JP2018506253A - 電流変換方法及びデバイス並びにそのようなデバイスを備える車両 - Google Patents

電流変換方法及びデバイス並びにそのようなデバイスを備える車両 Download PDF

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Abstract

本発明は、車両のための電力変換方法（１０）に関し、車両は、−３相電気モータ、−２つの３相インバータを備え、各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調を介して制御し、各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示す。前記方法は、−一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用するステップ（１１）、−もう一方のインバータに起動シーケンスを適用するステップ（１２）、−一方のインバータの基準空間ベクトルをもう一方のインバータの基準空間ベクトルから減算するステップ（１３）、及び−電気モータに電力を供給するステップ（１４）を含み、電力を誘導する電圧は、減算から得られたベクトルに相対的である。【選択図】図１

Description

本発明は、電流変換方法及びデバイス並びにそのようなデバイスを備える車両を目的とする。
本発明は、電子機器の分野に適用される。
より詳細には、本発明は、少なくとも部分的に電気で推進される車両のモータに動力を与えるＤＣ電流変換の分野に適用される。
電気エネルギー変換分野の主な目的は、費用を制限しながら、例えば列車及び路面電車等の電気牽引式、及び更には可搬可変速度駆動式の電気車両及びハイブリッド車両の自律性及び性能を向上させることである。
現在のハイブリッド車両モータのＤＣ電源デバイスは、自律的又は非自律的な電源を備え、この電源から送出される電圧は、電気モータに電流を供給する３相インバータの端子で電圧が十分であるように、増大させなければならない。
しかし、例えば昇圧チョッパ等の手段を使用すると、費用がかかり、かなりの体積を占有し、結果として、車両の性能に直接影響する。そのような手段の使用は、インバータのＤＣ電流に近い電流を送出する自律電源の出力電流のリップルを減衰させることを目的とする。このデバイスの効率は約８１パーセントである。
また、従来の手段がより多くの損失を有するため、機器を冷却するために十分なヒート・シンクを有することが必要である。
最後に、放電深度（ＤＯＤ）は、自律電源からの放電回数と共に指数関数的に減少する。現在使用している手段の効率は、放電速度に直接影響し、ひいては自律電源の耐用年数に直接影響する。
多数の段を備えるインバータを備えるデバイスもある。しかし、これらのデバイスは、多数のスイッチング、零相電圧（ＺＳＶ）とも呼ぶことのある零電圧、及びコモンモード電圧（ＣＭＶ）によって引き起こされる効率の損失を呈する。
本発明は、これらの欠点の全て又は一部を改善することを目的とする。
この目的のために、本発明は、車両のための電流変換方法を目的とし、車両は、
−３相電気モータ、
−２つの３相インバータ
を備え、各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調（又はＳｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＳＶＭ）を介して制御し、各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示し、
方法は、
−一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用するステップ、
−もう一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用するステップ、
−一方のインバータの基準空間ベクトルをもう一方のインバータの基準空間ベクトルから減算するステップ、及び
−電気モータに電流を供給するステップ
を含み、電流を誘導する電圧は、減算から得られたベクトルに相対的である。
６つの空間ベクトルの起動変調ゆえに、インバータ・スイッチのスイッチング数は３３パーセントであり、したがって電力損失を低減させる。この結果、本発明の主題を形成するデバイスは、ピーク及びＲＭＳのコモンモード電流を低減可能にする。したがって、モータの制御が改良され、モータの耐用年数が増大する。更に、電磁干渉が減少する。
加えて、自律電源が消費する電流のリップルが減少し、このことは、自律電源の耐用年数を延長し、ＤＣバスのフィルタ能力を制限するのに役立つ。
駆動ユニットに関する高調波も、基本周波数に対し３パーセントのレベルまで制限され、これにより、加熱によって使用するモータに損傷を与えることがない。
更に、そのような方法による効率は約８６パーセントである。パルス幅変調（ＰＷＭ）による独立した各インバータの制御は、各相の電圧の瞬間的な値のみを使用し、ＺＳＶ及びＣＭＶによる損失を低減可能にする。
いくつかの実施形態では、起動シーケンスは、基準ベクトルが位相偏移するように構成される。
これらの実施形態の利点は、ＣＭＶ及びＺＳＶの振幅を低減する点である。
