MX2013000396A - Sistema de conversion de energia. - Google Patents

Abstract

Un sistema de conversión como un aspecto de la presente invención que comprende: un convertidor de energía que convierte la energía introducida y la emisión de energía para cada una de la pluralidad de fases, usando una pluralidad de patas cada una de las cuales tiene un brazo superior y un brazo inferior; y un aparato de control (30) que controla las corrientes de pulso que fluyen a través de cada una de las patas, controlando los brazos superior e inferior de cada una de las patas. El aparato (30) de control calcula los comandos de la relación de trabajo para cada una de las patas para un ciclo de control, para cada una de las fases, y cambia las fases de los comandos de relación de trabajo calculadas para una primera pata y una segunda pata, entre una pluralidad de patas provistas por una fase, tal que un periodo de tiempo en donde una corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata será sobrepuesta con un periodo de tiempo en donde una corriente de pulso negativo fluye a través de la segunda pata, durante un ciclo de control.

Description

SISTEMA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un sistema de conversión de energía el cual convierte la energía eléctrica introducida a las salidas en una pluralidad de fases diferentes .

ARTE ANTECEDENTE Como uno de los sistemas de conversión de energía convencional, se conoce un sistema de control del motor el cual suministra energía exterior a un motor de poli fase. La literatura de patente 1 divulga un sistema de conversión de energía que incluye seis inversores trifásicos. En ese sistema de conversión de energía, un generador de pulso compara calores de instrucción con valores referenciales las cuales cambian periódicamente y entonces suministran señales de accionamiento correspondientes a las fases respectivas de cada uno de los seis inversores. En este caso, las fases de los valores referenciales para los respectivos inversores que se cambian periódicamente son compensadas uno con otro. Esto puede reducir el vibrado actual de una sección de alambrado común DC .

LISTA DE CITACIÓN LITERATURA DE PATENTE Literatura 1 de patente: Solicitud de Publicación de Patente Japonesa No. 2008-099436.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Sin embargo, en el caso donde la energía de una misma fase se convierte por inversores plurales similares al método divulgado por la PTL 1, los periodos cuando el brazo superior o inferior en las patas de la misma fase se enciende resulta en la superposición uno con otro de los mismos casos. Las corrientes fluyen a través de las patas en la dirección positiva o negativa que se superponen uno con otro, por tanto causan una desventaja de un incremento en una corriente ondulatoria .

La presente invención fue elaborada a la luz de las circunstancias ya mencionadas, y un objetivo de la presente inversión es reducir la corriente ondulatoria o residual en un convertidor de energía polifásico que incluye patas plurales para cada fase.

A fin de resolver los problemas ya mencionados, de acuerdo a la presente invención, concerniente a las primeras y segundas patas entre una pluralidad de patas incluidas en una determinada fase constituyendo un convertidor de energía, el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata y el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de la segunda pata superpuestas una con otra en un periodo de control.

De acuerdo a la presente invención, constituyendo una misma fase de una pluralidad de patas, se puede reducir la corriente de funcionamiento de cada pata, y se puede reducir la corriente ondulatoria. Además, en un periodo de control de una misma fase, la corriente de pulso positiva fluye a través de una determinada pata y una corriente de pulso negativa fluye a través de otra pata sobrepuesta una con otra en el momento. En consecuencia, se previene que las corrientes en la misma dirección se superpongan una con otra. Por lo tanto, es posible reducir la corriente ondulatoria.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista explicativa que muestra esquemáticamente toda la configuración de un sistema de control del motor de acuerdo a la primera modalidad.

Las figuras 2 (a) y 2 (b) son vistas explicativas que muestran una configuración de un motor electromecánico, la figura 2 (a) ilustra una configuración detallada de un motor 10, la figura 2 (b) ilustra una configuración del circuito detallada de un inversor 20.

La figura 3 es un diagrama de bloques esquemático que muestra una configuración de un controlador 30.

La figura 4 es una vista explicativa que muestra la transición de cada corriente de fase.

La figura 5 es una vista explicativa que muestra la transición de corrientes de pulso que fluyen a través de cada fase y cada pata en un periodo de control en un momento A mostrado en la figura 4.

La figura 6 es una vista explicativa que muestra la transición de corrientes de pulso concernientes a un modo de control en el cual la fase portadora se cambia como un ejemplo comparativo al modo de control de acuerdo a la primera modalidad.

Las figuras 7 (a) a 7 (c) son vistas explicativas que muestran la superposición de corrientes de las patas cuando la relación de trabajo es el 50%, la figura 7(a) muestra un caso de un inversor que incluye una pata para cada una de las tres fases, la figura 7 (b) muestra un caso donde un inversor incluye cuatro patas para cada una de las tres fases y no se cambia la fase de una relación de trabajo de instrucción para cada pata, y la figura 7 (c) muestra un cado donde un inversor que incluye cuatro patas para cada una de las tres fases y se cambia la fase de instrucción de la relación de trabajo de cada pata.

La figura 8 es una vista explicativa que muestra una configuración de un inversor 20 de acuerdo a una segunda modalidad.

La figura 9 es una vista explicativa que muestra la transición de corrientes de pulso que fluye a través de cada fase y cada pata en un periodo de control en un cierto tiempo.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PRIMERA MODALIDAD La figura 1 es una vista explicativa esquemática que muestra una completa configuración de un sistema de control del motor de acuerdo a una primera modalidad. El sistema de control del motor de acuerdo a la primera modalidad es un sistema de control del motor que controla un motor de impulsión de un vehículo eléctrico. Este sistema de control del motor principalmente incluye un motor 10, un inversor 20 como un convertidor de energía, y un controlador 30.

