(57)【要約】  本発明は、相電流(iu、iv、iw)によって定義される電流ベクトルを回転させるように、位相を電圧源に切換え式に接続するステップを含む方法に関する。前記方法はまた、1つまたは複数の位相について、電流ベクトルが少なくとも1回転する間に、1回転の一部にわたって位相を開回路にするようにその位相を電圧源から切断し、対応する相電流(iu、iv、iw)を消滅させ、1回転の他の部分にわたってその位相を電圧源に切換え式に接続するステップを含む。
2016515798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸(A)周りでそれぞれの方向を有する位相(u、v、w)を含み、かつ前記回転軸(A)から生じる電流ベクトル(i)を定義するそれぞれの相電流(iu、iv、iw)を搬送するように意図された電気モータ(104)に電力を供給する方法であって、
-  前記電流ベクトル(i)を回転させるように、前記位相(u、v、w)を電圧源(102)に切換え式に接続するステップ(302)
を含み、
前記位相(u、v、w)を切換え式に接続する前記ステップが、1つまたは複数の前記位相(u、v、w)の各々について、前記電流ベクトル(i)が少なくとも1回転する間に、
-  前記1回転の一部にわたって前記位相(u、v、w)を前記電圧源(102)から切断して、前記位相(u、v、w)を開回路にするステップと、
-  前記1回転の他の部分にわたって前記位相(u、v、w)を前記電圧源(102)に切換え式に接続するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記1回転の一部にわたって切断する前記ステップと、前記1回転の他の部分にわたって接続する前記ステップとが、前記電気モータ(104)のすべての前記位相(u、v、w)に適用される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記位相(u、v、w)の方向に対する垂線(Pu、Pv、Pw)が、前記位相(u、v、w)が前記電圧源(102)から切断される、前記1回転の前記一部を通る、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記位相(u、v、w)が前記電圧源(102)から切断される、前記1回転の前記一部が、2つの別個の下位部分を含み、切断可能な位相(u、v、w)の方向に対する前記垂線(Pu、Pv、Pw)が、前記下位部分の各々を通る、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
一時に1つの位相だけが切断されて、開回路になる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相(u、v、w)を切断し、かつ前記1回転の他の部分にわたって前記位相、または前記位相(u、v、w)の各々を切換え式に接続するために、
-  前記相電流(iu、iv、iw)の測定値を受け取るステップ(304)と、
-  位相(u、v、w)に関連付けられた少なくとも1つの所定の扇形区域に属する前記相電流(iu、iv、iw)の測定値に対応する前記電流ベクトル(i)を求めるステップ(310)と、
-  前記電流ベクトル(i)が属する前記所定の扇形区域に関連付けられた各位相(u、v、w)を切断するステップ(314、318、320)と、
-  他の位相を切換え式に接続するステップ(314、318、320)と
をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相(u、v、w)の各々を切断し、かつ前記1回転の他の部分にわたって前記位相、または前記位相(u、v、w)の各々を切換え式に接続するために、
-  設定点電流ベクトル(i*)を受け取るステップ(308)と、
-  位相(u、v、w)に関連付けられた少なくとも1つの所定の扇形区域に属する設定点電流ベクトル(i*)を求めるステップ(802)と、
-  前記設定点電流ベクトル(i*)が属する前記所定の扇形区域に関連付けられた各位相(u、v、w)を切断するステップ(804、318、320)と、
-  他の位相を切換え式に接続するステップ(804、318、320)と
をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相(u、v、w)の各々を切断し、かつ前記1回転の他の部分にわたって前記位相、または前記位相(u、v、w)の各々を切換え式に接続するために、
