MX2014003618A

MX2014003618A - Dispositivo y metodo de control para motor electrico, y sistema de accionamiento de vehiculo y motor en el cual el dispositivo y metodo de control son aplicados.

Info

Publication number: MX2014003618A
Application number: MX2014003618A
Authority: MX
Inventors: Ryo Yokozutsumi; Akihiro Murahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2014-06-23
Also published as: CA2850451C; BR112014007621A2; EP2763312B1; EP2763312A4; US20140225547A1; CN103843245B; JPWO2013046460A1; WO2013046460A1; KR20140060550A; IN2014CN02973A; EP2763312A1; CN103843245A; US9178450B2; CA2850451A1; JP5031128B1

Abstract

Un dispositivo de control para un motor eléctrico que controla la operación de un motor eléctrico mediante la emisión de una señal de PWM a un elemento de cambio que forma un inversor está provisto con: una unidad generadora de comandos de voltaje (21) que genera, como comandos de voltaje (Vu*, Vv*, Vw*), señales de ondas superpuestas en donde la onda armónica terciaria de una onda sinusoidal se superpone en la onda sinusoidal, que tiene una frecuencia de salida del inversor (FINV) como una frecuencia fundamental del mismo, y una unidad generadora de señales de PWM (23) que genera señales de PWM (U, y, w, X, Y, Z) mediante la comparación de la magnitud entre una salida de comando de voltaje por la unidad generadora de comandos de voltaje (21) y una señal portadora (CAR) emitida por una unidad generadora de señales portadoras asincrónicas (22).

Description

DISPOSITIVO Y MÉTODO DE CONTROL PARA MOTOR ELÉCTRICO, Y SISTEMA. DE ACCIONAMIENTO DE VEHÍCULO Y MOTOR EN EL CUAL EL DISPOSITIVO Y MÉTODO DE CONTROL SON APLICADOS.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo de control y a un método de control para un motor eléctrico y sistema de accionamiento de un motor eléctrico y un vehículo al que se aplican el dispositivo de control y el método de control .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En cuanto al control del inversor de PWM para un motor eléctrico que acciona un vehículo eléctrico, ha habido problemas planteados, como se describe en la Literatura de Patente 1, debido a que el motor eléctrico es controlado por varios modos de control, es decir, el problema de un cambio de tono fuerte debido al ruido magnético se produce durante el cambio entre el número de pulsos (en lo sucesivo el número de cambio de pulsos) en un modo de múltiples pulsos y el problema de que el esfuerzo de torsión generado del motor fluctúa durante el cambio entre un modo de tres pulsos y un modo de un pulso. Tómese en cuenta que el modo de tres pulsos es un modo siempre operado con tres pulsos incluidos en medio ciclo de un voltaje de salida del inversor. El modo de un pulso es un modo siempre operado con un pulso incluido en el medio ciclo del voltaje de salida del inversor.

Lista de Citas Literatura de Patente Literatura de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta al Público No. 2005-137200 BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Problema Técnico Para resolver los problemas, en la Literatura de Patente 1, un voltaje de salida se controla sustancialmente de manera continua de acuerdo a una combinación del modo de múltiples pulsos y el modo de un pulso. Sin embargo, en la Literatura de Patente 1, hay varios modos de control que incluyen un modo de modulación de anchura de pulso (control de PWM, por sus siglas en inglés), un modo de control de sobremodulación asincrónico, y un modo de control de un pulso. El modo de control de cambio para desplazar secuencialmente los modos de control en este orden es esencial. Por lo tanto, no se considera que el control del voltaje de salida sea completamente continuo. Hay un problema en que permanezca el ruido magnético fuerte causado por un elemento de cambio de un inversor y un motor eléctrico .

Además, en la Literatura de Patente 1, un voltaje en una onda rectangular se aplica al motor eléctrico en el modo de un pulso en una gama de alta velocidad. Por lo tanto, también se reconoce el problema de que la vibración causada por un componente armónico es relativamente grande.

La presente invención se ha ideado en vista de lo anterior y un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de control y un método de control para un motor eléctrico para permitir una mayor reducción del ruido magnético fuerte y la vibración debido a un componente armónico y un sistema de accionamiento de un motor eléctrico y un vehículo al que se aplican el dispositivo de control y el método de control.

