JP2009178024A - 電圧クランプ/エネルギー回収回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各スイッチング段を、共通結合点PCC1〜PCC8のそれぞれ一つと、第1および第2の主dcラインDC1、DC2との間に接続する。各クランプ段を、共通結合点PCC1〜PCC8のそれぞれ一つと、第1および第2の副dcラインDC3、DC4との間に接続する。電圧クランプ回路は、また、第1主dcラインDC1と第1副dcラインDC3との間に接続した第1キャパシターC1、および第2主dcラインDC2と、第2副dcラインDC4との間に接続した第2キャパシターC2を有する。エネルギー回収回路は、dc/dcコンバーター手段を備え、第1および第2の主dcラインDC1、DC2に対して第1および第2のキャパシターC1、C2を選択的に放電する。
【選択図】図2
Description
同数のスイッチング段を有し、共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2の主dcラインとの間に各スイッチング段を接続した電子整流回路であって、
陰極を第1主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第1逆阻止半導体パワー素子、および、
陽極を第2主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第2逆阻止半導体パワー素子、を有する電子整流回路、
電圧クランプ回路であって、
共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2副dcラインとの間に各クランプ段を接続し、陰極を第1副dcラインに接続した第1ダイオード、陽極を第2副dcラインに接続した第2ダイオードを有する同数のクランプ段、
第1主dcラインと第1副dcラインとの間に接続した第1キャパシター、および、
第2主dcラインと第2副dcラインとの間に接続した第2キャパシター、を有する電圧クランプ回路、および、
第1および第2のキャパシターを選択的に放電する手段を有する回路を提供するものである。
また、さらに、電圧クランプ回路には、第1主dcラインと第1副dcラインとの間に複数の第1キャパシターを接続し、そして第2主dcラインと第2副dcラインとの間に複数の第2キャパシターを接続してもよい。
第1半導体パワー素子の陽極を第3インダクターに接続し、そして第1半導体パワー素子の陰極を第1インダクターと第1キャパシターとの間の接合部に接続することができる;
第2半導体パワー素子の陰極は第2副dcラインに接続し、そして第2半導体パワー素子の陽極を第4インダクターに接続することができる;
第1半導体パワー素子の陽極を第1副dcラインに接続し、そして第1半導体パワー素子の陰極を第3インダクターに接続することができる;あるいは
第2半導体パワー素子の陰極を第4インダクターに接続し、そして第2半導体パワー素子の陽極を第2インダクターと第2キャパシターとの間の接合部に接続することができる。
陰極を第1主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第1逆阻止半導体パワー素子、および、
陽極を第2主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第2逆阻止半導体パワー素子を有し、
スイッチング段の第1または第2の逆阻止半導体パワー素子のうち一つがゲートコントロールによってオフ状態になった時に、第1または第2の逆阻止半導体パワー素子のうちの上記の一つを使用してキャパシターを充電する工程、および、
このキャパシターを選択的に放電する工程を有する方法を提供するものである。
k=(V1−V2)/(V3−V4)
ここで比kは、放電角度に依存するもので、−1(走行モード)と+1(発電モード)との間にある。一方、エネルギーは、スイッチング動作から電圧クランプ回路に移ることはない。電圧クランプ回路の作用は、Vpの実際の動作時の値に影響し、この値は、k単独で設定された値よりも大きい。以下の説明では、エネルギー回収回路が対称であるため、ピーク電圧Vpおよびその他の全ての電圧を回路の中間点に関して考慮するものとする。
SC2:第2コイル、
SC3:第3コイル、
GTO1:スイッチ、
GTO2:スイッチ、
GTO3:スイッチ、
GTO4:スイッチ、
GTO5:スイッチ、
GTO6:スイッチ、
PCC1:第1共通結合点、
PCC2:第2共通結合点、
LDC:dcリンクインダクター、
D1、D2:ダイオード、
DC:dcライン、
L1、L2:インダクター。
Claims (43)
- 電気機械の固定子巻き線に使用する回路であって、固定子巻き線が多数のコイルを同数の共通結合点によって結合したものからなる回路において、
同数のスイッチング段を有し、共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2の主dcラインとの間に各スイッチング段を接続した電子整流回路であって、
陰極を第1主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第1逆阻止半導体パワー素子、および、
陽極を第2主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第2逆阻止半導体パワー素子、を有する電子整流回路、
電圧クランプ回路であって、
共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2副dcラインとの間に各クランプ段を接続し、陰極を第1副dcラインに接続した第1ダイオード、陽極を第2副dcラインに接続した第2ダイオードを有する同数のクランプ段、
第1主dcラインと第1副dcラインとの間に接続した第1キャパシター、および、
第2主dcラインと第2副dcラインとの間に接続した第2キャパシター、を有する電圧クランプ回路、および、