-  前記相電流(iu、iv、iw)を測定するステップと、
-  相電流の消滅の有無を検出するステップ(902)と、
-  相電流が消滅していた場合、前記相電流が消滅していた前記位相を切断し、相電流が消滅していなかった場合、前記相電流が消滅した最後の位相を切断するステップ(904、318、320)と、
-  他の位相を前記電圧源(102)に切換え式に接続するステップ(320)と
をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータによって実行されると、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実施するように、前記コンピュータによって、電気モータ(104)を電圧源(102)に接続するインバータを制御させる命令行を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１０】
電気モータ(104)を電圧源(102)に接続するインバータ(106)の制御デバイス(110)であって、前記電気モータ(104)が、前記電気モータ(104)の回転軸(A)周りでそれぞれの方向を有する位相(u、v、w)を含み、かつ前記回転軸(A)から生じる電流ベクトル(i)を定義するそれぞれの相電流(iu、iv、iw)を搬送するように構成され、前記制御デバイス(110)が、前記インバータ(106)によって前記位相(u、v、w)を前記電圧源(102)に切換え式に接続し、それによって前記電流ベクトル(i)を回転させるように、前記インバータ(106)を制御するように構成され、
前記制御デバイス(110)が、1つまたは複数の位相(u、v、w)の各々について、前記電流ベクトル(i)が少なくとも1回転する間に、
-  前記1回転の一部にわたって、前記インバータ(106)によって前記位相(u、v、w)を前記電圧源(102)から切断して、前記位相(u、v、w)を開回路にするように前記インバータ(106)を制御し、かつ
-  前記1回転の他の部分にわたって、前記インバータ(106)によって前記位相(u、v、w)を前記電圧源(102)に切換え式に接続させるように前記インバータ(106)を制御するように
さらに構成されることを特徴とする、制御デバイス(110)。
【請求項１１】
-  回転軸(A)周りでそれぞれの方向を有する位相(u、v、w)を含み、かつ前記回転軸(A)から生じる電流ベクトル(i)を定義するそれぞれの相電流(iu、iv、iw)を搬送するように構成された電気モータ(104)と、
-  電圧源(102)と、
-  前記電圧源(102)を前記電気モータ(104)の前記位相(u、v、w)に接続するように適合されたインバータ(106)と、
-  請求項10に記載の制御デバイス(110)と
を含む、回転電気機械(100)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータに電力を供給するための方法、関連するコンピュータプログラム、インバータ制御デバイス、および回転電気機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
仏国特許出願公開FR2974466には、回転軸周りでそれぞれの方向を有する位相を含み、かつ回転軸から生じる電流ベクトルを定義するそれぞれの相電流を搬送するように意図された電気モータに電力を供給する方法であって、電流ベクトルを回転させるように、位相を電圧源に切換え式に接続するステップを含む方法が記載されている。
【０００３】
この方法の実施に際しては、一般に、制御デバイスが、インバータによって各位相に交番して電圧を印加する切換え動作を行うように、インバータを制御するように適合され、電圧は、たとえば、直流電圧源によって供給される電圧、およびその逆電圧である。
【０００４】
電気モータの各位相は独立しているので、相電流の合計はゼロにはならず、したがって単極電流(homopolar current)が出現することがある。ここで、従来の多相機械では、位相間の磁気結合によって、単極電流のインピーダンスが極めて低くなることが阻止され、したがって高度のリプルが出現する。このリプルは、モータの回転子を駆動する回転磁界の生成に寄与せず、したがって望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】FR2974466