Solución al Problema Con el fin de resolver los problemas mencionados anteriormente, un dispositivo de control para un motor eléctrico que controla la operación del motor eléctrico mediante la salida de señales de P M a los elementos de cambio incluidos en un inversor, el inversor es capaz de convertir un voltaje de corriente directa de entrada en un voltaje de corriente alterna que tiene una frecuencia arbitraria y un voltaje arbitrario de acuerdo con un aspecto de la presente invención, está configurado para incluir: una unidad generadora de comandos de voltaje configurada para generar, como comandos de voltaje, una señal de onda superpuesta obtenida mediante la superposición, en una onda sinusoidal que tiene una frecuencia de salida del inversor como una frecuencia fundamental, un armónico terciario de la onda sinusoidal; y una unidad generadora de señales de PW configurada para generar las señales de PWM mediante la comparación de la amplitud de los comandos de voltaje sacados por la unidad generadora de comandos y la amplitud de una señal portadora predeterminada.

Efectos Ventajosos De La Invención De acuerdo con la presente invención, hay un efecto de que es posible reducir aún más el ruido magnético fuerte y la vibración provocada por un componente armónico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama de un ejemplo de configuración de un sistema de accionamiento de vehículo que incluye un dispositivo de control para un motor eléctrico de acuerdo con una modalidad.

La Figura 2 es un diagrama de un ejemplo de configuración de una unidad de control general en un sistema convencional .

La Figura 3 es un diagrama que explica una operación de cambio de modo de pulsos en el sistema convencional.

La Figura 4 es un diagrama que explica el concepto de control del motor eléctrico de acuerdo con la modalidad en comparación con la técnica relacionada.

La Figura 5 es un diagrama de un ejemplo de configuración de una unidad de control de acuerdo con la modalidad .

La Figura 6 es un diagrama de un ejemplo de configuración de la unidad generadora de comandos de voltaje mostrada en la Figura 5.

La Figura 7 es un diagrama de un ejemplo de una forma de onda de señal de PWM generada por un comando de voltaje (una onda modulada) de acuerdo con la técnica relacionada.

La Figura 8 es un diagrama de un ejemplo de una forma de onda de señal de PWM generada por un comando de voltaje (una onda modulada) de acuerdo con la modalidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se explican con referencia a las figuras anexas un dispositivo de control y un método de control para un motor eléctrico de acuerdo con una modalidad de la presente invención y un sistema de accionamiento de un motor eléctrico y un vehículo al que se aplican el dispositivo de control y el método de control. Téngase en cuenta que la presente invención no está limitada por la modalidad explicada a continuación.

La Figura 1 es un diagrama de un ejemplo de configuración de un sistema de accionamiento de vehículo que incluye un dispositivo de control para un motor eléctrico de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Un sistema de accionamiento de vehículo 1 de acuerdo con esta modalidad incluye, como se muestra en la Figura 1, un circuito de entrada 2 que incluye al menos un interruptor, un capacitor de filtro, y un reactor de filtro, un inversor 3 que incluye elementos de cambio 4a, 5a, 6a, 4b, 5b y 6b, por lo menos un motor eléctrico 8 para accionar un vehículo eléctrico que está conectado al inversor 3, y una unidad de control 7 configurada para generar señales de PWM U, V, W, X, Y, y Z para someter respectivamente a los elementos de cambio 4a, 5a, 6a, 4b, 5b y 6b incluidos en el inversor 3 al control de PWM. Téngase en cuenta que, para el motor eléctrico 8 conectado al inversor 3, es adecuado un motor de inducción o un motor sincrónico.

En la Figura 1, un extremo del circuito de entrada 2 está conectado a un cable aéreo 10 por medio de un colector de corriente 11 y el otro extremo del circuito de entrada 2 está conectado por medio de una rueda 13 a un riel 12 que tiene potencial de tierra. Energía de corriente directa o energía de corriente alterna suministrada desde el cable aéreo 10 es introducida al extremo del circuito de entrada 2 por medio del colector de corriente 11. La energía eléctrica (un voltaje de corriente directa) generada en el extremo de salida del circuito de entrada 2 es introducida (aplicada) al inversor 3.

