(57)【要約】  本発明は電動式の機械に関する。電動式の機械は、それぞれ同数の相を有する少なくとも２つの機械部分を有し、これらの機械部分は、それぞれ互いに独立してロータを回動させるための回転磁界を生成するように構成されている。この電動式の機械は、好ましくは、それぞれの機械部分のための電力出力段を有し、電力出力段は、それぞれ互いに独立して機械部分を通電するように構成されている。さらに電動式の機械は少なくとも１つの、又は１つのみの制御ユニットを有し、この制御ユニットは、電力出力段に接続されており、電力出力段を制御するためのＰＷＭ信号を生成するように構成されている。本発明によれば、制御ユニットは、機械部分のためのＰＷＭパルスがそれぞれＰＷＭ周期の開始時点で開始するように機械部分のためのＰＷＭ信号を生成し、及び／又はＰＷＭパルスがそれぞれさらなる機械部分のためのＰＷＭ周期の終了時点で終了するように、さらなる機械部分のためのＰＷＭパルスを生成するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）及びロータ（１１）を有する電動式の機械（１）であって、該機械が、それぞれ同じ相数を有する少なくとも２つの機械部分（３、４）を有し、該機械部分が、ステータ（２）のステータコイル（５、６、７、８、９、１０）の一部をそれぞれ含み、ロータ（１１）を回動させるための回転磁界を互いに独立して生成するように構成されている電動式の機械（１）において、
該機械（１）が、それぞれの機械部分（３、４）のために電力出力段（１３、１４）を有し、機械（１）が少なくとも１つの制御ユニット（１７）を有し、該制御ユニットが電力出力段（１３、１４）に接続されており、該電力出力段（１３、１４）を制御するためのＰＷＭ信号（５３、５４）を生成するように構成されており、制御ユニット（１７）が、機械部分（３）のためのＰＷＭパルス（６１）がそれぞれＰＷＭ周期（６４）の開始時点（６３）で始まるように、機械部分（３）のためのＰＷＭパルス（６１）を生成するように構成されていることを特徴とする電動式の機械（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、別の機械部分（４）のためのＰＷＭパルス（６５）がそれぞれＰＷＭ周期（６６）の終了時点（６７）で終了するように、別の機械部分（４）のためのＰＷＭパルス（６５）を生成するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、互いに異なる機械部分のＰＷＭ周期（６４、６６）を、互いに位相をずらして生成するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電動式の機械（１）において、
該機械（１）が、前記制御ユニット（１７）に接続された少なくとも１つの電流センサ（１５、１６）を有し、該電流センサが、前記機械部分（３、４）の少なくとも１つの相又は全ての相の相電流を検出するように構成されており、制御ユニット（１７）が、機械部分（３、４）のＰＷＭ周期の共通のパルス停止中に機械部分（３、４）の少なくとも１つの相の相電流を検出するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、機械部分の全ての相のデューティサイクルを所定の時間間隔だけ延長又は短縮するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項６】
請求項５に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、ハイサイドパルス及びローサイドパルスのパルス継続時間を交互に延長又は短縮するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の電動式の機械（１）において、
前記制御ユニット（１７）が、電流検出間隔（７１）を生成し、該電流検出間隔（７１）内に電流を検出し、機械部分の共通のパルス停止継続時間内に電流検出間隔（７１）を生成するように構成されている電動式の機械（１）。
【請求項８】
少なくとも２つの機械部分（３、４）を有する電動式の機械（１）を制御する方法において、機械部分（３、４）が、それぞれ同じ数のステータコイル（５、６、７、８、９、１０）を有し、ステータコイル（５、６、７、８、９、１０）を制御するために、複数のＰＷＭパルス（６１）を含むパルス幅変調パルスパターンを生成し、１つの機械部分（３、４）のためのＰＷＭパルス（６１、６５）を、それぞれＰＷＭ周期（６４）の開始時点（６３）で開始し、別の機械部分（３、４）のためのＰＷＭパルス（６５）を別の機械部分のためのＰＷＭ周期（６６）の終了時点（６７）で終了する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