【特許文献２】FR2938711
【特許文献３】FR2944391
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、そのようなリプルを低減させることが求められ得る。さらに、インバータの切換え動作によって生じる損失を低減させることもやはり、求められ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を少なくとも一部でも解決するために、回転軸周りでそれぞれの方向を有する位相を含み、かつ回転軸から生じる電流ベクトルを定義するそれぞれの相電流を搬送するように意図された電気モータに電力を供給する方法であって、
-  電流ベクトルを回転させるように、位相を電圧源に切換え式に接続するステップを含み、
位相を切換え式に接続するこのステップが、1つまたは複数の位相の各々について、電流ベクトルが少なくとも1回転する間に、
-  1回転の一部にわたって、位相を電圧源から切断して、その位相を開回路にするステップと、
-  1回転の他の部分にわたって、位相を電圧源に切換え式に接続するステップと
を含むことを特徴とする、方法が提案される。
【０００８】
任意選択で、1回転の一部にわたって切断するステップと、1回転の他の部分にわたって接続するステップとが、電気モータのすべての位相に適用される。
【０００９】
また、任意選択で、位相の方向に対する垂線が、位相が電圧源から切断される1回転の一部を通る。
【００１０】
また、任意選択で、位相が電圧源から切断される1回転の一部が、2つの別個の下位部分を含み、切断可能な位相の方向に対する垂線が、その下位部分の各々を通る。
【００１１】
また、任意選択で、一時に1つの位相だけが切断されて、開回路になる。
【００１２】
また、任意選択で、本方法は、1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相の各々を切断し、かつ1回転の他の部分にわたってこの位相、または位相の各々を切換え式に接続するために、
-  相電流の測定値を受け取るステップと、
-  位相に関連付けられた少なくとも1つの所定の扇形区域に属する相電流の測定値に対応する電流ベクトルを求めるステップと、
-  電流ベクトルが属する所定の扇形区域に関連付けられた各位相を切断するステップと、
-  他の位相を切換え式に接続するステップと
をさらに含む。
【００１３】
また、任意選択で、本方法は、1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相の各々を切断し、かつ1回転の他の部分にわたってこの位相、またはこれらの位相の各々を切換え式に接続するために、
-  設定点電流ベクトルを受け取るステップと、
-  位相に関連付けられた少なくとも1つの所定の扇形区域に属する設定点電流ベクトルを求めるステップと、
-  設定点電流ベクトルが属する所定の扇形区域に関連付けられた各位相を切断するステップと、
-  他の位相を切換え式に接続するステップと
をさらに含む。
【００１４】
また、任意選択で、本方法は、1回転の一部にわたって少なくとも1つの位相の各々を切断し、かつ1回転の他の部分にわたってこの位相、またはこれらの位相の各々を切換え式に接続するために、
-  相電流を測定するステップと、
-  相電流の消滅(cancellation)の有無を検出するステップと、
-  相電流が消滅していた場合、相電流が消滅していた位相を切断し、相電流が消滅していなかった場合、相電流が消滅した最後の位相を切断するステップと、
-  他の位相を電圧源に切換え式に接続するステップと
をさらに含む。
【００１５】
コンピュータによって実行されると、本発明による方法を実施するように、コンピュータによって、電気モータを電圧源に接続するインバータを制御させる命令行を含むコンピュータプログラムもやはり、提案される。
【００１６】
電気モータを電圧源に接続するインバータの制御デバイスであって、この電気モータは、電気モータの回転軸周りでそれぞれの方向を有する位相を含み、かつ回転軸から生じる電流ベクトルを定義するそれぞれの相電流を搬送するように意図され、この制御デバイスは、インバータによって位相を電圧源に切換え式に接続し、それによって電流ベクトルを回転させるように、インバータを制御するように意図され、この制御デバイスは、1つまたは複数の位相の各々について、電流ベクトルが少なくとも1回転する間に、