いくつかの実施形態では、インバータの各起動シーケンスは、インバータの２つの空間ベクトルＶi、Ｖi+1が起動シーケンスによって連続起動するように構成し、但し、ｉは１から６の間の整数である。
これらの実施形態は、ＺＳＶ及びＣＭＶによる干渉をインバータのＤＣ入力電流の３分の１まで制限可能にする。
いくつかの実施形態では、インバータＯnは、８つの空間ベクトルＶiの従来の変調に従って制御し、但し、ｉは１から７の間の整数であり、ｎは１又は２の整数であり、
−起動シーケンス（２６０、２６５）により起動したベクトルＶiの従来の負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示し、
−起動シーケンスにより連続的に起動したベクトルＶi+1の従来の負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
 により示し、
式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは従来の基準ベクトルの相であり、
Figure 2018506253
は、インバータｎの従来の基準ベクトルのノルムと空間ベクトルＶiのノルムとの比であり、
−起動シーケンスにより起動したインバータの従来の基準空間ベクトル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
 により示される。
これらの実施形態は、従来の空間ベクトル変調によってインバータを制御する利点を有する。
いくつかの実施形態では、整数ｎが１又は２であるインバータＯnに関して、
−起動シーケンス（２６０、２６５）により起動したベクトルＶiの修正負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示され、
−起動シーケンスによって連続起動したベクトルＶi+1の修正負荷サイクル
Figure 2018506253
は、式：
Figure 2018506253
 により示され、
式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは従来の基準ベクトルの相であり、
Figure 2018506253
は、インバータｎの従来の基準ベクトルのノルムと空間ベクトルＶiのノルムとの比であり、
−起動シーケンスによって起動したインバータの修正基準空間ベクトル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示される。
これらの実施形態の利点は、全空間ベクトルの最大ノルムを増大させ、したがって、電気モータの電圧及び電源電流を増大させることである。
いくつかの実施形態では、起動シーケンスは個別である。
これらの実施形態は、電気モータに供給する電流の電圧を最大に増大するために、各インバータの基準空間ベクトルの間の位相偏移を選択できるという利点を有する。例えば、電気モータに供給する電流を誘導する電圧値は、基準電圧間の０から１８０度の間の位相偏移では２倍にすることができる。
第２の態様によれば、本発明は、電流変換デバイスを目的とし、電流変換デバイスは、
−２つの３相インバータであって、各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調（又はＳｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＳＶＭ）を介して制御し、各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示す、３相インバータ
−一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用する手段、
−もう一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用する手段、
−一方のインバータの基準空間ベクトルをもう一方のインバータの基準空間ベクトルから減算する手段、及び
−電源に接続する手段
を備える。
本発明の主題を形成するデバイスの利点、目的及び特徴は、本発明の主題を形成する方法の利点、目的及び特徴と同様であるため、ここでは再度表示しない。
第３の態様によれば、本発明は、本発明の主題を形成するデバイス及び３相電気モータを備える車両を目的とする。
本発明の主題を形成する車両の利点、目的及び特徴は、本発明の主題を形成するデバイスの利点、目的及び特徴と同様であるため、ここでは再度表示しない。
本発明の他の利点、目的及び特徴は、添付の図面を参照して、電流変換方法及びデバイス並びにそのようなデバイスを備える車両の少なくとも１つの特定の実施形態に従う非限定的な説明から明らかになる。
本発明の主題を形成する方法の第１の特定の実施形態の概略図である。 本発明の主題を形成するデバイスの第１の特定の実施形態の概略図である。 本発明を背景とする正規直交基準枠（α，β）における基準ベクトルの概略図である。 本発明を背景とする正規直交基準枠（α，β）における３相電気モータの入力電圧を示すベクトルの図である。 本発明の主題を形成する車両の特定の実施形態の図である。
以下、図面は縮尺通りでないことに留意されたい。
本明細書は非限定として示し、一実施形態の各特徴は、任意の他の実施形態の任意の他の特徴と有利な様式で組み合わせることができる。
