-Phase und der W-Phase die Durchlaufspannung der Stromzirkulationsdiode. Dies ist der Fall, da, bis PLW LOW wird, Strom durch das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 zu dem negativen Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 fließt, und der fließende Strom nicht sofort unterbrochen werden kann, auch wenn das sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q6 ausgeschaltet wird, wegen der normalen Induktanz des Motors 1. Der Strom fließt daher durch die Stromzirkulationsdiode zu dem positiven Anschluss der primären Gleichspannungsstromversorgung 5 und die Durchlassspannung der Stromzirkulationsdiode wird somit die Leitungsspannung. Daher ergibt sich, ob zwei der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH sind, oder eines der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH ist, keine Änderung in der Leitungsspannung und der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der dritten Ausführungsform kann den Leitungsstrom des Motors 1 mit der gleichen Wirkung steuern wie eine Leitungsstromsteuerung durch den stromgesteuerten PWM- Wechselrichter der ersten Ausführungsform.

Ausführungsform 4

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem internen Aufbau und der Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 9 gezeigt ist.
Da diese vierte Ausführungsform identisch mit der ersten Ausführungsform ist, mit der Ausnahme des internen Aufbaus des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12, wird unten auf eine weitere detaillierte Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Stromsteuerung 9 des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12 der vorliegenden Ausführungsform und dem in Fig. 6 gezeigten, stromgesteuerten PWM-Wechselrichter mit der Stromsteuerung 9 verzichtet. Lediglich der Aufbau und die Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators dervierten Ausführungsform wird unten beschrieben.
Der Aufbau des Umschaltsteuerungssignalgenerators gemäß der vierten Ausführungsform wird unten anhand von Fig. 9, einem Blockschaltbild des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12, beschrieben.
Der in Fig. 9 gezeigte Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale S1, S2, S3, S4, S5 und S6 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC, wie in Fig. 22 gezeigt, aus. Es ist anzumerken, dass, während ein in elektrischen Graden gemessenes 120º-, 150º-oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren verwendet werden kann, um den Motor anzutreiben, der Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 unten unter lediglich beispielhafter Verwendung eines 120º- Phasenwinkel-Verfahrens beschrieben wird.
Das RS-Flip-Flop 14 ist ein Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop, das zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 gesetzt wird und zu dem Zeitpunkt zurückgesetzt wird, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird. Wenn das RS-Flip-Flop 14 gesetzt wird, gibt es HIGH aus, und gibt LOW aus, wenn es zurückgesetzt wird.
Die zehnten, elften und zwölften AND-Gatter 41, 42 und 43 führen eine AND- Verknüpfung mit den ersten, zweiten und dritten Auswahlsignalen S1, S2 und S3 und dem Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 aus und geben das AND-Verknüpfungsergebnis als erste, zweite und dritte Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW aus. Es ist anzumerken, dass der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 die vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale direkt als die vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW ausgibt.
Die Wirkungsweise des, wie in Fig. 9 gezeigt, ausgebildeten Umschaltsteuerungssignalgenerators wird unten beschrieben. Es wird lediglich beispielhaft unten angenommen, dass die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen ersten und sechsten Auswahlsignale S1 und S6 HIGH sind, und die zweiten, dritten, vierten und fünften Auswahlsignale S2, S3, S4 und S5 LOW sind.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals C1 LOW ist, wird das ersten RS-Flip-Flop 14 zum T1-Anstiegszeitpunkt gesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 LOW ist, und gibt daher HIGH aus. Da das erste Auswahlsignal S1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 HIGH ausgibt, ist das von dem zehnten AND-Gatter 41 ausgegebene erste Umschaltsteuerungssignal PHU HIGH und die von den AND-Gattern 42 und 43 ausgegebenen zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHV und PHW sind LOW. Da das sechste Auswahlsignal 56 ebenfalls HIGH ist, ist das sechste Umschaltsteuerungssignal PLW HIGH und die PLU- und PLV-Steuerungssignale sind LOW.
Als Ergebnis dieses Vorganges setzt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 zum Zeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 eines der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH und setzt eines der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW LOW. Die Wirkungsweise, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, wird als nächstes beschrieben.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird, wird das erste Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, und das RS-Flip-Flop 14 gibt LOW aus. Da das RS-Flip-Flop 14 LOW ausgibt, ist das erste Umschaltsteuerungssignal PHU ebenfalls LOW.
Als Ergebnis gibt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, das vierte, fünfte oder sechste Umschaltsteuerungssignal PLU, PLV oder PLW, dass zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH war, als ein HIGH-Signal aus und gibt das erste, zweite und dritte Umschaltsteuerungssignal PHU, PHV und PHW LOW aus.
Dieser Ausgangszustand wird beibehalten bis zum Anstieg des nächsten Refresh- Zeitsteuerungssignals T1. Der gleiche Vorgang wird dann beim Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 wiederholt. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls ausgeführt, wenn die Auswahlsignale S1 und S5, S2 und S4, S2 und S6, S3 und S4 oder S3 und S5 gleichzeitig ausgewählt sind.
Wie oben beschrieben, wird, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH ist, das Rücksetz-Prioritäts- RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 daher LOW ausgibt. Da das Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 LOW ist, ist das erste Umschaltsteuerungssignal PHU LOW und nur das sechste Umschaltsteuerungssignal PLW ist HIGH.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Phasenwinkel-Gestaltung zum Zuführen des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren zu verwenden.
Der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 in der Stromsteuerung 9 eines stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben insbesondere beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass die vierte Ausführungsform sich insbesondere von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, dass das von dem Umschaltsteuerungssignalgenerator in der vierten Ausführungsform ausgegebene Abschlussergebnis ist, dass nur eines der vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW HIGH ist, während in der ersten Ausführungsform zwei der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH sind.
Wenn zwei der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH sind, ist die Leitungsspannung der zwei HIGH-Signale Null, wenn z. B. PHU und PHV HIGH sind, sind die Leitungsspannungen der U-Phase und der V-Phase OV. Die Leitungsspannung zwischen den zwei Phasenleitungen, wenn eines der PLU-, PLV- und PLW-Signale HIGH ist, ist die Durchlassspannung der Stromzirkulationsdiode. Wenn z. B. PHU und PLW HIGH sind und PHU dann LOW wird, ist die Leitungsspannung zwischen der U-Phase und der W-Phase die Durchlassspannung der Stromzirkulationsdiode. Dies ist der Fall, da, bis PHU LOW wird, Strom durch das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 zu dem positiven Anschluss der primären Gleichspannungsquelle 5 fließt und der fließende Strom nicht sofort unterbrochen werden kann, auch wenn das erste Hauptschaltkreisschaltleistungselement Q1 ausgeschaltet wird, wegen der normalen Induktanz des Motors 1. Ein Strom fließt daher durch die Stromzirkulationsdiode zu dem negativen Anschluss der primären Gleichspannungsversorgung 5 und die Durchlassspannung der Stromzirkulationsdiode wird somit die Leitungsspannung. Daher ergibt sich, ob zwei der PHU-, PHV- und PHW-Signale HIGH sind, oder eines der PLU-, PLV- und PLW-Signale HIGH ist, keine Änderung in der Leitungsspannung und der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der vierten Ausführungsform kann den Leitungsstrom des Motors 1 mit der gleichen Wirkung steuern, wie die Leitungsstromsteuerung durch den stromgesteuerten PWM-Wechselrichter der ersten Ausführungsform.