-  1回転の一部にわたって、インバータによって位相を電圧源から切断して、位相を開回路にするようにインバータを制御し、かつ
-  1回転の他の部分にわたって、前記インバータによって位相を電圧源に切換え式に接続させるようにインバータを制御するようにさらに構成されることを特徴とする、制御デバイスが提案される。
【００１７】
-  回転軸周りでそれぞれの方向を有する位相を含み、かつ回転軸から生じる電流ベクトルを定義するそれぞれの相電流を搬送するように意図された電気モータと、
-  電圧源と、
-  電圧源を電気モータの位相に接続するように適合されたインバータと、
-  本発明による制御デバイスと
を含む、回転電気機械もやはり、提案される。
【００１８】
次に、本発明の実施形態について、添付の図を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第1の実施形態による回転電気機械を示す図である。
【図２】図1の回転電気機械で定義される電流ベクトルの1回転にわたる扇形区域を示す図である。
【図３】図1の回転電気機械に使用される電力を供給する方法の流れ図である。
【図４】望ましくないリプルの低減を例示するための設定点相電流のグラフである。
【図５】望ましくないリプルの低減を例示するための相電流のグラフである。
【図６】望ましくないリプルの低減を例示するための相電流のグラフである。
【図７】望ましくないリプルの低減を例示するための相電流のグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態において使用される電力を供給する方法の流れ図である。
【図９】本発明の他の実施形態において使用される電力を供給する方法の流れ図である。
【図１０】本発明の他の実施形態において使用される電力を供給する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第1の実施形態
図1:回転電気機械100
次に、本発明による回転電気機械100について、図1を参照しながら説明する。記載の例では、回転電気機械100を用いて、電圧源から回転子を駆動して回転させている(モータ機能)が、本発明は発電機も包含し、その場合は、この回転電気機械は、回転子の回転によって電圧源に電力を供給するものである。
【００２１】
電圧源102
まず、回転電気機械100は、電気的接地Mを基準とした直流電圧Eを供給するように意図された電圧源102を含む。
【００２２】
電気モータ104
回転電気機械100は、電気モータ104をさらに含む。電気モータ104は、固定子と、固定子に対して回転軸A周りで回転するように意図された回転子とを含む。電気モータ104は、3つの位相u、v、wをさらに含み、これらの位相は、回転軸Aを横断する平面に等しく分散された方向を有し、したがってこの横断面において互いに120°ずつ分離されている。各位相u、v、wは2つの限界値を有する。位相uとvとwとは独立であり、すなわち、それらの端子の一方が互いに接続されてはいない。位相u、v、wは、それぞれの相電流iu、iv、iwを搬送するものである。これらの相電流iu、iv、iwは、回転軸Aを横断し、かつ回転軸Aに垂直な平面において電流ベクトルiを定義する。より詳細には、各相電流iu、iv、iwは、位相ベクトルを、一方では方向によって、各電流が流れ込む位相u、v、wの方向を表し、他方ではノルムによって、この相電流iu、iv、iwの値を表すことによって定義している。次いで、電流ベクトルiを位相ベクトルのベクトル和として定義する。この電流ベクトルiは、回転子の回転に従い、したがってこの電流ベクトルiによって回転子の位置を表すことが可能となる。
【００２３】
インバータ106
この回転駆動システム100は、電気モータ104の各位相u、v、wを直流電圧源102に切換え式に接続するように意図されたインバータ106をさらに含む。インバータ106は、各位相u、v、wに電圧+E、その逆電圧-E、ゼロ電圧を選択的に印加するように、または両端子を切断して位相u、v、wを開回路にし、それによって位相u、v、wの電流を遮断するように、位相u、v、wの各端子を切換え式に、電圧Eへと接続、もしくは電圧Eから切断、または接地Mへと接続、もしくは接地Mから切断するものである。インバータは、特に、各々が電圧源102の端子を位相u、v、wの端子に接続するスイッチを含む。したがって、各位相u、v、wについてHブリッジが生成される。したがって、3つの位相u、v、wが存在する記載の本実施形態では、インバータ106は3つのHブリッジと、12個のスイッチとを含む。さらに、インバータ106は、各スイッチに並列のフリーホイールダイオードを含む。