El motor 10 principalmente incluye un rotor y un estator. El motor 10 es un motor sincrónico de magneto permanente que incluye n fases (n; un numero natural no menor que 1) los bobinados de fase se conectan en una configuración estrella alrededor de un punto neutral, los bobinados de fase siendo enrollados alrededor del diente del estator (en esta modalidad, un motor trifásico que tiene fases U, V y W (n=3) ) . En esta modalidad, cada bobinado de fase se divide en m partes de acuerdo al número de ranuras del motor 10. Los bobinados concernientes a una misma fase son adecuadamente enrollados alrededor de núcleos del estator predeterminados. En lo sucesivo, m se establece de la fase U (el bobinado y las patas descritas después) se indican como fases Ul, U2,..., Um, y m se establece de los elementos de las fases V y W se indican como fases VI, V2,..., Vm y pases Wl, W2,..., Wm, respectivamente.

El motor 10 se impulsa por una interacción entre un campo magnético generado por la corriente alternativa trifásica suministra energía desde un inversor 20 mencionado posteriormente a los bobinados de fase respectivos y un campo magnético generado por magnetos permanente del rotor. El rotor y el eje de salida se unen al mismo y por lo tanto son rotados. El eje de salida del motor 10 se une a una transmisión automática de un vehículo eléctrico, por ejemplo.

El inversor 20 se conecta a una fuente 5 de energía. El inversor 20 convierte la energía DC recibida desde la fuente 5 de energía a potencias AC y suministra el mismo motor 10. Las potencias AC se generan por cada fase. Las potencias AC de las respectivas fases generadas por el inversor 20 se suministran individualmente al motor 10. El lado interior del inversor 20 se conecta a la fuente 5 de energía a través de un capacitor C alisado .

El inversor 20 incluye m patas conectadas en paralelo para cada una de las fases U, V, y W. Específicamente, la fase U incluye m patas correspondientes a las fases ül a Um, las patas se conectan en paralelo. En una manera similar, la fase V (fase ) incluye m patas que corresponden a las fases VI (Wl) a Vm (Wm) , las patas se conectan en paralelo. Cada una de las patas de cada fase incluye un brazo superior conectado a un bus o colector en el lado positivo de la fuente 5 de energía y un brazo menor conectado al lado negativo de la fuente 5 de energía, los brazos superiores e inferiores se conectan en serie. Cada uno de los brazos que constituyen cada pata principalmente incluye un interruptor semiconductor capaz de controlar una manera de conducción (un elemento interruptor tal como un transistor que incluye IGBT, por ejemplo) . El interruptor semiconductor se conectan a un diodo de rueda libre en paralelo inverso.

El estado encendido/apagado de cada brazo, o el estado encendido/apagado de cada interruptor semiconductor (operación de interrupción o conmutación) se controlan a través de una señal de accionamiento exterior desde el controlador 30. El interruptor semiconductor que constituye cada brazo se activa por la señal de accionamiento desde el controlador 30 en la conducción y se desactiva en la no conducción (el estado de cierre) .

En la primera modalidad, el motor 10 y el convertidor de energía (inversor 20) se integra e implementa como un motor electro mecánico. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2(a), en el motor 10 trifásico, un estator 12 localizado alrededor del exterior de la periferia del rotor 11 que incluye seis ranuras SI a S6. Sacando dos cableados desde cada uno de las ranuras SI a S6, el motor 10 se conecta a cuatro patas de cada fase, esto es, 12 patas (las múltiples integrales del número de ranuras) en todas.

Refiriéndose de nuevo a la figura 1, el controlador 30 controla la operación de interrupción del inversor 20 para controlar el momento de torsión de salida del motor 10. El controlador 30 se puede componer de una microcomputadora principal que incluye un CPU, un ROM, una RAM, y una interface I/O. El controlador 30 realiza operaciones para controlar el inversor 20 de acuerdo a un programa de control almacenado en el ROM. El controlador 30 emite señales de control (señales de accionamiento) calculadas por las operaciones anteriores al inversor 20.

El controlador 30 recibe señales del sensor detectadas por varios sensores. Un sensor 40 de posición (una resolución, por ejemplo) se adjunta al motor 10 y detecta una fase eléctrica (ángulo eléctrico) T a través de la información de posición que indica la posición del rotor del motor 10. Además, un sensor 41 de corriente es un sensor que detecta la corriente actual que fluye a través de cada fase. Específicamente, el sensor 41 de corriente detecta las corrientes actuales que fluyen a través de las fases de cableado m de cada fase (en lo sucesivo, refiriéndose colectivamente como las corrientes Inm reales) .

El controlador 30 controla la operación de conmutación del inversor 20, esto es, los estados encendido/apagado de los controles de los brazos superiores e inferiores que constituyen cada pata en una base fase por fase por un método de control tal como la onda P M de voltaje de accionamiento. La onda PWM de voltaje de accionamiento es un método de generación de la onda PWM de voltaje desde el voltaje DC por el control PWM y aplicando la onda PWM de 'voltaje generada al motor 10. Específicamente, la onda PWM de voltaje de accionamiento es un método de accionamiento de cálculo de un calor de instrucción de relación de trabajo basado en la señal portadora y un valor de instrucción de voltaje de cada fase en cada periodo de control para aplicar un voltaje AC sinusoidal equivalente al motor 10.

La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una configuración del controlador 30. Desde una perspectiva funcional, el controlador 30 incluye una unidad 31 de control del momento de torsión, una unidad 32 de control de corriente, una unidad 33 de conversión trifásica/dq, una unidad 34 de generación de instrucción del factor de modulación, una unidad 35 de control PWM, una unidad 36 de control de tiempo, una unidad 37 de conversión dq/trifásica, y una unidad 38 de calculo de velocidad de rotación .