Ausführungsform 5

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der mit Fig. 1 gezeigten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem internen Aufbau und der Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 10 gezeigt ist.
Da diese fünfte Ausführungsform mit Ausnahme des internen Aufbaus des Umschaltsteuerungssignalgenerators mit der ersten Ausführungsform identisch ist, wird auf eine weitere, detaillierte Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Stromsteuerung 9 mit dem Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 der vorliegenden Ausführungsform und dem in Fig. 6 gezeigten, stromgesteuerten PWM-Wechselrichter mit der Stromsteuerung 9 unten verzichtet. Nur der Aufbau und die Wirkungsweise des Umschaltsteuerungssignalgenerators der fünften Ausführungsform wird unten beschrieben.
Der Aufbau des Umschaltsteuerungssignalgenerators der fünften Ausführungsform wird unten anhand von Fig. 10 beschrieben, einem Blockschaltbild des Umschaltsteuerungssignalgenerators 12.
Der in Fig. 10 gezeigte Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 gibt die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale S1, S2, S3, S4, S5 und S6 basierend auf dem Rotorpositions-Erfassungsergebnis KC, wie in Fig. 22 gezeigt, aus. Es ist anzumerken, dass, während ein 120º-, 150º- oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren, gemessen in den elektrischen Graden, verwendbar ist, um den Motor anzutreiben, der Hauptschaltkreisschaltleistungselement- Selektierer 13 lediglich beispielhaft unten unter Verwendung eines 120º-Phasenwinkel-Verfahrens beschrieben ist.
Das RS-Flip-Flop 14 ist ein Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop, das zum Anschließzeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 gesetzt wird, und zu dem Zeitpunkt zurückgesetzt wird, zu welchem das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird. Wenn das RS-Flip-Flop 14 gesetzt ist, gibt es HIGH aus, und gibt LOW aus, wenn es zurückgesetzt ist.
Die zehnten, elften und zwölften AND-Gatter 41, 42 und 43 führen eine AND- Verknüpfung der ersten, zweiten und dritten Auswahlsignale S1, S2 und S3 und des Ausgangssignals von dem RS-Flip-Flop 14 aus, und geben die AND-Verknüpfungsergebnisse als die ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW aus.
Die vierten, fünften und sechsten AND-Gatter 24, 25 und 26 führen eine AND- Verknüpfung mit dem Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 und den Auswahlsignalen 54, 55 und 56 aus und geben die vierten, fünften und sechsten Umschaltsteuerungssignale PLU, PLV und PLW aus.
Die Wirkungsweise des so ausgebildeten Umschaltsteuerungssignalgenerators, wie in Fig. 10 gezeigt, wird unten beschrieben. Es wird lediglich beispielhaft angenommen, dass die von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegebenen ersten, zweiten und sechsten Auswahlsignale S1, S2 und S6 HIGH sind, und die dritten, vierten und fünften Auswahlsignale S3, S4 und S5 LOW sind. Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 LOW ist, wird das erste RS-Flip-Flop 14 zum T1-Anstiegszeitpunkt gesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 LOW ist, und gibt daher HIGH aus. Da die ersten und zweiten Auswahlsignale S1 und S2 HJCH sind, und das RS-Flip-Flop 14 HIGH ausgibt, sind die von den AND-Gattern 41 und 42 ausgegebenen ersten und zweiten Umschaltsteuerungssignale PHU und PHV HIGH und das von dem AND-Gatter 43 ausgegebene dritte Umschaltsteuerungssignal PHW ist LOW. Da das sechste Auswahlsignal 56 ebenfalls HIGH ist, ist das sechste Umschaltsteuerungssignal PLW von dem sechsten AND-Gatter 26 HIGH und die vierten und fünften Umschaltsteuerungssignale PLU und PLV von AND-Gattern 24 und 25 LOW.
Die Wirkungsweise, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 von LOW zu HIGH wechselt, wird als nächstes beschrieben.
Wenn das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH wird, wird das erste Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14 ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, und das RS-Flip-Flop 14 gibt LOW aus. Da das RS-Flip-Flop 14 LOW ausgibt, sind die Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PLW LOW.
Als Ergebnis gibt der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 als LOW-Signale sämtliche Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW aus.
Dieser Ausgangszustand wird bis zum Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 beibehalten. Der gleiche Vorgang wird dann beim Anstieg des nächsten Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 wiederholt. Der gleiche Vorgang wird ebenfalls unter Verwendung einer Kombination von Auswahlsignalen S1, S2, S3, S4, S5 und S6, gezeigt in Fig. 11, ausgeführt.
Wie oben beschrieben, wird das Rücksetz-Prioritäts-RS-Flip-Flop 14, wenn das Stromvergleichsergebnis R1 zum Anstiegszeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 HIGH ist, ungeachtet des Pegels des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zurückgesetzt, da das Stromvergleichsergebnis R1 HIGH ist und das RS-Flip-Flop 14 daher LOW ausgibt. Da das Ausgangssignal von dem RS-Flip-Flop 14 LOW ist, sind sämtliche Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW ebenfalls LOW.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Phasenwinkel-Ausbildung zum Liefern des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Phasenwinkelverfahren zu verwenden.
Der Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 in der Stromsteuerung 9 eines stromgesteuerten PWM-Wechselrichters gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass sich die fünfte Ausführungsform insbesondere von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, dass das von dem Umschaltsteuerungssignalgenerator in der fünften Ausführungsform ausgegebene Endergebnis ist, dass sämtliche Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW LOW sind, während in der ersten Ausführungsform zwei der ersten, zweiten und dritten Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV und PHW HIGH sind.
Es ist anzumerken, dass ein freilaufender Zustand resultiert, wenn sämtliche Umschaltsteuerungssignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW LOW sind und jeder der Leitungsströme IU, IV und IW durch eine Stromzirkulationsdiode gegen Null konvergiert.
Insbesondere durch Ausgeben sämtlicher Umschaltsteuerunggsignale PHU, PHV, PHW, PLU, PLV und PLW LOW, wenn sich das Stromvergleichsergebnis R1 ändert, fällt der Strompegel von jedem der Leitungsströme IU, IV und IW ab, und daher ist es möglich, den Leitungsstrom durch diese fünfte Ausführungsform mit der gleichen Wirkung zu steuern, wie eine Leitungsstromsteuerung durch den stromgesteuerten PWM-Wechselrichter der ersten Ausführungsform.

