DE60038431T2

DE60038431T2 - Schaltungsanordnung zum Korrigieren von Fehlverhalten einer Antriebschaltung für elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE60038431T2
Application number: DE60038431T
Authority: DE
Inventors: Masaki Yokohama city Nakano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: US20010004321A1; US6291963B2; DE60038431D1; EP1109306B1; EP1109306A2; EP1109306A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf die Steuerung eines Mehrphasen-Wechselstrom-Motors/Generators während Fehlfunktionen bei einer Schaltungskomponente eines Inverters oder wenn eine Spule unterbrochen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tokkai Hei 11-275826 , die vom japanischen Patentamt im Jahre 1999 veröffentlicht wurde, offenbart einen Motor/Generator, der eine Mehrzahl von Rotoren durch Anlegen eines Mehrphasen-Wechselstroms an die Stator-Spulen unabhängig antreibt. Die in Tokkai Hei 11-275826 offenbarte Erfindung bildet einen Teil der Erfindung, die bei der USPTO als US-Patentanmeldung mit der Nummer 09/275,785 am 25. März 1999 vor dem Prioritätstermin dieser Erfindung eingereicht wurde und als US-Patent mit der Nummer 6,049,152 nach dem Prioritätstermin dieser Erfindung erteilt wurde.
Tokkai Hei 6-311783 , die vom japanischen Patentamt im Jahre 1994 veröffentlicht wurde, offenbart einen Motor/Generator, der mit zwei Gruppen von Spuleneinheiten der versehen ist, die jeweils drei Spulen aufweisen, die durch eine Sternschaltung verbunden sind und mit einem Dreiphasen-Wechselstrom versorgt werden. Eine Steuerschaltung erfasst das neutrale elektrische Potenzial jeder Spuleneinheit und erfasst dadurch Unterbrechungen, Kurzschlüsse und Erdungen der Spulen auf der Basis der erhaltenen elektrischen Phasendifferenzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der in Tokkai Hei 11-275826 offenbarte Motor/Generator erzeugt Drehmomentschwankungen, ein Geräusch oder Schwingungen wenn z. B. eine Unterbrechung in einer Spule des Motors/Generators auftritt, oder wenn eine Schaltungskomponente des Inverters nicht funktioniert. Obwohl der in Tokkai Hei 6-311783 offenbarte Motor/Generator solche Fehlfunktionen erfasst, weist dieser keine Funktion zur Verhinderung einer Drehmomentschwankung, eines Geräuschs oder einer Schwingung auf.
JP 62189993 offenbart einen Motor mit einer Antriebsschaltung, bei der die induzierte Spannung des Motors mit einer kleinen Zeitverzögerung erfasst wird und eine sofortige Steuerung durch ein Verfahren ermöglicht wird, wobei drei Widerstände in einer Y-Schaltung parallel an die Dreiphasen-Statorwindungen in einer Sternschaltung angeschlossen sind und die Potenzialdifferenz zwischen den Neutralpunkten von beiden zurückgeleitet wird.
EP 0945952 A2 offenbart eine Schaltung zum Antrieb eines bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotors, die eine Neutralpunkt-Feedback-Schaltung, die eine Dreiphasen-Ausgabeschaltung betätigt, so dass ein Neutralpunktpotenzial des Motors auf einem vorgegebenen Potenzial beibehalten wird, und eine Neutralpunktpotential-Vergleichschaltung umfasst, die ermittelt, ob das Neutralpunktpotenzial zwischen den Referenzpotenzialen liegt, oder nicht. Wenn das Neutralpunktpotenzial nicht zwischen den Referenzpotenzialen liegt, wird ein Schalter-Abschaltsignal aktiviert, um einen Schalter auszuschalten, so dass der Neutralpunkt-Feedbackschaltung kein Strom zugeführt wird. Demzufolge stoppt die Neutralpunkt-Feedbackschaltung die zur Dreiphasen-Ausgabeschaltung fließenden Ströme, die wiederum den Antrieb des Motors stoppt.
JP 61199471 beschreibt ein Strom-Steuergerät eines Stromrichters, bei dem das Neutralpunktpotenzial einer Last immer auf 0 gesetzt wird, indem Leistungs-Steuerungsausgaben der drei Phasen, die als Strom-Steuerungsausgaben der Phasen erhalten werden, zurückgeführt werden.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, die Erzeugung von Drehmomentschwankungen, eines Geräuschs und einer Schwankung bei einem Motor/Generator zu unterdrücken, wenn eine Spule unterbrochen wird oder eine Schaltungskomponente nicht funktioniert.
Um die obige Aufgabe zu erreichen, stellt diese Erfindung eine Antriebsschaltung für einen solchen Motor/Generator bereit, der mit einem Stator und einem Rotor versehen ist. Der Stator weist eine Mehrzahl von Spulen auf, von denen jede einen ersten Anschluss aufweist. Der Rotor dreht sich aufgrund eines sich drehenden Magnetfelds, das von den Spulen ausgebildet wird, wenn den ersten Anschlüssen der Spulen ein Mehrphasen-Wechselstrom zugeführt wird. Die Antriebsschaltung zum Antrieb dieses Motors/Generators weist eine Gleichstromquelle, einen Inverter, eine Differenz-Erfassungsschaltung und eine Mehrzahl von Signalerzeugungsschaltungen auf. Der Inverter wandelt den Gleichstrom auf der Basis von Steuersignalen, von denen jedes jeder Phase des Stroms entspricht, in einen Mehrphasen-Wechselstrom um und führt den Mehrphasen-Wechselstrom den ersten Anschlüssen der Spulen zu. Die Differenz-Erfassungsschaltung erfasst eine Differenz der elektrischen Potenziale an zwei unterschiedlichen Neutralpunkten in einer elektrischen Schaltung, die vom Motor/Generator und der Antriebsschaltung gebildet wird. Jede der Signal-Erzeugungsschaltungen erzeugt das Steuerungssignal, das jeder Phase des Stroms entspricht, als Reaktion auf die Differenz der elektrischen Potenziale.
Die Details sowie weitere Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung werden im Rest der Beschreibung dargelegt und sind in den anliegenden Zeichnungen dargestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltplan einer Antriebsschaltung für einen Motor/Generator gemäß dieser Erfindung.
2 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine zweite Ausführungsform diese Erfindung.
3 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung.
4 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung.
5 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung.
6 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine sechste Ausführungsform diese Erfindung.
7 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine siebte Ausführungsform diese Erfindung.
8 ist ähnlich wie 1, zeigt jedoch eine achte Ausführungsform dieser Erfindung.
9A und 9B sind schematische Schnittansichten eines Motors/Generators, der durch eine Antriebsschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung angetrieben wird.
10A und 10B sind Schaltpläne der Anschlüsse der Spulen des in 9A und 9B dargestellten Motors/Generators.