図１は、車両５０のための、本発明の主題を形成する方法の特定の実施形態１０を示し、車両５０は、
−３相電気モータ２４５、
−２つの３相インバータ
を備え、各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調（又はＳｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＳＶＭ）を介して制御し、各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示し、
方法は、
−「インバータＯ1」と呼ぶ一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンス２６０を適用するステップ１１、
−「インバータＯ2」と呼ぶもう一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンス２６５を適用するステップ１２、
−一方のインバータの基準空間ベクトルをもう一方のインバータの基準空間ベクトルから減算するステップ１３、及び
−電気モータに電流を供給するステップ１４を含み、電流を誘導する電圧は、減算から得られたベクトルに相対的である。
各インバータの６つの空間ベクトル、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6は、同じノルムを有するものとして定義し、ベクトルＶiの方向とベクトルＶi+1の方向との間の角度が６０度であるようにし、但し、ｉは１から６の間の整数である。正規直交基準枠（α，β）の同じ決定点で６つの空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6の起点を定義する際、空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6の末端は正六角形を定義する。ベクトルＶ1は、正規直交基準枠（α，β）の軸αに平行であるように定義する。空間ベクトルの構成は図３ａで見ることができる。
２つのベクトルＶ0及びＶ7は、零ベクトルに対応し、空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6により定義した正六角形の中心に位置する。
インバータＯ1又はＯ2は、６つの電力スイッチを備え、電力スイッチは、起動シーケンス２６０又は２６５を適用する手段により制御する。３対の電力スイッチは、平行に組み付けられている。電力スイッチは、２つの状態、開状態又は閉状態を有する。対ごとに一方の電力スイッチを開状態又は閉状態で起動するには、もう一方の電力スイッチを他の状態で制御する。空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6のそれぞれは、６つの電力スイッチの異なる起動組合せに対応する。空間ベクトルの起動シーケンスは、電力スイッチの起動シーケンスに対応する。ベクトルＶ0は、スイッチの各対の電流を受ける第１のスイッチの閉に対応する。ベクトルＶ7は、スイッチの各対の電流を受ける第１のスイッチの開に対応する。
電気モータは、３つの相ｐａ、ｐｂ及びｐｃを備える。
インバータＯ1又はＯ2の各起動シーケンス２６０又は２６５は、インバータ２つの空間ベクトルＶi、Ｖi+1が起動シーケンス２６０又は２６５によって連続起動するように構成し、但し、ｉは１から６の間の整数である。
インバータＯ1の起動シーケンス２６０は、第１のサブシーケンスから第６のサブシーケンスまで実施する６つのサブシーケンスを備える。
第１のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ1が期間ｔ１＋ｔ２の間起動し、次に、ベクトルＶ2が期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間起動する。期間Ｔｓは、クロック信号の周期に対応する。期間Ｔｓは、サブシーケンスの周期として定義することができる。
第２のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ2が期間ｔ１＋ｔ２の間起動し、次に、ベクトルＶ3が期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間起動する。
第３のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ3が期間ｔ１＋ｔ２の間起動し、次に、ベクトルＶ4が期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間起動する。
第４のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ4が期間ｔ１＋ｔ２の間起動し、次に、ベクトルＶ5が期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間起動する。
第５のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ5が期間ｔ１＋ｔ２の間起動し、次に、ベクトルＶ6が期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間起動する。
インバータＯ2の起動シーケンス２６５は、第１のサブシーケンスから第６のサブシーケンスまで実施する６つのサブシーケンスを備える。