少なくとも１つのステータコイル（５、６、７、８、９、１０）を通って流れる電流を、機械部分のためのパルスの共通のパルス停止中に、電流検出間隔内に検出する方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の方法において、
１つの機械部分（３）及び別の機械部分（４）のＰＷＭ周期（６５、６６）を、それぞれ互いに位相をずらす方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式の機械、特に電動モータ及び／又は発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式の機械は、ステータ及びロータを有する。この機械は、それぞれ同じ相数を有する少なくとも２つの機械部分を有する。機械部分は、好ましくは、それぞれステータのステータコイルの一部を有し、それぞれ、ロータを回動させるための回転磁界を互いに独立して生成するように構成されている。この機械は、好ましくは、それぞれの機械部分のために電力出力段を有し、これらの電力出力段は、それぞれ互いに独立して機械部分を通電するように構成されている。機械は少なくとも１つの、又は１つのみの制御ユニットも有し、この制御ユニットは電力出力段に接続されており、電力出力段を制御するためのＰＷＭ信号（ＰＷＭ＝パルス幅変調）を生成するように構成されている。機械部分は、それぞれ、好ましくはそれぞれの相について少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、又は１つのみのステータコイルを有する。
【０００３】
ドイツ特許出願公開第１０２００５０４３５７６号明細書により、電気的に分離した少なくとも２つのステータ巻線を有する電気機械を作動する方法が知られており、第１のステータ巻線は第１の部分コンバータを介して給電され、第２のステータ巻線は第２の部分コンバータを介して給電される。部分コンバータは、ずらされたクロック信号によって制御される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明によれば、制御ユニットは、１つの機械部分のためのＰＷＭパルスがそれぞれＰＷＭ周期の開始時点に開始するように機械部分のためのＰＷＭ信号を生成するように構成されており、及び／又はＰＷＭパルスがそれぞれ別の機械部分のためのＰＷＭ周期の終了時点で終了するように、別の機械部分のためのＰＷＭパルスを生成するように構成されている。このように構成された制御ユニットによって、いずれか１つの機械部分のためのＰＷＭパルスをそれぞれ特に左側をそろえてＰＷＭ周期の開始時に一緒に開始するように生成することができ、別の機械部分のためのＰＷＭパルスをそれぞれ特に右側をそろえてＰＷＭ周期の終了時に一緒に終了するように生成することができる。
【０００５】
有利には、電力出力段によって機械部分のステータコイルに接続される相電流のオン又はオフの切換を行わない、スイッチングパルスのない時間間隔が形成される。ステータコイル電流をオン又はオフに切り換えることは、ステータコイル電流の電流検出を損なうか又は不可能にする可能性があるＥＭＣ干渉を引き起こすことが認識されている。
【０００６】
別の実施形態では、制御ユニットは、１つの機械部分のためのＰＷＭパルスがそれぞれＰＷＭ周期の開始時点で開始又は終了し、別の機械部分のためのＰＷＭパルスを中央で生成するように、機械部分のＰＷＭ信号を生成するように構成されている。有利には、変調範囲に対して、電流検出のためのスイッチングパルスのない時間窓を生成することができる。
【０００７】
別の好ましい実施形態では、制御ユニットは、少なくとも２つ又は全ての機械部分のＰＷＭパルスがそれぞれＰＷＭ周期の開始時点で開始又は終了するように、機械部分のＰＷＭ信号を生成するように構成されている。これにより、このように形成された電力出力段のＰＷＭ制御に基づいて、機械の広い変調範囲にわたる電流検出のための時間間隔を有利に形成することができる。