El inversor 3 incluye patas a las que están respectivamente conectados en serie un brazo lateral positivo (por ejemplo, 4a en una fase U) configurado a partir de los elementos de cambio 4a, 5a, y 6a y un brazo lateral negativo (por ejemplo, 4b en una fase U) configurado a partir de los elementos de cambio 4b, 5b y 6b. Es decir, en el inversor 3, está configurado un circuito de puente de tres fases que incluye tres pares de patas (para la fase U, para una fase V, y para una fase W) . Téngase en cuenta que, para los elementos de cambio 4a, 5a, 6a, 4b, 5b y 6b son adecuados elementos de IGBT o elementos de MIP que incorporan diodos antiparalelo.

El inversor 3 somete a los elementos de cambio 4a, 5a, 6a, 4b, 5b y 6b al control de PWM con base en una salida de señal de cambio (una señal de PWM) de la unidad de control 7 para de ese modo convertir la salida de voltaje de corriente directa desde el circuito de entrada 2 en un voltaje de corriente alterna que tiene una frecuencia arbitraria y un voltaje arbitrario y emite el voltaje de corriente alterna. Téngase en cuenta que, en el ejemplo de configuración mostrado en la Figura 1, el número de patas es de tres (tres pares) . Sin embargo, el número de patas no está limitado a este número de patas.

La unidad de control 7 de acuerdo con esta modalidad se explica aquí. En primer lugar, en comparación con la unidad de control 7 de acuerdo con esta modalidad que puede ser realizada con una configuración extremadamente simple y concisa y tiene un efecto extremadamente excelente, la configuración y la operación de una unidad de control general de acuerdo con una técnica relacionada se explican en detalle.

La Figura 2 es un diagrama de un ejemplo de configuración de una unidad de control general 50 de acuerdo con la técnica relacionada. La unidad de control 50 de acuerdo con la técnica relacionada incluye, como se muestra en la Figura 2, un multiplicador 53, una tabla de ganancia de ajuste 54, una unidad generadora de comandos de voltaje 55, una unidad generadora de señales portadoras asincrónicas 57, una unidad generadora de señales portadoras de tres pulsos sincrónicas 58, un interruptor 59, una unidad de cambio de modo de pulsos 60, y una unidad generadora de señales de PWM 51 que incluye los comparadores 61 a 63 y los circuitos de inversión 64 a 66.

La unidad generadora de comandos de voltaje 55 genera, con base en las Fórmulas (1) a (3) mostradas a continuación, un comando Vu* de voltaje de fase U, un comando Vv* de voltaje de fase V, y un comando Vw* de voltaje de fase W, que son comandos de voltaje trifásico, con un factor de modulación PMF y un ángulo de fase de control T Vu*=PMFM-senG (1) Vv*=PMFM-sen (?- (2·p/3) (2) Vw*=PMFM-sen (?- (4·p/3) (3) La PMFM incluida en las fórmulas (1) a (3) representa la amplitud del comando de voltaje obtenida multiplicando el factor de modulación PMF por una salida de la tabla de ganancia de ajuste 54. La tabla de ganancia de ajuste 54 es una tabla para corregir una diferencia entre una relación de un voltaje de salida del inversor con respecto al factor de modulación PMF para un modo asincrónico de pulsos y para un modo sincrónico de tres pulsos. La tabla de ganancia de ajuste 54 se explica esquemáticamente a continuación.

En el modo asincrónico de pulsos, un voltaje máximo (un valor efectivo) , que un inversor puede emitir sin distorsión, es 0.612-EFC. En el modo sincrónico de tres pulsos, el voltaje máximo es de 0.7797-EFC. Es decir, en el modo asincrónico de pulsos, en comparación con el modo sincrónico de tres pulsos, un voltaje de salida del inversor con respecto al factor de modulación PMF es 0.7797/0.612=1.274. Para cancelar una diferencia entre los modos de pulso, en el modo asincrónico de pulsos, el factor de modulación PMF se multiplica por 1.274 y se introduce a la unidad generadora de comandos de voltaje 55 como PMFM de amplitud de comando de voltaje. Por otro lado, en el modo sincrónico de pulsos, el factor de modulación PMF se multiplica por 1.0 y la entrada a la unidad generadora de comandos de voltaje 55 como la amplitud de comando de voltaje PMFM.