【００２４】
センサ108
回転駆動システム100は、相電流iu、iv、iwを測定するように意図されたセンサ108をさらに含む。
【００２５】
制御デバイス110
回転駆動システム100は、インバータ106を制御するように意図された制御デバイス110をさらに含み、この制御デバイス110は、インバータ106によって位相u、v、wを電圧源102に切換え式に接続させ、それによって電流ベクトルiを回転軸A周りで回転させ、回転子を固定子に対して回転させるように、インバータ106を制御する。
【００２６】
記載の実施形態では、制御デバイス110は、コンピュータプログラムが記憶されるメモリ112と、コンピュータプログラムを実行するように意図された処理装置114とを含むコンピュータ(「プロセッサ」と称することもある)である。処理装置114は、制御デバイス110によって、すなわち処理装置114によって実行されると、電気モータ104に電力を供給する本方法の諸ステップを実行するように、制御デバイス110によってインバータ106を制御させる命令を含み、これについては図3を参照しながら以下で説明する。さらに、メモリ112には、少なくとも1つの所定の扇形区域と、所定の位相との間の少なくとも1つの関連付け(association)が記憶されている。たとえば、各扇形区域は、メモリ112内では、その区域がカバーする角度範囲によって表される。
【００２７】
図2:位相と扇形区域との関連付け
次に、メモリ112に記憶された関連付けについて、図2を参照しながら説明する。
【００２８】
電流ベクトルiの1回転を、同じ角度π/3の6つの扇形区域S1u、S2u、S1v、S2v、S1w、およびS2wに分割し、各区域は、回転軸Aを通って各位相の方向に対する、または各位相の平面で延びる垂線Pu、Pv、Pwを中心としている。各位相u、v、wは、対向する2つの扇形区域(S1uとS2u、またはS1vとS2v、またはS1wとS2w)に関連付けられ、これらの各区域に、その位相u、v、wの方向に対する垂線Pu、Pv、Pwが通っている。
【００２９】
したがって、位相uは、扇形区域S1uおよびS2uに関連付けられ、位相vは、扇形区域S1vおよびS2vに関連付けられ、位相wは、扇形区域S1wおよびS2wに関連付けられている。
【００３０】
各扇形区域S1u、S2u、S1v、S2v、S1w、S2wは、その扇形区域を通っている垂線と、隣接するそれぞれの2つの垂線との間の2つの角をそれぞれ2等分する2本の二等分線間にわたって延在することが理解されよう。たとえば、扇形区域S1uは、垂線Puと垂線Pvとの間の角の二等分線と、垂線Puと垂線Pwとの間の角の二等分線との間に延在する。
【００３１】
図3:電力供給方法300
次に、図3を参照しながら、電気モータ104に電力を供給する方法300について説明する。
【００３２】
ステップ302で、制御デバイス110およびインバータ106は、電流ベクトルiを多数の回転数、たとえば10000回を超える回転数で回転させるように、位相u、v、wを電圧源102に切換え式に接続する。
【００３３】
このステップ302は、下記のステップを含むループとなっている。
【００３４】
ステップ304で、制御デバイス110は、センサ108によって供給される相電流iu、iv、iwの測定値を受け取る。
【００３５】
ステップ306で、制御デバイス110は、相電流iu、iv、iwの測定値から電流ベクトルiを求める。記載の本実施形態では、制御デバイス110は、軸X-Yの正規直交系において電流ベクトルの座標iX、iYを求める。
【００３６】
ステップ308で、制御デバイス110は、設定点電流ベクトルi*を受け取る。記載の本実施形態では、設定点電流ベクトルi*は、軸X-Yの正規直交系においてその座標iX*、iY*によって表される。さらに、この設定点電流ベクトルi*は、「標準」であり、すなわち以下で説明する各位相の切断を考慮に入れていない。
【００３７】
ステップ310で、制御デバイス110は、電流ベクトルiと設定点電流ベクトルi*との間の差Δiを求める。記載の本実施形態では、制御デバイス110は、軸X-Yの正規直交系における差Δix、Δiyを求める。