Ausführungsform 6

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem inneren Aufbau des Stromkomparators 11, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 12 gezeigt ist.
Da diese sechste Ausführungsform mit Ausnahme des inneren Aufbaus und der Wirkungsweise des Stromkomparators 11 mit der ersten Ausführungsform identisch ist, wird unten nur darauf bauend die Wirkungsweise des Stromkomparators 11 dieser sechsten Ausführungsform beschrieben.
Der Aufbau des Stromkomparators 11 gemäß der sechsten Ausführungsform wird unten anhand von Fig. 12, einem Blockschaltbild des Stromkomparators 11, beschrieben.
Wie in Fig. 12 gezeigt, umfasst dieser Stromkomparator 11 einen ersten Vorzeicheninvertierer 27 zum Umkehren des Vorzeichens des Stromsteuerungssignals iT und Ausgeben des resultierenden Stromsteuerungssignals mit umgekehrtem Vorzeichen iT2, erste, zweite und dritte Komparatoren 28, 29 und 30; vierte, fünfte und sechste Komparatoren 31, 32 und 33; und ein erstes OR-Gatter 34.
Die ersten, zweiten und dritten Komparatoren 28, 29 und 30 vergleichen das Stromsteuerungssignal iT mit den ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom- Erfassungsergebnissen iFU, iFV und iFW und geben als ein HIGH-Signal jedes der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW aus, das größer als das Stromsteuerungssignal iT ist.
Die vierten, fünften und sechsten Komparatoren 31, 32 und 33 vergleichen ebenso das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 mit dem ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnis iFU, IFV und iFW, und geben als ein HIGH-Signal jedes der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und IFW aus, das größer als das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist.
Das erste OR-Gatter 34 führt dann eine logische OR-Verknüpfung mit den Ausgangssignalen von den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Komparatoren 28, 29, 30, 31, 32 und 33 aus.
Die Wirkungsweise dieses Stromkomparators 11 wird detailliert unten an Hand von Fig. 12 für jeden von zwei Fällen beschrieben, wenn sämtliche Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Stromsteuerungssignal iT sind und größer als das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 sind, und wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromsteuerungssignal iT oder geringer als das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist.
In dem ersteren Fall, d. h., wenn sämtliche Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Stromsteuerungssignal iT und größer als das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 sind, geben die ersten, zweiten und dritten Komparatoren 28, 29 und 30 LOW aus, und die vierten, fünften und sechsten Komparatoren 31, 32 und 33 geben ebenfalls LOW aus. Das Strom-Vergleichsergebnis R1, welches von dem ersten OR-Gatter 34 ausgegeben wird, ist daher LOW.
In dem letzteren Fall, d. h., wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromsteuerungssignal iT oder geringer als das Stromsteuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist, gibt wenigstens einer der ersten bis sechsten Komparatoren 28, 29, 30, 31, 32 und 33 HIGH aus. Dieses führt dazu, dass das von dem ersten OR- Gatter 34 ausgegebene Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH ist.
Wie aus der Beschreibung der besonderen Wirkungsweise des Strom komparators 11 in der Stromsteuerung 9 eines stromgesteuerten PWM-Wechselrichters dieser sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bekannt ist, unterscheidet sich der Stromkomparator 11 dieser sechsten Ausführungsform von demjenigen der ersten Ausführungsform nur im Aufbau und die Bedingungen, unter welchen das Strom-Vergleichsergebnis R1 HIGH ausgibt, sind die gleichen wie bei der ersten und sechsten Ausführungsform. Diese Bedingungen sind insbesondere, wenn
FU > iT, oder
iFV > iT, oder
FW > iT.
Als Ergebnis ist der das Strom-Vergleichsergebnis R1 ausgebende Stromkomparator 11 funktional identisch, und der Leitungsstrom des Motors 1 kann daher vergleichbar gesteuert werden.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während diese sechste Ausführungsform unter besonderer Bezugnahme auf den Aufbau des Stromkomparators 11 der ersten Ausführungsform oben beschrieben wurde, der Stromkomparator 11 dieser Ausführungsform mit identischer Wirkung für denjenigen der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform substituiert werden kann.