Una señal portadora CAR que va a ser comparada con los comandos de voltaje es una señal que se selecciona a partir de una señal portadora asincrónica ? generada por la unidad generadora de señales portadoras asincrónicas 57, una señal portadora sincrónica de tres pulsos B generada por la unidad generadora de señales portadoras sincrónicas de tres pulsos 58, y un valor de cero C seleccionado con respecto al modo de un pulso, de acuerdo con el cambio por la unidad de cambio de modo de pulso 60. Téngase en cuenta que una señal portadora sincrónica es una señal que se hace mediante la determinación de la frecuencia de la señal portadora CAR como una función de una frecuencia de salida del inversor FINV de tal manera que el número de pulsos que forman un voltaje de salida del inversor y las posiciones de los pulsos son los mismos en el medio ciclo lateral positivo y el medio ciclo lateral negativo del voltaje de salida del inversor. Una señal portadora asincrónica es una señal que no es la señal portadora sincrónica y es una señal portadora que tiene una frecuencia determinada, independientemente de la frecuencia de salida del inversor FINV.

La magnitud del comando Vu* de voltaje de fase U, el comando Vv* de voltaje de fase V, y el comando Vw* de voltaje de fase W emitidos de la unidad generadora de comandos de voltaje 55 se compara con la señal portadora CAR respectivamente por los comparadores 61 a 63. Se generan las señales de PWM U, V, y W obtenidas como resultado de la comparación y las señales de PWM X, Y, y Z obtenidas a partir de las señales de PWM U, V, y W por medio de los circuitos inversores 64 a 66. Téngase en cuenta que el inversor 3 es controlado por las señales de PWM U, V, W, X, Y, y Z. La energía de corriente alterna deseada se suministra al motor eléctrico 8 del inversor 3 y la operación del motor eléctrico 8 está controlada.

La Figura 3 es un diagrama para explicar una operación de cambio de modo de pulsos en un sistema convencional. Como se muestra en la Figura 4, la unidad de cambio de modo de pulsos 60 cambia entre el modo asincrónico de pulsos, el modo sincrónico de pulsos (por ejemplo, el modo sincrónico de tres pulsos), y el modo de un pulso de acuerdo con el factor de modulación PMF. Más específicamente, la unidad de cambio de modo de pulsos 60 cambia el interruptor 59 al lado del portador asincrónico A en una región en donde el factor de modulación PMF es bajo (el factor de modulación PMF es igual o menor que un primer valor de ajuste 0.785 (=1/1.274)), cambia el interruptor 59 al lado del portador sincrónico de tres pulsos B cuando el factor de modulación PMF es igual o mayor que el primer valor de ajuste y menor que un segundo valor de ajuste, y cambia el interruptor 59 al valor de cero C cuando el factor de modulación PMF alcanza el segundo valor de ajuste.

Como se explicó anteriormente, es difícil considerar que la configuración de la unidad de control en el sistema convencional es simple. En la unidad de control en el sistema convencional, el cambio del modo de control está siempre presente. Por lo tanto, como se explica en los problemas, incluso si se lleva a cabo el mejoramiento dentro de la gama del sistema convencional, el control del cambio para el modo de control es esencial. El problema del ruido magnético fuerte restante no se elimina completamente. Además, el modo de un pulso se utiliza en una gama de alta velocidad. Por lo tanto, existe la desventaja de que la vibración causada por el motor eléctrico a causa de un componente armónico es mayor que la vibración en los otros modos y por lo tanto necesitan tomarse medidas contra la vibración .