【００３８】
以下のステップ312および314は、ステップ304から310と並列に実行される。
【００３９】
ステップ312で、制御デバイス110は、電流ベクトルiが、メモリ102に記憶された扇形区域S1u、S2u、S1v、S2v、S1w、S2wのうちの1つに属するかを判定する。この目的で、制御デバイス110は、たとえば、電流ベクトルiの角度θを求め、その角度θを、記憶されている扇形区域によってカバーされる角度範囲と比較する。
【００４０】
ステップ314で、制御デバイス110は、電流ベクトルiが属する扇形区域に関連付けられた各位相を切断すべきと判定する。したがって、他の位相、すなわち切断すべきと判定されなかった他の位相が「切換え式に接続すべき」として判定されることになる。したがって、各位相について、電流ベクトルiがその位相に関連付けられた扇形区域に属する場合、その位相は切断されることになり、電流ベクトルiがその位相に関連付けられた扇形区域から出ると、その電流ベクトルiは「再接続される」、すなわち切換え式に接続されることになる。記載の本実施形態では、扇形区域は重なっていないので、一時に1つの位相だけが切断されることになる。ある位相が切断されることになる度に、先に切断されていた位相が「再接続される」、すなわち切換え式に接続されることになる。
【００４１】
ステップ316で、制御デバイス110は、切断されることになっていない位相(すなわち切換え式に接続すべきと判定された位相)について、設定点相電圧Uu*、Uv*、またはUw*をたとえば差Δiから求める。したがって、記載の本実施形態では、制御デバイス110は、2つの設定点相電圧を求める。たとえば、電流ベクトルiが位相uに関連付けられた扇形区域S1uに属する場合、制御デバイス110は、位相uを切断すべきと判定し、設定点相電圧Uv*およびUw*を求める。
【００４２】
ステップ318で、制御デバイス110は、コマンドCを求め、インバータ106にそのコマンドを送信する。コマンドCは、インバータ106に、一方で、切断すべき各位相を切断するように指示し、他方で、他の位相の各々を、その位相について求められた設定点相電圧を(時間平均で)印加するように、電圧源102に切換え式に接続するように指示するものである。記載の本実施形態では、扇形区域は重なっていないので、一時に1つの位相だけが切断される。たとえば、位相uを切断すべき場合、コマンドCは、位相uを切断するようにインバータ106に指示するものである。
【００４３】
ステップ320で、インバータ106は、コマンドCを適用し、指示された切断を実行する。切断は、具体的には位相の端子にあるスイッチを開くことによって反映される。切断すべき位相がまだ切断されていなかった場合、相電流が消滅し、その位相が開回路になるまで、相電流はフリーホイールダイオードに流れる(相電流は、ゼロのままとなる)。
【００４４】
切断すべき位相がすでに切断されていた場合、切断の実施は、この切断を維持し、したがってこの位相を開回路のまま維持することを意味する。
【００４５】
したがって、各位相u、v、wは、メモリ112内の、その位相に関連付けられた扇形区域に対応する1回転の一部にわたって電圧源102から切断されて、開回路になる。
【００４６】
同じステップ320で、インバータ106はコマンドCを適用し、求められた切換え接続を行い、たとえば、各位相に異なる電圧、たとえば電圧+E、電圧-E、またはゼロ電圧(位相の2つの接地端子)を交番して印加する。切換えは、概ね1〜20kHzの間の高周波数で行われる。
【００４７】
したがって、各位相u、v、wは、1回転の他の部分にわたって、すなわちメモリ112内の、その位相に関連付けられた扇形区域に対応しない部分にわたって電圧源102に切換え式に接続される。
【００４８】
その後、本方法はステップ304に戻る。
【００４９】
図4から図7:動作の説明
位相u、v、wの端子における電圧Uu、Uv、Uwと、相電流iu、iv、iwとは、次の式によって簡略に関連付けられる。
【００５０】
【数１】
2016515798.tif 000003
【００５１】
式中、Mは2つの位相間の磁気結合であり、Lは位相の漏れインダクタンスである。従来の三相モータでは、Lは、Mよりもはるかに小さく、たとえば1/10程度である。
【００５２】
電圧Uu、Uv、Uwと単極電流(3つの相電流iu、iv、iwの合計)との間の関係はまた、次のように書くこともできる。