11A und 11B sind Schaltpläne einer Antriebsschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung.
12 ist ähnlich wie 11B, zeigt jedoch eine zehnte Ausführungsform dieser Erfindung.
13A und 13B sind ähnlich wie 11A und 11B, zeigen jedoch eine elfte Ausführungsform dieser Erfindung.
14 ist ähnlich wie 11B, zeigt jedoch eine zwölfte Ausführungsform dieser Erfindung.
15A und 15B sind ähnlich wie 10A und 10B, zeigen jedoch eine dreizehnte Ausführungsform dieser Erfindung.
16A und 16B sind Schaltpläne die Anschlüsse der Spulen in einem Motor/Generator gemäß einer vierzehnten Ausführungsform dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen ist ein Rotor/Generator als Antriebskraftwelle eines Fahrzeugs mit zwölf Spulen L1, L2, L3, ..., L12 auf einem Stator 1 versehen.
Dieser Motor/Generator entspricht einem Rotor/Generator der ersten Ausführungsform in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 09/275,785 ( US-Patent mit der Nummer 6,049,152 ).
Um den Motor/Generator 1 anzutreiben, ist die Antriebsschaltung dieser Erfindung mit einer Batterie 21, die im Fahrzeug eingebaut ist, einem Inverter 22, einer Inverter-Neutralpunkt-Spannungserfassungsschaltung 23, einem Differenzialverstärker 24, einem Tiefpassfilter 25 und einer Mehrzahl von PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 versehen. Der Ausdruck „PWM-Signal" bezeichnet ein Impulsweiten-Modulationssignal.
Ein Gleichstrom (nachfolgend als Gleichströme bezeichnet) von der Autobatterie 21 wird in einen Mehrphasen-Wechselstrom (nachfolgend als Wechselströme bezeichnet) anhand eines Inverters 22 umgewandelt und von den am Inverter 22 vorgesehenen Ausgangsanschlüssen TO an die Spulen L1–L12 ausgegeben. Der Inverter 22 weist mehrere Invertereinheiten auf, von denen jede mit zwei Transistoren Tr1 und Tr2 und zwei Dioden D1 und D2 gemäß den in die Basis der Transistoren Tr1 und TR2 eingegebenen PWM-Signalen einen Einphasen-Wechselstrom erzeugt und den Strom aus dem Ausgangsanschluss TO ausgibt.
Die PWM-Signale weisen eine positive PWM-Signaleingabe an die Basis eines Transistor Tr1 und eine negative PWM-Signaleingabe mit einer entgegengesetzten Phase auf, die in die Basis des Transistors Tr2 eingegeben wird. In der Figur ist nur die Einphasen-Invertereinheit dargestellt, die der Spule L2 einen Wechselstrom zuführt. Der Inverter 22 weist zwölf Invertereinheiten auf, die mit der Batterie 21, wie in 4 der US-Patentanmeldung mit der Nummer 09-275,785 dargestellt, parallel geschaltet sind. Der Ausgabeanschluss TO jeder Invertereinheit ist an einem Ende jeder Spule L1–L12 angeschlossen. Die Leitungsführung von jeder Invertereinheit zu jeder Spule L1–L12 ist durch entsprechende Widerstände C1 geerdet, um eine Geräuschsenkungsfunktion zu erfüllen.
Das andere Ende jeder Spule L1–L12 ist am Motor-Neutralpunkt durch eine Sternschaltung angeschlossen und der Motor-Neutralpunkt Nm ist durch einen Widerstand Rm geerdet.
Die Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 weist zwölf Impedanzkomponenten Z1, Z2, Z3, ..., Z12 und einen Widerstand Ri auf. Ein Ende jeder Impedanzkomponente Z1–Z12 ist am jeweiligen Ausgangsanschluss TO des Inverters 22 angeschlossen. Das andere Ende jeder Impedanzkomponente Z1–Z12 ist am Inverter-Neutralpunkt Ni über eine Sternschaltung angeschlossen. Der Inverter-Neutralpunkt Ni ist über den Widerstand Ri geerdet.
Die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm und die Spannung des Inverter-Neutralpunkts Ni wird in einen Differenzialverstärker 24 eingegeben. Der Differenzialverstärker 24 verstärkt die Differenz dieser Spannungen und gibt die Differenzspannung in einen Tiefpassfilter 25 ein. Der Tiefpassfilter 25 weist die Funktion zur Eliminierung von Hochfrequenzbestandteilen aus dem Eingabesignal auf, die hauptsächlich aus dem Umschaltgeräusch des Inverters 22 resultieren. Die Ausgabe des Tiefpassfilters 25 wird in jede der PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 eingegeben.
Jede der PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 weist einen Oszillator 27, einen Trägersignalgenerator 28, einen Addierer 29, einen Komparator 30 und einen invertierenden Verstärker 31 auf.
Der Oszillator 27 erzeugt ein festgelegtes Zyklus-Impulssignal. Der Trägersignalgenerator 28 erzeugt ein Trägersignal mit einer dreieckigen Wellenform aus dem Impulssignal. Dieses Signal entspricht einem Trägersignal, das eine festgelegte Wellenform, wie in den Ansprüchen beschrieben, aufweist.
Der Addierer 29 addiert das Trägersignal und die vom Tiefpassfilter 25 ausgegebene Differenzspannung der Neutralpunkte und gibt ein dem Berechnungsergebnis entsprechendes Stromsignal in den Komparator 30 ein. Der Komparator 30 vergleicht das Eingabesignal mit einer Soll-Spannungssignaleingabe an einem Soll-Spannungseingabeanschluss 50. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird an die Basis des Transistors Tr1 des Inverters 22 als positives PWM-Signal ausgegeben. Der invertierende Verstärker 31 gibt das Ergebnis des Komparators 30 an die Basis des Transistors Tr2 des Inverters 22 als negatives PWM-Signal aus. Das Soll-Spannungssignal ist ein Signal, das von außen z. B. als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Niederdrückumfang eines Fahrzeug-Gaspedals eingegeben wird.
Aus den PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 zeigt 1 nur eine Schaltung, die nur die Ausgabe des Wechselstroms an die Spule L1 des Stators 1 betrifft.
Es gibt jedoch zwölf PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 für die zwölf Spulen L1–L12.
Es ist möglich, einen einzigen Oszillator 27 und Trägersignalgenerator 28 in der Antriebsschaltung vorzusehen und sie von den zwölf PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 gemeinsam zu benutzen.
Die Antriebsschaltung weist eine einzige Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 auf, während sie Verstärker 24 und Tiefpassfilter 25 für die jeweiligen Spulen L1–L12 aufweist.
