УСТРОЙСТВО ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE ACTUATING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
[1] Раскрытие сущности относится к устройству приведения в действие двигателя, а более конкретно, к устройству приведения в действие двигателя для того, чтобы приводить в действие/управлять трехфазным двигателем.
Уровень техники
[2] Двигатели (электродвигатели) не только широко используются в бытовых приборах, таких как стиральная машина, холодильник, кондиционер, пылесос и т.п., но также используются в электрическом транспортном средстве, гибридном транспортном средстве и т.п., которые привлекают внимание в последнее время.
[3] Из числа типов двигателей, двигатель с постоянными магнитами, который использует постоянный магнит, вращает ротор с использованием магнитного взаимодействия между магнитным полем, сформированным посредством катушки через который протекает ток, и магнитным полем, сформированным посредством постоянного магнита.
[4] Устройство приведения в действие, такое как инвертор, допускающий приложение напряжения приведения в действие, требуется, чтобы приводить в действие двигатель с постоянными магнитами. Поскольку магнитное поле, сформированное посредством ротора двигателя с постоянными магнитами, определяется в соответствии с позицией ротора, инвертор должен прикладывать напряжение приведения в действие с учетом позиции ротора.
[5] Помимо этого, мощность переменного тока, имеющая заданную частоту, подается в дома и организации. По сравнению с этим, устройство приведения в действие двигателя подает мощность переменного тока, допускающую изменение частоты и уровня, в двигатель с постоянными магнитами, за счет этого вращая двигатель с постоянными магнитами.
[6] Для этого, используемая в коммерческих целях мощность переменного тока выпрямляется для того, чтобы преобразовываться в мощность постоянного тока, и мощность постоянного тока повторно преобразуется в мощность переменного тока требуемой частоты и уровня с использованием устройства приведения в действие, такого как инвертор.
[7] Здесь, электролитический конденсатор широко используется для стабилизации мощности постоянного тока, выпрямленной из мощности переменного тока. Тем не менее, электролитический конденсатор имеет проблему наличия малого ресурса. Кроме того, хотя высокоемкий конденсатор используется для того, чтобы подавать стабильную мощность постоянного тока, высокоемкий конденсатор имеет проблему наличия большого размера.
Сущность изобретения
Техническая задача
[8] Чтобы разрешать вышеописанные недостатки, основная задача заключается в том, чтобы предоставлять устройство приведения в действие двигателя, имеющее достаточный ресурс и небольшой размер.
[9] Другой аспект раскрытия сущности заключается в том, чтобы предоставлять устройство приведения в действие двигателя, допускающее стабильное предоставление напряжения постоянного тока и напряжения нейтральной точки в трехуровневый инвертор, даже когда малоемкий конденсатор используется на контактном выводе постоянного тока.
Решение задачи
[10] Согласно одному аспекту раскрытия сущности, устройство приведения в действие двигателя включает в себя блок преобразования переменного тока в постоянный ток, выполненный с возможностью выпрямлять мощность переменного тока, подаваемую из внешнего источника питания переменного тока, блок звена постоянного тока, выполненный с возможностью стабилизировать напряжение, выпрямленное посредством блока преобразования переменного тока в постоянный ток, и блок преобразования постоянного тока в переменный ток, выполненный с возможностью подавать мощность переменного тока в двигатель с использованием напряжения постоянного тока из блока звена постоянного тока. Блок звена постоянного тока может включать в себя, по меньшей мере, один пленочный конденсатор, чтобы удалять пульсацию выпрямленного напряжения, и блок преобразования постоянного тока в переменный ток может включать в себя трехуровневый инвертор, чтобы подавать мощность переменного тока в двигатель с использованием напряжения постоянного тока, по меньшей мере, одного пленочного конденсатора.
[11] Согласно варианту осуществления, блок звена постоянного тока может включать в себя первый пленочный конденсатор и второй пленочный конденсатор, последовательно соединенные между собой, и может выводить напряжение постоянного тока между первым пленочным конденсатором и вторым пленочным конденсатором и напряжение нейтральной точки между обоими концами второго пленочного конденсатора.
[12] Согласно варианту осуществления, блок преобразования постоянного тока в переменный ток дополнительно может включать в себя модуль управления, выполненный с возможностью управлять мощностью переменного тока, подаваемой в двигатель, напряжением постоянного тока и напряжением нейтральной точки.
[13] Согласно варианту осуществления, модуль управления может включать в себя модуль управления частотой вращения двигателя для того, чтобы управлять трехуровневым инвертором таким образом, что двигатель вращается на целевой частоте вращения, вводимой из внешнего устройства, модуль управления напряжением постоянного тока для того, чтобы управлять трехуровневым инвертором таким образом, что напряжение постоянного тока стабилизируется, и модуль управления напряжением нейтральной точки для того, чтобы управлять трехуровневым инвертором таким образом, что напряжение нейтральной точки стабилизируется.
[14] Согласно варианту осуществления, модуль управления частотой вращения двигателя может выводить опорное напряжение, чтобы управлять трехуровневым инвертором в соответствии с целевой частотой вращения, вводимой из внешнего устройства, и током приведения в действие, выводимым посредством трехуровневого инвертора.
[15] Согласно варианту осуществления, модуль управления частотой вращения двигателя может включать в себя контроллер частоты вращения, выполненный с возможностью вычислять опорный ток из разности между целевой частотой вращения и частотой вращения двигателя, и контроллер тока, выполненный с возможностью вычислять опорное напряжение из разности между опорным током и током приведения в действие.
[16] Согласно варианту осуществления, модуль управления напряжением постоянного тока может выводить демпфирующее напряжение согласно напряжению постоянного тока и опорному напряжению, чтобы предотвращать расхождение напряжения постоянного тока.
[17] Согласно варианту осуществления, модуль управления напряжением постоянного тока может вычислять демпфирующее напряжение из разности между средним значением напряжений, приложенных из внешнего источника питания переменного тока, и напряжением постоянного тока.
[18] Согласно варианту осуществления, модуль управления напряжением нейтральной точки может выводить напряжение смещения согласно напряжению постоянного тока, напряжению нейтральной точки, опорному напряжению и опорному току, чтобы уменьшать пульсацию напряжения нейтральной точки.
[19] Согласно варианту осуществления, модуль управления напряжением нейтральной точки может включать в себя блок вычисления тока нейтральной точки, выполненный с возможностью вычислять ток нейтральной точки из напряжения постоянного тока и напряжения нейтральной точки, и блок вычисления напряжения смещения, выполненный с возможностью вычислять напряжение смещения, которое стабилизирует напряжение нейтральной точки, из опорного тока, тока нейтральной точки и опорного напряжения.
[20] Согласно варианту осуществления, трехуровневый инвертор может включать в себя модуль инвертора с 6 переключателями, выполненный с возможностью принимать напряжение постоянного тока из обоих концов первого пленочного конденсатора и второго пленочного конденсатора и подавать мощность переменного тока в двигатель через контактный вывод U-фазы, контактный вывод V-фазы и контактный вывод W-фазы, и модуль с переключателями нейтральных точек, выполненный с возможностью принимать напряжение нейтральной точки из нейтральной точки, в которой соединяются первый пленочный конденсатор и второй пленочный конденсатор, и подавать мощность переменного тока в двигатель через контактный вывод U-фазы, контактный вывод V-фазы и контактный вывод W-фазы.
[21] Согласно варианту осуществления, модуль инвертора с 6 переключателями может включать в себя три верхних переключающих элемента, соединенных с первым пленочным конденсатором, и три нижних переключающих элемента, соединенных со вторым пленочным конденсатором. Три верхних переключающих элемента и три нижних переключающих элемента, соответственно, могут соединяться последовательно, и три выходных узла, с которыми последовательно соединяются три верхних переключающих элемента и три нижних переключающих элемента, соответственно, могут соединяться с контактным выводом U-фазы, контактным выводом V-фазы и контактным выводом W-фазы.
[22] Согласно варианту осуществления, модуль с переключателями нейтральных точек может включать в себя три пары переключающих элементов, соответственно, предоставленных между контактным выводом U-фазы и нейтральной точкой, между контактным выводом V-фазы и нейтральной точкой и между контактным выводом W-фазы и нейтральной точкой.
[23] Согласно варианту осуществления, модуль инвертора с 6 переключателями и модуль с переключателями нейтральных точек могут быть сконфигурированы на отдельных микросхемах.
[24] Согласно варианту осуществления, модуль инвертора с 6 переключателями и модуль с переключателями нейтральных точек могут быть сконфигурированы на одной микросхеме.
[25] Согласно варианту осуществления, контактный вывод U-фазы, контактный вывод V-фазы и контактный вывод W-фазы модуля инвертора с 6 переключателями, соответственно, могут соединяться с контактным выводом U-фазы, контактным выводом V-фазы и контактным выводом W-фазы модуля с переключателями нейтральных точек.
[26] Согласно варианту осуществления, блок преобразования постоянного тока в переменный ток дополнительно может включать в себя схему приведения в действие для того, чтобы принимать управляющий сигнал из модуля управления и приводить в действие трехуровневый инвертор, и схема приведения в действие может включать в себя множество драйверов затвора для того, чтобы, соответственно, предоставлять сигналы приведения в действие во множество переключающих элементов, включенных в трехуровневый инвертор.
[27] Согласно варианту осуществления, устройство приведения в действие двигателя дополнительно может включать в себя блок питания постоянного тока для того, чтобы подавать мощность постоянного тока в модуль управления и схему приведения в действие.
[28] Согласно варианту осуществления, блок питания постоянного тока может включать в себя однофазную выпрямительную схему, выполненную с возможностью выпрямлять мощность переменного тока, схему звена постоянного тока, выполненную с возможностью стабилизировать напряжение, выпрямленное посредством однофазной выпрямительной схемы, и схему преобразования постоянного тока, выполненную с возможностью изменять значение напряжения для напряжения постоянного тока, приложенного из схемы звена постоянного тока для того, чтобы прикладывать мощность постоянного тока, имеющую измененное значение напряжения, к каждому из множества драйверов затвора.
[29] Согласно варианту осуществления, множество переключающих элементов и множество драйверов затвора могут классифицироваться на множество групп в зависимости от того, соединяются или нет контактные выводы эмиттера переключающих элементов между собой.
[30] Согласно варианту осуществления, блок питания постоянного тока может подавать независимую мощность постоянного тока в каждый из драйверов затвора, принадлежащих множеству групп.
Преимущества изобретения
[31] Согласно одному аспекту раскрытия сущности, устройство приведения в действие двигателя, имеющее достаточный ресурс и небольшой размер, может предоставляться посредством использования малоемкого пленочного конденсатора.
[32] Согласно другому аспекту раскрытия сущности, устройство приведения в действие двигателя, допускающее стабильное предоставление напряжения постоянного тока и напряжения нейтральной точки в трехуровневый инвертор, даже когда малоемкий конденсатор используется на контактном выводе постоянного тока, может предоставляться посредством управления напряжением постоянного тока с использованием демпфирующего тока и управления напряжением нейтральной точки с использованием напряжения смещения.
Краткое описание чертежей
[33] Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ теперь следует обратиться к нижеприведенному описанию, рассматриваемому совместно с прилагаемыми чертежами, на которых аналогичные ссылки с номерами представляют аналогичные части.
[34] Фиг. 1 иллюстрирует устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[35] Фиг. 2 иллюстрирует пример блока преобразования переменного тока в постоянный ток, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[36] Фиг. 3 иллюстрирует другой пример блока преобразования переменного тока в постоянный ток, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[37] Фиг. 4 иллюстрирует пример блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[38] Фиг. 5 иллюстрирует другой пример блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[39] Фиг. 6 иллюстрирует блок преобразования постоянного тока в переменный ток, включенный в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[40] Фиг. 7 иллюстрирует пример трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[41] Фиг. 8 иллюстрирует конфигурацию трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[42] Фиг. 9 иллюстрирует соединение трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[43] Фиг. 10 иллюстрирует другой пример трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[44] Фиг. 11 иллюстрирует схему приведения в действие, включенную в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[45] Фиг. 12 иллюстрирует аппаратную конфигурацию модуля управления, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[46] Фиг. 13 иллюстрирует программную конфигурацию модуля управления, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[47] Фиг. 14 иллюстрирует конфигурацию модуля управления частотой вращения двигателя, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[48] Фиг. 15 является эквивалентной схемой, кратко моделирующей внешний источник питания, устройство приведения в действие двигателя и двигатель.
[49] Фиг. 16 является эквивалентной схемой, включающей в себя источник демпфирующего тока для предотвращения расхождения напряжения постоянного тока.
[50] Фиг. 17 иллюстрирует конфигурацию модуля управления напряжением постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[51] Фиг. 18 иллюстрирует ток, протекающий в нейтральной точке блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[52] Фиг. 19 иллюстрирует фазное напряжение, выводимое посредством устройства приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[53] Фиг. 20 иллюстрирует конфигурацию модуля управления напряжением нейтральной точки, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[54] Фиг. 21 иллюстрирует устройство приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[55] Фиг. 22 иллюстрирует конфигурацию блока питания постоянного тока устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[56] Фиг. 23A и 23B иллюстрируют конфигурацию схемы преобразования постоянного тока устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[57] Фиг. 24 иллюстрирует переключающие элементы, включенные в трехуровневый инвертор устройства приведения в действие двигателя, согласно другому варианту осуществления, классифицируемые на множество групп, и
[58] Фиг. 25, 26 и 27 иллюстрируют мощность, предоставляемую в схему приведения в действие устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
Оптимальный режим осуществления изобретения
[59] До перехода к нижеприведенному разделу "Подробное описание изобретения", может быть преимущественным задавать определения конкретных слов и фраз, используемых в данном патентном документе. Термины "включает в себя" и "содержит", а также их производные слова означают включение без ограничения; термин "или" является включающим, означая и/или; фразы "ассоциированный с" и "ассоциированный с ним", а также их производные слова могут означать включать в себя, быть включенным в, взаимодействовать с, содержать, содержаться в, подключаться к или соединяться с, связываться с, поддерживать обмен с, взаимодействовать с, перемежаться, помещаться рядом, быть рядом с, быть привязанным к, иметь, иметь свойство и т.п.; и термин "контроллер" означает любое устройство, систему или ее часть, которая управляет, по меньшей мере, одной операцией, причем это устройство может быть реализовано в аппаратных средствах, микропрограммном обеспечении или программном обеспечении либо в определенной комбинации, по меньшей мере, двух элементов из вышеозначенного. Следует отметить, что функциональность, ассоциированная с любым конкретным контроллером, может быть централизованной или распределенной, локально или удаленно. Определения для конкретных слов и фраз предоставляются по всему данному патентному документу, специалисты в данной области техники должны понимать, что во многих, если не во всех случаях, эти определения применяются к предшествующим, а также к будущим случаям применения этих заданных слов и фраз.
[60] Фиг. 1-27, описанные ниже, и различные варианты осуществления, используемые для того, чтобы описывать принципы настоящего раскрытия сущности в данном патентном документе, предоставлены только в качестве иллюстрации и не должны рассматриваться ни при каких обстоятельствах как ограничивающие объем раскрытия сущности. Специалисты в данной области техники должны понимать, что принципы настоящего раскрытия сущности могут быть реализованы в любом надлежащим образом скомпонованном устройстве или системе. Далее подробно описывается вариант осуществления раскрытия сущности со ссылками на прилагаемые чертежи.
[61] Фиг. 1 иллюстрирует устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[62] Ссылаясь на фиг. 1, устройство 1 приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления принимает мощность переменного тока из внешнего источника ES питания и подает мощность приведения в действие в двигатель MO для того, чтобы вращать двигатель MO.
[63] Здесь, внешний источник ES питания может представлять собой однофазную мощность переменного тока в 110 В или 220 В, широко используемую для домашних хозяйств, или трехфазную мощность переменного тока в 380 В, 400 В или 460 В, широко используемую для промышленных вариантов применения. Кроме того, внешний источник ES питания может представлять собой мощность постоянного тока, подаваемую посредством солнечного генератора и т.п.
[64] Помимо этого, двигатель MO может представлять собой синхронный двигатель с постоянными магнитами, включающий в себя постоянный магнит, или асинхронный двигатель с использованием электромагнитной индукции.
[65] Синхронный двигатель с постоянными магнитами может включать в себя ротор, имеющий постоянный магнит, и статор, имеющий катушку. Вращающееся магнитное поле формируется, когда переменный ток подается в катушку, и ротор может вращаться посредством магнитного взаимодействия между магнитным полем постоянного магнита и вращающимся магнитным полем катушки.
[66] Асинхронный двигатель включает в себя ротор, который представляет собой проводник, и статор, имеющий катушку. Когда переменный ток подается в катушку, индукционный ток формируется в проводнике ротора вместе с вращающимся магнитным полем. Кроме того, ротор может вращаться посредством магнитного взаимодействия между магнитным полем, сформированным посредством индукционного тока, и магнитным полем, сформированным посредством катушки.
[67] Помимо этого, двигатель MO может включать в себя датчик Холла, чтобы определять вращательное смещение ротора. Датчик Холла располагается в надлежащей позиции статора, включенного в двигатель MO, чтобы определять изменение магнитного поля в соответствии с вращением ротора и определять позицию ротора согласно определенному изменению магнитного поля.
[68] Конфигурация для того, чтобы определять вращательное смещение ротора двигателя MO, не ограничена датчиком Холла.
[69] Например, двигатель MO может включать в себя датчик позиции. Датчик позиции может выводить импульсные сигналы в соответствии с вращением ротора, чтобы определять вращательное смещение или частоту вращения ротора на основе цикла и числа импульсов.
[70] В другом примере, двигатель MO может включать в себя круговой датчик позиции. Круговой датчик позиции может выводить типичные волны в соответствии с вращением ротора и определять вращательное смещение или частоту вращения ротора на основе цикла и числа типичных волн.
[71] Двигатель MO предоставляет определенное вращательное смещение ротора в устройство 1 приведения в действие двигателя, которое описывается ниже.
[72] Устройство 1 приведения в действие двигателя включает в себя блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, чтобы преобразовывать напряжение переменного тока и переменный ток, приложенные из внешнего источника ES питания, в напряжение постоянного тока и постоянный ток, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток для того, чтобы преобразовывать преобразованное напряжение постоянного тока и постоянный ток в напряжение переменного тока и переменный ток, имеющие конкретную частоту, и блок 6 звена постоянного тока, предоставленный между блоком 2 преобразования переменного тока в постоянный ток и блоком 100 преобразования постоянного тока в переменный ток для того, чтобы стабилизировать напряжение постоянного тока Vdc, выводимое посредством блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, чтобы передавать напряжение постоянного тока Vdc в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[73] Блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток принимает трехфазную мощность переменного тока из внешнего источника ES питания через контактный вывод R R-фазы, контактный вывод S S-фазы, контактный вывод T T-фазы и заземляющий контактный вывод G и выпрямляет трехфазную мощность переменного тока для того, чтобы выводить напряжение постоянного тока Vdc и постоянный ток между положительным контактным выводом H и отрицательным контактным выводом L. Здесь, заземляющий контактный вывод G между внешним источником ES питания и блоком 2 преобразования переменного тока в постоянный ток является необязательным. Другими словами, когда внешний источник ES питания не включает в себя заземляющий контактный вывод, блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток может не включать в себя заземляющий контактный вывод G.
[74] В блок 6 звена постоянного тока вводится напряжение постоянного тока Vdc и постоянный ток между положительным контактным выводом H и отрицательным контактным выводом L из блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, и он выводит стабилизированное напряжение постоянного тока Vdc и постоянный ток через положительный контактный вывод P постоянного тока, нейтральный контактный вывод C и отрицательный контактный вывод N постоянного тока посредством удаления пульсации напряжения постоянного тока Vdc.
[75] В блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток вводится напряжение постоянного тока Vdc и постоянный ток из блока 6 звена постоянного тока, и он подает трехфазную мощность переменного тока, включающую в себя U-фазу, V-фазу и W-фазу, в двигатель MO посредством широтно-импульсной модуляции.
[76] Устройство 1 приведения в действие двигателя преобразует мощность переменного тока внешнего источника ES питания в мощность переменного тока, имеющую конкретную частоту, и подает преобразованную мощность переменного тока в двигатель MO, чтобы вращать двигатель MO и управлять частотой вращения двигателя MO.
[77] В дальнейшем в этом документе, подробнее описываются блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, блок 6 звена постоянного тока и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, которые формируют устройство 1 приведения в действие двигателя.
[78] Фиг. 2 иллюстрирует пример блока преобразования переменного тока в постоянный ток, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, и фиг. 3 иллюстрирует другой пример блока преобразования переменного тока в постоянный ток, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[79] Как проиллюстрировано на фиг. 2, блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток может включать в себя выпрямительную схему 3, чтобы выпрямлять мощность переменного тока внешнего источника ES питания.
[80] Выпрямительная схема 3 может использовать диодный мост, включающий в себя шесть диодов D31-D36.
В частности, три верхних диода D31, D33 и D35 соединяются с положительным контактным выводом H, и три нижних диода D32, D34 и D36 соединяются с отрицательным контактным выводом L.
[81] Помимо этого, три верхних диода D31, D33 и D35 и три нижних диода D32, D34 и D36 последовательно соединяются посредством соответствия "один-к-одному", и три соединительных узла, через которые три верхних диода D31, D33 и D35 и три нижних диода D32, D34 и D36 последовательно соединяются, соответственно, соединяются с контактным выводом R R-фазы, контактным выводом S S-фазы и контактным выводом T T-фазы внешнего источника ES питания.
[82] Здесь, шесть диодов D31-D36 располагаются таким образом, что напряжение переменного тока, прикладываемое из внешнего источника ES питания, прикладывается в одном направлении, и переменный ток подается в другом направлении. Другими словами, как проиллюстрировано на фиг. 2, каждый из шести диодов D31-D36 располагается таким образом, что напряжение переменного тока, приложенное из внешнего источника ES питания, прикладывается к положительному контактному выводу H, и переменный ток протекает к положительному контактному выводу H.
[83] Конфигурация блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток не ограничена выпрямительной схемой 3.