第１のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ3が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ4が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
第２のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ4が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ5が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
第３のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ5が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ6が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
第４のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ6が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ1が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
第５のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ1が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ2が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
第６のサブシーケンスでは、インバータＯ1のベクトルＶ2が期間ｔ１の間起動し、次に、ベクトルＶ3が期間Ｔｓ−ｔ１の間起動する。
インバータＯ1の起動シーケンス２６０及びインバータＯ2の２６５は、連続的に起動し、ステップ１１及び１２の各起動シーケンスの第１のサブシーケンスで開始される。次いで、起動シーケンス２６０及び２６５は、電気モータを動作中にする命令を停止するまで繰り返される。いくつかの実施形態では、インバータＯ1の起動シーケンスは起動シーケンスのサブシーケンスにより開始し、インバータＯ2の起動シーケンスは、サブシーケンスで起動したベクトルが、インバータＯ1の起動シーケンスのサブシーケンスで開始したベクトルとは異なるように、起動シーケンスのサブシーケンスにより開始する。
期間Ｔｓは、例えばインバータＯ1及びＯ2の制御に使用するデジタル・デバイスの性能に従った約１００μｓの所定周期である。デバイスがより効率的であるほど、Ｔｓはより短くなる。起動シーケンス２６０及び２６５を決定する算術演算は、制御周期Ｔｓの間実行可能である。
期間ｔ１及びｔ２は、式ｅにより定義する。
Figure 2018506253
負荷サイクル
Figure 2018506253
は、インバータＯ1に関係する式（ａ）で定義する。
負荷サイクル
Figure 2018506253
は、インバータＯ2に関係する式（ａ）で定義する。
従来の空間ベクトル変調を実施する実施形態では、期間ｔ１及びｔ２は式ｅCSVMにより定義する。
Figure 2018506253
インバータＯ1及びＯ2の２つの基準ベクトル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
はそれぞれ等しくてもよい。
いくつかの実施形態では、起動シーケンス２６０及び２６５は独立している。したがって、インバータは個別に制御される。
起動シーケンス２６０及び２６５は、基準ベクトルが位相偏移するように構成する。３相電気モータは、３つの相によって電流の供給を受ける。電気モータの各相が同相である場合、電気モータは動作しない。基準ベクトルの位相偏移には、動作する電気モータの相の間の位相偏移が関与する。
従来の空間ベクトル変調（ＣＳＶＭ）によって得られる各起動ベクトルＶiの負荷サイクル及び連続起動ベクトルＶi+1の負荷サイクルは、式ｆ及びｇで定義する。負荷サイクルは、期間Ｔｓによって除算したベクトルの起動時間として定義することができる。以下の式は、８つの空間ベクトルＶiをもつ従来の変調によるインバータＯnのために定義し、但し、ｉは１から７の間の整数であり、ｎは１又は２の整数である。
起動シーケンス（２６０、２６５）により起動したベクトルＶiの従来の負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示され、起動シーケンスによる連続起動ベクトルＶi+1の従来の負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示され、式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは従来の基準ベクトルの相であり、
Figure 2018506253
は、インバータｎの従来の基準ベクトルのノルムと空間ベクトルＶiのノルムとの比である。
