JP2000508507A - センサを用いないスイッチド・リラクタンス・マシーン・システムのための整流装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スイッチド・リラクタンス・マシーンに結合されたインバーターを作動するための制御装置が、機械の相巻線を流れる電流の強度に応答して、そのような強度に基づいてインバーターの脚のスイッチを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 センサを用いないスイッチド・リラクタンス・マシーン・システムのための整 流装置と方法 発明の背景及び概要 本発明は、一般にモーター／ゼネレータ（発電機）に関し、更に詳しくは、原 動機を起動することができ、且つ航空機で使用するための電力を発生することが できる高速スイッチド・リラクタンス・マシーンに関する。 航空宇宙産業は、絶えず軽量の、高い効率と高い信頼性装置に対する要求で先 端技術を駆りたてた。燃料の僅かな増加により直接燃料消費が増大し、したがっ て、所有コストが増大して航続距離が短くなるので、装備は軽量でなければなら ない。高効率に対する必要性は、装備（機器）のために要求される僅かな体積の 増加が航空機で運送され得る、収益を生み出す積荷と乗客の量を減少させるとい う事実から生じる。搭乗ゲートで１分でも遅れることが所有コストを増大させて 、同様に乗客の欲求不満を増やすので、高レベルの信頼性が重要である。 これらの圧力は、航空機発電システムに対して、技術の大きな進歩を促進した が、また問題も引き起こした。航空機は、発電が必要なため、同期ブラシレス交 流発電機かパーマネントマグネット発電機を典型的に用いている。あいにく、こ れらのタイプの両方のゼネレータとも、それらが動作することを要求される条件 （通常、航空機ジェットエンジンに直接取り付けられる）によって故障する可能 性があるコンポーネントを必要とする。 同期交流或いはパーマネントマグネット発電機を使用する代わりに、スイッチ ド・リラクタンス・マシーンが使用されうる。スイッチド・リラクタンス・マシ ーンは、本来的に低コスト機械であり、非常に高速動作が可能な単純な構造を有 し、従って、より軽量のデザインに資するものである。スイッチド・リラクタン ス・マシーンのローターは、ラミネーション（積層構造）の単純なスタックから 造られているため、ローター巻線や永久磁石と関連した包みこみ（遮蔽）の問題 のない非常に頑丈で低コストにしている。さらに、ローターは、交流同期機械の ように故障に寄与する回転整流器を必要としない。 スイッチド・リラクタンス・マシーン（機械）を正しく動作させるために、機 械の相巻線を流れている電流を適正に整流するためのローター位置を決めること が、従来より必要であることが分かっている。ローター位置を測定するために、 特に高速システムにおいて、レゾルバーが用いられ、また、より低速のシステム においては、エンコーダーがしばしば用いられる。しかし、レゾルバーや必要な 関連装置（主に、リゾルバ／デジタル・コンバーターと励起回路）は高価であり 、レゾルバーやエンコーダーは一点故障のソースである。 レゾルバーやエンコーダー等の位置センサに対する必要性を無くするため、セ ンサを用いない操作技術が開発された。センサを用いない動作に対する最も平凡 な解決策は、Ｂａｓｓ外のアメリカ特許Ｎｏ．４，６１１，１５７やＭａｃＭｉ ｎｎのアメリカ特許Ｎｏ．４，６４２，５４３において開示されているような方 法で、ステッパーモーターとして、スイッチド・リラクタンス・マシーンを制御 することである。代替技術では、機械のインダクタンスやリラクタンスを検出し て、ローター位置を推定するために利用する。特に、スイッチド・リラクタンス ・マシーンの相インダクタンスが、その相に対する固定子ポールとローター・ポ ールとのアラインメントからの角度の関数として変化するので、瞬間的な相イン ダクタンスの測定値はローター位置の推定を導き出すために利用さ得る。次の文 献を参照。