[84] Как проиллюстрировано на фиг. 3, блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток дополнительно может включать в себя фильтр 4 электромагнитных помех (EMI-фильтр) для того, чтобы удалять шум, включенный в мощность переменного тока, подаваемую из внешнего источника ES питания, и блок 5 коррекции коэффициента мощности (PFC) для того, чтобы повышать коэффициент мощности, в дополнение к выпрямительной схеме 3.
[85] Как проиллюстрировано на фиг. 3, EMI-фильтр 4 может предоставляться на переднем конце выпрямительной схемы 3 и может удалять высокочастотный шум, включенный в мощность переменного тока, подаваемую из внешнего источника ES питания.
[86] EMI-фильтр 4, в общем, имеет форму фильтра нижних частот, который блокирует высокочастотный сигнал и обеспечивает возможность прохождения низкочастотного сигнала для того, чтобы удалять высокочастотный шум. Например, как проиллюстрировано на фиг. 3, EMI-фильтр 4 может включать в себя три индуктора L41, L42 и L43, соответственно, последовательно соединенные с контактным выводом R R-фазы, контактным выводом S S-фазы и контактным выводом T T-фазы, в которые подается мощность из внешнего источника ES питания, и три конденсатора C41, C42 и C43, предоставленные между тремя индукторами L41, L42 и L43 и заземляющим контактным выводом G.
[87] Тем не менее, EMI-фильтр 4, проиллюстрированный на фиг. 3, представляет собой просто пример фильтра, который может использоваться, и EMI-фильтр 4 может иметь различные конфигурации. В частности, EMI-фильтр 4 можно иметь не последовательно-шунтирующую конфигурацию, проиллюстрированную на фиг. 3, но также и шунтирующе-последовательную конфигурацию, II-конфигурацию и T-конфигурацию.
[88] PFC 5 может предоставляться на заднем конце выпрямительной схемы 3, как проиллюстрировано на фиг. 3, чтобы повышать коэффициент мощности устройства 1 приведения в действие двигателя.
[89] Коэффициент мощности означает активную мощность относительно кажущейся мощности. Таким образом, коэффициент мощности может рассматриваться в качестве отношения мощности, фактически используемой посредством устройства 1 приведения в действие двигателя, относительно мощности, предоставляемой из внешнего источника ES питания. Высокий коэффициент мощности обозначает то, что устройство 1 приведения в действие двигателя использует большую часть мощности, предоставляемой из внешнего источника ES питания, и низкий коэффициент мощности обозначает то, что устройство 1 приведения в действие двигателя использует только небольшую часть подаваемой мощности.
[90] Чтобы использовать мощность переменного тока, фазы напряжения переменного тока, приложенного из внешнего источника ES питания, и тока, подаваемого в устройство 1 приведения в действие двигателя, должны быть идентичными. Когда фаза прикладываемого напряжения переменного тока и фаза подаваемого тока не являются идентичными, эффективность мощности, предоставляемой из внешнего источника ES питания в устройство 1 приведения в действие двигателя, может снижаться, или мощность не может подаваться. Мощность, которая не может использоваться посредством устройства 1 приведения в действие двигателя вследствие того, что фаза прикладываемого напряжения переменного тока и фаза подаваемого тока не являются идентичными, упоминается как реактивная мощность, и мощность, передаваемая в устройство 1 приведения в действие двигателя, вследствие того, что фаза прикладываемого напряжения переменного тока и фаза подаваемого тока являются идентичными, упоминается как активная мощность.
[91] PFC 5 задает фазу напряжения переменного тока, приложенного из внешнего источника ES питания, и фазу тока, подаваемого в блок 6 звена постоянного тока и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, которые описываются ниже, идентичными с использованием индуктора L5 и конденсатора C5. Как результат, PFC 5 может повышать коэффициент мощности для мощности переменного тока, подаваемой из внешнего источника ES питания.
[92] Тем не менее, PFC 5 не ограничен пассивным PFC, проиллюстрированным на фиг. 3. Например, PFC 5 может использовать активный PFC, включающий в себя переключатель (не показан) и диод (не показан). Кроме того, диод (не показан) может заменяться посредством переключателя (не показан).
[93] Кроме того, PFC 5 не ограничен предоставлением на заднем конце выпрямительной схемы 3, и PFC 5 может предоставляться на переднем конце выпрямительной схемы 3 или предоставляться как единое целое с выпрямительной схемой 3.
[94] Как описано выше, блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток может включать в себя выпрямительную схему 3, EMI-фильтр 4 и PFC 5.
[95] Фиг. 4 иллюстрирует пример блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, и фиг. 5 иллюстрирует другой пример блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[96] Как проиллюстрировано на фиг. 4, блок 6 звена постоянного тока может включать в себя сглаживающую схему 7, чтобы удалять пульсацию, включенную в напряжение, выпрямленное посредством блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток.
[97] Сглаживающая схема 7 может включать в себя верхний конденсатор C7a и нижний конденсатор C7b, последовательно соединенные между собой. Здесь, пара конденсаторов C7a и C7b могут иметь идентичную емкость.
[98] Сглаживающая схема 7 удаляет пульсацию, включенную в напряжение, выпрямленное посредством блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, и выводит стабилизированное напряжение постоянного тока Vdc в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток. В частности, блок 6 звена постоянного тока выводит напряжение верхнего конденсатора C7a между положительным контактным выводом P постоянного тока и нейтральным контактным выводом C и выводит напряжение нижнего конденсатора C7b между нейтральным контактным выводом C и отрицательным контактным выводом N постоянного тока.
[99] Помимо этого, сглаживающая схема 7 также служит в качестве источника питания постоянного тока, который подает мощность постоянного тока в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток. В частности, пара конденсаторов C7a и C7b, составляющих сглаживающую схему 7, накапливает электроэнергию, предоставленную посредством блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, и подает накопленную электроэнергию в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[100] Помимо этого, традиционное устройство приведения в действие двигателя использует высокоемкий конденсатор в качестве сглаживающей схемы 7, чтобы предоставлять стабильную мощность постоянного тока в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток. Например, традиционное устройство приведения в действие двигателя использует электролитический конденсатор, имеющий емкость в несколько миллифарад (мФ).
[101] Электролитический конденсатор может получать высокую емкость в расчете на единицу размера вследствие своих характеристик. Тем не менее, электролитический конденсатор имеет большое эквивалентное сопротивление. Поскольку высокие тепловые потери возникают вследствие большого эквивалентного сопротивления, электролит испаряется вследствие высоких тепловых потерь, и срок службы конденсатора сокращается.
[102] Как результат, приемлемый среднеквадратический (RMS) ток электролитического конденсатора меньше тока других конденсаторов. Множество электролитических конденсаторов соединяются параллельно, чтобы увеличивать ток RMS таким образом, что он является приемлемым в традиционном смысле; тем не менее, в результате увеличивается размер устройства приведения в действие двигателя.
[103] Вследствие этой причины, устройство 1 приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления использует малоемкий (десятки мкФ) пленочный конденсатор в качестве сглаживающей схемы 7, составляющей блок 6 звена постоянного тока. Другими словами, пара конденсаторов C7a и C7b, составляющих сглаживающую схему 7, использует малоемкий пленочный конденсатор.
[104] Пленочный конденсатор имеет небольшое эквивалентное сопротивление приблизительно в 1/10 относительно эквивалентного сопротивления электролитического конденсатора. Как результат, электролитический конденсатор имеет ресурс приблизительно в 5000-10000 часов, тогда как пленочный конденсатор имеет ресурс приблизительно в 100000 часов.
[105] Конфигурация блока 6 звена постоянного тока не ограничена сглаживающей схемой 7.
[106] Как проиллюстрировано на фиг. 5, блок 6 звена постоянного тока дополнительно может включать в себя схему 8 защиты от перегрузки по напряжению, чтобы предотвращать перегрузку по напряжению сглаживающей схемы 7, в дополнение к сглаживающей схеме 7.
[107] Схема 8 защиты от перегрузки по напряжению может включать в себя резистивный элемент R8, чтобы потреблять энергию, диод D8, чтобы предотвращать обратный ток, и переключающий элемент Q8, который включается, когда определяется перегрузка по напряжению. Кроме того, резистивный элемент R8 и диод D8 соединяются с положительным контактным выводом H параллельно, и переключающий элемент Q8 соединяется с резистивным элементом R8 и диодом D8 последовательно. Здесь, резистивный элемент R8 может использовать резистор, имеющий постоянное значение электрического сопротивления, или варистор, имеющий значение электрического сопротивления, измененное в соответствии с приложенным напряжением.
[108] Когда перегрузка по напряжению сглаживающей схемы 7 определяется, переключающий элемент Q8 включается, и ток протекает из сглаживающей схемы 7 через резистивный элемент R8 и переключающий элемент Q8. Как результат, электроэнергия, накопленная в сглаживающей схеме 7, потребляется, и напряжение сглаживающей схемы 7 снижается.
[109] Как описано выше, блок 6 звена постоянного тока может включать в себя сглаживающую схему 7 и схему 8 защиты от перегрузки по напряжению, и, в частности, сглаживающая схема 7 включает в себя верхний конденсатор C7a и нижний конденсатор C7b, сформированные из пленочного конденсатора.
[110] Фиг. 6 иллюстрирует блок преобразования постоянного тока в переменный ток, включенный в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления. Кроме того, фиг. 7 иллюстрирует пример трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, фиг. 8 иллюстрирует конфигурацию трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, и фиг. 9 иллюстрирует соединение трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления. Кроме того, фиг. 10 иллюстрирует другой пример трехуровневого инвертора, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[111] Блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток включает в себя трехуровневый инвертор 110 для того, чтобы подавать напряжение приведения в действие и ток приведения в действие в двигатель MO, блок 120 определения тока для того, чтобы определять ток приведения в действие, подаваемый в двигатель MO, блок 130 определения напряжения для того, чтобы определять напряжение постоянного тока Vdc, приложенное к трехуровневому инвертору 110, модуль 200 управления для того, чтобы выводить управляющий сигнал для управления трехуровневым инвертором 110 согласно определенным результатам блока 120 определения тока и блока 130 определения напряжения, и схему 140 приведения в действие для того, чтобы выводить сигнал приведения в действие в трехуровневый инвертор 110 в соответствии с управляющим сигналом модуля 200 управления.
[112] Напряжение постоянного тока Vdc прикладывается к трехуровневому инвертору 110 из блока 6 звена постоянного тока через положительный контактный вывод P постоянного тока, нейтральный контактный вывод C и отрицательный контактный вывод N постоянного тока. Кроме того, трехуровневый инвертор 110 подает напряжение приведения в действие и ток приведения в действие в двигатель MO в соответствии с сигналом приведения в действие схемы 140 приведения в действие. Здесь, напряжение приведения в действие и ток приведения в действие, вводимые посредством трехуровневого инвертора 110, имеют формы напряжения переменного тока и переменного тока.
[113] Трехуровневый инвертор 110 может быть реализован с использованием различных топологий. Например, трехуровневый инвертор 110 может использовать инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек, инвертор 110b с диодной фиксацией и т.п.
[114] Во-первых, описывается инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек, проиллюстрированный на фиг. 7.