起動シーケンスにより起動したインバータの従来の基準空間ベクトル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示される。
これらの実施形態では、各インバータＯ1及びＯ2が同じ電源に接続されていると仮定して、ステップ１３を式ｄCSVMにより実施する。インバータＯ1及びＯ2の基準ベクトルのノルムが等しい場合、式ｄは単純化され、式ｈCSVMを導く。
Figure 2018506253
式中、θ1及びθ2はインバータＯ1及びインバータＯ2それぞれの従来の基準ベクトルであり、
Figure 2018506253
は、３相電気モータ２４５の入力電圧を表すベクトルであり、
Figure 2018506253
は、インバータＯ1及びＯ2の基準ベクトルのノルムであり、等しいと仮定される。
電流を誘起する電圧は、式ｉCSVMによって示し、Ｖdcは、電源の出力電圧の値である。
Figure 2018506253
式ｆ及びｇで定義した負荷サイクル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
を修正し、負荷サイクル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
を得る。負荷サイクル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
は、ベクトルＶiが起動している時間が、同じサブシーケンス内のベクトルＶi+1が起動していない時間に等しいようになり、その逆も同様である。６つの空間ベクトルの起動変調のために、インバータのスイッチング数が低減し、インバータの修正基準ベクトルの最大値が増大する。更に、電気モータの３つの相ｐａ、ｐｂ及びｐｃのうち２つの相に正電流又は負電流を供給し、１つの相のみが変化を受ける。
ｎが１又は２の整数であるインバータＯnに関して、修正負荷サイクルを式ａ及びｂにより示す。
起動シーケンス（２６０、２６５）により起動したベクトルＶiの修正負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式により示される：
Figure 2018506253
起動シーケンスにより起動シーケンスによって連続的に起動したベクトルＶi+1の修正負荷サイクル
Figure 2018506253
は、以下の式：
Figure 2018506253
により示され、式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは従来の基準ベクトルの相であり、
Figure 2018506253
は、インバータｎの従来の基準ベクトルのノルムと空間ベクトルＶiのノルムとの比である。
起動シーケンスにより起動したインバータの修正基準空間ベクトル
Figure 2018506253
は、以下の式により示される：
Figure 2018506253
各インバータＯ1及びＯ2が同じ電源に接続されていると仮定して、ステップ１３を式にｄに従って実施する。インバータＯ1及びＯ2の基準ベクトルのノルムが等しい場合、式ｄは単純化され、式ｈを導く。
Figure 2018506253
式中、θ1及びθ2はインバータＯ1及びインバータＯ2それぞれの従来の基準ベクトルの相であり、
Figure 2018506253
は、３相電気モータ２４５の入力電圧を表すベクトルであり、
Figure 2018506253
は、インバータＯ1及びＯ2の基準ベクトルのノルムであり、等しいと仮定される。
電流を誘起する電圧は、式ｉによって示し、Ｖdcは、電源の出力電圧の値である。
Figure 2018506253
好ましくは、インバータＯ1及びＯ2の基準ベクトルの間の角度は６０°を超える。
起動シーケンスは、第１のサブシーケンスの場合、例えば、以下のようなものになる：
−期間ｔ１の間、相ｐａは、２で除算した電源の正出力電圧によって供給を受け、相ｐｂは、電源の負出力電圧によって供給を受ける、
−期間ｔ２の間、相ｐａは、電源の正出力電圧によって供給を受け、相ｐｂは、電源の負出力電圧によって供給を受け、相ｐｃは、電源の負出力電圧によって供給を受ける、及び
−期間Ｔｓ−（ｔ１＋ｔ２）の間、相ｐａは、電源の正出力電圧によって供給を受け、相ｐｃは、電源の負出力電圧によって供給を受ける。
本発明の主題を形成する方法１０は、各インバータのＺＳＶの計算を可能にする。本発明の主題を形成するデバイスのＺＳＶは、インバータＯ1のＺＳＶをインバータＯ2のＺＳＶから減算したものである。本発明の主題を形成するデバイスのＣＭＶは、インバータＯ1及びＯ2のＺＳＶの平均として計算する。
Figure 2018506253
表１は、各起動サブシーケンスに対する本発明の主題を形成する方法１０及びデバイス２０のＺＳＶ値を示す。これらの値は、３で除算した電源の正出力電圧値、３で除算した電源の零又は負出力電圧値であり、電源の出力電圧値は、
Figure 2018506253
である。
Figure 2018506253
表２は、各起動サブシーケンスに対する本発明の主題を形成する方法１０及びデバイス２０のＣＭＶ値を示す。これらの値は、３で除算した電源の正出力電圧値、３で除算した電源の零又は負出力電圧値であり、電源の出力電圧値は、
Figure 2018506253
である。