ＭａｃＭｉｎｎ外のアメリカ特許４７７２８３９；ＭａｃＭｉｎｎ外 のアメリカ特許４９５９５９６、Ｈａｒｒｉｓの「Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｐｏｓｉ ｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｆｏｒ ａ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎ ｃｅ Ｍｏｔｏｒ（可変リラクタンスモータのための実用的間接的インダクタン ス検出）」Ｍａｓｔｅｒｓ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｈｅｓｉｓ、ＭＩＴ、１ ９８７年５月；Ｈａｒｒｉｓ外の「Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｅｓｔｉ ｍａｔｏｒ ｆｏｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒｓ （可変リラクタンスモーターのための単純動作推定器）」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ ｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．２、１９９０年３月／４月；及び、ＭａｃＭｉｎｎ外の「 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｔｅ ｃｈｎｉｑｕｅｓ ｔｏ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏ ｒ Ｄｒｉｖｅｓ（センサ統合技術のスイッチド・リラクタンス・マシーン・ド ライブへの応用）」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓ ｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．６，１９９２年１２ 月／１１月。 更なる技術において、相インダクタンスは周波数変調アプローチを用いて決め ることができ、これにより、非トルク生成相が周波数変調エンコーダーの一部を 形成する。以下の文献を参照。Ｅｈｓａｎｉ外の「Ｌｏｗ Ｃｏｓｔ Ｓｅｎｓ ｏｒｌｅｓｓ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉ ｖｅｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（自動車へ の応用のためのスイッチド・リラクタンス・モータ・ドライブ）」、Ｔｅｘａｓ Ａ＆Ｍ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｒｅ ｐｏｒｔ）（日付未知）；Ｅｈｓａｎｉ外の「Ａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｒｒｏｒ ｉｎ Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｒｏｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏ ｒｓ（スイッチド・リラクタンス・モータの間接的ローター位置検知におけるエ ラーの分析）」、ＩＥＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＣＯＮ’９１；Ｅｈ ｓａｎｉの「Ａ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＳＲＭＤ ｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｈａｆｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ Ｅｌｉｍｉｎ ａｔｉｏｎ ｂｙ ＦＭ Ｅｎｃｏｄｅｒ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅｄ Ｉｍｐｅｄ ａｎｃｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅｓ（ＦＭエンコーダーと脈動インピー ダンス検知スキームによるＳＲＭ離散的シャフト位置センサー除去の比較分析） 」、Ｔｅｘａｓ Ａ＆Ｍ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌａｂｏｒａ ｔｏｒｙ Ｒｅｐｏｒｔ（日付未知）；及び、Ｅｈｓａｎｉ外の「Ｎｅｗ Ｍｏ ｄｕｌａｔｉｏｎ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｉｎｄ ｉｒｅｃｔ Ｒｏｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ Ｓｗｉｔ ｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒｓ（スイッチド・リラクタンス・ モータにおける間接的ローター位置検知のための新しいモジュレーション・エン コーデイング技術）」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄ ｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．１、１９９４ 年１月／２月。 モデルに基づくローター位置推定へのアプローチは、ゼネラル・エレクトリッ ク社によって開発され、Ｌｙｏｎｓ外の「Ｆｌｕｘ／Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈ ｏｄｓ ｆｏｒ ＳＲＭ Ｒｏｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏ ｎ（ＳＲＭローター位置推定のための磁束／電流方法）」、ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕ ｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌ．１、１９９１ 及びＬｙｏｎｓ外の米国特許５，０９７，１９０において開示されている。この 技術において、スイッチド・リラクタンス・マシーンの多層集中定数モデルが開 発され、利用されている。しかし、このモデルは、単に北極−南極−北極−南極 −北極−南極の配置構成で巻かれた１台の三相機械のために開発されたものであ る。 位置推定サブシステムは、本願の譲り受け人（出願人）によって開発され、相 対角推定回路、角度組合せ回路、カルマンフィルターを備えた推定器を含む。相 対角推定ロジックは、スイッチド・リラクタンス・マシーンの相電流強度に応答 して、各相に対する角度推定を行う。角度組合せロジックは、曖昧さを除去して 絶対角度推定値を得るために、位相角推定値を結合する。推定器は、ローター位 置と速度、更に必要であるか他の目的のために望ましいならば、ローター加速の より正確な推定を行うため、スイッチド・リラクタンス・マシーン・システムの モデルと絶対角度推定値を利用する。 瞬時位置発生回路は、カルマンフィルターの粗くサンプルされた出力を、正し く整流を制御するのに十分に微細な位置更新間隔を有する信号に変換する。前述 のアプローチがスイッチド・リラクタンス・マシーンのための適切な制御を提供 するために効果的な一方、信頼性を高めて、コストを減少させるために、さらに 制御を単純化することが望ましい。 このため、単純で、信頼できてコストが低い、センサを用いないスイッチド・ リラクタンス・マシーン・システムのための整流装置と方法を提供することが、 本発明の目的である。ローター位置を計算したり、推定する必要なしに整流を行 うために、電流センサーの使用に頼る、そのような整流装置と方法を提供するこ とが、本発明の更に他の目的である。 本発明の更なる目的は、機械の相巻線を流れている電流の強度に基づいて、ス イッチド・リラクタンス・マシーンの相巻線に結合されたインバーターのスイッ チを制御する整流装置と方法を提供することである。 これら及び他の目的及び利点は、スイッチド・リラクタンス・マシーンを流れ る相電流強度を検知する電流センサを提供し、感知された電流強度に基づいて各 インバーター脚の各スイッチをオープンするか、閉じるために有限状態機械を動 作させることによって達成される。特に、有限状態機械は、各機械相巻線が励起 されるか、または相巻線を流れる電流が惰性で流れる（ｆｒｅｅｗｅｅｌ）か、 あるいは、その代わりに、発電モードにおける動作の間、相巻線を流れる電流の 強度に基づいて戻るように、各インバーター脚の一対のスイッチを制御する。