[115] Инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек может включать в себя шесть инверторов Q11, Q12, Q21, Q22, Q31 и Q32 с переключателем, одну пару переключающих элементов Q14 и Q13 нейтральных точек, которые соединяются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом U U-фазы, одну пару переключающих элементов Q24 и Q23 нейтральных точек, которые соединяются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом V V-фазы, и одну пару переключающих элементов Q34 и Q33 нейтральных точек, которые соединяются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом W W-фазы. Здесь, порядки пар переключающих элементов Q14 и Q13, Q24 и Q23 и Q34 и Q33 нейтральных точек могут изменяться.
[116] В частности, первый, второй и третий верхние переключающие элементы Q11, Q21 и Q31 предоставляются между каждым из трех выходных контактных выводов U, V и W и положительным контактным выводом P постоянного тока, и первый, второй и третий нижние переключающие элементы Q12, Q22 и Q32 предоставляются между каждым из трехфазных выходных контактных выводов U, V и W и отрицательным контактным выводом N постоянного тока.
[117] Помимо этого, как описано выше, три пары переключающих элементов Q14 и Q13, Q24 и Q23 и Q34 и Q33 нейтральных точек, соответственно, предоставляются между трехфазными выходными контактными выводами U, V и W и нейтральным контактным выводом C. В частности, первый левый переключающий элемент Q14 и первый правый переключающий элемент Q13 предоставляются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом U U-фазы, второй левый переключающий элемент Q24 и второй правый переключающий элемент Q23 предоставляются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом V V-фазы, и третий левый переключающий элемент Q34 и третий правый переключающий элемент Q33 предоставляются между нейтральным контактным выводом C и контактным выводом W W-фазы.
[118] Три верхних переключающих элемента Q11, Q21 и Q31, три нижних переключающих элемента Q12, Q22 и Q32 и три пары переключающих элементов Q14 и Q13, Q24 и Q23 и Q34 и Q33 нейтральных точек размыкаются и замыкаются посредством сигнала приведения в действие, выводимого посредством схемы 140 приведения в действие.
[119] Например, когда первый верхний переключающий элемент Q11 и второй левый переключающий элемент Q24 замыкаются, ток приведения в действие может протекать в двигатель MO из положительного контактного вывода P постоянного тока через первый верхний переключающий элемент Q11 и контактный вывод U U-фазы и протекать в нейтральный контактный вывод C из двигателя MO через контактный вывод V V-фазы и второй левый переключающий элемент Q24.
[120] В другом примере, когда первый правый переключающий элемент Q13 и второй нижний переключающий элемент Q22 замыкаются, ток приведения в действие может протекать в двигатель MO из нейтрального контактного вывода C через первый правый переключающий элемент Q13 и контактный вывод U U-фазы и протекать в отрицательный контактный вывод N постоянного тока из двигателя MO через контактный вывод V V-фазы и второй нижний переключающий элемент Q22.
[121] В конечном счете, ток приведения в действие протекает в нейтральный контактный вывод C из положительного контактного вывода P постоянного тока через двигатель MO или протекает в отрицательный контактный вывод N постоянного тока из нейтрального контактного вывода C через двигатель MO.
[122] Переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, которые формируют инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек, могут использовать биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или мощный полевой транзистор (мощный FET) для блокирования или проведения высокого напряжения и высокого тока.
[123] Трехуровневый инвертор 110 не ограничен включением инвертора 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек. Например, как проиллюстрировано на фиг. 8, трехуровневый инвертор 110 может включать в себя инвертор 110b с диодной фиксацией.
[124] Как проиллюстрировано на фиг. 8, инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек может формироваться из модуля 111a инвертора с 6 переключателями и модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек. Кроме того, каждый из модуля 111a инвертора с 6 переключателями и модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек может формироваться из независимой микросхемы.
[125] Инвертор с 6 переключателями широко используется в коммерческих целях. По сравнению с этим, инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек не настолько широко используется в коммерческих целях. Как результат, инвертор с 6 переключателями поставляется во многих продуктах с различными техническими требованиями, тогда как инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек не поставляется во многих продуктах, и потребность в нем также является низкой.
[126] В этом отношении, инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек может формироваться посредством комбинирования модуля 111a инвертора с 6 переключателями, сформированного из шести верхних/нижних переключающих элементов Q11 и Q12, Q21 и Q22 и Q31 и Q32, и модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек, сформированного из шести переключающих элементов Q14 и Q13, Q24 Q23 и Q34 и Q33 нейтральных точек.
[127] Модуль 111a инвертора с 6 переключателями может иметь форму общего инвертора с 6 переключателями, как проиллюстрировано на фиг. 8.
[128] В частности, первый контактный вывод U1 U-фазы, первый контактный вывод V1 V-фазы и первый контактный вывод W1 W-фазы, которые имеют ток приведения в действие, вводимый-выводимый в/из внешних частей модуля 111a инвертора с 6 переключателями, положительный контактный вывод P постоянного тока и отрицательный контактный вывод N постоянного тока, в которые подается мощность постоянного тока, и множество переключающих сигнальных контактных выводов V11, V21, V31, V12, V22 и V32, в которые вводится сигнал приведения в действие, могут предоставляться в модуле 111a инвертора с 6 переключателями.
[129] Первый, второй и третий верхние переключающие элементы Q11, Q21 и Q31 и первый, второй и третий нижние переключающие элементы Q12, Q22 и Q32 могут предоставляться в модуле 111a инвертора с 6 переключателями.
[130] Помимо этого, узел, в котором соединяются первый верхний переключающий элемент Q11 и первый нижний переключающий элемент Q12, может соединяться с первым контактным выводом U1 U-фазы, узел, в котором соединяются второй верхний переключающий элемент Q21 и второй нижний переключающий элемент Q22, может соединяться с первым контактным выводом V1 V-фазы, и узел, в котором соединяются третий верхний переключающий элемент Q31 и третий нижний переключающий элемент Q32, может соединяться с первым контактным выводом W1 W-фазы.
[131] Помимо этого, первый верхний переключающий элемент Q11 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через первый верхний переключающий сигнальный контактный вывод V11, второй верхний переключающий элемент Q21 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через второй верхний переключающий сигнальный контактный вывод V21, и третий верхний переключающий элемент Q31 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через третий верхний переключающий сигнальный контактный вывод V31. Кроме того, первый нижний переключающий элемент Q12 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через первый нижний переключающий сигнальный контактный вывод V12, второй нижний переключающий элемент Q22 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через второй нижний переключающий сигнальный контактный вывод V22, и третий нижний переключающий элемент Q32 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через третий нижний переключающий сигнальный контактный вывод V32.
[132] Как проиллюстрировано на фиг. 8, второй контактный вывод U2 U-фазы, второй контактный вывод V2 V-фазы и второй контактный вывод W2 W-фазы, имеющие ток приведения в действие, вводимый-выводимый в/из внешних частей модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек, нейтральный контактный вывод C, в который подается мощность постоянного тока, и множество переключающих сигнальных контактных выводов V13, V14, V23, V24, V33 и V34, в которые вводится сигнал приведения в действие, могут предоставляться в модуле 112a с 6 переключателями нейтральных точек.
[133] Помимо этого, три пары переключающих элементов Q14 и Q13, Q24 и Q23 и Q34 и Q33 нейтральных точек могут предоставляться в модуле 112a с 6 переключателями нейтральных точек. Первый левый переключающий элемент Q14 и первый правый переключающий элемент Q13 соединяются между собой последовательно, второй левый переключающий элемент Q24 и второй правый переключающий элемент Q23 соединяются между собой последовательно, и третий левый переключающий элемент Q34 и третий правый переключающий элемент Q33 соединяются между собой последовательно.
[134] Помимо этого, первый левый переключающий элемент Q14, второй левый переключающий элемент Q24 и третий левый переключающий элемент Q34 соединяются с нейтральным контактным выводом C снаружи.
[135] Помимо этого, первый правый переключающий элемент Q13 соединяется со вторым контактным выводом U2 U-фазы, второй правый переключающий элемент Q23 соединяется со вторым контактным выводом V2 V-фазы, и третий правый переключающий элемент Q33 соединяется со вторым контактным выводом W2 W-фазы.
[136] Помимо этого, первый левый переключающий элемент Q14 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через первый левый переключающий сигнальный контактный вывод V14, и первый правый переключающий элемент Q13 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через первый правый переключающий сигнальный контактный вывод V13. Кроме того, второй левый переключающий элемент Q24 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через второй левый переключающий сигнальный контактный вывод V24, и второй правый переключающий элемент Q23 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через второй правый переключающий сигнальный контактный вывод V23. Кроме того, третий левый переключающий элемент Q34 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через третий левый переключающий сигнальный контактный вывод V34, и третий правый переключающий элемент Q33 может размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, вводимого через третий правый переключающий сигнальный контактный вывод V33.
[137] Как описано выше, инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек может формироваться с комбинацией модуля 111a инвертора с 6 переключателями и модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек. Кроме того, каждый из модуля 111a инвертора с 6 переключателями и модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек может представлять собой одну микросхему, смонтированную на печатной плате (PCB).
[138] Модуль 111a инвертора с 6 переключателями и модуль 112a с 6 переключателями нейтральных точек могут соединяться, как проиллюстрировано на фиг. 9.
[139] В частности, первый контактный вывод U1 U-фазы модуля 111a инвертора с 6 переключателями и второй контактный вывод U2 U-фазы модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек соединяются, первый контактный вывод V1 V-фазы модуля 111a инвертора с 6 переключателями и второй контактный вывод V2 V-фазы модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек соединяются, и первый контактный вывод W1 W-фазы модуля 111a инвертора с 6 переключателями и второй контактный вывод W2 W-фазы модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек соединяются.
[140] Помимо этого, положительный контактный вывод P постоянного тока модуля 111a инвертора с 6 переключателями соединяется с положительным контактным выводом P постоянного тока блока 6 звена постоянного тока, и отрицательный контактный вывод N постоянного тока модуля 111a инвертора с 6 переключателями соединяется с отрицательным контактным выводом N постоянного тока блока 6 звена постоянного тока. Кроме того, нейтральный контактный вывод C модуля 112a с 6 переключателями нейтральных точек соединяется с нейтральным контактным выводом C блока 6 звена постоянного тока.
[141] Модуль 111a инвертора с 6 переключателями принимает сигнал приведения в действие из схемы 140 приведения в действие через первый верхний переключающий сигнальный контактный вывод V11, второй верхний переключающий сигнальный контактный вывод V21, третий верхний переключающий сигнальный контактный вывод V31, первый нижний переключающий сигнальный контактный вывод V12, второй нижний переключающий сигнальный контактный вывод V22 и третий нижний переключающий сигнальный контактный вывод V32.
[142] Помимо этого, модуль 112a с 6 переключателями нейтральных точек принимает сигнал приведения в действие через первый левый переключающий сигнальный контактный вывод V14, первый правый переключающий сигнальный контактный вывод V13, второй левый переключающий сигнальный контактный вывод V24, второй правый переключающий сигнальный контактный вывод V23, третий левый переключающий сигнальный контактный вывод V34 и третий правый переключающий сигнальный контактный вывод V33.