Basado en una instrucción T del momento de torsión dado desde el lado exterior (desde un controlador de un vehículo, por ejemplo) y una velocidad ? de rotación del motor, la unidad 31 de control del momento de torsión calcula una instrucción de corriente del eje-d y una instrucción de corriente del eje q que corresponde a la instrucción T del momento de torsión dado (refiriéndose colectivamente como una instrucción idq de corriente de eje-dq). La unidad 31 de control del momento de torsión conserva un mapa que define las relaciones entre un valor T de instrucción del momento de torsión o la velocidad ? de rotación del motor y la instrucción idq de corriente de eje-dq. Esas relaciones son previamente adquiridas por experimentos y simulaciones en consideración de las características del motor 10 y los similares .

La unidad 31 de control del momento de torsión se refiere al mapa y los calculo de la instrucción idq de la corriente del eje-dq. La instrucción idq de la corriente del eje-dq se puede obtener como el resultado del cálculo por la unidad 37 de cálculo de velocidad de rotación. Esta unidad 37 de cálculo de velocidad de rotación calcula la velocidad angular eléctrica, esto es, la velocidad ? de rotación del motor diferenciando el ángulo T eléctrico, el cual se detecta por la posición del sensor 40, con respecto al tiempo.

La unidad 32 de control de corriente primero calcula las derivaciones de corriente del eje-d y el eje-q. Para ser especifico, en adición a la instrucción idq del eje-dq, la unidad 32 de control de corriente recibe la corriente actual del eje-d y la corriente actual del eje-q que corresponde a la corriente Inm actual trifásica (refiriéndose colectivamente como las corrientes Idq actuales del eje-dq) . En esta, las corrientes Idq actuales del eje dq son calculadas en una manera tal que la unidad 38 de conversión trifásica/dq realiza la conversión coordinada para las corrientes Inm actuales trifásicas basados en el ángulo T eléctrico detectado por el sensor 40 de posición. La unidad 32 de control de corriente calcula las derivaciones de corriente del eje-d y del eje-q sustrayendo las corrientes Idq actuales del eje-dq desde las instrucciones idq de corriente del eje-dq para el eje-d y el eje-q. La unidad 32 de control usa el control PI, por ejemplo, para calcular las instrucciones de voltaje del eje-d y del eje-q (refiriéndonos colectivamente como las instrucciones Vdq de voltaje del eje-dq) de modo que las derivaciones de corriente del eje-d y del eje-q son 0. Las instrucciones Vdq de voltaje del eje-dq son emitidos a la unidad 33 de conversión trifásica/dq .

La unidad 33 de conversión trifásica/dq se refiere al ángulo T eléctrico detectado por el sensor 40 de posición para realizar la conversión coordinada desde las instrucciones Vdq de voltaje del eje-dq para las instrucciones de voltaje que corresponden a las tres fases, o una instrucción de voltaje de fase-U, una instrucción de voltaje de la fase-V, y una instrucción de voltaje de fase-W (refiriéndose colectivamente como instrucciones vn de voltaje trifásica) . Las instrucciones vn de voltaje trifásico son individualmente emitidas a la unidad 34 de generación del factor de modulación.

La unidad 34 de generación del factor de modulación estandariza las instrucciones vn de voltaje trifásico con el voltaje de suministro de energía para calcular las instrucciones del factor de modulación de las fases respectivas, una instrucción del factor de modulación de la fase-U, una instrucción del factor de modulación de la fase-V, y una instrucción del factor de modulación de la fase-W (refiriéndose colectivamente como las instrucciones Mn del factor de modulación trifásico) . El cálculo de las instrucciones Mn del factor de modulación trifásica es emitido a la unidad 35 de control PWM.

La unidad 35 de control PWM compara el nivel de señal de la señal portadora que varia periódicamente, tal como una onda triangular, y la instrucción Mn del factor de instrucción de modulación trifásica en cada periodo de control. Basado en los resultados de comparación, la unidad 35 de control PWM generando señales de accionamiento para convertir encendido/apagado de los interruptores del semiconductor del inversor 20. Para ser especifico, si el nivel de señal de una señal portadora es menor que la instrucción Mn del factor de modulación trifásica, la unidad 35 de control PWM emite una señal de accionamiento para encender el brazo superior correspondiente y una señal de accionamiento para apagar el brazo menor correspondiente. Por otro lado, si el nivel de señal de una señal portadora se mayor que la instrucción Mn del factor de modulación trifásica, la unidad 35 de control PWM emite una señal de accionamiento para apagar el brazo superior correspondiente y una señal de accionamiento para encender el brazo inferior correspondiente. En otras palabras, cada señal de accionamiento corresponde a una instrucción de relación de trabajo para una pata (los interruptores semiconductores de los brazos superiores e inferiores) en un periodo de control y se genera por cada fase. En la primera modalidad, puesto que cada fase se compone de m patas, la señal de accionamiento de cada fase se divide en señales m, y las señales Sp-nm de accionamiento que corresponden a las patas m son generadas por cada fase. Las señales Sp-nm de accionamiento generadas son emitidas a la unidad 36 de control de momento. En orden para prevenir que los interruptores semiconductores de los brazos superior e inferior son encendidos simultáneamente, la unidad 35 de control PWM pueden ajustarse a un tiempo muerto, esto es un periodo de tiempo cuando ambos interruptores semiconductores de una pata se apagan, entre el extremo de una operación del interruptor semiconductor de uno de los brazos superior e inferior (momento apagado) y el inicio de la operación del interruptor semiconductor del otro brazo (momento encendido) .