【００５３】
【数２】
2016515798.tif 000004
【００５４】
ある位相、たとえば位相wが切断され、開回路になると、その相電流はゼロになり、したがって上式は次のようになる。
【００５５】
【数３】
2016515798.tif 000005
【００５６】
さらに、切断された位相の端子における電圧は、もはやインバータ106によって付勢されることはないが、次の関係によって表される。
【００５７】
【数４】
2016515798.tif 000006
【００５８】
前述の2つの式を組み合わせることによって、切断されていない相電流と、それらの位相の端子における電圧との間で、次の式が得られる。
【００５９】
【数５】
2016515798.tif 000007
【００６０】
iu+ivは必ずしもゼロではないので、単極電流が出現する。この単極電流は、位相切断が行われなかった場合の3Lに比べて、3L+Mの値を有する高いインダクタンスを受ける。MはLよりも約10倍大きいので、したがってインダクタンスは、位相切断のないケースに比べて10/3倍となる。
【００６１】
したがって、少なくとも1つの位相をまず切断することによって、切断された各位相に対応する切換え動作が回避されるので、切換え損失を低減させることが可能となる。さらに、この高いインダクタンス(3L+M)のため、単極電流における望ましくないリプルが低減する。
【００６２】
さらに、電流ベクトルiの1回転において、各位相を切断する時点を注意深く選択することにより、電気モータ104によって供給されるトルクに対する切断の影響が制限される。より詳細には、位相u、v、wは、電流ベクトルiが、回転軸Aを通過している位相に対して垂線Pu、Pv、Pw上にある場合、トルクには寄与せず、この垂線の周りでもほとんど寄与しないことに留意されたい。
【００６３】
図4は、一定トルクの設定点電流ベクトルi*を設定点相電流iu*、iv*、iw*の形で示す。これらの設定点相電流iu*、iv*、iw*は、この場合正弦波であり、各電流の相対位相は2π/3である。
【００６４】
図5は、位相u、v、wにおける相電流iu、iv、iwを示す。これらの相電流は、位相を切断して開回路にしている範囲に対応する期間がゼロ電流期間となっていることを特徴とすることが理解されよう。
【００６５】
図6は、切断が行われていない場合の相電流における望ましくないリプルを示している(これは、通常の状況である)。
【００６６】
図7は、本発明による方法によって生成した相電流における望ましくないリプルを示している。リプルの振幅が確かに低減していることが理解されよう。
【００６７】
第2の実施形態
第2の実施形態では、電流ベクトルi(の測定値)ではなく、設定点電流ベクトルi*を用いて、切断すべき位相u、v、wを求める。
【００６８】
本実施形態では、回転電気機械100は、メモリ112内に記憶される関連付けが、設定点扇形角度の位相に関連付けられる(すなわち、第1の実施形態のように電流ベクトルi(の測定値)ではなく、設定点電流ベクトルi*と比較するものである)点を除き、図1のものと同一である。記載の本実施形態では、関連付けは図2に示すものと同一である。
【００６９】
図8:電力供給方法800
次に、図8を参照しながら、第2の実施形態で使用される電気モータ104に電力を供給する方法800について説明する。
【００７０】
電力供給方法800は、次の点を除いて、図3と同一である。
【００７１】
ステップ312がステップ802に取って替わり、ステップ802では、制御デバイス110によって、設定点電流ベクトルi*が、記憶されている設定点扇形区域のうちの1つに属するかを判定する。
【００７２】
ステップ314がステップ804に取って替わり、ステップ804では、制御デバイス110によって、設定点電流ベクトルi*が属している設定点扇形区域に関連付けられた位相を切断すべきと判定する。
【００７３】
したがって、通常は、設定点電流ベクトルi*の角度は、電流ベクトルiの測定角度に近いので、位相u、v、wは、図2に示す扇形区域と実質的に同じ扇形区域にわたって切断される。
【００７４】
第3の実施形態
第3の実施形態では、相電流iu、iv、iwの消滅を用いて、切断すべき位相u、v、wを求める。
【００７５】
本実施形態では、回転電気機械100は、メモリ112に扇形区域と位相との間の関連付けが含まれない点を除いて、図1と同一である。