相 巻線を流れている電流を正しく整流するためにローター位置を推定したり、計算 する必要が無いので、、整流制御回路を大いに単純化して、信頼性を高め、コス トを低減することができる。 本発明のこれら目的、他の目的、利点及び新規な特徴は、添付図面と以下の詳 細な説明から、当業者に明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、航空機用の発電システムのブロック図である。 図２は、従来のインバーター制御、インバーターとスイッチド・リラクタンス ・マシーンのブロック図である。 図３は、インバーターとスイッチド・リラクタンス・マシーンの相巻線と共に 、本発明を組み込んだインバータ制御装置のブロック図である。 図４は、図３の制御保護回路５２と整流／電流制御５８のブロック図である。 図５及び６は、図４の有限状態機械の動作を表す状態図である。 図７は、図３の機械の定常状態動作において、鎖交磁束をローター角度と電流 の関数として図示するグラフである。 図８Ａ−８Ｅは、図３の機械の０°、２０°、４０°、６０°及び８０°の初 期ローター角度からの始動時における図７と同様のグラフである。 図９は、図４の基準信号１５の強度の関数として、出力パワーを図示するグラ フである。 好適な実施例の説明 図１に言及すると、電力変換システム１０は、航空機（概略的に１２で示され る）、他の航空宇宙車両、陸上或いは水上車両に搭載されて提供され、原動機（ 例えば原動力シャフト１６によってスイッチド・リラクタンス・マシーン１８に 結合されるガスタービン機関１４）を含む。機械１８は、インバータ制御装置２ ２によって作動されるインバーター２０に結合された相巻線を含む。起動動作モ ードにおいて、直流電力はインバーター２０に供給され、インバータ制御装置２ ２は、インバーター２０のスイッチに対する制御信号を出して、スイッチド・リ ラクタンス・マシーン１８をモーターして動作させて、起動目的のために原動力 をシヤフト１６を通してガスタービン機関１４に供給する。発電モードにおける 動作の間、原動力はガスタービン機関によってシャフト１６を通してスイッチド ・リラクタンス・マシーン１８に供給され、その結果スイッチド・リラクタンス ・マシーン１８によって発生される電力は、インバーター２０によって、１つ以 上の負荷のための直流電力に変換される。必要であるか望ましいならば、インバ ーター２０は１つ以上の交流負荷のための一定の周波数の交流電力を発生するよ うに調整されうる。 さて図２に言及すると、スイッチド・リラクタンス・マシーン１８を作動する ための従来のインバータ制御装置は、原動力シャフト３２によってスイッチド・ リラクタンス・マシーン１８の回転子に結合されるレゾルバー３０を含む。 励起は、レゾルバー励起回路３４によって提供される。レゾルバー３０は、相 直角位相関係（また、サイン信号及びコサイン信号として言及される）を有する 線３６、３８に対して、第１及び第２信号を出す。リゾルバ／デジタル・コンバ ーター４０は、線３６と３８上の信号の強度に応答して、スイッチド・リラクタ ンス・マシーン１８の回転子の位置を表わすデジタル出力を出す。位置信号は、 制御保護回路４２に機械ローター速度を表わす信号とともに供給される。ロータ ー位置信号は、また入力を制御保護回路４２の出力に結合されている整流電流制 御回路４４に供給される。 回路４２と４４は、さらにインバーター２０によって出される相電流強度信号 を受ける。回路４２と４４はインバーター２０のための線４６上にスイッチ駆動 信号を出し、これにより、スイッチド・リラクタンス・マシーン１８の巻線を流 れる相電流は正しく整流される。 前述したように、レゾルバー３０は高価であり、そして本来的に一点故障のソ ースである。さらに、リゾルバ／デジタル・コンバーター４０もまた高価なコン ポーネントであり、そのため、これらと他のコンポーネント（励起回路３４を含 む）を除去することができれば、望ましい。 図３は、インバーター２０とスイッチド・リラクタンス・マシーン１８の相巻 線ＷＡ，ＷＥ及びＷＣと共に、本発明を組み込んだインバータ制御装置５０を図 示する。インバータ制御装置５０は、直流バス５４に現れる直流バス電圧の強度 に応答して、整流／電流制御５８のための一組の線５６上に基準信号をさらに発 生させる制御保護回路５２を含む。