Wenn der Motor/Generator von der Antriebsschaltung unter normalen Betriebsbedingungen betrieben wird, nimmt die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm und des Inverter-Neutralpunkts Ni einen Wert von Null an. Daher ist das Eingabesignal vom Tief- Passfilter 25 zu den PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 gleich Null. Demzufolge wird ein dem Soll-Spannungssignal entsprechendes PWM-Signal von jedem Komparator 30 und jedem invertierenden Verstärker 31 an jede Invertereinheit des Inverters 22 mit einer festgelegten Phasendifferenz ausgegeben.
Selbst wenn eine Spule einer bestimmten Phase unterbrochen wurde, ist der Inverter-Neutralpunkt Ni gleichbleibend. Da jedoch kein Strom in die unterbrochene Spule fließt, verändert sich die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm. Das heißt, wenn die Spannung der unterbrochenen Phase positiv ist, ist die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm negativ und wenn die Spannung der unterbrochenen Phase negativ ist, ist die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm positiv.
Demzufolge wird eine Differenzspannung zwischen den Rotor-Neutralpunkt Nm und dem Inverter-Neutralpunkt Ni erzeugt und ein entsprechender Signalstrom wird durch den Tiefpassfilter 25 in die PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 eingeleitet. Das PWM-Signal wird im Addierer 29 als Reaktion auf den Signalstrom korrigiert.
Wenn z. B. das Potenzial des Motor-Neutralpunkts NM niedriger als das Potenzial des Inverter-Neutralpunkts Ni ist, korrigiert der Addierer 29 das Signal durch Verschieben der dreieckigen Welle in positiver Richtung. Als Folge davon verringert sich die relative Einschaltdauer der positiven PWM-Signalausgabe vom Komparator 30 und die relative Einschaltdauer der negativen PWM-Signalausgabe vom invertierenden Verstärker 31 erhöht sich. Folglich reduziert sich die Gesamtspannung am Motor-Neutralpunkt Nm.
Auf die oben genannte Art und Weise ist es möglich, das Drehmoment, das durch eine unterbrochene Spule erzeugt wurde, durch das von den anderen Spulen erzeugte Drehmoment mit der obigen negativen Feedback-Steuerung zu kompensieren. Somit ist es möglich, die Erzeugung eines Gehäuses und von Schwingungen und Schwankungen beim Drehmoment aufgrund der Unterbrechung zu unterdrücken.
Es möglich, einen Kondensator oder einen Widerstand als Impendanzkomponenten Z1–Z12 zu verwenden, die bei der Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 eingesetzt werden. Dieser Einsatz der Kondensatoren als Impedanzkomponenten ermöglicht es, die Gleichstromkomponenten durch die Kondensatoren zu eliminieren und daher werden nur die variablen Anteile des Stroms erfasst. Wenn Kondensatoren als Impedanzkomonenten verwendet werden, ist es möglich, den Kondensator C1 wegzulassen, der verwendet wurde, um das Geräusch auszuschalten. In diesem Falle erfordert der Widerstand Ri einen relativ kleinen Wert. Demzufolge bilden der Kondensator und der Widerstand Ri einen Hochpassfilter mit einer Zeitkonstante R/C.
In diesem Fall werden nur die durch die beiden Filter hindurchgeleiteten Anteile zu den PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 zurückgeführt..
2 zeigt die zweite Ausführungsform dieser Erfindung hinsichtlich der Komponenten der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich hinsichtlich des Aufbaus der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 und ist in jeder anderen Hinsicht gleich.
Der Addierer 29 in der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 addiert die Sollspannung zur Differenzspannung des Inverter-Neutralpunkts Ni und des Motor-Neutralpunkts Nm, die durch den Tiefpassfilter 25 angelegt werden. Der Komparator 30 vergleicht das Ausgabesignal des Addierers 29 mit dem dreieckigen Trägersignal und erzeugt die PWM-Signale.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung.
Bei der dritten Ausführungsform werden einen Dämpfer 32 und ein Differenzialverstärker 33 zur PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 der zweiten Ausführungsform hinzugefügt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Spannung der vom Inverter 22 an die Spulen L1–L12 ausgegebenen Ströme durch den Dämpfer 32 in den Differenzialverstärker 33 eingegeben. Der Differenzialverstärker 33 gibt eine Differenzspannung dieser Eingabespannung und der Ausgabespannung vom Addierer 29 an den Komparator 30 aus. Der Komparator 30 vergleicht die Differenzspannung mit der dreieckigen Trägersignalausgabe vom Trägersignalgenerator 28 und erzeugt somit ein PWM-Signal. Der Dämpfer 32 und der Differenzialverstärker 33 sind für jede Spule L1–L12 ebenso wie die anderen Komponenten der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 vorgesehen. Die anderen Komponenten der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 sind identisch zu denen der zweiten Ausführungsform.
Das Abtriebsdrehmoment des Motors/Generators 1 wird durch das Feedback der Ausgabespannung des Inverters 22 bei der Erzeugung des PWM-Signals exakter gesteuert.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform werden ein Widerstand R1 und ein Differenzialverstärker 34 anstelle des Dämpfers 32 bei der dritten Ausführungsform vorgesehen.
Stromerfassungswiderstände R1–R12 sind jeweils zwischen den Spulen L1–L12 und den Ausgangsanschlüssen TO jeder Phase in Inverter 22 angeordnet. Die Potenzialdifferenz beider Enden der Widerstände R1–R12 wird durch den Differenzialverstärker 34 erfasst und die Potenzialdifferenz wird in den Differenzialverstärker 33 eingegeben. Der Differenzialverstärker 33 gibt eine Differenzspannung der Potenzialdifferenz und die Ausgabespannung des Addierers 29 an den Komparator 30 auf die gleiche Weise wie bei der dritten Ausführungsform aus. Der Differenzialverstärker 33 ist für jede Spule L1–L12 vorgesehen.
Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform ein einem Soll-Strom entsprechendes Spannungssignal in den Sollspannungs-Eingabeanschluss 50 eingegeben.
Weitere Aspekte der Antriebsschaltung sind identisch zu denen der dritten Ausführungsform.
Mit der obigen Anordnung wird der Ausgabestrom des Inverters 22 bei der Erzeugung des PWM-Signals zurückgeführt und das Abtriebsdrehmoment des Motors/Generators kann ebenso wie bei der dritten Ausführungsform exakt gesteuert werden.
Eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 5 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform erfasst die Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 das Potenzial des Neutralpunkts Nt der Sollspannung des Stroms jeder Phase anstatt das Potenzial des Inverter-Neutralpunkts Ni zu messen.
Zu diesem Zweck ist ein Ende jeder Impedanzkomponente Z1–Z12 der Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 jeweils mit dem Sollspannungs-Eingabeanschluss 50 von jeder der PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 verbunden. Das andere Ende jeder Impedanzkomponente Z1–Z12 ist mit dem Neutralpunkt Nt über eine Sternschaltung verbunden. Der Neutralpunkt Nt ist über den Widerstand Ri geerdet.