La unidad 36 de control de tiempo cambia la fase de la señal Sp-nm de accionamiento en al menos una de las patas m de una misma fase en una o mas fases U, V, y W. Como una de las características de la primera modalidad, que conciernen a la primera y segunda pata entre las patas m provistas por una cierta fase, la unidad 36 de control de tiempo cambia la fase de la instrucción de la relación de trabajo de la primera o segunda pata de modo que en un periodo de control, un periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata y un periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de la segunda pata sobrepuesta una con otra. En otras palabras, la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata y la corriente de pulso negativo fluye a través de la segunda pata sobrepuesta una con otra en el momento. En lo sucesivo, una descripción se da del cambio de fase de la unidad 36 de control de tiempo en detalle.

La figura 4 es una vista explicativa que muestra transición de cada corriente de fase. La figura 5 es una vista explicativa que muestra transición de la corriente de pulso que fluye a través de cada fase y cada pata durante un periodo de control en el tiempo A. En esta, los valores de corriente mostrados en la figura 5 son 1/10 de los valores actuales para el bien de conveniencia. El inversor 20 incluye cinco patas para cada fase y permite que la corriente de hasta 100 A a través de cada pata. En otras palabras en el inversor 20, la corriente de fase para cada fase es la suma de corrientes de cinco patas, esto es, 500 A. en esta especificación, entre las corrientes que fluyen a través de las patas, la corriente de pulso positivo se refiere a la corriente actual que fluye a través de una pata en una dirección tal que se descarga el capacitor C. La corriente de pulso negativo se refiere a la corriente actual que fluye a través de una pata en una dirección tal que se descarga el capacitor C. Además, los valores numéricos enmarcados entre los valores de las corrientes que fluyen a través de las patas individuales que se muestran en la figura 5 representan los valores de las corrientes cuando los brazos inferiores se encienden, y los valores no enmarcados representan los valores de las corrientes cuando los brazos superiores se encienden. Lo mismo ocurre con las figuras 6 y 9 descritas en lo posterior.

Primera condición Se controla de modo que, concerniente arbitrariamente a dos patas que constituyen una misma fase, por ejemplo, las patas de las fases Ul y U2, el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de la pata de la fase Ul y el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de la pata de la fase U2 sobrepuesta una con otra. La relación antes mencionada se satisface no solo entre las fases Ul y U2 sino también entre las fases U2 y U3, entre las fases U3 y U$, y entre las fases U4 y U5. Además, la relación anterior se satisface no solo en la fase U sino también en la fase V.

Segunda condición Se controla de modo que las relaciones de trabajo (instrucciones de relación de trabajo) de dos patas arbitrarias que constituyen una misma fase, por ejemplo, las patas de las fases Ul y U2, son iguales una con otra. La relación antes mencionada se satisface no solo en relación entre las fases Ul y U2 sino también en las relaciones entre las fases U2 y U3, entre las fases U3 y U4, y entre las fases U4 y U5. Además, la relación anterior se satisface no solo en la fase U sino también en la fase V.

Tercera condición En una cierta fase, por ejemplo, en la fase U, el ancho (periodo) de corriente de pulso positiva de la fase Ul es larga y el ancho (periodo) de la corriente de pulso negativa es corta. En este caso, se controla de modo que el periodo corto de la corriente de pulso negativo de la fase U2 cae dentro del periodo largo de la corriente de pulso positiva de la fase Ul. La relación descrita anteriormente se satisface no solo entre las fases Ul y U2 sino también entre las fases U2 y U3, entre las fases U3 y U4, y entre las fases U4 y U5. Además, la relación anterior se satisface no solo en la dase U sino también en la fase V.

Cuarta condición Se configura de modo que la corriente de la fase-U, o, el periodo de tiempo cuando la suma de las corrientes de las fases Ul a U5 se minimiza y la corriente de la fase-V, o el periodo de tiempo cuando la suma de las corrientes de las fases VI a V5 se minimiza sobreponiéndose una con otra. En otras palabras, se controla de modo que el periodo de tiempo cando el toral de corriente ondulatoria de una cierta fase se minimiza no se sobrepone el periodo de tiempo cuando el total de la corriente de otra fase se minimiza.

Quinta condición En el tiempo Al, los brazos inferiores de las patas de las fases U3, V2 y Wl a W5 se encienden entre las patas de las tres fases. Por otro lado, en el tiempo A2, los brazos inferiores de las patas de las fases U4, V2, y Wl a W5 se encienden entre las patas de las tres fases. Se controla de modo que entre todas las patas se proveen para el inversor 20, el número de patas cuyos brazos superiores e inferiores permanecen constantes a lo largo de un periodo de control. Además, en orden para conservar constate el numero de patas cuyo brazo inferior se enciende durante un periodo de control en todas las tres fases, se controla de modo que el numero de brazos a través del cual la corriente de pulso negativo fluye o el numero de brazos a través del cual la corriente de pulso positivo fluye es substancialmente constante a lo largo de un periodo de control.

Sexta condición Como se muestra en un periodo circundante por una elipse de linea continua, el tiempo cuando un estado-encendido del brazo inferior cambia al estado-encendido del brazo superior en la fase Ul corresponde al tiempo cuando el estado-encendido del brazo superior cambia al estado-encendido del brazo inferior en la fase U2. Como se muestra en un periodo circundante por una elipse de linea discontinua, el tiempo cuando el estado-encendido del brazo inferior cambia al estado-encendido del brazo superior en la fase U2 correspondiente al tiempo cuando el estado-encendido del brazo superior cambia al estado-encendido del brazo inferior en la fase U3. Como aparente desde esta forma, se controla de modo que en una misma fase, el periodo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de una pata (la pata de la fase Ul, por ejemplo) termina en el mismo tiempo como el periodo cuando la corriente positivo fluye a través de otra pata (la pata de la fase U2, por ejemplo) comienza. En otras palabras, se controla de modo que la corriente de pulso positiva fluye a través de una pata se continua con la corriente de pulso positivo que fluye a través de otra pata. La relación descrita anteriormente se satisface no solo en la relación entre las fases Ul y U2 sino también en las relaciones entre las fases U2 y U3, entre las fases U3 y U4, y entre las fases U4 y U5. Además, la relación anterior se sa-tisface no solo en la fase U sino también en las patas de las VI a V5 de la fase V.