整流／回路制御５８は、さらにインバーター ２０によって出された相電流の強度に応答して、インバーター脚のスイッチのた めの線６０に対してスイッチ作動信号を出す。図３の実施形態に見られるように 、インバーター２０は機械１８の３つの相巻線ＷＡＮＷＥ（ＷＣ）に結合される ３つの脚６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃを含む。もちろん、機械１８がこれよりもよ り大きいかより小さい数の相を含むならば、インバーター２０も同様の数のイン バーター脚（それぞれ脚６２Ａ−６２Ｃに全く同じもの）を含むであろう。 インバーター脚６２Ａ−６２Ｃは同一であるので、インバーター脚６２Ａのみ が詳細に記載される。インバーター脚６２Ａは、ダイオードＤ１とＤ２と共に相 巻線ＷＡを横切って結合された第１及び第２の制御可能なパワースイッチＱ１と Ｑ２を含む。整流／回路制御５８は、巻線ＷＡを励起するためスイッチＱ１とＱ ２の両方とも閉じるか、スイッチＱ１かＱ２のうちの１つを開くか、電流がダイ オードＤ１かＤ２のうちの１つを流れるフラーホイール動作モードの間他のスイ ッチを閉じるか、電流がダイオードＤ１とＤ２の両方を流れるフライバック動作 モードの間、スイッチＱ１とＱ２を両方とも開く。 インバーター２０は、さらに直流母線５４ａ，５４ｂを横切って結合されたバ ス・コンデンサＣ１を含む。抵抗Ｒ１と誘導子ＬとコンデンサーＣ２から成って いる直流バス・フィルタは、直流バス５４を横切って結合される。コンデンサ Ｃ２を横切って１つ以上の直流負荷（抵抗Ｒ２−Ｒ４によって表される）は、ス イッチすなわち接触器ＳＷ１−ＳＷ３によって選択的に結合される。 図４は、図３の制御保護回路５２と整流／回路制御５８をより詳細に図示する 。本発明の理解に関連した回路５２、５８の部分のみが示されていることに注意 すべきであるり、追加の回路がそこに含まれてもよい。図３の直流バス５４から 得られる直流バス電圧強度信号は、所望の直流バス電圧強度を表わす信号Ｖｄｃ を受け取る非反転入力を有している加算器７０の反転入力に供給される。その結 果生じるエラー信号は、例えば比例補償を提供することができる補償回路７２に よって、処理され、その結果生じる基準信号１４は基準信号１１−１３及び１５ と共に整流／回路制御５８の有限状態機械７４に供給される。信号１１、１２は 基準信号発生器７６、７８によって出されるのに対して、信号１３と１５は基準 信号発生器８０、８２と加算器８１、８３によって出される。信号１１−１５は 強度の増大する順序になっており、そして、明らかに、信号１１と１２は固定さ れているのに対して、信号１３−１５は、直流バス電圧強度の関数として変化し 、信号１３、１５は信号１４から基準信号発生器８０、８２によって決められた 一定量だけオフセットしている。有限状態機械７４は、駆動回路８４のための制 御信号を出し、駆動回路８４はインバーター２０のスイッチのための駆動信号を 出す。 図５と６の各々は、図４の有限状態機械７４の動作を図示する。有限状態機械 ７４は、信号１１−１５によって表される電流強度に対して各相巻線ＷＡ，ＷＥ 或いはＷＣを流れる電流の強度に依存して、各機械相に対して、指定された状態 ０（励起）、状態１（フライホイール）、状態２（発電）及び状態３（フライホ イール）の４つの状態の何れか１つをとることができる。有限状態機械７４が状 態０にあるとき、それぞれのインバーター脚のスイッチの両方とも伝導性になり 、また各相巻線ＷＡ−ＷＣを流れている電流が電流強度１４に等しいか、それを 超えるまで（このとき、有限状態機械７４は状態１をとる）、有限状態機械７４ はそのような状態にとどまっている。状態１における動作の間、各インバーター 脚のスイッチのうちの１つ（例えばインバーター脚６２ ＡのイッチＱ１）は閉 じられる、他のインバーター脚スイッチ（例えば、Ｑ２）は開かれる。２つの 発生のうちの１つが起こるまで、有限状態機械７４はそのような状態にとどまる 。第一の発生の下で、各相巻線の中を流れている電流は電流強度１３以下に下が り、その際、有限状態機械７４は状態０に戻る。