Die Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm und die Spannung des Neutralpunkts Nt werden in den Differenzialverstärker 24 eingegeben. Die anderen Komponenten der Antriebsschaltung sind identisch zu denen der dritten Ausführungsform.
Die obige Anordnung ermöglicht es, dass das durch die Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 erfasste Potenzial das Potenzial, das im Inverter-Neutralpunkt Ni auftreten sollte, wenn der Inverter 22 normal funktioniert, und nicht das tatsächliche Potenzial des Inverter-Neutralpunkts Ni ist.
Das Potenzial des Inverter-Neutralpunkts Ni und des Motor-Neutralpunkts Nm schwanken gemeinsam, wenn eine Komponente des Inverters 22, wie z. B. ein Transistor, nicht richtig funktioniert oder wenn eine Anormalität bei der Ausgabe der Invertereinheit auftritt, die einen nicht richtig funktionierenden Transistor aufweist. Auf der anderen Seite wird das Potenzial des Neutralpunkts Nt, das durch die Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23 gemäß dieser Ausführungsform erfasst wird, nicht von Anormalitäten bei der Ausgabe der Invertereinheit beeinträchtigt.
Selbst wenn eine Komponente des Inverters 22 nicht richtig funktioniert, ist es daher bei dieser Ausführungsform möglich, den Inverter 22 so zu steuern, dass die anormale Ausgabe der entsprechenden Invertereinheit kompensiert werden kann und Drehmomentschwankungen beim Motor/Generator 1 unterdrückt werden können.
Anstatt eine Spannung am Neutralpunkt Nt durch eine Analogschaltung, wie oben beschrieben, zu berechnen, ist es möglich, ein Potenzial am Neutralpunkt Nt durch eine arithmetische Berechnung auf der Basis jeder Phase der Sollspannung zu berechnen. Das heißt, dass eine Sollspannung für jede Phase zum Beispiel durch einen Mikroprozessor berechnet wird.
In diesem Fall wird die Summe der Sollspannungen in ein analoges Signal umgewandelt und in den Differenzialverstärker 24 eingegeben.
Eine sechste Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 6 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Begrenzer 35 zwischen dem Differenzialverstärker 33 und dem Addierer 29 der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 der fünften Ausführungsform vorgesehen.
Der Begrenzer 35 begrenzt die Ausgabespannung des Addierers 29. In diesem Fall ist die Ausgabespannung auf weniger als ein voreingestellter oberer Grenzwert oder die Änderungsgeschwindigkeit der Ausgabespannung begrenzt, das heißt, die Zeitkonstante ist auf weniger als ein festgelegter Wert begrenzt. Die anderen Komponenten sind identisch zu denen der fünften Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform werden rasche Anstiege bei der Ausgabe des Addierers 29 unterdrückt und es ist möglich, die Steuerung des Inverters 22 zu stabilisieren. Selbst wenn die Ausgabe des Addierers 29 durch den Begrenzer 35 begrenzt ist, wird das dem Ausgabegrenzwert entsprechende Defizit beim Drehmoment durch die anderen Invertereinheiten kompensiert und somit wird das Ausgabedrehmoment des Motors/Generators nicht beeinträchtigt.
Der Begrenzer 35 kann bei der PWM-Signalerzeugungsschaltung die ersten bis vierten Ausführungsformen eingesetzt werden.
Eine siebte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben. Diese Ausführungsform entspricht einer Kombination der vierten und fünften Ausführungsformen.
Das heißt, dass die Inverter-Neutralspannungs-Erfassungsschaltung 23 das Potenzial des Neutralpunkts Nt der Sollspannung erfasst. Jede der PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 steuert das PWM-Signal auf der Basis der Differenzspannung der Motor-Neutralpunkte Nm und Nt und des Ausgabestroms des Inverters 22.
Bei jeder der ersten bis dritten Ausführungsformen ist es möglich, Fehlfunktionen des Inverters 22 zu kompensieren, indem bewirkt wird, dass die Inverter-Neutralspannungs-Erfassungsschaltung 23 das Potenzial des Neutralpunkts Nt der Sollspannung erfasst.
Eine achte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 8 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Begrenzer 35 zwischen dem Differenzialverstärker 33 und dem Addierer 29 der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 der siebten Ausführungsform vorgesehen. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Vielzahl von Effekten, die gleichzeitig realisiert werden. Diese Effekte umfassen Verbesserungen bei der Steuerungspräzision des Inverters 22 gemäß der vierten Ausführungsform, eine Kompensation der Fehlfunktion des Inverters 22 gemäß der fünften Ausführungsform und eine Stabilisierung der Steuerung des Inverters 22 gemäß der sechsten Ausführungsform.
Eine neunte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 9A–11B beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich der Aufbau des Motors/Generators vom Motor/Generator, der bei den ersten bis achten Ausführungsformen eingesetzt wird.
Die Antriebsschaltung gemäß dieser Ausführungsform treibt einen Motor/Generator 10 an, der, wie in 9A dargestellt, zwei Statoren 40, 41 und zwei Rotoren 42, 43 oder zwei Motoren/Generatoren 11 umfasst, von denen jeder einen einzigen Rotor 42 (43) und einen einzigen Stator 40 (41), wie in 9B dargestellt, aufweist.
Der in 9A dargestellte Motor/Generator 10 weist eine rechte Motor-/Generatoreinheit 10A und eine linke Motor-/Generatoreinheit 10B in einem Einzelgehäuse 100 auf. Die rechte Motor-/Generatoreinheit 10A ist mit einem rechten Rotor 42, einem rechten Stator 40 und einer rechten Drehwelle 44 versehen. Die linke Motor-/Generatoreinheit 10B ist mit einem linken Rotor 43, einem linken Stator 40 und einer linken Drehwelle 45 versehen.
Die rechte Drehwelle 44 weist die Form einer Hohlwelle auf und die linke Drehwelle 45 durchdringt die rechte Drehwelle 44 koaxial. Der rechte Rotor 42 und der linke Rotor 43 sind jeweils mit Magneten versehen. Zwölf Spulen sind jeweils im rechten Stator 40 und im linken Stator 41 vorgesehen, um jeweils ein rotierendes Magnetfeld auszubilden. Jedoch unterscheidet sich die Anzahl der Paare der magnetischen Pole in der rechten Motor-/Generatoreinheit 10A von der Anzahl derer in der linken Motor-/Generatoreinheit 10B. Hierin bezeichnet ein Paar von magnetischen Polen ein Paar eines N-Pols und eines S-Pols.
Der rechte Rotor 42 und der rechte Stator 40 sind so aufgebaut, dass ein Magnetfeld mit vier Paaren von magnetischen Polen durch die Zuführung eines Dreiphasen-Wechselstroms zu den Spulen im Stator 40 ausgebildet wird.