[143] Трехуровневый инвертор 110 не ограничен включением инвертора 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек. Например, трехуровневый инвертор 110 может включать в себя инвертор 110b с диодной фиксацией, как проиллюстрировано на фиг. 10.
[144] Три пары верхних переключающих элементов Q41 и Q42, Q51 и Q52 и Q61 и Q62 предоставляются между положительным контактным выводом P постоянного тока и тремя выходными контактными выводами U, V и W, и три пары нижних переключающих элементов Q43 и Q44, Q53 и Q54 и Q63 и Q64 предоставляются между тремя выходными контактными выводами U, V и W и отрицательным контактным выводом N постоянного тока.
[145] Три верхних диода D41, D51 и D61, соответственно, предоставляются между узлами, в которых три пары верхних переключающих элементов Q41 и Q42, Q51 и Q52 и Q61 и Q62 соединяются с нейтральным контактным выводом C, и три нижних диода D43, D53 и D63, соответственно, предоставляются между узлами, в которых три пары нижних переключающих элементов Q43 и Q44, Q53 и Q54 и Q63 и Q64 соединяются с нейтральным контактным выводом C.
[146] Помимо этого, три пары верхних переключающих элементов Q41 и Q42, Q51 и Q52 и Q61 и Q62 и три пары нижних переключающих элементов Q43 и Q44, Q53 и Q54 и Q63 и Q64 могут размыкаться и замыкаться посредством сигнала приведения в действие, выводимого из схемы 140 приведения в действие.
[147] Тем не менее, трехуровневый инвертор 110 предположительно включает в себя инвертор 110a T-типа с фиксацией нейтральных точек, чтобы помогать в понимании раскрытия сущности.
[148] Блок 120 определения тока может включать в себя, по меньшей мере, два датчика тока. Например, блок 120 определения тока может включать в себя датчик 121 тока A-фазы для того, чтобы определять ток A-фазы, подаваемый в двигатель MO через контактный вывод U-фазы, и датчик 123 тока B-фазы для того, чтобы определять ток B-фазы, подаваемый в двигатель MO через контактный вывод V-фазы. Кроме того, ток C-фазы, подаваемый в двигатель MO через контактный вывод W-фазы, может вычисляться посредством модуля 200 управления, который описывается ниже, из тока A-фазы и тока B-фазы.
[149] Блок 120 определения тока не ограничен включением датчика 121 тока A-фазы и датчика 123 тока B-фазы. Например, блок 120 определения тока может включать в себя датчик тока B-фазы для того, чтобы определять ток B-фазы, и датчик тока C-фазы для того, чтобы определять ток C-фазы, или блок 120 определения тока может включать в себя датчик тока C-фазы для того, чтобы определять ток C-фазы, и датчик тока A-фазы для того, чтобы определять ток A-фазы.
[150] Высокий ток от нескольких ампер (A) до нескольких сотен A подается в двигатель MO. Чтобы определять высокий ток, по меньшей мере, два датчика тока, включенные в блок 120 определения тока, могут включать в себя трансформатор тока (CT) для того, чтобы пропорционально снижать уровень тока приведения в действие, и амперметр для того, чтобы определять уровень пропорционально сниженного тока. Другими словами, по меньшей мере, два датчика тока могут определять ток приведения в действие посредством пропорционального снижения уровня тока приведения в действие с использованием CT и измерения уровня пропорционально сниженного тока.
[151] Хотя, по меньшей мере, два датчика, включающие в себя CT и амперметр, предоставляются в качестве примера, связанного с блоком 120 определения тока, варианты осуществления не ограничены этим, и блок 120 определения тока может включать в себя датчик тока, включающий в себя шунтирующий резистор.
[152] Блок 130 определения напряжения может включать в себя датчик 131 напряжения точки постоянного тока для того, чтобы определять напряжение между положительным контактным выводом P постоянного тока и отрицательным контактным выводом N постоянного тока, и датчик 133 напряжения нейтральной точки для того, чтобы определять напряжение Vdcn нейтральной точки между нейтральным контактным выводом C и отрицательным контактным выводом N постоянного тока.
[153] Когда внешний источник ES питания представляет собой трехфазную мощность в 380 В, напряжение между положительным контактным выводом P постоянного тока и отрицательным контактным выводом N постоянного тока становится равным приблизительно 540 В. Кроме того, напряжение между нейтральным контактным выводом C и отрицательным контактным выводом N постоянного тока становится равным приблизительно 270 В.
[154] Чтобы определять высокое напряжение, датчик 131 напряжения точки постоянного тока и датчик 133 напряжения нейтральной точки могут включать в себя блок распределения напряжения. В частности, датчик 131 напряжения точки постоянного тока может пропорционально снижать напряжение между положительным контактным выводом P постоянного тока и отрицательным контактным выводом N постоянного тока с использованием блока распределения напряжения и измерять пропорционально сниженное напряжение. Кроме того, датчик 133 напряжения нейтральной точки может пропорционально снижать напряжение между нейтральным контактным выводом C и отрицательным контактным выводом N постоянного тока с использованием блока распределения напряжения и измерять пропорционально сниженное напряжение.
[155] Схема 140 приведения в действие предоставляет сигнал приведения в действие для размыкания и замыкания множества переключателей Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, включенных в трехуровневый инвертор 110, в трехуровневый инвертор 110 в соответствии с управляющим сигналом модуля 200 управления, который описывается ниже.
[156] Например, как проиллюстрировано на фиг. 11, схема 140 приведения в действие может включать в себя множество драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора для соответствующего размыкания и замыкания множества переключателей Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34.
[157] В частности, первый верхний драйвер 141a затвора может формировать первый верхний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать первый верхний переключающий элемент Q11 трехуровневого инвертора 110, первый нижний драйвер 141b затвора может формировать первый нижний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать первый нижний переключающий элемент Q12, первый правый драйвер 141c затвора может формировать первый правый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать первый правый переключающий элемент Q13, и первый левый драйвер 141d затвора может формировать первый левый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать первый левый переключающий элемент Q14.
[158] Помимо этого, второй верхний драйвер 142a затвора может формировать второй верхний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать второй верхний переключающий элемент Q21, второй нижний драйвер 142b затвора может формировать второй нижний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать второй нижний переключающий элемент Q22, второй правый драйвер 142c затвора может формировать второй правый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать второй правый переключающий элемент Q23, и второй левый драйвер 142d затвора может формировать второй левый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать второй левый переключающий элемент Q24.
[159] Помимо этого, третий верхний драйвер 143a затвора может формировать третий верхний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать третий верхний переключающий элемент Q31, третий нижний драйвер 143b затвора может формировать третий нижний сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать третий нижний переключающий элемент Q32, третий правый драйвер 143c затвора может формировать третий правый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать третий правый переключающий элемент Q33, и третий левый драйвер 143d затвора может формировать третий левый сигнал переключения для того, чтобы размыкать и замыкать третий левый переключающий элемент Q34.
[160] Модуль 200 управления формирует управляющий сигнал для размыкания и замыкания множества переключателей Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, включенных в трехуровневый инвертор 110, согласно выводу блока 120 определения тока и выводу блока 130 определения напряжения, и предоставляет сформированный управляющий сигнал в схему 140 приведения в действие.
[161] Ниже подробнее описывается конфигурация и работа модуля 200 управления.
[162] Фиг. 12 иллюстрирует аппаратную конфигурацию модуля управления, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, и фиг. 13 иллюстрирует программную конфигурацию модуля управления, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[163] Во-первых, ссылаясь на фиг. 12, модуль 200 управления включает в себя аналого-цифровой преобразователь 205 (ADC) для того, чтобы преобразовывать значение тока приведения в действие, определенное посредством блока 120 определения тока, и значение напряжения постоянного тока, определенное посредством блока 130 определения напряжения, в цифровые сигналы, запоминающее устройство 203 для того, чтобы сохранять программы и данные для управления трехуровневым инвертором 110, и процессор 201 для того, чтобы формировать управляющий сигнал для того, чтобы управлять трехуровневым инвертором 110 согласно значению тока приведения в действие и значению напряжения постоянного тока.
[164] ADC 205 преобразует значение тока приведения в действие и значение напряжения постоянного тока, которые представляют собой аналоговые сигналы, в цифровые сигналы, которые могут распознаваться посредством процессора 201.
[165] Блок 120 определения тока, описанный выше, выводит электрический сигнал с уровнем, соответствующим значению тока приведения в действие, и блок 130 определения напряжения также выводит электрический сигнал с уровнем, соответствующим значению напряжения постоянного тока. Электрические сигналы, выводимые посредством блока 120 определения тока и блока 130 определения напряжения, соответствуют аналоговым сигналам, и процессор 201 не может обрабатывать аналоговые сигналы.
[166] Вследствие этой причины, модуль 200 управления может включать в себя ADC 205 для того, чтобы преобразовывать электрические сигналы, выводимые посредством блока 120 определения тока и блока 130 определения напряжения в цифровые сигналы.
[167] Запоминающее устройство 203 может сохранять управляющие программы и управляющие данные для управления работой устройства 1 приведения в действие двигателя или запоминать управляющий сигнал, выводимый посредством процессора 201, значение тока приведения в действие, определенное посредством блока 120 определения тока, значение напряжения постоянного тока, определенное посредством блока 130 определения напряжения, и т.п.
[168] Запоминающее устройство 203 может включать в себя энергозависимое запоминающее устройство, такое как статическое оперативное запоминающее устройство (SRAM) и динамическое RAM (DRAM), и энергонезависимое запоминающее устройство, такое как флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ROM), стираемое программируемое ROM (EPROM) и электрически стираемое программируемое ROM (EEPROM).
[169] Энергонезависимое запоминающее устройство может работать в качестве вспомогательного запоминающего устройства для энергозависимого запоминающего устройства и сохранять управляющие программы и управляющие данные для управления работой устройства 1 приведения в действие двигателя. Кроме того, данные, сохраненные в энергонезависимом запоминающем устройстве, не теряются, даже когда мощность устройства 1 приведения в действие двигателя выключается.
[170] Энергозависимое запоминающее устройство может загружать управляющие программы и управляющие данные из энергонезависимого запоминающего устройства или повторно вызывать управляющий сигнал, выводимый посредством процессора 201, значение тока приведения в действие, определенное посредством блока 120 определения тока, и значение напряжения постоянного тока, определенного посредством блока 130 определения напряжения. В отличие от энергонезависимого запоминающего устройства, данные, повторно вызываемые в энергозависимом запоминающем устройстве, теряются, когда устройство 1 приведения в действие двигателя выключается.
[171] Процессор 201 формирует управляющий сигнал для управления трехуровневым инвертором 110 согласно значению тока приведения в действие, определенному посредством блока 120 определения тока, значению напряжения постоянного тока, определенному посредством блока 130 определения напряжения, и программам и данным, сохраненным в запоминающем устройстве 203.
[172] В частности, процессор 201 обрабатывает значение тока приведения в действие, определенное посредством блока 120 определения тока, и значение напряжения постоянного тока, определенное посредством блока 130 определения напряжения, и формирует управляющий сигнал для того, чтобы управлять трехуровневым инвертором 110 таким образом, что двигатель MO вращается на целевой частоте вращения, и напряжение постоянного тока и напряжение Vdcn нейтральной точки стабилизируются.