La Figura 4 es un diagrama que explica el concepto de control del motor eléctrico de acuerdo con la modalidad en comparación con la técnica relacionada. En la Figura 4, una forma de onda indicada por una linea continua representa una corriente objetivo (una corriente objetivo para el motor eléctrico; lo mismo se aplica en la siguiente explicación) . Una forma de onda indicada por una linea discontinua representa un voltaje objetivo (un voltaje objetivo para el motor eléctrico; lo mismo se aplica en la siguiente explicación) . Además, una forma de onda indicada por una linea de trazos largos y cortos alternados representa una corriente objetivo de acuerdo con la técnica relacionada. Una forma de onda indicada por una linea de trazos largos y cortos alternados representa un voltaje objetivo de acuerdo con la técnica relacionada.

Como se explica anteriormente y se muestra en la Figura 4, en el control del motor eléctrico convencional, durante varios modos de pulsos tales como el modo asincrónico de pulsos y el modo sincrónico de pulsos, el voltaje objetivo se incrementa en proporción a una frecuencia de salida del inversor (sinónimo de la velocidad del motor eléctrico) . En el modo de un pulso, se controla el voltaje objetivo de manera que sea fijo. Por otra parte, en el control del motor eléctrico de acuerdo con esta modalidad, en todas las regiones de control (en un motor eléctrico para un vehículo, todas las regiones de velocidad) , se adopta un modo asincrónico plural de pulsos (control asincrónico plural de pulsos) , que es un modo de control único. Es decir, en esta modalidad, en todas las regiones de control, se lleva a cabo el control para el aumento del voltaje objetivo en proporción a la frecuencia de salida del inversor. Téngase en cuenta que, como se muestra en la Figura 4, en esta modalidad, el voltaje objetivo se establece bajo en comparación con el voltaje objetivo en la técnica relacionada y la corriente objetivo se establece alta en comparación con la corriente objetivo en la técnica relacionada. Es decir, en esta modalidad, de acuerdo con la adopción del modo asincrónico plural de pulsos (el control asincrónico plural de pulsos) en todas las regiones de control, debido a que el voltaje objetivo (un comando de voltaje) no se puede establecer alto, la corriente objetivo (un comando de corriente) se establece más alta que la corriente objetivo en la técnica relacionada. Debido a que la energía eléctrica suministrada al motor eléctrico es proporcional a un producto de un voltaje y una corriente eléctrica, incluso si el voltaje objetivo es bajo, es posible suministrar energía eléctrica igual a (o igual a o mayor que) la potencia eléctrica suministrada en el pasado.

La unidad de control 7 se explica de acuerdo con esta modalidad. La Figura 5 es un diagrama de un ejemplo de configuración de la unidad de control 7 de acuerdo con esta modalidad. La unidad de control 7 de acuerdo con esta modalidad incluye, como se muestra en la Figura 5, una unidad generadora de comando de voltaje 21, una unidad generadora de señales portadoras asincrónicas 22, y una unidad generadora de señales de PWM 23 que incluye los comparadores 31 a 33 y los circuitos inversores 34 a 36. Como es evidente cuando la Figura 5 y la Figura 2 se comparan, en la unidad de control 7 de acuerdo con esta modalidad, el multiplicador 53, la tabla de ganancia de ajuste 54, la unidad generadora de señales portadoras sincrónicas de tres pulsos 58, el interruptor 59, y la unidad de cambio de modo de pulsos 60, que son necesarios en la unidad de control 50 de acuerdo con la técnica relacionada, se hacen innecesarios. Se ve que la unidad de control 7 puede ser realizada mediante una configuración extremadamente simple.

La Figura 6 es un diagrama de un ejemplo de configuración de la unidad generadora de comandos de voltaje 21 mostrado en la Figura 5. La unidad generadora de comandos de voltaje 21 incluye, como se muestra en la Figura 6, una unidad generadora de armónicos terciarios 41 configurada para generar una onda armónica terciaria (en lo sucesivo abreviada como "armónico terciario") FH_3 de la frecuencia de salida del inversor FINV y una unidad generadora de ondas moduladas 42 configurada para generar el comando Vu* de voltaje de fase U, el comando Vv* de voltaje de fase V, y el comando Vw* de voltaje de fase W con base en la frecuencia de salida del inversor FINV, el armónico terciario FH_3, el factor de modulación PMF, y el ángulo de fase de control T. En la unidad generadora de ondas moduladas 42, el armónico terciario FH_3 generada por la unidad generadora de armónicos terciarios 41 se superpone en una onda sinusoidal (o una onda de coseno) que tiene la frecuencia de salida del inversor FINV como una frecuencia fundamental. La amplitud y la fase de una señal de onda superpuesta se ajustan respectivamente por el factor de modulación PMF y el ángulo de fase de control T. Las ondas moduladas Vu*, Vv*, y Vw* se generan como comandos de voltaje y salida a la unidad generadora de señales de PWM 23. Téngase en cuenta que la operación de la unidad generadora de señales de PWM 23 es como se explicó anteriormente.