【０００８】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、少なくとも１つ又は複数のＰＷＭ周期のためのデューティサイクルを変更し、これにより、機械、特に機械部分の変調を変更するように構成されたパルス幅変調器を有する。ＰＷＭ変調器は、好ましくは、ＰＷＭ周期に関して、特に左側をそろえて一緒に開始するか、又は特に右側をそろえて一緒に終了するように機械部分のためのパルス幅変調パルスを生成するように構成されている。
【０００９】
制御ユニットは、好ましくは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又はＦＰＧＡ（ＦＰＧＡ＝フィールドプログラマブルゲートアレイ）によって形成される処理ユニットを有する。制御ユニットは、好ましくは、電力出力段のための少なくとも１つのドライバを有し、このドライバは出力側で電力出力段の制御端子に接続されており、ＰＷＭ信号の関数として、電力出力段の半導体スイッチをオン又はオフに切り換えるための制御信号を生成し、電力出力段に送信するように構成されている。
【００１０】
好ましい実施形態では、機械は、制御ユニットに接続された少なくとも１つの電流センサを有し、電流センサは、機械部分の少なくとも１つの相又は全ての相の相電流を検出するように構成されている。制御ユニットは、機械部分のＰＷＭ周期の共通のパルス停止時に機械部分の少なくとも１つの相の相電流を検出するように構成されている。ＰＷＭパルス、特にＰＷＭパルスの開始又は終了によって引き起こされる電力出力段を切り換えるスイッチング動作が行われないＰＷＭ周期の時間窓、特に時間間隔は、前述のように１つの機械部分が左側にそろえて制御され、この機械部分とは異なる、機械部分の別の機械部分が右側にそろえて制御された場合には機械部分の中央制御と比較してより大きな変調範囲内で形成され、有利である。
【００１１】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、互いに異なる機械部分のためのＰＷＭ周期を、互いに位相をずらして生成するように構成されている。１つの機械部分の制御と別の機械部分の制御との間の位相シフトとも呼ばれる位相ずれは、好ましくはＰＷＭ周期継続時間の３０〜７０パーセントであり、さらに好ましくはＰＷＭ周期継続時間の３４〜６６パーセントであり、特に好ましくはＰＷＭ周期継続時間の５０パーセントである。
【００１２】
このように構成された制御ユニットによって、機械部分の変調範囲の少なくとも一部について、中間回路キャパシタを含む電気中間回路が特に機械部分によって一緒に使用される場合に電気中間回路の負荷が軽減される。有利には、機械部分が時間的にずらして制御されることにより、中間回路内のリップル電流によって引き起こされる車載電気システム内の電圧変動を低減することができる。位相ずれによって、特に、互いに異なる機械部分の左側にそろえた制御及び右側にそろえた制御に関連して、広い変調範囲にわたる電流測定のための時間窓がスイッチングパルスなしに構成されている。したがって、相電流の電流測定は、電力出力段の半導体スイッチを切り換えるためのスイッチングパルスによって電磁的に妨害されることはない。電力出力段でスイッチング動作が行われない、時間窓とも呼ばれる時間間隔内に電流を測定することによって、有利には、電流測定抵抗を、特に小さく、したがって特に低損失になるように構成することができる。検出された電流を表す電流測定抵抗により降下する測定電圧を極めて小さく構成することができ、例えば、測定増幅器によって、制御ユニットによる評価のために増幅し、したがって増大することができる。
【００１３】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、機械部分の全ての相のデューティサイクルを所定の時間間隔だけ延長又は短縮するように構成されている。このようにして、機械部分の制御に電気的影響を及ぼさない機械部分の制御に電圧オフセットを加算又は減算することができる。しかしながら、電圧オフセットは有利に作用し、スイッチングパルスなしに電流を検出するための時間窓が大きな変調値に対しても相応に大きく構成されている。
【００１４】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、ハイサイドパルス及びローサイドパルスのパルス持続時間を交互に延長又は短縮するように構成されている。このようにして、電圧オフセットが生成された場合に電力出力段に対する熱負荷を軽減することができる。
【００１５】