Basados en los puntos de vista antes mencionados, la unidad 36 de control de tiempo cambia la fase de la señal de Sp-nm de accionamiento de al menos una de las patas m de una misma fase en cualquiera una o algunas de las fases U, V, y W. la unidad 36 de control de tiempo emite señales Spa_nm de accionamiento al inversor 20 en el tiempo que cambia la fase. En el inversor 20, las patas m de cada fase por lo tanto realizan las operaciones de cambio de acuerdo a las señales Spa_nm de accionamiento, de modo que las corrientes de pulso predeterminadas fluyen a través de las patas en un tiempo predeterminado. En consecuencia, el voltaje predeterminado se aplica al motor 10, por tanto se acciona el motor 10.

Como se describe anteriormente, de acuerdo a la primera modalidad, el inversor 20 se configura de modo que, concerniente a una primera pata (la pata de la fase Ul, por ejemplo) y una segunda pata (la pata de la ' fase U2, por ejemplo) entre una pluralidad de patas provistas para una cierta fase (la fase U, por ejemplo) , la corriente de pulso positivo que fluye a través de la primera pata y la corriente de pulso negativo que fluye a través de la segunda pata en un periodo de control sobrepuestas una con otra en el momento. En otras palabras, concerniente a las primeras y segundas patas, el controlador 30 cambia las fases de las instrucciones Sp_nm de relación de trabajo de las primeras y segundas patas de modo que la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata y la corriente de pulso negativo fluye a traces de la segunda pata sobrepuesta una con otra en un tiempo durante el periodo de control.

En esta, la figura 6 muestra un modo de control para cambiar la fase portadora como un ejemplo comparativo para el modo de control de acuerdo a la primera modalidad. Similar a la figura 5, la figura 6 muestra la transición de corrientes de pulso que fluyen a traces de cada pata y cada fase durante un periodo de control que corresponde a un tiempo Ha mostrado en la figura 4. En esta, el control para cambiar la fase portadora, muestra en el ejemplo comparativo, es un modo de control en el cual las instrucciones de relación de trabajo que conciernen las patas respectivas que se incluyen en una misma fase se calculan usando transportadores cuyes fases son contrarrestadas pata a pata.

En un periodo circundante por una elipse de linea continua que concierne a las fases Ul y U2, los brazos inferiores de las fases Ul y U2 están ambas encendidas. En este periodo, la corriente de pulso negativo de la fase Ul y la corriente de pulso positivo de la fase U2 no se sobreponen una con otro en el momento. En consecuencia, las corrientes en la dirección negativa de las diferentes patas se superponen una con otra, y la corriente en la dirección negativa tiende a incrementar. Además, en el periodo circundante por una elipse de linea continua concerniente a las fases U2 y U3 o fases V2 y V3, los periodos de tiempo cuando los brazos inferiores de dos patas incluyen en una misma fase son sobrepuestas una con otra, en adición, los periodos de tiempo cuando los brazos inferiores de dos patas incluyen en diferentes fases se sobreponen uno con otro. En consecuencia, la corriente en la dirección negativa tiende a ser incrementada. En este caso, la corriente ondulatoria o residual total de todas las patas tiene un valor efectivo de cerca de 92 brazos, el cual es largo .

En este plazo, de acuerdo a la primera modalidad, realizando un control como se describe previamente, se previene que la corriente en la dirección negativa o la corriente en la dirección positiva se superpongan uno con otro. Esto puede reducir la corriente ondulatoria. En otras palabras, constituyendo una misma fase de una pluralidad de patas, es posible reducir la corriente de operación de cada pata y por lo tanto reduciendo la corriente ondulatoria. Además, si se enfoca un periodo de control de una misma fase, el periodo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de una cierta pata y el periodo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de otra pata que se sobrepone una con otra. En consecuencia, es posible prevenir que las corrientes en una misma dirección se sobreponen una con otra. Por tanto se reduce la corriente ondulatoria.

Además, en esta modalidad, las instrucciones de relación de trabajo para el puño y las segundas patas se establecen una con otra. Esta configuración se puede prevenir que los valores de valores de las corrientes fluyen a través de las primeras y segundas patas son diferentes desde cada una en un periodo de control. En consecuencia, es posible prevenir la degradación de la realización en el control del momento de torsión del motor 10.

Cuando la relación de trabajo es el 50% (los periodos de encendido y apagado son iguales) , como se muestra en las figuras 7(a) a 7(c), como para las fases Ul y U2, la corriente de pulso positivo de la fase Ul y la corriente de pulso negativo en la fase U2 completamente sobrepuestos uno con otro (las mismas aplicaciones a las fases U3 y U4). Entre las figuras 7 (a) a 7 (c) , en la figura 7 (a) , se asume que en un inversor, cada una de las tres fases se compone de una pata, se muestra la corriente que fluye a través de una pata de la fase U (la vista superior) , la corriente total de la fase U (la vista intermedia) , y la corriente fluye a través del capacitor C. en el otro lado, en las figuras 7(b) y 7(c), se asume que en cada inversor, cada una de las tres fases se compone de cuatro patas, esquemáticamente se muestra la corriente fluye a través de cada pata de la fase U (la vista superior), la corriente total de la fase U (la vista media), y la corriente que fluye a través del capacitor C. En esto, la figura 7 (b) muestra un estado donde no se cambian las fases de las instrucciones de relación de trabajo para cada pata, y la figura 7(c) muestra un estado donde las fases de las instrucciones de la relación de trabajo de algunas patas son cambiadas como se describe en la primera modalidad.