La Figura 7 es un diagrama de un ejemplo de una forma de onda de señal de PWM generada por un comando de voltaje (una onda modulada) de acuerdo con la técnica relacionada. En la Figura 7, una forma de onda de comando de voltaje indicado por una linea gruesa representa una forma de onda de señal en una fase arbitraria (por ejemplo, la fase U) generada por la unidad generadora de comandos de voltaje 55 mostrada en la Figura 2. Una forma de onda de señal (una señal de PWM) formada por el comando de voltaje y una onda triangular (una señal portadora) es una forma de onda de señal de PWM generada por la unidad generadora de señales de PWM 51 mostrada en la Figura 2.

La Figura 8 es un diagrama de un ejemplo de una forma de onda de señal de PWM generada por un comando de voltaje (una onda modulada) de acuerdo con esta modalidad. En la Figura 8, una forma de onda de comando de voltaje indicada por una linea gruesa representa una forma de onda de señal en una fase arbitraria (por ejemplo, la fase U) generada por la unidad generadora de comandos de voltaje 21 mostrada en la Figura 5 (o la unidad generadora de ondas moduladas 42 mostrada en la Figura 6) . Una forma de onda de señal (una señal de PWM) formada por el comando de voltaje y una onda triangular (una señal portadora) es una forma de onda de señal de PWM generada por la unidad generadora de señales de PWM 23 mostrada en la Figura 5.

Cuando se comparan las formas de onda de señales de PWM mostradas en las Figuras 7 y 8, las formas de onda de señales de PWM tienen características explicadas a continuación . (1) En una sección donde la amplitud del comando de voltaje es pequeña, tl>tl' y t5>t5' . La anchura de pulso es mayor en esta modalidad. (2) En una sección donde la amplitud del comando de voltaje es media, t2>t2' y t4>t4'. La anchura de pulso es ligeramente más grande en esta modalidad. Sin embargo, la diferencia entre las anchuras de pulso es menor que la diferencia entre las anchuras de pulso en el momento cuando la amplitud del comando de voltaje es pequeña. (3) En una sección donde la amplitud del comando de voltaje es grande, T3=t3' y las anchuras de los pulsos son sustancialmente iguales.

Las características relativas al comando de voltaje se obtienen mediante el uso de un comando de voltaje generado cuando el armónico terciario se superpone en una onda fundamental. Es decir, mediante el uso del comando de voltaje generado cuando el armónico terciario se superpone en una onda fundamental, es posible aumentar la salida de voltaje en comparación con una salida de voltaje obtenida cuando se utiliza el comando de voltaje de solamente la onda fundamental. De acuerdo con esta acción, es posible realizar de manera más sencilla y eficaz el control asincrónico de PW en todas las regiones de control explicadas anteriormente .

En el dispositivo de control y el método de control en esta modalidad, los efectos explicados a continuación se obtienen de acuerdo a las características relativas a la forma de onda de comando de voltaje y características estructurales en las que, por ejemplo, no se produce cambio de un modo de control.

En primer lugar, cuando un objetivo de control es un motor eléctrico para un vehículo ferroviario, cerca de un factor de modulación sin un margen para sobremodulación (por ejemplo, cerca de un factor de modulación del 75%), incluso si se produce un cambio repentino de un voltaje de cable aéreo, es posible controlar el factor de modulación sin la necesidad de cambiar el modo de control. Por lo tanto, es posible mejorar la estabilidad de control.