電力出力段は、好ましくは、それぞれの相について少なくとも１つの半導体スイッチハーフブリッジを含む。半導体スイッチハーフブリッジは、互いに直列に接続されたローサイド半導体スイッチ及びハイサイド半導体スイッチを含む。電力出力段、特に電力出力段の半導体スイッチハーフブリッジのハイサイド及びローサイド半導体スイッチは、有利には、交互に熱負荷を受けることができる。
【００１６】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、電流検出間隔を生成し、電流検出間隔内に電流を検出するように構成されている。さらに好ましくは、制御ユニットは、機械部分を制御するための共通のパルス停止継続時間内に電流検出間隔を生成するように構成されている。
【００１７】
本発明は、電気機械のための制御装置にも関する。制御ユニットは、出力側で電力出力段に接続された制御ユニット（既に説明した）を含む。電力出力段は、ステータのステータコイルの一部から形成された機械部分に接続されるように構成されており、このために、ステータに接続するための出力端子を有する。
【００１８】
本発明は、電気機械を制御する方法にも関する。この機械は、少なくとも２つの機械部分を有する。これらの機械部分は、それぞれ、機械のステータのステータコイルの数が同じである。この方法では、ステータコイルを制御するために、複数のＰＷＭパルスを含むパルス幅変調パルスパターンが生成され、１つの機械部分のＰＷＭパルスは、それぞれＰＷＭ周期の開始時点で開始し、別の機械部分のＰＷＭパルスは別の機械部分のＰＷＭ周期の終了時点で終了する。
【００１９】
これにより、機械においてスイッチングパルスなしに電流を検出するための時間窓を大きく構成することができる。
【００２０】
好ましくは、この方法では、少なくとも１つのステータコイルを通って流れる電流は、機械部分のためのパルスの共通のパルス停止中に、電流検出間隔内に検出される。電力出力段のスイッチング動作がない時間間隔によって形成される電流測定窓は、有利には中央のＰＷＭ制御の場合よりも大きくすることができる。
【００２１】
好ましくは、この方法では、１つの機械部分及び別の機械部分のＰＷＭ周期は、それぞれ互いに位相をずらされている。位相ずれは、好ましくは周期継続時間の３７〜６６パーセント、より好ましくはＰＷＭ周期の半分である。有利には、このようにして、上述した左側にそろえた、又は右側にそろえたＰＷＭ生成に関連して、中間回路の負荷を軽減することができる。
【００２２】
好ましくは、全ての機械部分のＰＷＭ周期は、それぞれ同じ周期継続時間を有する。これにより、機械部分を互いに同期して制御することができる。
【００２３】
以下に、図面及びさらなる例示的な実施形態を参照して本発明を説明する。さらなる有利な実施形態が、図面及び従属請求項に示す特徴から生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】インバータの半導体スイッチハーフブリッジを共通の開始時点又は共通の終了時点でオフに切り換えることができるように機械部分のためのＰＷＭパルスを生成するように構成された制御ユニットを備えるインバータを有する電気機械の例示的な実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す制御ユニットによって生成されたＰＷＭパターンを示す線図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、電気機械（電動式機械）１の例示的な実施形態を概略的に示す。電気機械１はステータ２を有する。この例示的な実施形態では、ステータ２は２つの機械部分を備え、これらの機械部分はそれぞれ３相に構成されており、このためにそれぞれ３つのステータコイルを有する。この例示的な実施形態では、機械部分３はステータコイル８、９、１０を備える。機械部分のうちの別の機械部分４は、ステータコイル５、６、７を有する。さらに機械１は、例えば永久磁石として、又は他励式に構成されたロータ１１を有する。さらに機械１は、この例示的な実施形態では２つの部分出力段１３及び１４から形成される出力段１２を有する。部分出力段１３及び１４はそれぞれＢ６ブリッジを有し、Ｂ６ブリッジは３つの半導体スイッチハーフブリッジを含む。半導体スイッチハーフブリッジは、ローサイド半導体スイッチ及びハイサイド半導体スイッチを含む。半導体スイッチハーフブリッジは、機械部分の１つの相に対して１つの相電流を生成するように構成されている。部分出力段１３は、出力側で電気接続部２３を介して機械部分３に接続されている。