[173] Как описано выше, модуль 200 управления включает в себя ADC 205, запоминающее устройство 203 и процессор 201 с точки зрения аппаратных средств.
[174] Помимо этого, модуль 200 управления может включать в себя различные программные модули с точки зрения программного обеспечения. Как описано выше, процессор 201 может выполнять различные функции обработки для устройства приведения в действие управления двигателем 1.
[175] Помимо этого, модуль 200 управления может классифицироваться на множество программных модулей в соответствии с различными функциями обработки, выполняемыми посредством процессора 201.
[176] В частности, как проиллюстрировано на фиг. 13, модуль 200 управления может включать в себя модуль 210 управления частотой вращения двигателя для того, чтобы управлять частотой вращения двигателя MO, модуль 220 управления напряжением постоянного тока для того, чтобы стабилизировать напряжение постоянного тока Vdc, модуль 230 управления напряжением нейтральной точки для того, чтобы стабилизировать напряжение Vdcn нейтральной точки, сумматор 240 для того, чтобы синтезировать выводы модуля 210 управления частотой вращения двигателя, модуля 220 управления напряжением постоянного тока и модуля 230 управления напряжением нейтральной точки, ограничитель 260 напряжения для того, чтобы ограничивать вывод сумматора 240, и широтно-импульсный модулятор 250 для того, чтобы модулировать ширину импульса вывода ограничителя 260 напряжения.
[177] Модуль 210 управления частотой вращения двигателя принимает опорную частоту ω* вращения из внешнего устройства, принимает вращательное смещение θ из двигателя MO, принимает ток Iabc приведения в действие из блока 120 определения тока и выводит первое опорное напряжение Vabcs*, опорное напряжение Vdq* dq-оси и опорный ток Iabcs* для вращения двигателя MO на частоте вращения, соответствующей опорной частоте ω* вращения.
[178] Здесь, опорная частота ω* вращения может приниматься из внешнего устройства, которое включает в себя устройство 1 приведения в действие двигателя. Например, когда двигатель MO и устройство 1 приведения в действие двигателя включены в кондиционер (не показан), устройство управления (не показан) кондиционера может предоставлять опорную частоту ω* вращения в устройство 1 приведения в действие двигателя таким образом, что двигатель MO вращается на целевой частоте вращения. Другими словами, модуль 210 управления частотой вращения двигателя может принимать опорную частоту ω* вращения из продуктов (например, кондиционера, холодильника и транспортного средства), которые включают в себя устройство 1 приведения в действие двигателя.
[179] Помимо этого, модуль 220 управления напряжением постоянного тока принимает опорное напряжение Vdq* dq-оси из модуля 210 управления частотой вращения двигателя, принимает напряжение постоянного тока Vdc из блока 130 определения напряжения, принимает вращательное смещение θ из двигателя MO и выводит второе опорное напряжение Vabch* для стабилизации напряжения постоянного тока Vdc.
[180] Здесь, опорное напряжение Vdq* dq-оси формируется в процессе вычисления для модуля 210 управления частотой вращения двигателя, с тем чтобы управлять частотой вращения двигателя MO. Ниже подробно описывается опорное напряжение Vdq* dq-оси наряду с модулем 210 управления частотой вращения двигателя.
[181] Помимо этого, модуль 230 управления напряжением нейтральной точки принимает первое опорное напряжение Vabcs* из модуля 210 управления частотой вращения двигателя, принимает напряжение постоянного тока Vdc и напряжение Vdcn нейтральной точки из блока 120 определения тока, принимает опорный ток Iabcs* из модуля 210 управления частотой вращения двигателя и выводит третье опорное напряжение Vsn* для стабилизации напряжения Vdcn нейтральной точки.
[182] Сумматор 240 синтезирует первое опорное напряжение Vabcs*, выводимое посредством модуля 210 управления частотой вращения двигателя, второе опорное напряжение Vabch*, выводимое посредством модуля 220 управления напряжением постоянного тока, и третье опорное напряжение Vsn*, выводимое посредством модуля 230 управления напряжением нейтральной точки, и выводит синтезированное четвертое опорное напряжение Vabcn*.
[183] Здесь, первое опорное напряжение Vabcs* и второе опорное напряжение Vabch* представляют собой напряжения A-фазы, напряжения B-фазы и напряжения C-фазы, приложенные к контактному выводу U U-фазы, контактному выводу V V-фазы и контактному выводу W W-фазы двигателя MO, и третье опорное напряжение Vsn* является одним значением напряжения.
[184] Следовательно, сумматор 240, соответственно, суммирует напряжение A-фазы, напряжение B-фазы и напряжение C-фазы первого опорного напряжения Vabcs* с напряжением A-фазы, напряжением B-фазы и напряжением C-фазы второго опорного напряжения Vabch* и суммирует третье опорное напряжение Vsn* с каждой из сумм первого опорного напряжения Vabcs* и второго опорного напряжения Vabch*. Другими словами, напряжение A-фазы первого опорного напряжения Vabcs*, напряжение A-фазы второго опорного напряжения Vabch* и третье опорное напряжение Vsn* суммируются, напряжение B-фазы первого опорного напряжения Vabcs*, напряжение B-фазы второго опорного напряжения Vabch* и третье опорное напряжение Vsn* суммируются, и напряжение C-фазы первого опорного напряжения Vabcs*, напряжение C-фазы второго опорного напряжения Vabch* и третье опорное напряжение Vsn* суммируются.
[185] Ограничитель 260 напряжения ограничивает вывод четвертого опорного напряжения Vabcn* посредством сумматора 240 вплоть до напряжения постоянного тока Vdc.
[186] Блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток подает мощность переменного тока в двигатель MO с использованием мощности постоянного тока, подаваемой из блока 6 звена постоянного тока. Следовательно, мощность переменного тока, подаваемая в двигатель MO посредством блока 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, ограничена посредством мощности постоянного тока, подаваемой из блока 6 звена постоянного тока. В частности, напряжение приведения в действие, подаваемое в двигатель MO посредством блока 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, может быть не выше напряжения постоянного тока Vdc, приложенного из блока 6 звена постоянного тока.
[187] Следовательно, ограничитель 260 напряжения ограничивает четвертое опорное напряжение Vabcn* вплоть до напряжения постоянного тока Vdc. Например, ограничитель 260 напряжения выводит четвертое опорное напряжение Vabcn*, когда четвертое опорное напряжение Vabcn* равно или меньше напряжения постоянного тока Vdc, и ограничитель 260 напряжения выводит напряжение постоянного тока Vdc, когда четвертое опорное напряжение Vabcn* выше напряжения постоянного тока Vdc.
[188] Широтно-импульсный модулятор 250 формирует управляющий сигнал, который должен предоставляться в схему 140 приведения в действие, согласно выводу ограничителя 260 напряжения. В частности, широтно-импульсный модулятор 250 выводит управляющий сигнал посредством модуляции ширин импульсов напряжений A-фазы, B-фазы и C-фазы вывода ограничителя 260 напряжения.
[189] Ниже подробнее описываются операции модуля 210 управления частотой вращения двигателя, модуля 220 управления напряжением постоянного тока и модуля 230 управления напряжением нейтральной точки.
[190] Во-первых, описывается модуль 210 управления частотой вращения двигателя.
[191] Фиг. 14 иллюстрирует конфигурацию модуля управления частотой вращения двигателя, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[192] Ссылаясь на фиг. 14, модуль 210 управления частотой вращения двигателя может включать в себя блок 212 вычисления частоты вращения, преобразователь 213 системы координат, контроллер 214 частоты вращения, контроллер 215 тока и обратный преобразователь 216 системы координат.
[193] Блок 212 вычисления частоты вращения вычисляет частоту ω вращения двигателя MO из вращательного смещения θ ротора, включенного в двигатель MO. Здесь, как описано выше, вращательное смещение θ ротора может приниматься из датчика определения вращательного смещения, такого как датчик Холла, датчик позиции и круговой датчик позиции, включенные в двигатель MO.
[194] Кроме того, когда двигатель MO не включает в себя датчик определения вращательного смещения, блок 212 вычисления частоты вращения может вычислять частоту ω вращения двигателя MO из тока Iabc приведения в действие, определенного посредством блока 120 определения тока. Вычисление частоты вращения двигателя MO с использованием тока Iabc приведения в действие упоминается как "бездатчиковое управление".
[195] В частности, блок 212 вычисления частоты вращения может вычислять частоту ω вращения двигателя MO посредством различения вращательного смещения θ ротора относительно времени. Например, когда блок 212 вычисления частоты вращения принимает вращательное смещение θ ротора каждый предварительно определенный период дискретизации, блок 212 вычисления частоты вращения может вычислять частоту ω вращения двигателя MO посредством деления разности между вращательным смещением θ ротора, вводимым в предыдущее время дискретизации, и текущим входным вращательным смещением θ ротора на период дискретизации.
[196] Преобразователь 213 системы координат преобразует трехфазный ток Iabc приведения в действие в ток Idq dq-оси согласно вращательному смещению θ ротора.
[197] Здесь, d-ось означает ось вдоль направления, соответствующего направлению магнитного поля, сформированного посредством ротора двигателя MO, и q-ось означает ось вдоль направления, которое имеет разность на 90° относительно направления магнитного поля, сформированного посредством ротора двигателя MO. Здесь, 90° означает не механический угол ротора, а означает электрический угол, получающийся в результате преобразования угла между смежными N-полюсами или угла между смежными S-полюсами, включенными в ротор, с точки зрения 360°.
[198] Помимо этого, ток Id d-оси означает компонент тока, который формирует магнитное поле вдоль направления по d-оси трехфазного тока Iabc приведения в действие. Как описано выше, статор двигателя MO включает в себя множество катушек, и катушки формируют магнитное поле, когда ток подается в катушки. Здесь, компонент тока, который формирует магнитное поле вдоль направления по d-оси тока, подаваемого в катушки, становится током Id d-оси.
[199] Помимо этого, ток Iq q-оси означает компонент тока, который формирует магнитное поле вдоль направления по q-оси трехфазного тока Iabc приведения в действие. Другими словами, компонент тока, который формирует магнитное поле вдоль направления по q-оси тока, подаваемого в катушки, становится током Iq q-оси.
[200] Преобразователь 213 системы координат может вычислять ток Idq dq-оси из трехфазного тока Iabc приведения в действие с использованием уравнения 1.
[201] уравнение 1
[202]
[203] (Здесь, Id представляет ток d-оси, Iq представляет ток q-оси, θ представляет вращательное смещение ротора, Ia представляет ток A-фазы, Ib представляет ток B-фазы, и Ic представляет ток C-фазы).
[204] Контроллер 214 частоты вращения сравнивает опорную частоту ω* вращения, вводимую снаружи, с частотой ω вращения двигателя MO и выводит опорный ток Idq* dq-оси в соответствии с результатом сравнения. В частности, контроллер 214 частоты вращения может выводить ток dq-оси, который должен подаваться в двигатель MO, чтобы снижать разность между опорной частотой ω* вращения и частотой ω вращения.