El control asincrónico de PWM en todas las regiones de control es posible. Por lo tanto, durante el cambio de modo en todas las regiones de control, es posible suprimir el ruido magnético fuerte que podrian causar el elemento de cambio del inversor y el motor eléctrico.

En el dispositivo de control y el método de control en esta modalidad, la unidad de cambio del modo de pulso, la tabla de ganancia de ajuste, la unidad generadora de señales portadoras sincrónicas de tres pulsos, y similares, son innecesarias. Por lo tanto, es posible simplificar el dispositivo en comparación con la configuración general del pasado. Como resultado, es posible reducir los costos del dispositivo y el tamaño del dispositivo.

Además, en el motor eléctrico al que se aplican el dispositivo de control y el método de control en esta modalidad, el modo de un pulso no se utiliza incluso en una región de control de alta velocidad. Por lo tanto, es posible reducir la vibración que podría ser causada por un componente armónico.

Además, debido a las pérdidas causadas por la disminución del componente armónico, es posible suprimir el desempeño del enfriamiento del motor eléctrico. Por lo tanto, es posible reducir el tamaño y el peso del dispositivo a través de la revisión de la forma de la aleta de enfriamiento, el conducto de enfriamiento, y similares.

En el dispositivo de control y el método de control en esta modalidad, el control asincrónico de PWM se realiza en todas las regiones de control. Por lo tanto, un voltaje de entrada del motor está más cerca de una onda sinusoidal y se puede alcanzar el mejoramiento de la precisión de control.

Además, en el sistema de accionamiento de vehículos en esta modalidad, se puede utilizar un freno regenerativo en la región de control de alta velocidad, cuando el frenado se realizó mediante un freno mecánico en el pasado. Por lo tanto, es posible utilizar eficazmente la energía regenerativa y suprimir el desgaste del freno mecánico. Como resultado, es posible prolongar la vida del freno mecánico.

En esta modalidad se explica el elemento de cambio incluido en el inversor 3. Para el elemento de cambio utilizado en el inversor 3, se utiliza generalmente un elemento de cambio de semiconductor formado de silicio (Si) (en lo sucesivo abreviado como "Si-SW"). La tecnología explicada anteriormente se puede configurar usando Si-SW normal .

Por otro lado, en lugar del Si-SW, también es naturalmente posible utilizar un elemento de cambio de semiconductor formado de carburo de silicio (SiC) , que ha atraído la atención en los últimos años, (en lo sucesivo abreviado como "SiC-SW") .

Debido a que el SiC-SW tiene resistencia al alto voltaje y alta densidad de corriente permisible, el elemento de cambio puede ser de tamaño reducido. Mediante el uso de elementos de cambio que se reducen en tamaño, es posible reducir el tamaño de los módulos semiconductores incorporando en éstos los elementos de cambio.

El SiC-SW también tiene alta resistencia al calor. Por lo tanto, en el caso de un elemento de cambio que requiere un mecanismo de enfriamiento tal como un disipador de calor, es posible reducir el tamaño del mecanismo de enfriamiento. Como resultado, es posible reducir aún más el tamaño del módulo de elemento de cambio.

Obsérvese que el SiC es un ejemplo de un semiconductor denominado como semiconductor de espacio de banda ancha con base en una característica de que sus espacios de banda son más grandes que los espacios de banda de un Si (A la inversa, el Si se conoce como un semiconductor de espacio de banda estrecha) . Además del SiC, por ejemplo, un semiconductor formado usando un material de nitruro de galio o diamante también pertenece al grupo de semiconductores de espacio de banda ancha. Las características de los semiconductores también tienen muchas similitudes con las características del carburo de silicio. Por lo tanto, una configuración que incluye un semiconductor de espacio de banda ancha que no sea el carburo de silicio, también constituye la esencia de la presente invención.

Aplicabilidad Industrial Como se explicó anteriormente, la presente invención es útil como un dispositivo de control para un motor eléctrico para permitir una mayor reducción del ruido magnético fuerte y las vibraciones a causa de los componentes armónicos.