部分出力段１４は、出力側で電気接続部２４を介して機械部分４に接続されている。部分出力段１３は、ロータ１１を回動させるための回転磁界を発生させるために機械部分３のステータコイル８、９、１０を励磁するように構成されている。部分出力段１４は、ロータ１１を回動させるための回転磁界を発生させるために機械部分４のステータコイル５、６、７を励磁するように構成されている。部分出力段１３及び１４は、それぞれの機械部分３及び４と共に、互いに独立してロータ１１を回動させるように励起することができる。このように、機械１は、相互に独立した２つの機械部分を有し、これらの機械部分は、通常モードでロータ１１を一緒に動かすことができるか、又は１つの機械部分の故障時には、まだ残っている機械部分がロータ１１をさらに動かすことができる。
【００２６】
機械１は、さらに制御ユニット１７を有する。制御ユニット１７は、出力側で接続線２７を介して出力段１２に接続されており、そこで部分出力段１３に接続されており、接続線２７を介して機械部分３を制御するように構成されており、このために制御信号、特にパルスパターンを生成し、このパルスパターンを部分出力段１３に送信するように構成されている。制御ユニット１７は、出力側で接続線２８を介して部分出力段１４に接続されており、部分出力段１４、特に部分出力段１４の制御端子を制御して機械部分４を通電するように構成されている。さらに機械１は、部分出力段１３の電流を検出するための電流センサ１６と、部分出力段１４の電流を検出するための電流センサ１５とを有する。電流センサ１５、１６は、例えば、シャント抵抗により形成されている。部分出力段１３及び１４は、図１に示すものとは異なり、共通の電流センサによって接続することもできる。このために、部分出力段１３及び１４は、それぞれの相につき、したがってそれぞれの半導体スイッチハーフブリッジにつき１つの電流検出抵抗を有することができる。
【００２７】
この例示的な実施形態では、制御ユニット１７は、機械部分３及び４を互いに位相をずらして制御するように構成されている。例えば、位相ずれは、ＰＷＭ周期の３３〜６７パーセントである。したがって、部分出力段１３、１４によって共に使用される中間回路コンデンサ２９の負荷を軽減することができる。電流センサ１６の出力側は接続線２５を介して制御ユニット１７に接続されている。電流センサ１５の出力側は、接続線２６を介して制御ユニット１７に接続されている。電流センサ１６及び１５は、それぞれの部分出力段１３又は１４を流れる電流を検出し、電流を表す電流信号を生成し、出力側の制御ユニット１７に送信するようにそれぞれ構成されている。
【００２８】
制御部１７はパルスパターン発生器１８を有する。パルスパターン発生器１８は、電力出力段１２、特に電力出力段１２の制御端子を制御するためのパルス幅変調された制御信号を生成し、出力側に出力するように構成されている。このために、パルスパターン発生器１８はパルス幅変調器１９を有する。パルス幅変調器１９は入力部２２を有し、ＰＷＭパルス継続時間とパルス停止継続時間との間のデューティサイクルを、入力部２２で受信される制御信号、特に振幅信号の関数として生成し、電力出力段１２の半導体スイッチをオン及びオフに切り換えるための制御パルスをデューティサイクルに応じて生成するように構成されている。
【００２９】
パルス幅変調器１９の入力側は制御パターン発生器２０に接続されている。この例示的な実施形態では、制御パターン発生器は、それぞれの相のために、したがって、相に対応する機械部分のそれぞれのステータコイルのために制御信号を生成するように構成されている。制御信号は、例えば、正弦波、又は、付加的に、基本波としての正弦波に対応する第３高調波を表す。
【００３０】
制御ユニット１７は、電流センサ１５及び１６によって生成される電流信号を、少なくとも電流検出時点で、又は制御パルスの制御パルス継続時間の半分の時間範囲内もしくは時点にある電流検出間隔内で検出するように構成されている。したがって、制御ユニット１７は、特にＰＷＭ変調器によって生成される制御パルスのパルス中央の時点で、電力出力段、特に部分出力段１３及び１４に流れる電流を検出することができる。
ＰＷＭ変調器１９は、例えば、１つのパルス周期内で一緒に開始又は終了する制御パルスを生成するように構成されている。電流検出は、例えば、ＰＷＭ期間のパルス停止中に行われる。制御ユニット１７、特に制御パターン発生器２０は、機械部分３及び４を互いに位相をずらして制御するように構成されている。このために、ＰＷＭ変調器１９は、例えば、互いに異なる機械部分のための制御パルスを互いに位相をずらして生成するように構成されている。機械部分３、４のためのパルスパターン間の位相ずれは、例えばパルス周期継続時間の半分である。