Ausführungsform 7

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäßder siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten als nächstes an Hand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der sieben Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem inneren Aufbau des Stromkomparators 11, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 13 gezeigt ist.
Der Strom komparator 11 dieser siebten Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform durch Hinzufügen einer ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54, wie in Fig. 13 gezeigt. Als Ergebnis werden nur der Aufbau und die Wirkungsweise des Stromkomparators 11 dieser siebten Ausführungsform unten beschrieben.
Der Aufbau und die Wirkungsweise dieser ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 werden unten an Hand von Fig. 14 beschrieben. Die ersten und zweiten D-Flip- Flops 57 und 58 speichern den Pegel des Eingangsanschlusses D zum Anstiegszeitpunkt des in den Eingangsanschluss CK eingegebenen Signals zwischen und geben den zwischengespeicherten D-Eingangsanschlusspegel über den Ausgangsanschluss Q aus. Es ist anzumerken, dass die D-Eingangsanschlüsse der ersten und zweiten D-Flip-Flops 57 und 58 an einen gemeinsamen Bus angeschlossen sind, von welchem das Ausgangssignal des zweiten OR-Gatters 53 von dem Eingangsanschluss IN der ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 eingegeben wird.
Das Systemtaktsignal CLK1 wird in den CK-Eingangsanschluss des ersten D-Flip- Flop 57 eingegeben und wird durch ein neuntes Logik-Invertierungsgatter 55 in den CK-Eingangsanschluss des zweiten D-Flip-Flop 58 eingegeben.
Die siebten und achten Logik-Invertierungsgatter 59 und 60 geben LOW aus, wenn ein HIGH-Signal an die entsprechenden Eingangsanschlüsse angelegt wird, und geben HIGH aus, wenn ein LOW-Signal an die entsprechenden Eingangsanschlüsse angelegt wird.
Das zweite RS-Flip-Flop 63 wird zurückgesetzt, wenn der Eingangsanschluss R HIGH ist, und der Eingangsanschluss S LOW ist, und gibt somit LOW von dem Ausgangsanschluss 0 aus. Wenn der Eingangsanschluss R LOW ist und der Eingangsanschluss S HIGH ist, wird das zweite RS-Flip-Flop 63 gesetzt und gibt somit HIGH von dem Ausgangsanschluss Q aus.
Die dreizehnten und vierzehnten AND-Gatter 61 und 62 geben HIGH aus, wenn ein HIGH-Pegelsignal an beide Eingangsanschlüsse angelegt wird, und geben anderenfalls LOW aus.
Die Wirkungsweise der einzelnen Komponenten der oben beschriebenen ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 führt zu der Wirkungsweise der ersten Zweifach- Lese-Logikschaltung, wie oben beschrieben, durch Verfolgen des Signalflusses. Das Ausgangssignal des zweiten OR-Gatters 53 wird in den Eingangsanschluss IN der ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 zum Anstiegszeitpunkt des Systemtaktsignals CLK1 eingegeben. Der Pegel dieses Eingangssignals wird dann durch das erste D-Flip-Flop 57 zwischengespeichert und gehalten und von dem Ausgangsanschluss Q ausgegeben.
Das Ausgangssignal des zweiten OR-Gatters 53 wird als nächstes in den Eingangsanschluss IN der ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 bei der abfallenden Flanke des Systemtaktsignals CLK1 eingegeben. Der Pegel dieses Eingangssignals wird dann durch das zweite D-Flip-Fiop 58 zwischengespeichert und gehalten und von dem Ausgangsanschluss Q ausgegeben.
Die Ausgangspegel der Ausgangsanschlüsse Q der ersten und zweiten D-Ftip-Flops 57 und 58 werden beide direkt zu dem vierzehnten AND-Gatter 62 geliefert und gefiltert durch die siebten und achten Logik-Invertierungsgatter 59 und 60 zu dem dreizehnten AND-Gatter 61 geliefert. Das Ausgangssignal von dem dreizehnten AND-Gatter 61 wird zu dem Eingangsanschluss R des zweiten RS-Flip-Flop 63 geliefert, und das Ausgangssignal von dem vierzehnten AND-Gatter 62 wird zu dem Eingangsanschluss S des zweiten RS-Flip-Flop 63 geliefert. Das resultierende Ausgangssignal Q von dem zweiten RS-Flip-Flop 63 wird dann als Strom-Vergleichsergebnis R1 von dem Ausgangsanschluss der ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 ausgegeben.
Als Ergebnis dieses Vorgangs wird der Pegel des an den Eingangsanschluss IN der ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 angelegten Signales beim Ansteigen und Abfallen des Systemtaktsignales CLK1 geprüft, das Strom-Vergleichsergebnis R1 wird HIGH gesetzt, wenn der Eingangssignalpegel zweimal aufeinanderfolgend HIGH ist, und das Strom-Vergleichsergebnis R1 wird LOW gesetzt, wenn der Eingangssignalpegel zweimal aufeinanderfolgend LOW ist.
Durch diesen inneren Vorgang kann die erste Zweifach-Lese-Logikschaltung 54 ein Strom-Vergleichsergebnis R1 erzeugen, aus welchem kurzfristige Signalschwankungen, z. B. eine HIGH → LOW → HIGH oder LOW → HIGH → LOW-Pegeländerung, resultierend aus Rauschen in dem Ausgangssignal des zweiten OR-Gatters 53 entfernt sind. Es ist anzumerken, dass, während nur zwei D-Flip-Flops in Fig. 14 gezeigt sind, es ebenfalls möglich ist, drei oder mehr D-Flip-Flops vorzusehen, die AND und sämtliche D-Flip-Flop-Ausgangssignale zu erhalten und somit die Häufigkeit, mit der der Eingangssignalpegel beim Anstieg und Abfall des Systemtaktsignals CLK1 gelesen wird, auf drei oder mehr einzustellen.
Durch dieses Vorsehen einer ersten Zweifach-Lese-Logikschaltung 54, welche das Ausgangssignal des zweiten OR-Gatters 53 des Stromkomparators 11 durchläuft, bevor es zu dem Umschaltsteuerungssignalgenerator 12 ausgegeben wird, ist es in dieser siebten Ausführungsform möglich, den ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnissen iFU, iFV und iFW und dem Strom-Steuerungssignal iT überlagertes Rauschen zu entfernen und dadurch die Leitungsstromzuführung zu dem Motor 1 exakt entsprechend dem Strom-Steuerungssignal iT zu steuern, auch unter Rausch-Bedingungen.
Es ist weiterhin anzumerken, dass die erste Zweifach-Lese-Logikschaltung dieser siebten Ausführungsform zu dem Stromkomparator 11 der ersten, zweiten, dritten, vierten oder sechsten Ausführungsform mit identischer Wirkung hinzugefügt werden kann.