[205] Опорный ток Iq* q-оси непосредственно связан с вращающей силой (крутящим моментом), сформированной посредством двигателя MO. Другими словами, вращающая сила, сформированная посредством двигателя MO, увеличивается по мере того, как увеличивается опорный ток Iq* q-оси. Кроме того, опорный ток Id* d-оси представляет собой компонент, который является нерелевантным для вращающей силы (крутящего момента), сформированной посредством двигателя MO. Тем не менее, напряжение Vabc приведения в действие, приложенное к двигателю MO, может изменяться посредством опорного тока Id* d-оси. Контроллер 214 частоты вращения может выводить опорный ток Id* d-оси как равный 0, чтобы снижать потери энергии.
[206] Здесь, противодействующая электродвижущая сила увеличивается по мере того, как увеличивается частота вращения двигателя MO, и напряжение Vabc приведения в действие, приложенное к двигателю MO, также увеличивается по мере того, как увеличивается противодействующая электродвижущая сила. Здесь, напряжение Vabc приведения в действие ограничено посредством напряжения постоянного тока Vdc, приложенного из блока 6 звена постоянного тока. Таким образом, напряжение Vabc приведения в действие может быть не выше напряжения постоянного тока Vdc.
[207] Хотя напряжение Vabc приведения в действие ограничено посредством напряжения постоянного тока Vdc, контроллер 214 частоты вращения может выводить отрицательный опорный ток Id* d-оси для двигателя MO, чтобы формировать большую вращающую силу. Когда контроллер 214 частоты вращения выводит отрицательный опорный ток Id* d-оси, напряжение Vabc приведения в действие может снижаться.
[208] Вывод отрицательного опорного тока Id* d-оси посредством контроллера 214 частоты вращения в диапазоне быстрого вращения двигателя MO, в общем, упоминается в качестве "управления слабым магнитным потоком".
[209] Контроллер 214 частоты вращения может включать в себя, по меньшей мере, один из пропорционального контроллера, пропорционально-интегрального контроллера и пропорционально-интегрально-дифференциального контроллера.
[210] Контроллер 215 тока сравнивает опорный ток Idq* dq-оси, выводимый посредством контроллера 214 частоты вращения, с током Idq dq-оси двигателя MO и выводит опорное напряжение Vdq* dq-оси в соответствии с результатом сравнения. В частности, контроллер 215 тока выводит напряжение dq-оси, которое должно прикладываться к двигателю MO, чтобы снижать разность между опорным током Idq* dq-оси и током Idq приведения в действие dq-оси.
[211] Здесь, ток Idq dq-оси представляет собой ток Idq dq-оси, выводимый посредством преобразователя 213 системы координат, описанного выше. Кроме того, опорное напряжение Vdq* dq-оси означает напряжение, соответствующее опорному току Idq* dq-оси. Другими словами, опорное напряжение Vdq* dq-оси означает напряжение dq-оси, которое должно прикладываться к двигателю MO, чтобы подавать опорный ток Idq* dq-оси в двигатель MO.
[212] Контроллер 215 тока также может включать в себя, по меньшей мере, один из пропорционального контроллера, пропорционально-интегрального контроллера и пропорционально-интегрально-дифференциального контроллера.
[213] Обратный преобразователь 216 системы координат преобразует опорное напряжение Vdq* dq-оси в первое опорное напряжение Vabcs* в соответствии с вращательным смещением θ ротора.
[214] Опорное напряжение Vdq* dq-оси означает напряжение dq-оси, которое должно прикладываться к двигателю MO, чтобы подавать опорный ток Idq* dq-оси в двигатель MO, как описано выше.
[215] Обратный преобразователь 216 системы координат может вычислять первое опорное напряжение Vabcs* из напряжения Vdq dq-оси с использованием уравнения 2. В частности, обратный преобразователь 216 системы координат выводит напряжение приведения в действие, которое должно фактически прикладываться к контактному выводу U U-фазы, контактному выводу V V-фазы и контактному выводу W W-фазы двигателя MO, для опорного напряжения Vdq* dq-оси, которое должно прикладываться к двигателю MO.
[216] уравнение 2
[217]
[218] (Здесь, Vd представляет напряжение d-оси, Vq представляет напряжение q-оси, θ представляет вращательное смещение ротора, Va представляет напряжение A-фазы, Vb представляет напряжение B-фазы, и Vc представляет напряжение C-фазы).
[219] Помимо этого, обратный преобразователь 216 системы координат вычисляет опорный ток Iabcs* из тока Idq dq-оси. В частности, обратный преобразователь 216 системы координат может вычислять опорный ток Iabcs* из dq-оси Idq с использованием соотношения уравнения 2.
[220] Как описано выше, модуль 210 управления частотой вращения двигателя выводит первое опорное напряжение Vabcs* для вращения двигателя MO с частотой вращения опорной частоты ω* вращения в сумматор 240 согласно вращательному смещению θ ротора, току Iabc приведения в действие, подаваемому в каждую из фаз двигателя MO, и опорной частоте ω* вращения, вводимой из внешнего устройства. Кроме того, модуль 210 управления частотой вращения двигателя выводит опорное напряжение Vdq* dq-оси в модуль 220 управления напряжением постоянного тока, который описывается ниже.
[221] Далее описывается модуль 220 управления напряжением постоянного тока.
[222] Фиг. 15 является эквивалентной схемой, кратко моделирующей внешний источник питания, устройство приведения в действие двигателя и двигатель, фиг. 16 является эквивалентной схемой, включающей в себя источник демпфирующего тока для предотвращения расхождения напряжения постоянного тока, и фиг. 17 иллюстрирует конфигурацию модуля управления напряжением постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[223] Во-первых, описывается изменение напряжения постоянного тока Vdc со ссылкой на фиг. 15.
[224] Как проиллюстрировано в секции (a) по фиг. 15, внешний источник ES питания может моделироваться просто с использованием эквивалентного источника Vs напряжения, эквивалентного резистора Rs и эквивалентного индуктора Ls, блок 6 звена постоянного тока может моделироваться просто с использованием эквивалентного конденсатора Cdc и двигателя MO, и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток может моделироваться просто с использованием источника Iinv тока.
[225] Здесь, эквивалентный источник Vs напряжения прикладывает напряжение, как проиллюстрировано в секции (b) по фиг. 15, к эквивалентному конденсатору Cdc. В частности, эквивалентный источник Vs напряжения прикладывает напряжение в форме трехфазного напряжения переменного тока, выпрямленного посредством выпрямительной схемы 3, к эквивалентному конденсатору Cdc. Тем не менее, может быть невозможным измерять выходное напряжение посредством эквивалентного источника Vs напряжения с использованием эквивалентного индуктора Ls и эквивалентного конденсатора Cdc.
[226] Вследствие этой причины, в дальнейшем в этом документе предполагается, что выходное напряжение посредством эквивалентного источника Vs напряжения является средним значением напряжений, приложенных из внешнего источника ES питания.
[227] Помимо этого, эквивалентный индуктор Ls представляет индуктивность во внешнем источнике ES питания, и эквивалентный резистор Rs представляет сопротивление посредством линии питания и т.д.
[228] Помимо этого, эквивалентный конденсатор Cdc устройства 1 приведения в действие двигателя представляет пленочные конденсаторы C7a и C7b, включенные в блок 6 звена постоянного тока устройства 1 приведения в действие двигателя.
[229] Как проиллюстрировано в секции (a) по фиг. 15, эквивалентные схемы внешнего источника ES питания, устройства 1 приведения в действие двигателя и двигателя MO включают в себя эквивалентный индуктор Ls внешнего источника ES питания и эквивалентный конденсатор Cdc устройства 1 приведения в действие двигателя. Как результат, явление резонанса возникает между эквивалентным индуктором Ls и эквивалентным конденсатором Cdc и приводит к тому, что напряжение между обоими концами эквивалентного конденсатора Cdc является нестабильным.
[230] Ниже математически анализируется явление резонанса.
[231] Эквивалентная схема, проиллюстрированная в секции (a) по фиг. 15, может выражаться посредством уравнения 3 и уравнения 4.
[232] уравнение 3
[233]
[234] (Здесь, Vdc представляет напряжение постоянного тока, Cdc представляет емкость эквивалентного конденсатора, Is представляет подаваемый ток, подаваемый из источника напряжения, и Iinv представляет ток приведения в действие, подаваемый в двигатель).
[235] уравнение 4
[236]
[237] (Здесь, Is представляет подаваемый ток, подаваемый из источника напряжения, Ls представляет индуктивность эквивалентного индуктора, Vs представляет напряжение источника напряжения, приложенное из источника напряжения, Vdc представляет напряжение постоянного тока, и Rs представляет значение сопротивления эквивалентного резистора).
[238] Помимо этого, когда напряжение постоянного тока Vdc изменяется, анализ в режиме малых сигналов может выполняться для того, чтобы анализировать стабильность напряжения.
[239] Анализ в режиме малых сигналов схемы в секции (a) по фиг. 15 показан в уравнении 5.
[240] уравнение 5
[241]
[242] (Здесь, Iinv представляет эквивалентный ток приведения в действие, подаваемый в двигатель, Pinv представляет потребляемую мощность двигателя, Vdc представляет напряжение постоянного тока, включающее в себя пульсацию, Vdc(0) представляет постоянный компонент напряжения постоянного тока, Rinv представляет эквивалентный резистор двигателя, и Iinv(0) представляет ток приведения в действие, вызываемый посредством постоянного компонента напряжения постоянного тока).
[243] Результат подстановки уравнения 5 в уравнение 3 показан в уравнении 6.
[244] уравнение 6
[245]
[246] (Здесь, Vdc представляет эквивалентное напряжение постоянного тока приведения в действие, включающее в себя пульсацию, Cdc представляет емкость эквивалентного конденсатора, Is представляет ток, подаваемый из эквивалентного источника напряжения, Iinv представляет ток приведения в действие, подаваемый в двигатель, и Rinv представляет эквивалентный резистор двигателя).
[247] Значение дифференциального уравнения, показанного в уравнении 6, имеет форму показательной функции, так что напряжение постоянного тока Vdc постепенно увеличивается со временем. Таким образом, напряжение постоянного тока Vdc расходится вместо стабилизации.
[248] Чтобы предотвращать расхождение напряжения постоянного тока Vdc, может предоставляться источник Idamp демпфирующего тока, как проиллюстрировано на фиг. 16.
[249] Чтобы предотвращать расхождение напряжения постоянного тока Vdc согласно уравнению 6, демпфирующий ток источника Idamp демпфирующего тока может задаваться в уравнении 7.
[250] уравнение 7
[251]
[252] (Здесь, Idamp представляет демпфирующий ток источника демпфирующего тока, k представляет любую константу, большую 1, Pinv представляет потребляемую мощность двигателя, Vdc представляет напряжение постоянного тока, включающее в себя пульсацию, и Vdc(0) представляет постоянный компонент напряжения постоянного тока).
[253] Анализ в режиме малых сигналов схемы по фиг. 16 показан в уравнении 8.
[254] уравнение 8
[255]
[256] (Здесь, Iinv представляет эквивалентный ток приведения в действие, подаваемый в двигатель, Pinv представляет потребляемую мощность двигателя, Vdc представляет напряжение постоянного тока, включающее в себя пульсацию, Vdc(0) представляет постоянный компонент напряжения постоянного тока, k представляет любую константу, большую 1, Rinv представляет эквивалентный резистор двигателя, и Iinv(0) представляет ток приведения в действие, вызываемый посредством постоянного компонента напряжения постоянного тока).