Lista De Signos De Referencia 1 Sistema de accionamiento de vehículo 2 Circuito de entrada 3 Inversor 4a, 5a, 6a, 4b, 5b, 6b Elementos de cambio 7, 50 Unidades de control 8 Motor eléctrico 10 Cable aéreo 11 Colector de corriente 12 Riel 13 Rueda 21, 55 Unidades generadoras de comandos de voltaje 22, 57 Unidades generadoras asincrónicas de señales portadoras 23, 51 Unidades generadoras de señales de PWM 31 a 33, 61 a 63 Comparadores 34 a 36, 64 a 66 Circuitos inversores 41 Unidad generadora de armónicos terciarios 42 Unidad generadora de ondas moduladas 53 Multiplicador 54 Tabla de ganancia de ajuste 58 Unidad sincrónica generadora de señales portadoras tres pulsos 59 Interruptor 60 Unidad de cambio de modo de pulso

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de control para un motor eléctrico que controla una operación del motor eléctrico mediante emisión de señales de PWM para elementos de cambio incluidos en un inversor, el inversor es capaz de convertir un voltaje de corriente directa de entrada en un voltaje de corriente alterna que tiene una frecuencia arbitraria y un voltaje arbitrario, el dispositivo de control para el motor eléctrico caracterizado porque comprende: una unidad generadora de comandos de voltaje configurada para generar, como comandos de voltaje, una señal de onda superpuesta obtenida mediante superposición, en una onda sinusoidal que tiene una frecuencia de salida del inversor como una frecuencia fundamental, un armónico terciario de la onda sinusoidal; y una unidad generadora de señales de PWM configurada para generar las señales de PWM mediante la comparación de la amplitud de la salida de los comandos de voltaje por la unidad generadora de comandos de voltaje y la amplitud de una señal portadora predeterminada, caracterizado porque una señal portadora asincrónica es introducida a la unidad generadora de señales de PWM, y la unidad generadora de señales de PWM genera cada una de las señales de PWM que incluye una pluralidad de pulsos en medio ciclo de un voltaje de salida del inversor y emite la señal de PWM en todas las regiones de control del motor eléctrico.

2. Dispositivo de control para el motor eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad generadora de comandos de voltaje incluye: una unidad generadora de armónicos terciarios configurada para generar, a partir de una frecuencia de salida del inversor, un armónico terciario de la frecuencia de salida; y una unidad generadora de ondas moduladas configurada para generar los comandos de voltaje con base en la frecuencia de salida del inversor, el armónico terciario, un factor de modulación, y un ángulo de fase de control.

3. Dispositivo de control para el motor eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de cada uno de los elementos de cambio y un elemento de diodo conectado en antiparalelo al elemento de cambio está formado de un semiconductor de espacio de banda ancha .

4. Dispositivo de control para el motor eléctrico de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el semiconductor de espacio de banda ancha es un semiconductor que incluye carburo de silicio, un material de nitruro de galio, o diamante.

5. Método de control para un motor eléctrico para controlar una operación del motor eléctrico por emisión de señales de PWM para elementos de cambio incluidos en un inversor, el inversor es capaz de convertir un voltaje de corriente directa de entrada en un voltaje de corriente alterna que tiene una frecuencia arbitraria y un voltaje arbitrario, el método de control para el motor eléctrico caracterizado porque comprende: un paso de generación de comandos de voltaje para generar, como comandos de voltaje, una señal de onda superpuesta obtenida mediante superposición, en una onda sinusoidal que tiene una frecuencia de salida del inversor como una frecuencia fundamental, un armónico terciario de la onda sinusoidal; y un paso de generación de señales de PWM para generar las señales de PWM que incluyen una pluralidad de pulsos en medio ciclo de un voltaje de salida del inversor en todas las regiones de control del motor eléctrico mediante la comparación de la amplitud de la salida de comandos de voltaje por el paso de generación de comandos de voltaje y la amplitud de una señal portadora asincrónica.

6. Motor eléctrico al que se aplica y se controla el dispositivo de control o el método de control caracterizado porque es de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Sistema de accionamiento de vehículo caracterizado porque comprende: el dispositivo de control de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; un inversor controlado por el dispositivo de control; un circuito de entrada configurado para generar energía de corriente directa para ser introducida al inversor eléctrico accionado por el inversor.