Ausführungsform 8

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten an Hand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich in dem inneren Aufbau der Stromsteuerung 9, welche in dem Blockschaltbild in Fig. 15 gezeigt ist.
Der einzige Unterschied zwischen der Stromsteuerung 9 dieser achten Ausführungsform und derjenigen der ersten Ausführungsform ist, dass der Zeitsteuerungssignalgenerator 56 dieser Ausführungsform die Kommutations-Zeitsteuerung resynchronisiert und ein periodisches Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 ausgibt.
Da die Stromsteuerung 9 dieser Ausführungsform sich von derjenigen der ersten Ausführungsform lediglich in dem Aufbau des Zeitsteuerungssignalgenerators unterscheidet, wie oben beschrieben, wird nur die Wirkungsweise dieses Zeitsteuerungssignalgenerators 56 unten an Hand von Fig. 16 beschrieben. Es ist anzumerken, dass, während ein 120º-, 150º-oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren verwendet werden kann, um den Motor anzusteuern, die vorliegende Ausführungsform unten lediglich beispielhaft unter Verwendung eines 120º-Phasenwinkel- Verfahrens beschrieben wird. Es ist weiterhin anzumerken, dass die Kommutations- Zeitsteuerung die Zeitsteuerung ist, zu welcher jedes der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Auswahlsignale 51 - 56, welche von dem Hauptschaltkreisschaltleistungselement-Selektierer 13 ausgegeben werden, von LOW zu HIGH oder von HIGH zu LOW wechseln, wie durch TR1, TR2, TR3 und TR4 in Fig. 16 gezeigt. Zur Vereinfachung wird unten die Periode von dem ersten Kommutations-Zeitpunkt TR1 zu dem zweiten Kommutations-Zeitpunkt TR2 in Fig. 16 als Periode A bezeichnet, die Periode von dem zweiten Kommutations-Zeitpunkt TR2 zu dem dritten Kommutations-Zeitpunkt TR3 als Periode B, und die Periode von dem dritten Kommutations-Zeitpunkt TR3 zu dem vierten Kommutations-Zeitpunkt TR4 als Periode C.
Der Fall, in welchem ein Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 mit einer konstanten Periode Ta erzeugt wird und nicht mit der Kommutations-Zeitsteuerung resynchronisiert wird, wird zuerst unten an Hand von Zeile (a) in Fig. 16 beschrieben. Es wird weiterhin unten angenommen, dass das erste Ausgangssignal des Refresh- Zeitsteuerungssignals T1 in diesem Beispiel mit dem Anfang der Periode A synchronisiert ist.
Zuerst wird das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 am Anfang der Periode A ausgegeben. Nach einer Zeit Ta wird das nächste Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 ausgegeben, ein weiteres Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 wird dann nach Abwarten einer weiteren Zeit Ta ausgegeben, und das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 wird danach zu jedem Zeitpunkt Ta ausgegeben. Wenn der Ausgabezeitpunkt des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 in jeder der Perioden A, B und C geprüft ist, ist anzumerken, dass das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 dreimal in den Perioden A und C ausgegeben wird, aber nur zweimal in Periode B. Dieser Wechsel in der Anzahl von Refresh-Zeitsteuerungssignalen T1 resultiert in einer Variation in der angelegten Leitungsspannung des Motors. Wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist und die Refresh-Zeitperiode lang ist, d. h., wenn die Differenz zwischen der Refresh-Zeitsteuerungsperiode und der Kommutations-Zeitsteuerungsperiode gering ist, erzeugt dieses Ripple- und Drehmomentschwankungen in dem Motor.
Der Fall, in welchem das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 mit einer konstanten Periode Ta erzeugt und mit der Kommutations-Zeitsteuerung resynchronisiert ist, wird unten an Hand von Zeile (b) in Fig. 16 beschrieben.
Das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 wird synchronisiert mit dem ersten Kommutationszeitpunkt TR1 ausgegeben. Das nächste Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 wird dann nach einer Zeit Ta ausgegeben und ein weiteres Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 wird dann in Periode nach Abwarten einer weiteren Zeit Ta ausgegeben. Zu dem zweiten Kommutationszeitpunkt TR2 wird das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 mit dem zweiten Kommutationszeitpunkt TR2 resynchronisiert und der gleiche, oben beschriebene Vorgang wird danach wiederholt, um das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 in Perioden B und C auszugeben. Durch diese resynchronisierende Ausgabe des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 zu dem Kommutationszeitpunkt TR wird das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 dreimal in jeder der Perioden A, B und C ausgegeben.
Der Zeitsteuerungssignalgenerator 56 dieser achten Ausführungsform stellt somit sicher, dass das Refresh-Zeitsteuerungssignal T1 mit der gleichen Häufigkeit in jedem Kommutations-Zeitsteuerungsabschnitt ausgegeben wird.
Durch diesen Aufbau des Zeitsteuerungssignalgenerators der Stromsteuerung 9 zum Resynchronisieren mit dem Kommutationszeitpunkt und Ausgeben des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 mit einer konstanten Periode, wie oben beschrieben, verhindert die achte Ausführungsform der Erfindung eine Variation in den an den Motor angelegten Leitungsspannungen und verhindert dadurch Strom- Ripple- und Drehmomentschwankungen in dem Motor, auch wenn die Motorgeschwindigkeit hoch und die Refresh-Zeitperiode lang ist, d. h., wenn die Differenz zwischen der Refresh-Zeitperiode und der Kommutations-Zeitperiode gering ist.
Es ist anzumerken, dass die gleiche Wirkung verwirklicht werden kann durch Resynchronisieren, auch wenn die Periode des Refresh-Zeitsteuerungssignals T1 ungleichförmig ist, als Einrichtung zum Verringern von Rauschen in der Trägerfrequenzkomponente der PWM-Steuerung, wie in Zeile (c) in Fig. 16 gezeigt. Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die obige Ausführungsform unter Verwendung einer 120º-Phasenwinkel-Ausbildung zum Liefern des Antriebsstromes zu dem Motor beschrieben wurde, es ebenfalls möglich ist, ein 150º- oder 180º-Phasenwinkel-Verfahren zu verwenden.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Zeitsteuerungssignalgenerator 56 dieser achten Ausführungsform zu dem Strom komparator 11 der ersten, zweiten, dritten, vierten, sechsten oder siebten Ausführungsform mit identischer Wirkung hinzugefügt werden kann.