En el dibujo, cada región rayada indica por lineas diagonales pendientes arriba a la derecha muestra un estado donde el brazo superior se enciende, y la región rayada indicada por lineas pendientes abajo a la derecha muestra un estado donde el brazo inferior está encendido.

Además, en la primera modalidad, el controlador 30 compara el periodo de la corriente de pulso positiva que fluye a través de la primera pata con el periodo de la corriente de pulso negativo que fluye a través de la primera pata con el periodo de la corriente de pulso negativa fluye a través de la segunda pata y entonces cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo de modo que a lo largo de los periodos comparados de corrientes de pulso caen con uno corto. Con una configuración tal, en cualquier variedad de relación de trabajo en cada periodo de control, se puede prevenir la superposición de las corrientes en la dirección negativa o corrientes en la dirección positiva, por tanto se reduce la corriente ondulatoria.

Aún más, en la primera modalidad, el controlador 30 cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo de modo que el periodo cuando la corriente ondulatoria total de una cierta fase se minimiza y el periodo cuando la corriente ondulatoria total de otra fase se minimiza no se sobrepone una con otra. Con una configuración tal, es posible prevenir la superposición de corrientes en la dirección negativa o dirección positiva en las patas que constituyen las fases respectivas, por tanto se reduce la corriente ondulatoria .

Además, en la primera modalidad, el controlador 30 cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo de modo que la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata se continúa con la corriente de pulso positiva que fluye a través de la segunda pata. Con una configuración tal, es posible prevenir la corriente ondulatoria causada entre la corriente de pulso positiva en la primera pata y la corriente de pulso positiva en la segunda pata.

Con una configuración tal, se controla de modo que el número de brazos de accionamiento para transmitir la corriente de pulso positiva o el número de brazos de accionamiento para transmitir la corriente de pulso negativo que permanece sustancialmente constante a lo largo del tiempo de transición durante un periodo de control. Esto reduce la superposición de las corrientes en la dirección negativa o positiva en las patas que constituyen cada fase. En consecuencia, se puede reducir las corrientes de onda. Por ejemplo, en el ejemplo que muestra en la figura 6, en el tiempo Bl, los brazos inferiores de las patas de las fases U4, V , y l a W5 son entre las patas de las tres fases. El número total de los brazos inferiores las cuales son en las tres fases cambian en tal manera. Sin embargo, de acuerdo a la primera modalidad, se puede prevenir la situación antes mencionada.

Aún además, en la primera modalidad, el motor 10 es un motor electromecánico integralmente que incluye el motor 10 y el inversor 20. Este motor electromecánico incluye una pluralidad de bobinados y una pluralidad de circuitos en puente compuesto de una pluralidad de patas. El punto de saíida de cada pata se conecta al bobinado correspondiente. • Por ejemplo, en la configuración la cual se divide en las unidades eléctricas y mecánicas separadas, incluso si las patas provistas por una misma fase se conectan en paralelo, las fases de las corrientes de pulso de las patas concernientes a una misma fase no son contrarrestadas una con otra. Al contrario, si las corrientes de pulso no se sincronizan, la corriente deberá ser concentrada a uno de las patas. En este caso, se necesita sincronizar los tiempos de acuerdo con las características de operación de los interruptores semiconductores provistos con brazos, por tanto complicando el control. En esta consideración, de acuerdo a la primera modalidad, el motor 10 se puede componer como un motor electromecánico. La pluralidad de bobinados divididos en cada fase puede ser conectada del mismo a la pluralidad de circuitos de puente del inversor 20. En consecuencia, usando un convertidor de energía polifásico que incluye un número de patas conectadas en paralelo para cada fase, el control anteriormente mencionado puede implementarse efectivamente.

En la primera modalidad, el inversor 20 incluye patas del número del cual es una integral múltiple del número de ranuras del motor. Con esta configuración, el número de patas de una misma fase se puede incrementar, y se puede reducir la corriente que fluye a través de cada pata. Es por lo tanto posible para prevenir eficientemente la ocurrencia de la corriente de ondulación.

SEGUNDA MODALIDAD En lo sucesivo, se da una descripción de un sistema de control del motor de acuerdo a una segunda modalidad de la presente invención. El sistema de control del motor de acuerdo a la segunda modalidad difiere de aquella de la primera modalidad en que incluye los bobinados de fase de cinco fases y un inversor 20 que incluye m patas para cada fase, las m patas se conectan en paralelo. La descripción de los mismos asuntos como aquellos de la primera modalidad se omiten, y en lo sucesivo, la descripción se enfoca en las diferencias.

El motor 10 es un motor sincrónico de magneto permanente que incluye n (n: un numero natural no menor que 1) bobinados de fase los cuales se enrollan alrededor de los dientes del estator (en esta modalidad, un motor de cinco fases tiene fases U, V, , X, y Y) . Cada bobinado de fase se divide en m partes. Los bobinados concernientes a una misma fase son propiamente enrollados alrededor de núcleos del estator predeterminados. En lo sucesivo, m establece los elementos de la fase U (el bobinado y la pata descrita posteriormente) se indican como fases Ul, U2,..., Um, y los elementos de fases V a Y también se indican como fases VI a Y,..., y Vm a Ym, respectivamente. En la segunda modalidad, la descripción se da para m=5.