【００３１】
制御ユニット１７は、機械部分３のためのＰＷＭパルスを一緒に開始し、別の機械部分４のためのＰＷＭパルスを一緒に終了するように構成されている。ＰＷＭパルスの開始は、電力出力段のハーフブリッジをオンにし、したがって、ステータコイルを、電力出力段に接続されたステータコイルの中間回路電位に接続することに対応し、ＰＷＭパルスの終了は、ハーフブリッジをオフにし、したがって、ステータコイルを中間回路接地電位に接続することに対応する。
【００３２】
この例示的な実施形態では、制御ユニット１７は、機械部分のためのＰＷＭパターンによって電圧ずれを生成するために、ＰＷＭ制御の変調の程度に応じて、少なくとも電流検出の継続時間、又は少なくとも１周期又は複数の周期にわたって、機械部分のための制御パルスの制御パルス継続時間を変更する、特に長くするか、又は短くするように構成されている。これにより、変調範囲における電流測定の時間間隔をさらに長くすることができる。
【００３３】
制御ユニット１７、この実施例ではパルスパターン発生器１８は、さらに加算器ユニット２１を有し、この加算器ユニット２１は、電流検出間隔内のスイッチングエッジの同時発生に応じて、機械部分のための制御パルスの制御パルス継続時間を延長し、このために、スイッチングエッジが電流検出間隔外にあるように、延長された制御パルスを生成するように構成されている。
【００３４】
パルスパターン発生器１８は入力側でタイマ４１に接続されており、タイマ４１によって生成される、クロックパルスを表すクロックパルス信号を受信し、クロックパルス信号の関数としてＰＷＭ信号を生成するように構成されている。タイマ４１は、例えば水晶振動子により構成されている。
【００３５】
図２は、機械部分３及び機械部分４のために図１に示すＰＷＭ変調器１９によって生成されるＰＷＭ制御信号を示す線図である。線図５０は、時間軸５１及び振幅軸５２を有する。パルス幅変調器１９によって生成されたＰＷＭパルスの振幅は、振幅軸５２上にプロットされている。線図５０は、ステータ２のステータコイル８、９、１０から形成された機械部分３のためのＰＷＭ制御パターン５３と、ステータ２のステータコイル５、６、７から形成された機械部分４のためのＰＷＭ制御パターン５４とを示す。制御パターン５３は、電力出力段１３を制御してステータコイル８を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号５５と、ステータコイル９を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号５６と、ステータコイル１０を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号５７とを含む。ＰＷＭ制御パターン５４は、電力出力段１４を制御してステータコイル５を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号５８と、ステータコイル６を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号５９と、ステータコイル７を励磁するためのＰＷＭパルスシーケンスを表すＰＷＭ信号６０とを含む。
【００３６】
ＰＷＭ信号はそれぞれ時間的に連続するＰＷＭパルスを含み、そのうちのＰＷＭパルスシーケンス５６のＰＷＭパルス６１が例として示されている。ＰＷＭパルス６１はパルス継続時間６２を有し、ＰＷＭ周期継続時間６４を有するＰＷＭ周期の開始時間６３で始まる。ＰＷＭパルス６１の後にはパルス停止６９が続き、このパルス停止はＰＷＭ周期継続時間の終了時に終了する。ＰＷＭパルス６１に対応する図１に示すステータコイル９は始動時点で励磁され、ＰＷＭパルス６１の終了時に電流がオフに切り換えられる。
【００３７】
図１のパルス幅変調器１９は、パルス周期継続時間６６で互いに同期して機械部分４のためのＰＷＭパルスシーケンス５８、５９、６０を生成するように構成されている。機械部分４のステータコイル９のためのＰＷＭパルスシーケンス５９のＰＷＭパルス６５が、例として示されている。ＰＷＭ制御パターン５４のＰＷＭパルス、特にＰＷＭパルスシーケンス５８、５９、６０は、ＰＷＭ周期６６の終了時点６７で一緒に終了する。
【００３８】