Ausführungsform 9

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes unten an Hand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich nur in dem internen Aufbau des Strom komparators 11, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 17 gezeigt ist. Nur der Aufbau und die Wirkungsweise des Stromkomparators 11 der neunten Ausführungsform werden daher unten an Hand von Fig. 17 beschrieben.
Das Stromsteuerungssignal iT und die ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW werden in die siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 eingegeben, welche HIGH ausgeben, wenn der Wert des Stromsteuerungssignals iT geringer als die ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW sind. Diese siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 sind an ein zweites OR-Gatter 53 angeschlossen, welches somit ein HIGH-Pegel-Signal als Strom-Vergleichsergebnis R1 ausgibt, wenn eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromsteuerungssignal iT ist.
Die Wirkungsweise des Stromkomparators 11 wird als nächstes an Hand von Fig. 17 und zwei Betriebsszenarien beschrieben: Wenn sämtliche Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Stromsteuerungssignal iT sind, und wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromsteuerungssignal iT ist.
In dem ersteren Fall, d. h., wenn sämtliche Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Stromsteuerungssignal iT sind, geben die siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 LOW aus. Das Strom-Vergleichsergebnis R1, welches von dem zweiten OR-Gatter 53 ausgegeben wird, ist daher LOW.
In dem letzteren Fall, d. h., wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromsteuerungssignal iT ist, gibt einer der siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 HIGH aus, insbesondere der Komparator, in welchen ein HIGH-Leitungsstrom-Erfassungsergebnis eingegeben wird. Das Strom-Vergleichsergebnis R1, welches das Ausgangssignal von dem zweiten OR-Gatter 53 ist, ist daher HIGH.
Der Strom komparator 11 der neunten Ausführungsform ist somit einfach aufgebaut, um das Stromsteuerungssignal iT und die ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW in die siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 einzugeben, so dass ein HIGH-Stromvergleichsergebnis R1 ausgegeben wird, wenn eines der Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Stromerfassungssignal iT ist, und ein LOW-Stromvergleichsergebnis R1 zu allen anderen Zeitpunkten ausgegeben wird. Daher ist es möglich, den Leitungsstrom des Motors 1 mit dem Stromsteuerungssignal einfach und genau in Übereinstimmung zu bringen.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Stromkomparator 11 dieser Ausführungsform wegen seines einfachen Aufbaus mit nur siebten, achten und neunten Komparatoren 50, 51 und 52 und einem zweiten OR-Gatter 53 mit geringen Kosten bereitgestellt werden kann.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Aufbau des Strom komparators 11 dieser neunten Ausführungsform sich nur von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet und dass der Strom komparator 11 dieser Ausführungsform daher für den Stromkomparator 11 der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform mit identischen Wirkungen substituiert werden kann.

