JP7279211B2 - フィルタリング手段を含むdc電力を三相ac電力に変換するシステム - Google Patents
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Description
・スイッチング損失:この構成は、高いスイッチング周波数のアプリケーションに相応しくない、それ故に、非常に高速に動作する電動機には相応しくない、大きなスイッチング損失を伴う。
・電流/電圧オーバーシュート:図2で示したように、この方式はスイッチの転流の瞬間に電圧及び電流のオーバーシュートを伴う。そのため、この種の動作では、該コンバータの設計(インバータとも呼ばれる)において様々な構成要素の電圧定格及び電流定格にマージンを設ける必要がある。その場合、使用する構成要素の寸法が過度に大きくなる(例えば、DCバス電圧が300Vである場合、電圧及び電流のオーバーシュートを考慮して定格電圧が600VのIGBTコミュテータが使用される)。及び
・大きな電磁放射(EMC)が生じる。
・スイッチング損失の低減:この構成のコンバータは、高いスイッチング周波数に相応しく、それ故に、電動機の高速運転に使用できる。
・コミュテータの電圧及び電流のオーバーシュートが制限され、構成要素の寸法を過度に大きくする必要がなくなる。
・切替え時のコミュテータの複数の端子における電圧及び電流の変化は、Ls及びCsをそれぞれ選択することで調整される。
本発明によるシステム
本発明は、DC電力を三相電力に変換するシステムであって、3つの整流アームと、前記変換システムのAC出力相毎に1つのキャパシタ及びコイルを有する、電圧及び電流における変化のための調整回路と、前記整流アーム及び前記調整回路に接続された電気エネルギー回収モジュールとを有するシステムに関する。前記変換システムは、フィルタリングキャパシタと、ダイオードと直列に接続されたフィルタリングコイルから形成された組立体とを含むフィルタリング手段を、前記変換システムの出力相毎に有する。
コミュテータを有する第1のブランチと、
ダイオードを有する第2のブランチと、
インダクタンスを有する第3のブランチと、
を含む。
コミュテータを有する第1のブランチ、
ダイオードを有する第2のブランチ、及び
インダクタンスを有する第3のブランチが含まれる。
コミュテータ6を有する第1のブランチ、
(ダイオード自体の各端子における電圧の関数として電流iLが流れる)ダイオード4を有する第2のブランチ、及び
インダクタンスLrecを有する第3のブランチが含まれる。
コミュテータ6とキャパシタ3とを有する第1のブランチ、
ダイオード4を有する第2のブランチ、及び
インダクタンスLrecと電気エネルギー蓄積手段のキャパシタンス5とを有する第3のブランチが含まれる。
Tはコミュテータのスイッチング周期、
Vrecは回収電圧、
UdcはDC入力相電圧、
Lrecは回収モジュールのインダクタンス、
Reqは等価抵抗、
Fswはスイッチのスイッチング周波数を示している。
変換システムの(電圧Udcにおける)DC入力相に接続された回収モジュールのポイントが、インダクタンスLrecと第2のキャパシタ5(このキャパシタは電池のキャパシタンスである)との間の回収モジュールの第3のブランチのポイントに対応し、
(電圧Vrecにおける)整流アームと調整回路のキャパシタの接合部に接続された回収モジュールのポイントが、コミュテータ6と第1のキャパシタ3との間の回収モジュールの第1のブランチのポイントに対応するように接続できる。
接地に対して電圧Udcが供給されるDC入力相と、
第1の端部がDC入力相と接続された調整コイルLsと、
一端が調整コイルLsの第2の端部に接続され、他端が接地された、1つのブランチの直列に接続された2つのコミュテータ1、調整コイルLsの第2の端部と2つのコミュテータ1を備える1つのブランチとの接合点に接続された、直列に接続された2つのダイオードD、並びに2つのコミュテータ1の中点に位置し、電流IoのAC出力Eを有する、調整コイルLsの第2の端部と接続された整流アーム12と、
一方の端部が整流アーム12の2つのダイオードDの接合点と接続され、他方の端部が整流アーム12の出力Eに接続された調整キャパシタCsと、
電気エネルギーの一部の蓄積を可能にする、2つのダイオードDを有する、整流アーム12のブランチの(調整コイルLsに接続されていない)端部と接地との間に配置されたキャパシタCovと、
フィルタリング機能を実行するフィルタリングコイルLf及び該フィルタリングコイルLfと直列に接続されたダイオード9から構成され、2つのダイオードDを保持する整流アーム12のブランチの端部とフィルタリングコイルLfの端部の接合点Jとの間に接続されたユニット、並びに該接合点Jと接地との間に接続されたフィルタリングキャパシタCfを有する、キャパシタCovと並列に配置された、2つのダイオードDを有する整流アーム12のブランチの端部と接地との間に接続されたフィルタリング手段7と、