第1および第2のキャパシターを選択的に放電する手段、を有することを特徴とする回路。
- 第1および第2のキャパシターを選択的に放電する手段が、第1および第2のキャパシターに保存されたエネルギーを回収するエネルギー回収回路である請求項1記載の回路。
- 上記エネルギー回収回路が、第1および第2の主dcラインの一つに対して第1キャパシターを選択的に放電し、そして第1および第2の主dcラインのもう一つに対して第2キャパシターを選択的に放電するdc/dcコンバーター手段を有する請求項2記載の回路。
- 電圧クランプ回路が、さらに、第1および第2の副dcラインの間に接続された第3キャパシターを有する請求項1〜3のいずれか1項記載の回路。
- 電圧クランプ回路が、さらに、複数の第1キャパシターを第1主dcラインと第1副dcラインとの間に接続し、そして複数の第2キャパシターを第2主dcラインと第2副dcラインとの間に接続したものである請求項1〜4のいずれか1項記載の回路。
- さらに、第1および第2のdc端子を有し、これら第1および第2のdc端子の間に直列サイリスターおよび抵抗器を接続した請求項1〜5のいずれか1項記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段が、第1副dcラインと第2主dcラインとの間に直列接続した第1半導体パワー素子および第1インダクター、第2副dcラインと第1主dcラインとの間に直列接続した第2半導体パワー素子および第2インダクター、および陰極を第1半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接続し、かつ陽極を第2半導体パワー素子と第2インダクターとの間の接合部に接続した第3半導体パワー素子を有する請求項3記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第1半導体パワー素子の陽極を第1副dcラインに接続し、そしてdc/dcコンバーター手段の第2半導体パワー素子の陰極を第2副dcラインに接続した請求項7記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第3半導体パワー素子がダイオードである請求項7または8記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第3半導体パワー素子がサイリスターである請求項7または8記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段が、第1副dcラインと第1主dcラインとの間に直列接続した第1半導体パワー素子および第1インダクター、第2副dcラインと第2主dcラインとの間に直列接続した第2半導体パワー素子および第2インダクター、および陰極を第1半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接続し、かつ陽極を第2半導体パワー素子と第2インダクターとの間の接合部に接続した第3半導体パワー素子を有する請求項3記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第1半導体パワー素子の陽極を第1副dcラインに接続し、そしてdc/dcコンバーター手段の第2半導体パワー素子の陰極を第2副dcラインに接続した請求項11記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第3半導体パワー素子がダイオードである請求項11または12記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第3半導体パワー素子がサイリスターである請求項11または12記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段が、第2主dcラインに接続した第1インダクター、第1主dcラインに接続した第2インダクター、第1副dcラインと第1インダクターとの間に接続した第1半導体パワー素子、第2副dcラインと第2インダクターとの間に接続した第2半導体パワー素子、第1副dcラインと第2インダクターとの間に接続した第3半導体パワー素子、第2副dcラインと第1インダクターとの間に接続した第4半導体パワー素子、陰極を第1半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接続し、そして陽極を第2半導体パワー素子と第2インダクターとの間の接合部に接続した第5半導体パワー素子、および陰極を第2半導体パワー素子と第2インダクターとの間の接合部に接続し、そして陽極を第4半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接続した第6半導体パワー素子を有する請求項3記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第1および第3の半導体パワー素子の陽極を第1副dcラインに接続し、そしてdc/dcコンバーター手段の第2および第4の半導体パワー素子の陰極を第2副dcラインに接続した請求項15記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第3および第4の半導体パワー素子がサイリスターである請求項15または16記載の回路。
- エネルギー回収回路のdc/dcコンバーター手段が、共振式dc/dcコンバーター手段である請求項3記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段が、第1副dcラインと第2主dcラインとの間に直列接続された第1インダクターおよび第1キャパシター、第2副dcラインと第1主dcラインとの間に直列接続された第2インダクターおよび第2キャパシター、第1半導体パワー素子および第3インダクターが第1キャパシターと並列に接続されるように、第1副dcラインと、第1インダクターと第1キャパシターとの間の接合部との間に直列接続された第1半導体パワー素子および第3インダクター、第2半導体パワー素子と第4インダクターが第2キャパシターと並列に接続されるように、第2副dcラインと、第2インダクターと第2キャパシターとの間の接合部との間に直列接続された第2半導体パワー素子および第4インダクター、および陰極を第1インダクターと第1キャパシターとの間の接合部に接続し、そして陽極を第2インダクターと第2キャパシターとの間の接合部に接続した第3半導体パワー素子を有する請求項18記載の回路。