各相巻線の中を流れている電流 が電流レベル１５になるか、それを超えるならば、各インバーター相におけるス イッチは両方とも開かれ、その際、有限状態機械７４は状態２に切り換わる。 各相巻線を介して電流が電流強度１２に等しいか、以下に下がるまで（その際 、有限状態機械７４は状態３をとる）、有限状態機械７４は状態２にとどまる。 状態１において最初に開かれたスイツチが状態３において閉じられ、また状態１ において最初に閉じられたスイッチが状態３において開かれる点で、状態３は状 態１と異なる。このように、上記の例において、スイッチＱ２は閉じられる、そ して、スイッチＱ１は状態３において開かれる。電流が電流強度１１に等しいか 、それ以下に下がる（そこで、機械７４は状態０に戻る）まで、有限状態機械７ ４は各機械相に対して状態３にとどまる。 このようにして、有限状態機械７４は、そのような巻線の中を流れている電流 強度に基づいて、機械１８の各相巻線に対して複数の状態をとる。 有限状態機械７４は、如何なるハードウェアでも、ソフトウェアでも、それらの 組合わせによっても、十分に当業者の能力の範囲内で実現することができる。例 えば、信号１１−１５はコンパレーター、論理ゲート等を含む適当なロジック・ コンポーネント、或いは参照用テーブルに、供給されることができる。いずれに しても、インバーター脚のスイッチに対してスイッチ制御信号が発生される。信 号１１−１５に応答する同様の回路／ソフトウェアが、残りのインバーター脚を 独立して制御するために、それらに対して供給される。 図７は、鎖交磁束を、機械１８の相巻線のうちの１つを流れている電流の複数 の定電流レベルに対する機械ローター角の関数として示す。基準電流レベル１１ −１５は実線によって示され、曲線１００は機械１８のローターの１８０〜回転 時の機械磁束を示す。鎖交磁束が増加している曲線１００の直線部分は各インバ ーター脚の両方のスイッチの閉成によるものであるが、鎖交磁束が減少している 曲線１００の直線部分は各インバーター脚の両方のスイッチの開放によるもので ある。鎖交磁束が一定である曲線１００の部分では、各インバーター脚のこれら のスイッチのうちの１つだけが閉じられ、他方は開放される。 図８Ａ−８Ｅは図７に同様のグラフであり、スタートアップ時、すなわち図７ に見られる定常運転に到達するまでの間の本発明の動作を示している。Ｆｉｇ． ８Ａは、機械１８の各相巻線によって形成されたポールが最初に正確に機械１８ のローター・ポールと直線状に整列されたスタートアップ状態を示し、図８Ｂ、 ８Ｃ、８Ｄ及び８Ｅはローター・ポールが固定子ポールに対して最初にそれぞれ ２０°、４０°、６０°及び８０°変位されたスタートアップ状態を示している 。それぞれの場合に、鎖交磁束は１つの電気的サイクル内で定常状態磁束に近づ く。 図９は、基準信号１５の強度の関数として、機械１８の出力パワーを示す。相 対的に直線的な特性曲線は、本発明によって与えられる高い制御性を示す。 基準信号１５の強度は図４の回路７０、７２によって代わりに変更されうるこ と、また、希望する場合には、信号１３、１４は一定量だけ基準信号１５からオ フセットさせることができることに注意すべきである。代わりに、より大きいか より小さい数のレベル１１−１５を用いることができ、また、レベルの強度が適 当な動作特性が得られるように選ばれる限り、如何なる数のレベルも、直流バス 電圧か他のパラメーターと共に変更することができる。 好適な実施例において、信号１１、１２の強度は常に各相巻線に電流を維持す るように選定され、また、信号１５の強度は機械の所望のパワー出力を得るよう に選定される。それに加えて、信号１３、１４の強度は、適当な動作サイクルを 得るように選ばれる。 本発明の装置と方法は位置センサも推定装置も必要としないので、従来の設計 と比べて構造上の簡易性が高められる。位置検知も推定も行われないので、もは や特殊なハードウエアもソフトウェアも利用する必要がなく、有限状態機械を簡 単な装置によって実現することができる。実際、図４に示される回路５２、５８ の部分は、如何なる適当なハードウェアでも、ソフトウェアでも、或いはそれら の組合わせによっても実現することができる。コンデンサＣ１の中を流れている ＲＭＳ電流は、スイッチド・リラクタンス・マシーンのための従来のセンサに基 づいた、或いはセンサを用いない整流技術と比べて、大幅に減少されることに注 意すべきである。