Ausführungsform 10

Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten als nächstes an Hand der beigefügten Figuren beschrieben.
Ein stromgesteuerter PWM-Wechselrichter gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform und unterscheidet sich nur in dem internen Aufbau des Stromkomparators 11, welcher in dem Blockschaltbild in Fig. 18 gezeigt ist. Daher wird nur der Aufbau und die Wirkungsweise des Stromkomparators 1 l der zehnten Ausführungsform unten an Hand von Fig. 18 beschrieben.
Wie in Fig. 18 gezeigt, umfasst dieser Stromkomparator 11 einen zweiten Vorzeichen-Invertierer 74, zehnte, elfte und zwölfte Komparatoren 75, 76 und 77, ein erstes NOR-Gatter 78 und ein zehntes Logik-Invertierungsgatter 79.
Der zweite Vorzeichen-Invertierer 74 invertiert das Vorzeichen des gelieferten Strom-Steuerungssignals iT und gibt das resultierende Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 zu jedem der zehnten, elften und zwölften Komparatoren 75, 76 und 77 aus. Die zehnten, elften und zwölften Komparatoren 75, 76 und 77 vergleichen somit das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 mit den entsprechend gelieferten ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnissen iFU, iFV und iFW und geben HIGH zu dem ersten NOR-Gatter 78 aus, wenn das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen i12 größer ist.
Als Ergebnis gibt das erste NOR-Gatter 78 LOW als Strom-Vergleichsergebnis R11 aus, wenn eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen 12 ist. Das zehnte Logik-Invertierungsgatter 79 invertiert das logische Vorzeichen des Strom-Vergleichsergebnisses R11 zum Ausgeben des Strom- Vergleichsergebnisses R 1.
Die Wirkungsweise dieses Stromkomparators 11 wird detailliert unten an Hand von Fig. 18 für jeden von zwei Fällen beschrieben, wenn sämtliche Leitungsstrom- Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 sind, und wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist.
In dem ersteren Fall, d. h., wenn sämtliche Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW größer als das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 sind, geben die zehnten, elften und zwölften Komparatoren 75, 76 und 77 LOW aus. Dies führt zu einem HIGH-Strom-Vergleichsergebnis R11 von dem ersten NOR-Gatter 78 und einem von dem zehnten Logik-Invertierungsgatter 79 und damit dem Stromkomparator 11 ausgegebenen LOW-Strom-Vergleichsergebnis R1.
In dem letzteren Fall, d. h., wenn wenigstens eines der ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Strom- Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist, gibt wenigstens eines der Strom-Steuerungssignale mit umgekehrtem Vorzeichen iT2, die zehnten, elften und zwölften Komparatoren 75, 76 und 77 HIGH aus. Dieses Ergebnis ist ein LOW- Strom-Vergleichsergebnis R11 von dem ersten NOR-Gatter 78 und ein HIGH-Strom- Vergleichsergebnis R1, ausgegeben von dem zehnten Logik-Invertierungsgatter 79 und damit von dem Strom komparator 11.
Der Stromkomparator 11 der zehnten Ausführungsform ist somit einfach aufgebaut, um das Strom-Steuerungssignal iT und die ersten, zweiten und dritten Leitungsstrom-Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW in die zehnten, elften und zwölften Komparatoren 75, 76 und 77 einzugeben, so dass ein LOW-Strom-Vergleichsergebnis R11 ausgegeben wird, wenn eines der Erfassungsergebnisse iFU, iFV und iFW geringer als das Strom-Steuerungssignal mit umgekehrtem Vorzeichen iT2 ist, und ein HIGH-Strom-Vergleichsergebnis R1 wird daher von dem Stromkomparator 11 ausgegeben. Es ist dadurch möglich, den Leitungsstrom des Motors 1 mit dem Strom-Steuerungssignal einfach und genau in Übereinstimmung zu bringen.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Stromkomparator 11 dieser Ausführungsform wegen seines einfachen Aufbaues mit geringem Aufwand bereitgestellt werden kann.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Aufbau des Stromkomparators 11 dieser zehnten Ausführungsform sich lediglich von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet und der Stromkomparator 11 dieser Ausführungsform kann daher für den Stromkomparator 11 der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform mit übereinstimmender Wirkung substituiert werden.

Wirkung der Erfindung

Da der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter der vorliegenden Erfindung nicht einen Stromfehlerverstärker umfasst, sind die mit der Verstärkungsanpassung eines Stromfehferverstärkers einhergehenden Probleme grundlegend gelöst, da kein Bedarf für eine Verstärkungsanpassung vorhanden ist.
Auch wenn weiterhin die Merkmale und Spezifikationen des Motors, des Motorstromdetektors, der Stromsteuerung, der Versorgungsschaltungs-Leistungsteuerung durch Ausgestaltung oder als Ergebnis von Herstellungsvariationen oder Temperaturmerkmalen wechseln, arbeitet der stromgesteuerte PWM-Wechselrichter konstant, um den Stromfehler zu minimieren. Die Stromsteuerungs-Antwortkennlinie ist daher ebenfalls ausgezeichnet, und es besteht keine Gefahr, dass Schwingungen auftreten.
Die Stromsteuerung des erfindungsgemäßen, stromgesteuerten PWM-Wechselrichters kann, mit der Ausnahme des Stromkomparators, unter Verwendung einer einfachen digitalen Schaltung aufgebaut sein, und die digitalen Schaltungskomponenten sind frei von Offset und Drift und können mit geringen Kosten verwirklicht werden.
Die vorliegende Erfindung gibt daher einen stromgesteuerten PWM-Wechselrichter mit geringen Kosten an, gekennzeichnet durch eine ausgezeichnete Stromsteuerungs-Antwortkennlinie, ohne eine Verstärkungs- oder Offset-Anpassung des Stromfehlerverstärkers zu erfordern.

Claims

1. Stromgesteuerter PWM-Inverter, welcher aufweist:

ein Motorstromerfassungsmittel (2) zum Erfassen des Netzstromes, welcher von jeder Leitung eines dreiphasigen Motors (1) zufließt, und zum Ausgeben eines ersten Netzstromerfassungsergebnisses (iFU), eines zweiten Netzstromerfassungsergebnisses (iFV), und eines dritten Netzstromerfassungsergebnisses (iFW);

ein Stromsteuersignal (iT) zum Steuern des von jeder Leitung des dreiphasigen Motors (1) zugeführten Netzstromes;

eine Hauptschaltkreisleistungselementgruppe (4), die mehrere Hauptschaltkreisschaltleistungselemente (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) in einer dreiphasigen Brückenkonfiguration mit einer stromzirkulierenden Diode aufweist;

eine primäre Gleichstromquelle (5) zum Zuführen von Energie zu der Leistungselementgruppe (4);

ein Stromvergleichsmittel (11) zum Ausgeben

a) eines NIEDRIG-Stromvergleichsergebnisses (R1) nur dann, wenn das erste Netzstromerfassungsergebnis (iFU), das zweite Netzstromerfassungsergebnis (iFV), und das dritte Netzstromerfassungsergebnis (iFW) alle niedriger sind, als der Wert des Stromsteuersignals (ii), und eines HOCH-Stromvergleichsergebnisses (R1) in allen anderen Fällen, oder