- 第1半導体パワー素子の陽極を第3インダクターに接続し、そして第1半導体パワー素子の陰極を第1インダクターと第1キャパシターとの間の接合部に接続した請求項19記載の回路。
- 第2半導体パワー素子の陰極を第2副dcラインに接続し、そして第2半導体パワー素子の陽極を第4インダクターに接続した請求項19または20記載の回路。
- 第1半導体パワー素子の陽極を第1副dcラインに接続し、そして第1半導体パワー素子の陰極を第3インダクターに接続した請求項19〜21のいずれか1項記載の回路。
- 第2半導体パワー素子の陰極を第4インダクターに接続し、そして第2半導体パワー素子の陽極を第2インダクターと第2キャパシターとの間の接合部に接続した請求項19〜22のいずれか1項記載の回路。
- dc/dcコンバーター手段の第1、第2および第3の半導体パワー素子がサイリスターである請求項19〜23のいずれか1項記載の回路。
- エネルギー回収回路が、第1および第2の主dcラインの一つに対して第1キャパシターを選択的に放電する第1dc/dcコンバーター手段、および第1および第2の主dcラインのもう一つに対して第2キャパシターを選択的に放電する第2dc/dcコンバーター手段を有する請求項2記載の回路。
- 第1dc/dcコンバーター手段が、第1副dcラインと第2主dcラインとの間に直列接続された第1半導体パワー素子および第1インダクター、および陰極を第1半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接続し、そして陽極を第2主dcラインに接続した第2半導体パワー素子を有する請求項25記載の回路。
- 第2半導体パワー素子がダイオードである請求項26記載の回路。
- 第2半導体パワー素子がサイリスターである請求項26記載の回路。
- 第2dc/dcコンバーター手段が、第2副dcラインと第1主dcラインとの間に直列接続された第1半導体パワー素子および第1インダクター、および陽極を第1半導体パワー素子と第1インダクターとの間の接合部に接合し、そして陰極を第1主dcラインに接続した第2半導体パワー素子を有する請求項25〜28のいずれか1項記載の回路。
- 第2半導体パワー素子がダイオードである請求項29記載の回路。
- 第2半導体パワー素子がサイリスターである請求項29記載の回路。
- 可動部分、固定子、多数のコイルを同数の共通結合点によって結合した固定子巻き線、および請求項1〜31のいずれか1項の回路を有する電気機械であって、結合点のそれぞれ一つと第1および第2の主dcラインとの間に電子整流回路の各スイッチング段を接続し、そして共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2の副dcラインとの間に電圧クランプ回路の各クランプ段を接続したことを特徴とする電気機械。
- 第1および第2の副dcライン間の電圧が電気機械の全ての動作条件においてほぼ一定である、請求項32記載の電子機械の制御方法。
- 第1および第2の副dcライン間の電圧が電気機械の動作条件に応じて変動する、請求項32記載の電気機械の制御方法。
- dc/dcコンバーター手段の半導体パワー素子をパルス幅変調(PWM)法か、あるいはパルス周期変調(PPM)法によって制御する、請求項7〜17のいずれか1項記載の回路を制御する方法。
- dc/dcコンバーター手段の半導体パワー素子をパルス幅変調(PWM)法か、あるいはパルス周期変調(PPM)法によって制御する、請求項19〜24のいずれか1項記載の回路を制御する方法。
- 第1および第2のdc/dcコンバーター手段の半導体パワー素子をパルス幅変調(PWM)法か、あるいはパルス周期変調(PPM)法によって制御する、請求項25〜31記載のいずれか1項の回路を制御する方法。
- 電気機械の固定子巻き線に使用する電子整流回路からエネルギーを回収する方法であって、前記固定子巻き線が多数のコイルを同数の共通結合点によって結合したものからなり、前記電子整流回路が同数のスイッチング段を有し、各スイッチング段が共通結合点のそれぞれ一つと第1および第2の主dcラインとの間に接続されると共に、
陰極を第1主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第1逆阻止半導体パワー素子、および、
陽極を第2主dcラインに接続したゲートコントロールによってオンオフ状態にできる第2逆阻止半導体パワー素子を有し、
スイッチング段の第1または第2の逆阻止半導体パワー素子のうち一つがゲートコントロールによってオフ状態になった時に、第1または第2の逆阻止半導体パワー素子のうちの上記の一つを使用してキャパシターを充電する工程、および、
このキャパシターを選択的に放電する工程、を有することを特徴とする方法。
- 上記キャパシターに保存されたエネルギーを回収するエネルギー回収回路によって上記キャパシターを選択的に放電する請求項38記載の方法。
- 上記キャパシターをdc/dcコンバーター手段によって選択的に放電する請求項38または39記載の方法。
- dc/dcコンバーター手段が共振式dc/dcコンバーター手段である請求項40記載の方法。
- 上記キャパシターを第1および第2の主dcラインのうち一つに対して選択的に放電する請求項38〜41のいずれか1項記載の方法。
- さらに、上記キャパシター上の電圧をモニターし、電気機械の動作特性に関する情報を判定する工程を有する請求項38〜42記載のいずれか1項記載の方法。
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