本発明の主題を形成する方法１０及びデバイス２０は、例えば電源の出力電圧ブースタ等、現在使用されている増幅手段をなくすことを可能にする。
図２は、本発明の主題を形成するデバイスの特定の実施形態２０を示し、デバイスは、
−２つの３相インバータ２２５及び２３５であって、各インバータ２２５又は２３５は、少なくとも６つの空間ベクトル変調を介して制御され、各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示される、３相インバータ
−一方のインバータ２２５の空間ベクトルに起動シーケンス２６０を適用する手段２５５、
−もう一方のインバータ２３０の空間ベクトルに起動シーケンス２６５を適用する手段２５５、
−一方のインバータ２２５の基準空間ベクトルをもう一方のインバータ２３５の基準空間ベクトルから減算する手段、及び
−電源２００に接続する手段２０５及び２１０
を備える。
インバータ２２５は、６つの電力スイッチ２３０を備え、電力スイッチ２３０は、起動シーケンス２６０を適用する手段２５５により制御する。３対の電力スイッチ２３０は、平行に組み付けられている。電力スイッチ２３０は２つの状態、開又は閉を有する。対ごとに一方の電力スイッチ２３０を開状態又は閉状態で起動するには、もう一方の電力スイッチ２３０を他の状態で制御する。
空間ベクトルＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、Ｖ7のそれぞれは、６つの電力スイッチ２３５の異なる起動組合せに対応する。空間ベクトルの起動シーケンス２６０は、電力スイッチ２３０の起動シーケンスに対応する。ベクトルＶ0は、スイッチ２３０の各対の電流を受ける第１のスイッチ２３０の閉鎖に対応する。ベクトルＶ7は、スイッチ２３０の各対の電流を受ける第１のスイッチ２３０の開放に対応する。
インバータ２３５は、６つの電力スイッチ２４０を備え、電力スイッチ２３０は、起動シーケンス２６５を適用する手段２５５により制御する。３対の電力スイッチ２４０は、平行に組み付けられている。電力スイッチ２４０は２つの状態、開又は閉を有する。対ごとに一方の電力スイッチ２４０を開状態又は閉状態で起動するには、もう一方の電力スイッチ２４０を他の状態で制御する。
空間ベクトルＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、Ｖ7のそれぞれは、６つの電力スイッチ２４０の異なる起動組合せに対応する。空間ベクトルの起動シーケンス２６５は、電力スイッチ２４０の起動シーケンスに対応する。ベクトルＶ0は、スイッチ２４０の各対の電流を受ける第１のスイッチ２４０の閉鎖に対応する。ベクトルＶ7は、スイッチ２４０の各対の電流を受ける第１のスイッチ２４０の開放に対応する。
電力スイッチ２３０又は２４０は、平行に組み付けたダイオード及びトランジスタとすることができる。好ましくは、電力スイッチ２３０又は２４０は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）トランジスタ又はＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）トランジスタである。
ＤＣ電流源を有する電源手段２００は、自律電源、又は国の電線網に接続している電源とすることができる。
接続手段２０５及び２１０は導電体とすることができる。接続手段は、ＤＣバスの電流リップルをフィルタ処理するコンデンサ２１５及び２２０を備えることができる。コンデンサ２１５及び２２０の静電容量値は、ＤＣバスの電流リップルのレベルに依存する。ＤＣバスの電流リップルは、電源手段２００の出力における電流である。
好ましくは、インバータ２２５及び２３５は同一である。
インバータ２２５は、好ましくは図１の説明で説明したインバータＯ1であり、インバータ２３５は、好ましくは図１の説明で説明したインバータＯ2である。
各起動シーケンス２６０又は２６５は、好ましくは、各電力スイッチ２３０又は２４０の、連続した周期的な起動である。起動シーケンス２６０及び２６５は、好ましくは図１の説明で説明した起動シーケンスである。
各インバータ２２５又は２３５は、出力に３つの導電体を有し、各インバータ２２５又は２３０の出力では、３つの電流を利用可能である。好ましくは、各導体の出力信号は、相似であるが、互いに対して２π／３ラジアンだけ位相偏移する。電気モータ２４５は、図１の説明に従ってｐａ、ｐｃ又はｐｃと呼ぶ３つの相２５０を備える。各導電体は、電気モータ２４５の相ｐａ、ｐｂ又はｐｃに接続されている。
好ましくは、電気モータ２４５は３相非同期モータである。
一方のインバータ２２５の空間ベクトルに起動シーケンス２６０を適用する手段２５５、及びもう一方のインバータ２３０の空間ベクトルに起動シーケンス２６５を適用する手段２５５は、好ましくは、期間Ｔｓの間にデジタル制御信号を生成するマイクロコントローラである。
一方のインバータ２２５の基準空間ベクトルをもう一方のインバータ２３５の基準空間ベクトルから減算する手段は、好ましくは、一方のインバータ２３５を電源２００の負極に接続し、一方のインバータ２２５を電源２００の正極に接続することによって実装する。インバータ２２５及び２３５に送出される電圧は、符号が反対なので、減算は自動的に実施される。
好ましくは、デバイス２０は、各インバータ２２５又は２３５の各要素が電気モータ２４５に対して対称に接続されているものである。