Como se muestra en la figura 8, el inversor 30 incluye cinco patas para cada una de las fases U, V, W, X, y Y, las patas se conectan en paralelo. Para ser especifico, la fase U se proporciona con cinco patas que corresponden a las fases Ul a U5. Similarmente, las fases V, , X, y Y, son cada una provistas con cinco patas correspondientes a las fases VI, Wl, XI, y Yl a V5, W5, X5, y Y5, respectivamente. Las cinco patas de cada fase se conectan en paralelo. Cada una de las patas que constituyen cada fase incluyen un brazo superior conectado a un bus en el lado del electrodo negativo de la fuente 5 de energía, los brazos superior e inferior se conectan en serie. Cada uno de los brazos que constituyen cada pata se compone principalmente de un interruptor semiconductor capaz de controlar una conducción de un camino (un elemento de interrupción tal como un transistor que incluye IGBT, por ejemplo) . El interruptor semiconductor se conecta a un diodo de rueda libre en paralelo inverso.

Incluso en un motor electromecánico que tiene la configuración mencionada anteriormente, similarmente a la primera modalidad, la unidad 6 de control de tiempo del controlador 30 cambia la fase de la señal Sp_nm de accionamiento de al menos una de las cinco patas de una misma fase en cualquiera de una o alguna de las fases U a Y.

La figura 9 es una vista explicativa que muestra la transición de las corrientes de pulso que fluyen a través de cada pata y cada fase durante un periodo de control en un cierto tiempo. En la figura 9, la corriente instantánea de la fase U es 50 A; la fase V, 98 A; la fase W, 10 A; la fase X, -91 A; y la fase Y, 67A. Los valores de corriente se muestran en la figura 9 son 1/10 de valores actuales.

En la fase V con la corriente de largo, se controla de modo que la corriente de pulso negativo fluye a través de la pata de la fase VI y la corriente de pulso positivo que fluye a través de la pata de la fase V2 sobrepuesta cada otro en tiempo. La relación descrita anteriormente se satisface no solo entre las fases VI y V2 si no también las fases V2 y V3, entre las fases V3 y V4, y entre las fases V4 y V5. Además, la misma relación se satisface no solo en la fase V si no también en las fases X y Y, la cual envuelve la corriente larga.

En este caso, se controla de modo que el periodo de tiempo cuando la corriente ondulada total de la fase V se minimiza (el periodo circunda por una elipse de linea continua en el dibujo) no se sobrepone al periodo de tiempo cuando la corriente ondulada total de la fase X se minimiza (el periodo circunda por otra elipse de linea continua en el dibujo) .

Además para reducir las corrientes onduladas totales de las fase U a Y, se controlan de modo que el periodo de tiempo de corriente de pulso negativo de la fase U, la cual es una fase que involucra la segunda corriente mas pequeña (el periodo circunda por una elipse de linea discontinua en el dibujo), no se sobrepone el periodo de corriente de pulso negativa de la fase W, la cual es una fase que involucra la corriente mas pequeña.

De acuerdo a la segunda modalidad, en un periodo de control, el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de una pata (una primera pata) de una cierta fase y el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de otra pata (una segunda pata) de la misma fase sobrepuesta una con otra. Con una configuración tal, similarmente a la primera modalidad, que se previene la superposición de corrientes en la dirección negativa o positiva, por tanto se reduce la corriente ondulada .

Además, en la segunda modalidad, el controlador 30 cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo de modo que la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata se coitinua con la corriente de pulso positivo que fluye a través de la segunda pata. Con una configuración tal, es posible prevenir la corriente de ondulación la cual debe ser generada entre la corriente de pulso positivo de la primera pata y la corriente de pulso positivo de la segunda pata .

Además, en la segunda modalidad, el controlador 30 cambia las fases de la instrucción de relación de trabajo de modo que el periodo de tiempo cuando la corriente de ondulación total de otra fase se minimiza y no se sobreponen una con otra. Con una configuración tal, la superposición de las corrientes en la dirección negativa o positiva se reduce concerniente a las patas que constituyen las fases respectivas, por tanto reduce la corriente de ondulación.

Aquí anteriormente, se describe el sistema de control del motor de acuerdo a las modalidades de la presente invención. Sin embargo, es obvio que la presente invención no se limita a las modalidades anteriormente mencionada y pueden ser variadamente modificadas sin salir desde el espíritu de la invención. Por ejemplo, las modalidades descritas anteriormente descritas acerca del sistema de control del motor emiten la energía de salida del convertidor de energía al motor. Esto se muestra por manera de ejemplo, y el sistema de conversión de energía la cual se convierte introduciendo la energía y emite también las mismas funciones como una parte de la presente invención. Además, se puede aplicar el sistema de conversión de energía, en adición al inversor la cual recibe la corriente DC y emite la energía AC, para un convertidor de energía tal como un convertidor DC/DC.

Esta aplicación se basa y reivindica el beneficio de la prioridad a la Solicitud de Publicación de Patente Japonesa No. 2010-158419, el 13 de julio del 2010, todo el contenido de la cual se incorpora aquí por referencia.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL De acuerdo a un sistema de conversión de energía, las fases de las instrucciones de relación de trabajo calculadas se cambian de modo que el periodo de tiempo cuando la corriente positivo fluye a través de una primera pata y el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de una segunda pata sobrepuesta una con otra en un periodo de control. Este puede prevenir la superposición de las corrientes en la misma dirección. Es por lo tanto posible reducir la corriente de ondulación. En consecuencia, el controlador de un inversor de energía de acuerdo a la presente invención se aplica industrialmente .