b) eines NIEDRIG-Stromvergleichsergebnisses nur dann, wenn der absolute Wert des ersten Netzstromerfassungsergebnisses (iFU), der absolute Wert des zweiten Netzstromerfassungsergebnisses (iFV), und der absolute Wert des dritten Netzstromerfassungsergebnisses (iFW) alle niedriger sind als das Stromsteuersignal, und eines HOCH-Stromvergleichsergebnisses in allen anderen Fällen;

ein Timingsignalgenerator (10)zum Ausgeben eines Erneuerungstimingsignals (T1); und

ein Schaltsteuersignalgenerator (112), in welchem das Stromvergleichsergebnis (R 1) und das Erneuerungstimingsignal (T1) eingegeben werden, um ein Schaltsteuersignal zu erzeugen, welches die Hauptschaltkreisschaltleistungselemente (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) der Hauptschaltkreisleistungselementgruppe (4) in einen "Ein-" oder einen "Aus-" Zustand versetzen;

dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltsteuersignalgenerator (12) das Schaltsteuersignal nur zu dem Zeitpunkt bestimmt, zu welchem das Erneuerungstimingsignal (T1) empfangen wird, und zu welchem Zeitpunkt das Stromvergleichsergebnis (R1) von NIEDRIG nach HOCH wechselt.

2. Stromgesteuerter PWM-Inverter nach Anspruch 1, wobei die Hauptschaltkreisleistungselementgruppe (4) aufweist:

ein erstes, ein zweites und ein drittes Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q1, Q2, Q3), wobei jedes mit dem positiven Anschluss der primären Gleichstromquelle verbunden ist, um einen ersten, zweiten bzw. dritten Netzstrom dem dreiphasigen Motor (1) zuzuführen,

ein viertes, fünftes und sechstes Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q4, Q5, Q6), wobei jedes mit dem negativen Anschluss der primären Gleichstromquelle verbunden ist, um einen ersten, zweiten bzw. dritten Netzstrom dem dreiphasigen Motor (1) zuzuführen, und

eine stromzirkulierende Diode, zu jedem der Hauptschaltkreisschaltleistungselemente (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) korrespondierend; wobei

der Schaltsteuersignalgenerator (12)

- eines aus der Gruppe aus erstem, zweitem und drittem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q1, 02, Q3) und eines aus der ' Gruppe aus viertem, fünftem und sechstem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q4, Q5, Q6) in einen "Ein-" Zustand bei dem Erneuerungstiming (T1) versetzt, und

zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Stromvergleichsergebnis (R1) von NIEDRIG nach HOCH wechselt,

i) nur zwei aus der Gruppe aus erstem, zweitem und drittem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q1, Q2, Q3) in den "Ein-" Zustand versetzt, oder nur zwei aus der Gruppe aus viertem, fünftem und sechstem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q4, Q5, Q6) in den "Ein-" Zustand versetzt, oder

ii) nur eines aus der Gruppe aus erstem, zweitem und drittem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q1, Q2, Q3) in den "Ein-" Zustand versetzt, oder nur eines aus der Gruppe aus viertem, fünftem und sechstem Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q4, Q5, Q6) in den "Ein-" Zustand versetzt, oder

iii) das erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Hauptschaltkreisschaltleistungselement (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) in den "Aus-" Zustand versetzt.

3. Stromgesteuerter PWM-Inverter nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei das Stromvergleichsmittel (11) ein NIEDRIG-Stromvergleichsergebnis nur dann ausgibt, wenn der absolute Wert des ersten Netzstromerfassungsergebnisses (iFU), der absolute Wert des zweiten Netzstromerfassungsergebnisses (iFV), und der absolute Wert des dritten Netzstromerfassungsergebnisses (iFW) alle niedriger sind als das Stromsteuersignal, und

wobei das Stromvergleichsmittel (11) aufweist:

ein erstes Vorzeichen-Invertiermittel (27) zum Invertieren des Vorzeichens des Stromsteuersignals (ii) und zum Ausgeben des sich ergebenden Stromsteuersignals (iT2) mit invertiertem Vorzeichen,

einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Komparator (28, 29, 30, 31, 32, 33) zum Vergleichen jedes aus der Gruppe aus erstem, zweitem, bzw. drittem Netzstromerfassungsergebnis jeweils mit dem Stromsteuersignal und dem Stromsteuersignal mit invertiertem Vorzeichen, und ein Mittel (34), welches die Ausgangsergebnisse des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Komparators (28, 29, 30, 31, 32, 33) zum Erfassen empfängt, wenn die absoluten Werte des ersten, zweiten und dritten Netzstromerfassungsergebnisses niedriger als das Stromsteuersignal (iT) sind.

4. Stromgesteuerter PWM-Inverter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stromvergleichsmittel (11) ein NIEDRIG-Stromvergleichsergebnis (R1) nur dann ausgibt, wenn der absolute Wert des ersten Netzstromerfassungsergebnisses (iFU), der absolute Wert des zweiten Netzstromerfassungsergebnisses (iFV), und der absolute Wert des dritten Netzstromerfassungsergebnisses (iFW) alle niedriger sind, als das Stromsteuersignal, und wobei

das Stromvergleichsmittel (11) in einem regelmäßigen Zyklus vergleicht, ob die absoluten Werte des ersten, zweiten, und dritten Netzstromvergleichsergebnisses alle niedriger sind, als das Stromsteuersignal (ii), und welches das Stromvergleichsergebnis (R1) nur dann auf HOCH setzt, wenn die absoluten Werte für mindestens zwei aufeinanderfolgende Zyklen nicht niedrig ist.

5. Stromgesteuerter PWM-Inverter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Timingsignalgenerator (10) derart konfiguriert ist, dass er zum Kommutations-Zeitpunkt resynchronisiert.