デバイス２０は、図１の説明で説明した方法１０を実施する。
図３ａ、図３ｂ、図４ａ及び図４ｂに表す結果の表示は、本発明の主題を形成するデバイスの一実施形態２０により行った表示である。
図３ａ及び図３ｂは、本発明を背景とする正規直交基準枠（α，β）における基準ベクトルを示す。
図３ａは、正規直交基準枠（α，β）におけるグラフ３０ａを表し、以下を示す：
−インバータＯ1又はＯ2の基準ベクトル値の曲線点３０５、
−起動シーケンス２６０及び２６５の第１のサブシーケンスの間のインバータＯ1及びインバータＯ2それぞれの出力における基準ベクトル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
−各インバータＯ1及びＯ2の空間ベクトルＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、Ｖ7。
各インバータの６つの空間ベクトル、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6は、同じノルムを有するものとして定義し、ベクトルＶiの方向とベクトルＶi+1の方向との間の角度が６０度であるようにし、但し、ｉは１から６の間の整数である。正規直交基準枠（α，β）の同じ決定点で６つの空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6の起点を定義する際、空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6の末端は正六角形を定義する。ベクトルＶ1は、正規直交基準枠（α，β）の軸αに平行であるように定義する。
２つのベクトルＶ0及びＶ7は、零ベクトルに対応し、空間ベクトルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6により定義した正六角形の中心に位置する。
ベクトル
Figure 2018506253
は、図１の説明で説明したインバータＯ1の第１の起動サブシーケンスの記述に従って、空間ベクトルＶ1と空間ベクトルＶ2との間の移行段階にある。
ベクトル
Figure 2018506253
は、図１の説明で説明したインバータＯ1の第１の起動サブシーケンスの記述に従って、空間ベクトルＶ3と空間ベクトルＶ4との間の移行段階にある。
図３ｂのグラフ３０ｂは、α及びβの正の値に対する正規直交基準枠（α，β）における従来の空間ベクトル変調に対する基準ベクトルの最大値と、図１の説明で説明した変調に対する基準ベクトルの最大値とを比較したものである。
グラフ３０ｂは、以下を表す：
−従来の空間ベクトル変調の基準電圧を示すベクトル値
Figure 2018506253
の曲線点３１０、
−図１で説明した変調の基準電圧を示すベクトル値
Figure 2018506253
の曲線点３０５、
−点３０５から外挿した、図１の説明で説明した変調の基準電圧を示す曲線３００、
−インバータＯ1又はＯ2の空間ベクトルＶ1を示すベクトル３２０、及び
−インバータＯ1又はＯ2の空間ベクトルＶ2を示すベクトル３１５。
従来の空間ベクトル変調の基準ベクトル最大値は、図１の説明で説明した変調の基準ベクトル最大値よりも小さいことがわかる。
図４は、正規直交基準枠（α，β）における、本発明の主題を形成するデバイス２０の一実施形態に対するベクトルのシミュレーションから得たグラフ４０を示し、以下を示す：
−従来の空間ベクトル変調の基準電圧を示すベクトル値
Figure 2018506253
の曲線点３１０、
−点３０５から外挿した、図１の説明で説明した変調の基準電圧
Figure 2018506253
を示す曲線３００、
−起動シーケンス２６０及び２６５の第１のサブシーケンスの間の、インバータＯ1及びインバータＯ2それぞれの出力における基準ベクトル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
並びに
−電気モータ２４５の入力において利用可能な電流を誘導する電圧を表すベクトル４００。
ベクトル４００のノルムはベクトル
Figure 2018506253
及び
Figure 2018506253
のノルムを超えていることが図４でわかる。ベクトル４００のノルムが、従来の変調インバータ又は図１の説明による変調インバータの出力における最大達成可能値を超えていることもわかる。ベクトル４００のノルムは、本発明の主題を形成するデバイス２０の電気モータ２４５の入力における利用可能な電圧に対応する。
図５は、本発明の主題を形成する車両の特定の実施形態５０を示す。
車両５０は、例えば自動車、列車又は路面電車等、あらゆる種類の電気車両又はハイブリッド車両とすることができる。
車両５０は、本発明の主題を形成するデバイスの一実施形態２０を備える。本発明の主題を形成するデバイスの実施形態２０は、好ましくは、車両５０のＤＣ電源手段及び車両５０の３相電気モータに接続されている。

Claims (8)

  1. 車両（５０）のための電流変換方法（１０）であって、前記車両（５０）は、
    −３相電気モータ２４５、
    −２つの３相インバータ（Ｏ1、Ｏ2、２２５、２３５）