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA 5 Fuente de energía 10 Motor 11 Rotor 12 Estator 20 Inversor 30 Controlador 31 Unidad de control del momento de torsión 32 Unidad de control de corriente 33 Unidad de conversión trifásica/dq 34 Unidad de generación de instrucción de factor de modulación 35 Unidad de control PWM 36 Unidad de control de momento 37 Unidad de conversión dq/trifásica 38 Unidad de cálculo de velocidad rotacional 40 Sensor de posición 41 Sensor de corriente

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de conversión de energía que convierte la energía eléctrica introducida en la salida o corriente de salida en una pluralidad de fases, el sistema caracterizado en que comprende: un convertidor de energía que incluye una pluralidad de patas que corresponde a cada una de las fases, cada pata que tiene los brazos superior e inferior; y un controlador que controla individualmente los brazos superior e inferior de cada pata a la corriente de pulso de control que fluye a través de la pata, en donde el controlador incluye: una unidad de cálculo que calcula una instrucción de relación de trabajo para cada pata en un periodo de control para cada fase; y una unidad de ajuste de fase que cambia una fase de la instrucción de relación de trabajo calculado por la unidad de cálculo, y la unidad de ajuste de fase cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo para permitir el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de una primera pata y el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de una segunda pata para sobreponerlas entre sí en un periodo de control, y la primera pata y la segunda pata se proporcionan para una cierta de las fases .

2. El sistema de conversión de energía de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado en que la unidad de cálculo establece las instrucciones de relación de trabajo de las primeras y segundas patas iguales una con otra.

3. El sistema de conversión de energía de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que la unidad de ajuste de fase compara el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata con el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso negativo fluye a través de la. segunda pata y cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo para provocar que el mas corto de uno de los periodos de tiempo comparados caen dentro del otro periodo de tiempo.

. El sistema de conversión de energía de acuerdo con la reivindicación 1, el sistema caracterizado en que además comprende; un capacitor de aplanamiento conectado a cada fase y cada pata de la fase, en donde la unidad de ajuste de fase cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo para prevenir un periodo de tiempo cuando la corriente ondulatoria total de una cierta pluralidad de las fases se minimiza y un periodo de tiempo cuando la corriente ondulatoria total de la otra fase se minimiza de que se sobrepongan una con otra.

5. El sistema de conversión de energía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la unidad de ajuste de fase cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo para comenzar el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de la segunda pata al mismo tiempo como el periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo fluye a través de los primeros extremos de la pata.

6. El sistema de conversión de energía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que adicionalmente comprende un motor accionado por la energía polifásica emitida desde el convertidor de energía, en donde el motor es un motor electromecánico el cual incluye el motor y el convertidor de energía integrado uno con otro, y el motor electromecánico incluye una pluralidad de bobinados y una pluralidad de circuitos de puente compuestos de la pluralidad de patas, y los puntos de salida de las patas son conectados individualmente a los bobinados correspondientes .

7. El sistema de conversión de energía de acuerdo a la reivindicación 6, caracterizado en que comprende el número de las patas incluidas en el convertidor de energía es una integral múltiple del número de ranuras del motor.

8. El sistema de conversión del motor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que entre todas las patas incluidas en el convertidor de energía, el número de patas en que cualquiera de uno de los brazos superior o inferior se enciende, permanece constante a lo largo de un periodo de control .

9. El sistema de conversión de energía de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la unidad de ajuste de fase cambia las fases de las instrucciones de relación de trabajo para provocar el tiempo cuando el estado encendido del brazo inferior se convierte en un estado encendido del brazo superior en la primera pata para corresponder al tiempo cuando el estado de encendido del brazo superior se convierte en un estado encendido del brazo inferior en la segunda pata y causa el tiempo cuando el estado encendido del brazo superior se vuelve un estado encendido del brazo inferior en la primera pata para corresponder al tiempo cuando el estado encendido del brazo inferior se vuelve un estado encendido del brazo superior en la segunda pata.

10. Un método de control del convertidor de energía el cual se proporciona con una pluralidad de patas para cada fase para convertir la energía eléctrica introducida al convertidor de energía en la corriente de salida en una pluralidad de fases, cada pata incluye brazos superior e inferior, el método caracterizado en que comprende: el cálculo de una instrucción de relación de trabajo para cada una de las patas en un periodo de control para cada fase, y el cambio de fases de las instrucciones de relación de trabajo calculado de modo que, las concernientes primeras y segundas patas entre la pluralidad de patas provistas para una cierta de las fases, un periodo de tiempo cuando la corriente de pulso positivo que fluye a través de la primera pata y un periodo de tiempo cuando el pulso negativo fluye a través de la segunda pata sobrepuestas una con otra en un periodo de control . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un sistema de conversión como un aspecto de la presente invención que comprende: un convertidor de energía que convierte la energía introducida y la emisión de energía para cada una de la pluralidad de fases, usando una pluralidad de patas cada una de las cuales tiene un brazo superior y un brazo inferior; y un aparato de control (30) que controla las corrientes de pulso que fluyen a través de cada una de las patas, controlando los brazos superior e inferior de cada una de las patas. El aparato (30) de control calcula los comandos de la relación de trabajo para cada una de las patas para un ciclo de control, para cada una de las fases, y cambia las fases de los comandos de relación de trabajo calculadas para una primera pata y una segunda pata, entre una pluralidad de patas provistas por una fase, tal que un periodo de tiempo en donde una corriente de pulso positivo fluye a través de la primera pata será sobrepuesta con un periodo de tiempo en donde una corriente de pulso negativo fluye a través de la segunda pata, durante un ciclo de control.