【００７６】
図9:電力供給方法900
次に、図9を参照しながら、第3の実施形態で使用される電気モータ104に電力を供給する方法900について説明する。
【００７７】
電力供給方法900は、次の点を除いて、図3と同一である。
【００７８】
ステップ312および314が、下記のステップ902および904に取って替わっている。
【００７９】
ステップ902で、制御デバイス110は、相電流の消滅を検出する。
【００８０】
ステップ904で、制御デバイス110は、相電流が消滅した位相を切断すべきと判定する。いずれの相電流も切断されていなかった場合、ステップ904で、制御デバイス110は、相電流が消滅した最後の位相を接続すべき、すなわち切断されたままとなっていると判定する。
【００８１】
したがって、位相を切断すべき時点を判定するための本方法を用いると、各位相は、図2に示す扇形区域と実質的に同じ扇形区域にわたって切断される。
【００８２】
第4の実施形態
第4の実施形態では、相電流の値を互いに比較することによって、切断すべき位相を求める。
【００８３】
本実施形態では、回転電気機械100は、メモリ112が扇形区域と位相との間の関連付けを含まない点を除いて、図1のものと同一である。
【００８４】
図10:電力供給方法1000
次に、図10を参照しながら、第4の実施形態で使用される電気モータ104に電力を供給する方法1000について説明する。
【００８５】
電力供給方法1000は、次の点を除いて、図3と同一である。
【００８６】
ステップ312および314が、下記のステップ1002および1004に取って替わっている。
【００８７】
ステップ1002で、制御デバイス110は、設定点相電流iu*、iv*、iw*の絶対値を比較する。設定点相電流は、たとえば設定点電流ベクトルi*を位相u、v、wの方向に投影することによって得られる。
【００８８】
ステップ1004で、制御デバイス110は、最も低い絶対値を有する設定点相電流を搬送している位相を切断すべきと判定する。
【００８９】
これらの2つのステップは、次の条件にまとめることができる。|iu*|<|iv*|、かつ|iu*|<|iw*|である場合、位相uが切断されることになる。|iv*|<|iu*|、かつ|iv*|<|iw*|である場合、位相vが切断されることになる。|iw*|<|iu*|、かつ|iw*|<|iv*|である場合、位相wが切断されることになる。
【００９０】
したがって、位相を切断すべき時点を判定するための本方法を用いると、各位相は、図2に示す扇形区域と実質的に同じ扇形区域にわたって切断される。
【００９１】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、添付の特許請求の範囲によって規定されるものであり、その範囲は、当業者の一般的な背景知識から導き出すことができるすべての改変構成および代替構成を包含するものである。
【００９２】
具体的には、電気モータは4つ以上の位相を有してもよい。
【００９３】
さらに、インバータは、出願FR2938711およびFR2944391に記載のように、電源と充電電気デバイスとの組合せ体に属してもよい。
【００９４】
さらに、たとえば3相以上を含む多相システムでは、位相が切断される部分は重なってもよい。
【００９５】
さらに、第1の実施形態では、相電流は、たとえば、センサ以外の手段、たとえば回転子の位置に基づいて、相電流を推定するためのデバイスによって取得してもよい。
【００９６】
さらに、制御デバイスは、コンピュータプログラムではなく、上述の本方法のステップを実行するための専用の電子システムを含んでもよい。
【００９７】
さらに、扇形区域は、切断が顕著な効果を有するように、各々が好ましくは少なくとも1°の角度を有する。
【符号の説明】
【００９８】
100  回転電気機械、回転駆動システム
102  電圧源
104  電気モータ
106  インバータ
108  センサ
110  制御デバイス
112  メモリ
114  処理装置
【図１】
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【図２】
2016515798.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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