Der linke Rotor 43 und der linke Stator 41 sind so aufgebaut, dass ein Magnetfeld mit drei Paaren von magnetischen Polen durch die Zuführung eines Vierphasen-Wechselstroms zu den Spulen im Stator 41 ausgebildet wird.
Die in 9B dargestellten Motoren/Generatoren 11 entsprechen dem Motor/Generator 10, der in zwei Bereiche unterteilt ist.
Jeder Motor/Generator 11 ist mit einem Rotor 42 (43), einem Stator 41 (42) und einer Drehwelle 44 (45) versehen. Der Rotor 42 (43) ist mit einem Magnet und der Stator 40 (41) mit zwölf Spulen versehen.
Die zwei Motoren/Generatoren 11 weisen genauso wie die linke Motor-/Generatoreinheit 10A und die linke Motor-/Generatoreinheit 10B von 10B eine unterschiedliche Anzahl von Paaren von magnetischen Polen auf. Der Motor/Generator 11 auf der rechten Seite der Figur bildet ein rotierendes Magnetfeld mit vier Paaren von magnetischen Polen aus, indem aufgrund des gleichen Aufbaus wie bei der linken Motor-/Generatoreinheit 10A ein Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt wird. Der Motor/Generator 11 auf der linken Seite der Figur bildet ein rotierendes Magnetfeld mit drei Paaren von magnetischen Polen aus, indem aufgrund des gleichen Aufbaus wie bei der linken Rotor-/Generatoreinheit 10B ein Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt wird.
Die in 9A dargestellte rechte Motor-/Generatoreinheit 10A und der in 9B dargestellte rechte Motor-/Generator 11 verbinden, wie in 10A dargestellt, die Spulen L1–L12 des Stators 40. Das heißt, dass die Spulen L1–L12 in eine erste Gruppe, die die Spulen L1, L5, L7 aufweist, die um den Neutralpunkt A sterngeschaltet sind, eine zweite Gruppe, die die Spulen L2, L6, L10 aufweist, die um den Neutralpunkt B sterngeschaltet sind, eine dritte Gruppe, die die Spulen L3, L7, L11 aufweist, die um den Neutralpunkt C sterngeschaltet sind, und eine vierte Gruppe unterteilt sind, die die Spulen L4, L8, L12 aufweist, die um den Neutralpunkt D sterngeschaltet sind. Ein Dreiphasen-Wechselstrom wird jeder dieser Gruppen zugeführt. Die Nummern #1–#12 in der Figur kennzeichnen einen Eingangsanschluss der Spulen L1–L12, dem ein Ausgangsstrom des Inverters 22 zugeführt wird.
Die linke Motor-/Generatoreinheit 10B in 9B und der auf der linken Seite von 9B dargestellte Motor/Generator 11 verbinden, wie in 10B dargestellt, die Spulen L1–L12 des Stators 41. Das heißt, dass die Spulen L1–L12 in eine erste Gruppe, die die Spulen L1, L4, L7, L11 aufweist, die um den Neutralpunkt E sterngeschaltet sind, eine zweite Gruppe, die die Spulen L2, L5, L8, L11 aufweist, die um den Neutralpunkt F sterngeschaltet sind, und eine dritte Gruppe unterteilt sind, die die Spulen L3, L6, L9, L12 aufweist, die um den Neutralpunkt G sterngeschaltet sind. Ein Vierphasen-Wechselstrom wird jeder dieser Gruppen zugeführt. Die Nummern #1–#1.2 in der Figur kennzeichnen einen Eingangsanschluss, dem ein Ausgabestrom des Inverters 22 zugeführt wird.
Wenn der Motor/Generator 10 wie oben ausgebildet ist, ist es möglich, eine Motor-/Generatoreinheit 10A (10B), um die Vorderräder des Fahrzeugs anzutreiben, und die andere Motor-/Generatoreinheit 10B (10A) einzusetzen, um die Hinterräder anzutreiben. Die zwei unabhängigen Motoren/Generatoren 11 können auch verwendet werden, um jeweils die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs anzutreiben.
Mit Bezug auf 11A und 11B wird die Stromzuführung zu den Spulen L1–L12 des in 10A dargestellten Stators 40 und zu den Spulen L1–L12 des in 10B dargestellten Stators 41 beschrieben.
Die Spulen L1–L12 des Stators 40 und die Spulen L1–L12 des Stators 41 sind mit den insgesamt zwölf Ausgangsanschlüssen TO des Inverters 22 parallel geschaltet.
Das heißt, dass die Spule L1 des Stators 40 und die Spule L1 des Stators 41 mit dem Ausgangsanschluss TO der entsprechenden Invertereinheit parallel geschaltet sind. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, ist jedes Paar der Spulen L2–L12, die in 11A die gleiche Nummer aufweisen, mit dem Ausgangsanschluss TO der entsprechenden Invertereinheit genauso parallel geschaltet.
Obwohl die Statoren 40, 41 mit der gleichen Anzahl von Spulen L1–L12 versehen sind, unterscheidet sich die Anzahl der Paare von magnetischen Polen, die von den Spulen L1–L12 ausgebildet werden. Beim Stator 40, der vier Paare von magnetischen Polen ausbildet, fließt ein Wechselstrom mit einer Phasendifferenz von 120 Grad in die drei Spulen, die den Neutralpunkt gemeinsam benutzen. Beim Stator 41, der drei Paare von magnetischen Polen ausbildet, fließt ein Wechselstrom mit einer Phasendifferenz von 90 Grad in die vier Spulen, die den Neutralpunkt gemeinsam benutzen.
Mit nochmaligen Bezug auf 10A beträgt die Phase der Wechselstrom-Wellenform jedes Anschlusses der Spulen L1, L5, L9 des Stators 40 gleich 0 Grad, 120 Grad und –20 Grad.
Auf der anderen Seite beträgt die Wechselstrom-Wellenform jedes Anschlusses der Spulen L1, L5, L9 des Stators 41, wie in 10B dargestellt, jeweils 0 Grad. Das heißt, dass der Wechselstrom zum Antrieb des Rotors 42 keine Kraft auf den Rotor 43 ausübt. Mit Bezug auf 10B beträgt die Phase der Wechselstrom-Wellenform jedes Anschlusses der Spule L1, L4, L7, L10 des Stators 41 gleich 0, –90, 180, 90 Grad.
Andererseits beträgt die Phase der Wechselstrom-Wellenform jedes Anschlusses der Spulen L1, L4, L7, L10 des Stators 40, wie in 10A dargestellt, jeweils 0 Grad. Das heißt, dass der Wechselstrom zum Antrieb des Motors 43 keine Kraft auf den Rotor 42 ausübt.