    を備え、前記各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調（又はＳｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＳＶＭ）を介して制御し、前記各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示す、方法において、
    前記方法は、
    −一方の前記インバータ（Ｏ1、２２５）の空間ベクトルに起動シーケンス（２６０）を適用するステップ（１１）、
    −もう一方の前記インバータ（Ｏ2、２３５）の空間ベクトルに起動シーケンス（２６５）を適用するステップ（１２）、
    −一方の前記インバータの基準空間ベクトルをもう一方の前記インバータの基準空間ベクトルから減算するステップ（１３）、及び
    −前記３相電気モータに電流を供給するステップ（１４）
    を含み、前記電流を誘導する電圧は、前記減算から得られたベクトルに相対的であることを特徴とする、方法。
  2. 前記起動シーケンス（２６０、２６５）は、前記基準空間ベクトルが位相偏移するように構成する、請求項１に記載の方法（１０）。
  3. 前記インバータ（Ｏ1、Ｏ2、２２５、２３５）の前記各起動シーケンス（２６０、２６５）は、前記インバータの２つの空間ベクトルＶi、Ｖi+1が前記起動シーケンスによって連続起動するように構成し、但し、ｉは１から６の間の整数である、請求項１又は２に記載の方法（１０）。
  4. インバータＯnは、８つの空間ベクトルＶiの従来の変調により制御し、但し、ｉは０から７の間の整数であり、ｎは１又は２の整数であり、
    −前記起動シーケンス（２６０、２６５）により起動したベクトルＶiの従来の負荷サイクル
    Figure 2018506253
     は、以下の式：
    Figure 2018506253
     により示され、
    −前記起動シーケンスにより起動シーケンスによって連続起動したベクトルＶi+1の従来の負荷サイクル
    Figure 2018506253
     は、以下の式：
    Figure 2018506253
     により示され、
    式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは従来の基準空間ベクトルの相であり、
    Figure 2018506253
     は、インバータｎの前記従来の基準ベクトルのノルムと前記空間ベクトルＶiのノルムとの比であり、
    −前記起動シーケンスにより起動した前記インバータの前記従来の基準空間ベクトル
    Figure 2018506253
     は、以下の式：
    Figure 2018506253
     により示される、請求項３に記載の方法（１０）。
  5. 整数が１又は２であるインバータＯnに関して、
    −前記起動シーケンス（２６０、２６５）により起動した前記ベクトルＶiの修正負荷サイクル
    Figure 2018506253
     は、以下の式：
    Figure 2018506253
     により示され、
    −前記起動シーケンスによって連続起動した前記ベクトルＶi+1の修正負荷サイクル
    Figure 2018506253
     は、式：
    Figure 2018506253
     により示され、式中、ｉは１から６の間の整数であり、θnは前記従来の基準空間ベクトルの相であり、
    Figure 2018506253
     は、前記インバータｎの前記従来の基準ベクトルのノルムと前記空間ベクトルＶiのノルムとの比であり、
    −前記起動シーケンスにより起動した前記インバータの修正基準空間ベクトル
    Figure 2018506253
     は、以下の式：
    Figure 2018506253
     により示される、請求項４に記載の方法（１０）。
  6. 前記起動シーケンス（２６０、２６５）は個別である、請求項１から４のいずれかに記載の方法（１０）。
  7. 電流変換デバイス（２０）において、
    −２つの３相インバータ（Ｏ1、Ｏ2、２２５、２３５）であって、前記各インバータは、少なくとも６つの空間ベクトル変調（又はＳｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、略してＳＶＭ））を介して制御し、前記各インバータの出力電圧は、「基準空間ベクトル」と呼ぶ空間ベクトルによって示す、３相インバータ（Ｏ1、Ｏ2、２２５、２３５）
    −一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用する手段（２５５）、
    −もう一方のインバータの空間ベクトルに起動シーケンスを適用する手段（２５５）、
    −前記一方のインバータの基準空間ベクトルを前記もう一方のインバータの基準空間ベクトルから減算する手段、及び
    −電源（２００）に接続する手段（２０５、２１０）
    を備えることを特徴とする、電流変換デバイス（２０）。
  8. 請求項７に記載の電流変換デバイス（２０）及び３相電気モータ（２４５）を備えることを特徴とする、車両（５０）。
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