機械部分３のためのＰＷＭ制御パターン５３のＰＷＭ周期６４と機械部分４のためのＰＷＭ制御パターン５４のＰＷＭ周期６６とは、互いに位相をずらされている。図１のＰＷＭ変調器１９は、互いに異なる機械部分３及び４のためのＰＷＭパルスを、互いに独立して、位相ずれによって互いに位相をシフトして生成するように構成されている。この例示的な実施形態では、制御パターン５３と５４との間の位相ずれ６８はＰＷＭ周期継続時間の５０パーセントである。ＰＷＭ周期６４及び６６のＰＷＭ周期継続時間は、この例示的な実施形態では同じ長さに構成されている。
【００３９】
図２の線図５０に示す機械部分３及び４の変調度では、ＰＷＭ制御パターン５３及び５４によって表されるように、スイッチングパルスを含まない時間間隔７０が残っており、この時間間隔７０には、電源出力段１３又は１４の半導体スイッチのオン又はオフを切り換えることによって引き起こされるスイッチングパルスによる妨害なしに、図１に示す電流センサ１６又は電流センサ１５によって電流検出を行うことができる。時間間隔７０は、左側をそろえてＰＷＭ期間６４の開始時点６３で一緒に始まるＰＷＭ制御パターン５３のＰＷＭパルスによって、さらに、特に右側をそろえて、これまでは出力時点とも呼んだスイッチオフ時点６７でＰＷＭ周期６６の終了時に一緒に終了するＰＷＭ制御パターン５４のＰＷＭパルスによって、特に大きく構成されている。
【００４０】
線図５０は、電流検出間隔７１も示しており、この電流検出間隔において、図１に示した制御ユニット１７によって、電流センサ１５及び１６を用いて、この例示的な実施形態では同時に機械部分３及び４の相電流を検出することができる。電流検出間隔７１は、例えば、時間的な電流波形のサンプリング、特にアナログ−デジタル変換によって、及び対応する電力出力段における電流検出間隔７１の平均である電流値を決定することによって、決定される。
【００４１】
位相ずれ６８によって、有利には図１に示す中間回路コンデンサ２３の負荷を軽減することができる。さらに有利には、パルス周期６４の開始時点６３で一緒に開始するＰＷＭ制御パターン５３のＰＷＭパルスと、ＰＷＭ周期６５の終了時点６７で終了するＰＷＭ制御パターン５４のＰＷＭパルスとに関連する位相ずれ６８に基づいて、他方の機械部分のために、故障のない、特にスイッチングパルスのない電流検出のための時間窓を表す時間間隔７０を、特に大きく構成することができる。
【００４２】
図３は線図８０を示す。この線図８０は、図１に示す機械１の変調度を表す横座標８１を有する。線図８０の縦座標８２は中間回路における平均的なリップル電流を表し、このリップル電流は中間回路における電流変動を表す。曲線８３は、２つの機械部分を有する機械の変調度の関数としてのリップル電流を表し、これらの機械部分は、それぞれ中央で、位相ずれなしに制御される。曲線８４は、２つの機械部分を有する機械の変調度の関数としてリップル電流を表し、この場合、図２に示すように、機械部分は左側をそろえて制御され、別の機械部分は右側をそろえて制御され、機械部分のＰＷＭ信号は、互いにＰＷＭ周期継続時間の５０パーセントの位相ずれを有する。曲線８３で示す位相ずれのない中央制御と比較して、曲線８４に示す制御によって引き起こされる機械部分の互いに独立したスイッチング動作によって中間回路におけるリップル電流を半分にできることが分かる。
【図１】
2020527325.tif 000003
【図２】
2020527325.tif 000004
【図３】
2020527325.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月16日(2020.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】インバータの半導体スイッチハーフブリッジを共通の開始時点又は共通の終了時点でオフに切り換えることができるように機械部分のためのＰＷＭパルスを生成するように構成された制御ユニットを備えるインバータを有する電気機械の例示的な実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す制御ユニットによって生成されたＰＷＭパターンを示す線図である
【図３】図１に示す機械の変調度と中間回路における平均的なリップル電流との関係を示す線図である。
【国際調査報告】
2020527325.tif 000006
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