Aufgrund des in 11A und 11B dargestellten Anschlusses bedeutet dies, dass nur die Stromanteile, die zum Ausbilden des rotierenden Magnetfelds erforderlich sind, das den Rotor 42 antreibt, an den Spulen L1–L12 des Stators 40 angelegt werden. Demzufolge ist es möglich, Anstiege bei der Wärmeerzeugung oder einen Kupferschwund zu verhindern, da kein wirkungsloser Strom in eine der Spulen fließt.
Die oben genannten Bedingungen treten ein, wenn sich die Anzahl der Paare von magnetischen Polen der zwei Motoren unterscheidet und die Anzahl der elektrischen Pole der Spulen der Statoren in den zwei Motoren die gleiche ist. Hierin bedeutet die Anzahl der elektrischen Pole der Spulen das Vielfache der Phasenanzahl des Wechselstroms und der Anzahl der Paare von magnetischen Polen.
Unter Berücksichtigung der obigen Bedingungen ist es möglich, einen Dreiphasen-Motor mit vier Paaren von magnetischen Polen mit einem Sechsphasen-Motor mit zwei Paaren von magnetischen Polen, einen der Dreiphasen-Motor mit fünf Paaren von magnetischen Polen mit einem Fünfphasen-Motor mit drei Paaren von magnetischen Polen, einen Dreiphasen-Motor mit sechs Paaren von magnetischen Polen mit einem Sechsphasen-Motor mit drei Paaren von magnetischen Polen und einen Vierphasen-Motor mit sechs Paaren von magnetischen Polen mit einem Sechsphasen-Motor mit vier Paaren von magnetischen Polen zu verbinden.
Bei den in den obigen Beispielen dargestellten Motoren fließt nur ein Strom in jeden Motor, der phasengleich mit den jeweiligen Motoren ist, selbst wenn die entsprechenden Anschlüsse der zwei Motoren mit dem Ausgangsanschluss TO des Inverters parallel geschaltet sind. Selbst wenn ein Strom den zwei Motoren von einem einzigen Inverter zugeführt wird, kann der Motor/Generator demzufolge auf die gleiche Weise effektiv angetrieben werden, als wenn ein Strom jedem Motor von unabhängigen Inverterschaltungen zugeführt wird.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Erfindung auf ein Paar eines Vierphasenstrom-Stators 41, der drei Paare von magnetischen Polen aufweist, und eines Dreiphasenstrom-Stators 40 angewendet, der vier Paare von magnetischen Polen aufweist, die die obige Anordnungsbeziehung aufweisen. Die Spulen L1–L12 des Stators 40 weisen vier Neutralpunkte auf und die Spulen L1–L12 des Stators 41 weisen drei Neutralpunkte auf.
Der Eingangsanschluss #1, der gegenüber dem Neutralpunkt der Spule L1 des Stators 40 angeordnet ist, und der Eingangsanschluss #1, der gegenüber dem Neutralpunkt der Spule L1 des Stators 41 angeordnet ist, sind mit einem Ende der Impedanzkomponente Z1 einer Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 52 und dem Ausgangsanschluss TO des Inverters 22 parallel geschaltet. Auf die gleiche Weise ist der Eingangsanschluss #2–#12, der gegenüber dem Neutralpunkt der Spulen L2–L12 des Stators 40 angeordnet ist, und der Eingangsanschluss #2–#12 der entsprechenden Spulen L2–L12 des Stators 41 mit einem Ende der Impedanzkomponenten Z2–Z12 der Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 52 und dem Ausgangsanschluss TO des Inverters 22 parallel geschaltet. Das andere Ende von jeder der Impedanzkomponenten Z2–Z12 ist am Neutralpunkt Na über eine Sternschaltung angeschlossen.
Eine Mehrzahl von Neutralpunkten existiert in jedem der Statoren 40, 41. Daher ist es nicht möglich, ein Neutralpunkt-Potenzial mit dem Verfahren zu erfassen, wie es bei den ersten bis achten Ausführungsformen eingesetzt wurde. Jedoch ist es immer noch möglich, eine Fehlfunktion in den Invertereinheiten oder eine Unterbrechung in den Leitungen, die die Ausgangsanschlüsse TO der Invertereinheiten und die Eingangsanschlüsse #1–#12 der Spulen L1–L12 verbinden, dadurch zu kompensieren, dass die Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 52 vorgesehen ist.
Eine Antriebsschaltung, die den Statoren 40, 41 einen Strom zuführt, wird nun beschrieben. Der Inverter 22, die Inverter-Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 23, der Differenzialverstärker 24, der Tiefpassfilter 25 und die in 11B dargestellte PWM-Signalerfassungsschaltung sind die gleichen wie die, die bei der fünften Ausführungsform beschrieben wurden.
Jedoch wird die Spannung des Neutralpunkts Na der Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 52 anstelle der Spannung des Motor-Neutralpunkts Nm, wie bei der fünften Ausführungsform beschrieben, in den Differenzialverstärker 24 eingegeben. Auf die gleiche Weise wie bei der fünften Ausführungsform wird die Spannung der Stromeingabe an die Spulen L1–L12 von den Eingangsanschlüssen #1–#12 der Spulen L1–L12 der Statoren 40, 41 durch den Dämpfer 32 in den Differenzialverstärker 33 eingegeben.
Bei dieser Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, das Potenzial des Neutralpunkts Nt durch eine arithmetische Berechnung auf der Basis der Sollspannung jeder Phase anstelle der Verwendung einer analogen Schaltung zu erfassen. Das heißt, dass die momentane Spannung durch Summieren der Sollspannung jeder Phase, z. B. durch einen Mikroprozessor, berechnet wird, die berechnete momentane Spannung danach in eine analoge Spannung umgewandelt wird und in den Differenzialverstärker 24 eingegeben wird.
Eine zehnte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 12 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist der Begrenzer 35 wie bei der sechsten Ausführungsform zwischen dem Differenzialverstärker 33 und dem Addierer 29 der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 der neunten Ausführungsform vorgesehen. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie die bei der neunten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ermöglicht eine weitere Stabilisierung bei der Steuerung des Inverters 22 bei der neunten Ausführungsform.
Eine elfte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 13A und 13B beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform sind die Widerstände R1–R12 zur Stromerfassung auf die gleiche Weise wie bei der vierten Ausführungsform jeweils zwischen den Eingangsanschlüssen #1–#12 der Spulen L1–L12 und den Ausgangsanschlüssen TO des Inverters der neunten Ausführungsform angeordnet. Die Potenzialdifferenz beider Enden von jedem der Widerstände R1–R12 wird durch den Differenzialverstärker 34 erfasst und die Potenzialdifferenz wird in den Differenzialverstärker 33 eingegeben. Der Differenzialverstärker 33 gibt eine Differenzspannung der Potenzialdifferenz und die Ausgabespannung des Addierers 29 an den Komparator 30 aus. Der Differenzialverstärker 33 ist in jeder der Spulen L1–L12 vorgesehen. Ansonsten ist die Anordnung die gleiche wie bei der neunten Ausführungsform.