コミュテータ6を有する、端部がフィルタリング手段7の接合点Jと接続された第1のブランチ、ダイオード4を有する、端部が接地された第2のブランチ、並びにインダクタンスLrecを有する、端部が変換システムのDC入力相と接続された第3のブランチを含む、図5aで示した電気エネルギー回収モジュールと同一であり、接合点Pに接続された3つのブランチを有する電気エネルギー回収モジュール8と、
Crecで示される、電気エネルギー回収モジュール8の第3のブランチの端部と接地との間に接続された(すなわち、コイルLrecと接続された)キャパシタ5と、
を有する。
Cs~=6.8nF
Cov~=2820nF(6*470nF:6つの並列接続キャパシタから形成される)
Vrec~=1.15Vbus
Lrec=21μH
Crec=27.2nF(6.8nF×4:4つの並列接続キャパシタから形成される)
Lf=2.2μH
Cf=10μF+470nF=10.47μF、及び
コミュテータの種類:IGBT。
Claims (5)
- 3つの整流アーム(A、B、C)と、
コイル(Ls)及びAC出力相毎に1つのキャパシタ(Cs)を有する、電圧及び電流における変化のための調整回路と、
前記整流アーム(A、B、C)及び前記調整回路に接続された電気エネルギー回収モジュール(8)と、
接地に対する電圧Udcが供給されるDC入力相と、
を有し、
前記AC出力相が、前記整流アーム(A、B、C)を形成する、直列に接続された2つの第1のコミュテータ(1)の間の前記整流アーム(A、B、C)の中点に接続され、
前記コイル(Ls)の第1の端部が前記DC入力相に接続され、
前記整流アーム(A、B、C)が前記コイル(Ls)の第2の端部に接続され、
前記整流アーム(A、B、C)が、前記コイル(Ls)の前記第2の端部に一端が接続され、他端が接地される一つのブランチが備える、前記2つの第1のミュテータ(1)と、前記コイル(Ls)の前記第2の端部と前記2つの第1のコミュテータを含むブランチとの間の接合点に接続される、一つのブランチが備える2つの直列に接続されたダイオード(D)と、前記2つの第1のコミュテータの中点に位置する電流IoのためのAC出力(E)とを含み、
前記キャパシタ(Cs)の一端が、前記整流アーム(A、B、C)の2つのダイオード(D)間の接合点に接続され、他端が前記整流アーム(A、B、C)の出力(E)に接続され、
前記電気エネルギー回収モジュール(8)が、接合点Pに接続される3つのブランチを有し、該3つのブランチは、第2のコミュテータ(6)を有する、端部がフィルタ手段(7)の接合点(J)に接続される第1のブランチと、ダイオード(4)を有する、端部が接地された第2のブランチと、インダクタンス(Lrec)を有する、端部が前記DC入力相に接続された第3のブランチとを含み、
前記2つのダイオード(D)を含む前記整流アーム(A、B、C)のブランチのコイル(Ls)に接続されない端部と接地との間に配置される、電気エネルギーの一部の蓄積を可能にするキャパシタ(Cov)と、
前記電気エネルギー回収モジュール(8)の第3のブランチと接地との間に接続されるキャパシタ(Crec)とをさらに有する、DC電力を三相電力に変換する変換システムにおいて、
前記AC出力相毎に、フィルタリングキャパシタ(Cf)と、ダイオード(9)と直列に接続されたフィルタリングコイル(Lf)から形成された組立体とを含むフィルタリング手段を有し、
前記フィルタリング手段は、前記キャパシタ(Cov)と並列に配置され、
前記組立体は、前記2つのダイオード(D)を有する前記整流アーム(A、B、C)のブランチの端部と前記フィルタリングコイル(Lf)の端部における接合点(J)との間に接続され、
前記フィルタリングキャパシタ(Cf)は、前記接合点(J)と接地との間に接続され、
各フィルタリング手段は、前記整流アーム(A、B、C)と前記電気エネルギー回収モジュール(8)との間に接続され、
前記フィルタリングコイル(Lf)及び前記ダイオード(9)から形成された前記フィルタリング手段の各組立体は、フィルタリングモジュール(10)に取り付けられ、
各フィルタリングモジュール(10)が、前記整流アーム(A、B、C)、前記調整回路及び前記電気エネルギー回収モジュール(8)を含むプリント基板に取り付けられた、変換システム。 - 前記フィルタリングコイル(Lf)は、インダクタンスが0.5から50μHである、請求項1に記載の変換システム。
- 前記フィルタリング手段の前記ダイオード(9)は、ショットキーダイオードである、請求項1または2に記載の変換システム。
- 前記変換システムは双方向システムである、請求項1または2に記載の変換システム。
- 少なくとも1つの電気エネルギー蓄積手段と三相電気機械(M)とを有するモータシステムであって、
前記電気エネルギー蓄積手段からのDC電気エネルギーを前記三相電気機械用の三相AC電気エネルギーに変換する、請求項1から4のいずれか1項に記載の変換システムを有することを特徴とするモータシステム。
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