それゆえに、バス・コンデンサＣ１のサイズは、システム全体 のサイズ、重量や費用を減少させるために有利に減少させうる。 さらに、より大きい電流レベルを低い出力電圧強度で利用することができるの で、故障を起こさない能力が有利に高められる。 要約すれば、本発明は、ローター位置を繰返して夥しく計算する必要が無く、 また、所与の機械に対する鎖交磁束、相電流、ローター位置の間の固定した関係 に特定されることもない。さらに、最初のローター位置を得たり、位置情報を失 った後でローター位置を再び得たりする必要はない。またさらに、本発明は、鎖 交磁束を計算するために正確な積分を行う必要が無く、またバス電圧を測定した り、鎖交磁束の総推定のためにバス電圧を大幅に変更するようなことも必要とし ない。前述の説明を考慮して、本発明の多数の変形例や代替例が、当業者には明 らかであろう。従って、この説明は、単に例示として解釈されるべきであり、当 業者に本発明を実施する最良のモードを教示するためである。構造の詳細は本発 明の精神から逸脱することなく実質的に変更されることができ、また、添付の特 許請求範囲の範囲内に入る全ての変形例の専用は留保される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 機械ローターとパワーコンバーターに接続された機械巻線を有するスイッ チド・リラクタンス・マシーン用の制御装置であって、 前記機械巻線を流れる電流の強度を検出するための検出手段と、 前記検出手段に応答して、機械ローター位置を決定することなく電流強度によ り前記スイッチド・リラクタンス・マシーンの整流を制御するための制御手段と 、 を備えた制御装置。 ２． 制御手段は、前記検出手段に応答して基準レベルに対して検出された電流 強度を比較するための比較手段を含む請求項１の制御装置。 ３． 前記比較手段は有限状態機械である請求項２の制御装置。 ４． 前記パワーコンバータは直流電圧が発生される直流バスに結合され、また 、前記制御手段はさらに直流電圧に応答する請求項１の制御装置。 ５． 前記制御手段は前記検出手段に応答して複数の基準レベルに対して検出さ れた電流強度を比較する手段と、直流電圧の強度により前記基準レベルのうちの １つを変更するための手段とを含む請求項４の制御装置。 ６． 機械ローターとインバーターの脚に接続された複数の相巻線とを有するス イッチド・リラクタンス・マシーンのセンサを用いない制御のためのシステムに おいて、前記相巻線を流れる電流を整流するための制御装置であって、 前記相巻線を流れる電流の強度を検出するための検出手段と、 前記検出手段に応答して、機械ローター位置を決定することなく検出された電 流強度によりスイッチド・リラクタンス・マシーンの整流を制御するための制御 手段と、 を備える制御装置。 ７． 前記制御手段は、前記検出手段に応答して基準レベルに対して電流の検出 強度を比較するための比較手段を含む請求項６の制御装置。 ８． 前記比較手段は有限状態機械である請求項７の制御装置。 ９． 前記パワーコンバータは直流電圧が発生される直流バスに結合され、前記 制御手段はさらに直流電圧に応答する請求項６の制御装置。 １０． 前記制御手段は、 前記検出手段に応答して複数の基準レベルに対して電流の検出強度を比較する 手段と、 直流電圧の強度により前記基準レベルのうちの１つを変更するための手段と、 を含む請求項９の制御装置。 １１． 機械ローターとパワーコンバータに接続された機械巻線とを有するスイ ッチド・リラクタンス・マシーンを制御する方法であって、 前記機械巻線を流れる電流の強度を検出する検出ステップと、 機械ローター位置を決定することなく検出された電流強度により前記スイッチ ド・リラクタンス・マシーンの整流を制御する制御ステップと、 を備える制御方法。 １２． 前記制御ステップは、複数の基準レベルに対して検出された電流強度を 比較する比較ステップを含む請求項１１の方法。 １３． 前記比較ステップは、有限状態機械を用いるステップを含む請求項１２ の方法。 １４． 前記インバーターは直流電圧が発生される直流バスに接続され、また前 記制御ステップは直流電圧により基準レベルのうちの１つを変更するステップを 含む請求項１３の方法。