Die obige Anordnung führt zu einem Feedback des Ausgangsstroms des Inverters 22 zur Erzeugung des PWM-Signals und ermöglicht eine präzise Ausgangssteuerung des Motors/Generators 10, 11 wie im Falle der vierten Ausführungsform.
Eine zwölfte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 14 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform ist der Begrenzer 35 zwischen dem Differenzialverstärker 33 und dem Addierer 29 der PWM-Signalerzeugungsschaltung 26 der elften Ausführungsform vorgesehen. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie die der elften Ausführungsform. Diese Ausführungsform ermöglicht eine weitere Stabilisierung der Steuerung des Inverters 22 der elften Ausführungsform.
Mit Bezug auf 15A und 15B wird eine dreizehnte Ausführungsform dieser Erfindung hinsichtlich des Anschlusses der Spulen der beschrieben.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf einen Motor/Generator, der mit einem Stator 40, der vier Paare von magnetischen Polen mit einem Dreiphasen-Strom ausbildet, und einem Stator 41 versehen ist, der drei Paare von magnetischen Polen mit einem Vierphasen-Strom auf die gleiche Weise wie bei den neunten bis zwölften Ausführungsformen ausbildet.
Jedoch unterscheidet sich diese Ausführungsform von den neunten bis zwölften Ausführungsformen in Bezug auf den Anschluss der Spulen L1–L12 des Stators 41. Das heißt, dass beim in 15B dargestellten Stator 41 zwei Spulen, die in Abständen von 180 Grad angeordnet sind, an sechs Neutralpunkten E–J miteinander verbunden sind.
Zum Beispiel sind die Spule L7 und die Spule L1 am Neutralpunkt E angeschlossen. Auf die gleiche Weise sind die Spule L2 und die Spule L8 am Neutralpunkt F angeschlossen, die Spule L3 und die Spule L9 am Neutralpunkt G angeschlossen, die Spule L4 und die Spule L10 am Neutralpunkt H angeschlossen, die Spule L5 und die Spule L11 am Neutralpunkt I angeschlossen und die Spule L6 und die Spule L12 am Neutralpunkt J angeschlossen.
Der Anschluss des in 15A dargestellten Stators 40 ist der gleiche wie der bei der neunten bis zwölften Ausführungsform.
Die Winkelwerte in 15A kennzeichnen die Phase des jeder Spule L1–L12 des Stators 40 zugeführten Stroms, um den Rotor 42 anzutreiben. Demgegenüber kennzeichnen in der Figur die Winkelwerte in der Klammer die Phase des jeder Spule L1–L12 des Stators 40 zugeführten Stroms, wenn der Stator 41 den Rotor 43 antreibt.
Die Winkelwerte in 15B kennzeichnende die Phase des jeder Spule L1–L12 des Stators 41 zugeführten Stroms, um den Rotor 43 anzutreiben. Demgegenüber kennzeichnen in der Figur die Winkelwerte in der Klammer die Phase des jeder Spule L1–L12 des Stators 41 zugeführten Stroms, wenn der Stator 40 den Rotor 42 antreibt.
Wenn der Strom den Spulen L1–L12 des Stators 40 zum Antrieb des Rotors 42 zugeführt wird, weist der den Spulen L1 und L7 zugeführte Strom, wie aus den Figuren ersichtlich, eine Phasendifferenz von null Grad auf.
Der gleiche Strom wird den Spulen L1 und L7 des Stators 41 zugeführt, die über den Neutralpunkt E miteinander verbunden sind. Da der an der Spule L1 angelegte Strom und der Strom an der Spule L7 keine Phasendifferenz aufweisen, wird kein Stromfluss zwischen den Spulen L1 und L12 des Stators 41 ausgebil det. Wenn hingegen der Strom den Spulen L1–L12 des Stators 41 zum Antrieb des Rotors 43 zugeführt wird, weist der den Spulen L1 und L7 zugeführte Strom eine Phasendifferenz von 180° auf, so dass der Strom zwischen den Spulen L1 und L7 über den Neutralpunkt E fließt. Auf die gleiche Weise wird der Strom mit einer Phasendifferenz von 180 Grad dem Paar der Spulen L2 und L8, dem Paar der Spulen L3 und L9, dem Paar der Spulen L4 und L10, dem Paar der Spulen L5 und L11 und dem Paar der Spulen L6 und L12 angelegt und der Strom fließt in diesen Paaren der Spulen über die jeweiligen Neutralpunkte F, G, H, I, J. Der gleiche Strom wird an die Spulen L1–L12 des Stators 40 angelegt. Beim Stator 40 weist jedoch die Phase des an die Spulen L1, L5, L9 angelegten Stroms, die über den Neutralpunkt A miteinander verbunden sind, keine Phasendifferenz auf, wie dies durch die Winkelwerte in der Klammer in 15A dargestellt ist. Daher wird zwischen diesen Spulen L1, L5, L9 kein Stromfluss gebildet. Das gleiche gilt für die anderen Gruppen der Spulen im Stator 40.
Bei diesem Motor/Generator ist es ebenfalls möglich, die Erzeugung einer Schwingung, eines Geräusch oder einer Drehmomentschwankung in einem Motor/Generator mit einem nicht richtig funktionierenden Inverter 22 oder einer Unterbrechung in den Leitungen, die die Ausgangsanschlüsse TO des Inverters 22 und die Eingangsanschlüsse #1–#12 der Spulen L1–L12 verbinden, dadurch zu unterdrücken, dass eine Antriebsschaltung vorgesehen ist, die wie bei den neunten bis zwölften Ausführungsformen eine Neutralpunktspannungs-Erfassungsschaltung 52 umfasst.
Eine vierzehnte Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf die Spulenanschlüsse in 16A und 16B beschrieben.
Diese Ausführungsform verwendet Statoren 40A und 41A anstelle der Statoren 40 und 41 bei der neunten Ausführungsform. Die Spulen L1–L12 des Stators 40A sind über eine Deltaschaltung angeschlossen. Die Spulen L1–L12 des Stators 41A sind ebenfalls über eine Deltaschaltung angeschlossen.
Der Stator 40A bildet vier Paare von magnetischen Polen mit einem Dreiphasen-Strom auf die gleiche Weise wie der Stator 40 der neunten Ausführungsform aus. Der Stator 41A bildet drei Paare von magnetischen Polen mit einem Vierphasen-Strom auf die gleiche Weise wie der Stator 41 der neunten Ausführungsform aus.
Diese Erfindung kann auf einen Motor/Generator mit dem obigen Typ einer Deltaschaltung unter Verwendung von jeder der Antriebsschaltungen in den neunten bis zwölften Ausführungsformen angewendet werden.
Jede obige Ausführungsform zeigt, wie diese Erfindung auf eine Antriebsschaltung eines Motors/Generators zum Antrieb von zwei Rotoren durch einen einzigen Stator angewendet wird. Jedoch kann diese Erfindung auf eine Antriebsschaltung für einen andersartigen Typ eines Motors/Generators angewendet werden.
Es ist z. B. möglich, die Antriebsschaltung dieser Erfindung auf einen Motor anzuwenden, bei dem ein einziger Stator einen einzigen Rotor durch einen Wechselstrom mit vier oder mehr Phasen dreht. Wenn eine Spule unterbrochen ist oder ein Inverter nicht richtig funktioniert, ist es möglich, die Erzeugung einer Schwingung, eines Geräuschs und Drehmomentschwankungen aufgrund der Stromunterbrechung bei einem Teil der Spulen durch die PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 zu unterdrücken, die die PWM-Signale auf der Basis einer Neutralpunkt-Potenzialdifferenz steuern.
Darüber hinaus kann diese Erfindung auf eine Antriebsschaltung eines Motors angewendet werden, bei dem ein einziger Stator einen einzigen Rotor durch einen Wechselstrom mit drei Phasen dreht. Dieser Motortyp setzt seinen Betrieb nicht fort, wenn ein Strom zu einer Spule unterbrochen ist. Jedoch besteht die Möglichkeit, dass sich die Eigenschaften einer Spule verändern, während ein Stromfluss ermöglicht wird. In einem solchen Fall ist es möglich, die Veränderungen der Spuleneigenschaften durch die PWM-Signalerzeugungsschaltungen 26 zu kompensieren, die die PWM-Signale auf der Basis der Neutralpunkt-Potenzialdifferenz steuern.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung, auf die ein exklusives Eigentum oder Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

Antriebsschaltung, die für einen Motor/Generator (10, 11) geeignet ist, wobei der Motor/Generator (10, 11) einen Stator (1, 40, 40A, 41, 41A) und einen Rotor (42, 43) aufweist, der Stator (1, 40, 40A, 41, 41A) eine Mehrzahl von Spulen (L1–L12) aufweist, jede Spule (L1–L12) einen ersten Anschluss (#1–#12) aufweist und die Mehrzahl der Spulen einen Motor-Neutralpunkt (Nm) bilden, der Rotor (42, 43) sich aufgrund des von den Spulen (L1–L12) ausgebildeten rotierenden Magnetfelds dreht, wenn ein Mehrphasen-Wechselstrom den ersten Anschlüssen (#1–#12) der Spulen (L1–L12) zugeführt wird, wobei die Antriebsschaltung aufweist: eine Gleichstromquelle (21); einen Inverter (22), der den Gleichstrom in einen Mehrphasen-Wechselstrom auf der Basis von Steuersignalen umwandelt, von denen jedes je einer Phase des Stroms entspricht, und den Mehrphasen-Wechselstrom Ausgangsanschlüssen (TO) zuführt, mit denen die ersten Anschlüsse (#1–#12) der Spulen (L1–L12) verbunden sein können; und einen Differenz-Erfassungsschaltkreis (23, 24, 52), der eine Differenz des elektrischen Potenzials an dessen ersten Eingangsanschluss, mit dem der Motor-Neutralpunkt (Nm) verbunden sein kann, zum elektrischen Potenzial an dessen zweiten Eingangsanschluss erfasst, mit dem ein von der Antriebsschaltung gebildeter Neutralpunkt (Ni) verbunden ist; gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Signalerzeugungsschaltkreisen (26), von denen jeder das Steuerungssignal, das je einer Phase des Stroms entspricht, als Reaktion auf die Differenz bei den elektrischen Potenzialen erzeugt, so dass die Differenz bei den elektrischen Potenzialen reduziert wird.
Antriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei jeder der Signalerzeugungsschaltkreise (26) einen Schaltkreis (30), der das Steuerungssignal auf der Basis eines Vergleichs eines Trägersignals mit einer feststehenden Wellenform und einem Zielwert in Bezug auf einen Strom, der den Ausgangsanschlüssen (TO) zugeführt wird, mit denen der erste Anschluss (#1–#12) jeder Spule (L1–L12) jeweils verbunden sein kann, vom Inverter (22) erzeugt und einen Korrekturschaltkreis (29) aufweist, der die Differenz bei den elektrischen Potenzialen reduziert, indem eines der Trägersignale und der Zielwert bezüglich der Differenz bei den elektrischen Potenzialen reduziert werden.
Antriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Korrekturschaltkreis (29) einen Schaltkreis (29) aufweist, der das Trägersignal korrigiert, indem die Differenz bei den elektrischen Potenzialen zum Trägersignal addiert wird.
Antriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Korrekturschaltkreis (29) einen Schaltkreis (29) aufweist, der den Zielwert korrigiert, indem die Differenz bei den elektrischen Potenzialen zum Zielwert addiert wird.
Antriebsschaltung nach Anspruch 4, wobei jeder der Signalerzeugungsschaltkreise (26) ferner einen Begrenzer (35) aufweist, der eine Ausgabe des Korrekturschaltkreises (29) auf kleiner oder gleich einem festgelegten Wert begrenzt.
Antriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei jeder der Signalerzeugungsschaltkreise (26) ferner einen Eingangsanschluss (50) zum Empfang der Zielwerte aufweist, und der Differenzerfassungsschaltkreis (23, 24, 52) einen Schaltkreis (23, 24, 52) aufweist, der die Differenz eines elektrischen Potenzials an dessen ersten Eingangsanschluss und eines elektrischen Potenzials an dessen zweiten Eingangsanschluss erfasst, mit dem der durch die Antriebsschaltung gebildete Neutralpunkt (Nt) verbunden ist, der durch eine Sternschaltung der Eingangsanschlüsse (50) über Impedanzkomponenten (Z1–Z12) ausgebildet ist.
Antriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Inverter (22) mit Ausgangsanschlüssen (TO) versehen ist, die den Mehrphasen-Wechselstrom ausgeben, und der Differenzerfassungsschaltkreis (23, 24, 52) einen Schaltkreis (23, 24, 52) aufweist, der die Differenz eines elektrischen Potenzials an seinem ersten Eingangsanschluss und eines elektrischen Potenzials an seinem zweiten Eingangsanschluss erfasst, mit dem der von der Antriebsschaltung gebildete Neutralpunkt (Ni) verbunden ist, der durch eine Sternschaltung der Ausgabeanschlüsse (TO) des Inverters (22) über die Impedanzkomponenten (Z1–Z12) ausgebildet ist.
Antriebsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Mehrphasen-Wechselstrom vier Phasen oder mehr als vier Phasen aufweist.