[257] Результат подстановки уравнения 8 в уравнение 3 показан в уравнении 9.
[258] уравнение 9
[259]
[260] (Здесь, Vdc представляет напряжение постоянного тока, включающее в себя пульсацию, Cdc представляет емкость эквивалентного конденсатора, Is представляет ток, подаваемый из источника напряжения, Iinv представляет ток приведения в действие, подаваемый в двигатель, Rinv представляет эквивалентный резистор двигателя, K представляет любую константу, большую 1, и Iinv(0) представляет ток приведения в действие, вызываемый посредством постоянного компонента напряжения постоянного тока).
[261] Согласно уравнению 9, напряжение постоянного тока Vdc не расходится и сходится при определенном значении, когда значение k превышает 1. Кроме того, по мере того, как увеличивается значение константы k, напряжение постоянного тока Vdc стабилизируется в большей степени.
[262] Модуль 220 управления напряжением постоянного тока может выводить опорное напряжение Vabch*, соответствующее демпфирующему току Idamp, чтобы стабилизировать напряжение постоянного тока Vdc.
[263] Демпфирующее напряжение Vdamp, соответствующее демпфирующему току Idamp, может вычисляться с использованием уравнения 7, уравнения 10 и уравнения 11.
[264] уравнение 10
[265]
[266] (Здесь, Vdamp,d представляет опорное демпфирующее напряжение d-оси, Id представляет опорный ток d-оси, Vdamp, q представляет опорное демпфирующее напряжение q-оси, и Iq представляет опорный ток q-оси).
[267] уравнение 11
[268]
[269] (Здесь, Pinv представляет потребляемую мощность двигателя, Vdc представляет напряжение постоянного тока, Iinv представляет ток приведения в действие, подаваемый в двигатель, Id представляет опорный ток d-оси, Iq представляет опорный ток q-оси, Vd представляет опорное напряжение d-оси, и Vq представляет опорное напряжение q-оси).
[270] Когда уравнение 10 упрощается, и уравнение 7 и уравнение 11 подставляются в него, результат показан в уравнении 12.
[271] уравнение 12
[272]
[273] (Здесь, Vdamp,dq представляет опорное демпфирующее напряжение dq-оси, Idq представляет опорный ток dq-оси, Vdc представляет напряжение постоянного тока, Vdc(0) представляет постоянный компонент напряжения постоянного тока, Vs представляет напряжение источника напряжения, и k представляет любую константу, большую 1).
[274] Согласно уравнению 12, выходное напряжение эквивалентного источника Vs напряжения должно вычисляться, чтобы вычислять опорное демпфирующее напряжение Vdamp,dq dq-оси.
[275] Напряжение эквивалентного источника Vs напряжения может вычисляться из уравнения 3 и уравнения 4. Другими словами, выходное напряжение эквивалентного источника Vs напряжения может оцениваться с использованием эквивалентного тока Iinv приведения в действие и напряжения постоянного тока Vdc, подаваемого в двигатель MO. Кроме того, напряжение эквивалентного источника Vs напряжения может задаваться разработчиком в соответствии с выходным напряжением внешнего источника ES питания и номинальным током двигателя MO. Например, напряжение эквивалентного источника Vs напряжения может задаваться в качестве среднего значения напряжений, приложенных из внешнего источника ES питания. В дальнейшем в этом документе, напряжение эквивалентного источника Vs напряжения предполагается в качестве среднего значения напряжений, приложенных из внешнего источника ES питания, чтобы помогать в понимании раскрытия сущности.
[276] Помимо этого, когда опорное демпфирующее напряжение Vdamp,dq dq-оси преобразуется в обратные координаты, второе опорное напряжение Vabch* вычисляется. Другими словами, когда опорное демпфирующее напряжение Vdamp,dq dq-оси системы координат по dq-оси преобразуется в фазы ABC, второе опорное напряжение Vabch* получается.
[277] На основе теорий, описанных выше, модуль 220 управления напряжением постоянного тока может вычислять опорное демпфирующее напряжение Vdamp,dq dq-оси с использованием уравнения 12 и может вычислять второе опорное напряжение Vabch* из опорного демпфирующего напряжения Vdamp,dq dq-оси.
[278] В частности, модуль 220 управления напряжением постоянного тока может включать в себя блок 221 вычитания, блок 223 деления, умножитель 225, усилитель 227 и обратный преобразователь 229 системы координат, как проиллюстрировано на фиг. 17.
[279] Блок 221 вычитания вычисляет разность между напряжением Vs источника напряжения и напряжением постоянного тока Vdc, и блок 223 деления вычисляет значение, получающееся в результате деления разности между напряжением Vs источника напряжения и напряжением постоянного тока Vdc, на квадрат напряжения Vs источника напряжения. Кроме того, умножитель 225 вычисляет произведение вывода блока 223 деления, напряжения постоянного тока Vdc и опорного напряжения Vdq dq-оси, и усилитель 227 усиливает вывод умножителя 225 посредством '-k' времена.
[280] Уравнение 12 реализовано посредством блока 221 вычитания, блока 223 деления, умножителя 225 и усилителя 227. Как результат, вывод усилителя 227 является идентичным опорному демпфирующему напряжению Vdamp,dq dq-оси.
[281] Обратный преобразователь 229 системы координат преобразует опорное демпфирующее напряжение Vdamp,dq dq-оси во второе опорное напряжение Vabch* в соответствии с вращательным смещением θ ротора.
[282] Как описано выше, модуль 220 управления напряжением постоянного тока может вычислять демпфирующее напряжение Vdamp,dq, которое стабилизирует напряжение постоянного тока Vdc, т.е. второе опорное напряжение Vabch*.
[283] Далее описывается модуль 230 управления напряжением нейтральной точки.
[284] Фиг. 18 иллюстрирует ток, протекающий в нейтральной точке блока звена постоянного тока, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления, и фиг. 19 иллюстрирует фазное напряжение, выводимое посредством устройства приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления. Кроме того, фиг. 20 иллюстрирует конфигурацию модуля управления напряжением нейтральной точки, включенного в устройство приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[285] Как описано выше, ток протекает в нейтральный контактный вывод C блока 6 звена постоянного тока или вытекает из нейтрального контактного вывода C блока 6 звена постоянного тока в соответствии с операцией трехуровневого инвертора 110.
[286] Например, когда первый верхний переключающий элемент Q11 и второй левый переключающий элемент Q24 трехуровневого инвертора 110 замыкаются, ток приведения в действие может протекать в двигатель MO из положительного контактного вывода P постоянного тока через первый верхний переключающий элемент Q11 и контактный вывод U U-фазы и протекать в нейтральный контактный вывод C из двигателя MO через контактный вывод V V-фазы и второй левый переключающий элемент Q24.
[287] В другом примере, когда первый правый переключающий элемент Q13 и второй нижний переключающий элемент Q22 трехуровневого инвертора 110 замыкаются, ток приведения в действие может протекать в двигатель MO из нейтрального контактного вывода C через первый правый переключающий элемент Q13 и контактный вывод U U-фазы и протекать в отрицательный контактный вывод N постоянного тока из двигателя MO через контактный вывод V V-фазы и второй нижний переключающий элемент Q22.
[288] В частности, ток, протекающий в нейтральный контактный вывод C, имеет ступенчатую форму сигнала, как проиллюстрировано на фиг. 18. Другими словами, ток периодически протекает в и вытекает из нейтрального контактного вывода C, чтобы приводить в действие двигатель MO.
[289] Поскольку верхний конденсатор C7a и нижний конденсатор C7b соединяются через нейтральный контактный вывод C, величина заряда, накапливаемого в верхнем конденсаторе C7a и нижнем конденсаторе C7b, изменяется, и напряжение между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжение между обоими концами нижнего конденсатора C7b также изменяется в соответствии с током, протекающим в нейтральный контактный вывод C.
[290] Например, когда ток протекает в нейтральный контактный вывод C из положительного контактного вывода P постоянного тока через двигатель MO, величина заряда, накапливаемого в верхнем конденсаторе C7a, снижается, и величина заряда, накапливаемого в нижнем конденсаторе C7b, увеличивается. Другими словами, когда ток Idcn нейтральной точки, протекающий в нейтральном контактном выводе C, увеличивается, разность ΔQ величин заряда формируется между верхним конденсатором C7a и нижним конденсатором C7b, как проиллюстрировано на фиг. 18. Величина заряда, накапливаемого в нижнем конденсаторе C7b, становится на ΔQ больше величины заряда, накапливаемого в верхнем конденсаторе C7a.
[291] Разность ΔQ величин заряда вызывает разность ΔVdc между напряжением между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжением между обоими концами нижнего конденсатора C7b. Другими словами, напряжение VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b становится на ΔVdc больше напряжения VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a.
[292] Помимо этого, когда ток протекает в отрицательный контактный вывод N постоянного тока из нейтрального контактного вывода C через двигатель MO, возникает явление, противоположное явлению, описанному выше. Другими словами, когда ток Idcn нейтральной точки, протекающий в нейтральном контактном выводе C, увеличивается в отрицательном направлении, величина заряда, накапливаемого в верхнем конденсаторе C7a, становится на ΔQ больше величины заряда, накапливаемого в нижнем конденсаторе C7b. Кроме того, напряжение VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a становится на ΔVdc больше напряжения VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b.
[293] Как описано выше, напряжение Vdcn нейтральной точки не стабилизируется и колеблется вследствие тока Idcn нейтральной точки.
[294] В частности, когда малоемкий пленочный конденсатор используется в качестве верхнего конденсатора C7a и нижнего конденсатора C7b, амплитуда колебания напряжения Vdcn нейтральной точки, вызываемого посредством тока Idcn нейтральной точки, дополнительно может увеличиваться.
[295] Как результат, не только затруднительно стабильно управлять частотой вращения двигателя MO, но могут быть повреждены переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, включенные в трехуровневый инвертор 110.
[296] Ниже анализируется колебание напряжения Vdcn в нейтральной точке.
[297] Изменение напряжения Vdcn нейтральной точки, вызываемое посредством тока Idcn нейтральной точки, может выражаться посредством уравнения 13.
[298] уравнение 13
[299]
[300] (Здесь, ΔVdcH представляет изменение напряжения верхнего конденсатора, Cdc представляет емкости верхних и нижних конденсаторов, IdcH представляет ток, протекающий в верхний конденсатор, ΔVdcL представляет изменение напряжения нижнего конденсатора, IdcL представляет ток, протекающий в нижний конденсатор, ΔVdcn представляет изменение напряжения нейтральной точки, и Idcn представляет ток нейтральной точки).
[301] Согласно уравнению 13, изменение ΔVdcn в напряжении нейтральной точки определяется посредством тока Idcn нейтральной точки.
[302] Помимо этого, ток Idcn нейтральной точки в течение периодов включения-выключения переключающих элементов Q14, Q13, Q24, Q23, Q34 и Q33 нейтральных точек, включенных в трехуровневый инвертор 110, может выражаться посредством уравнения 14.
[303] уравнение 14
[304]
[305] (Здесь, Idcn представляет ток нейтральной точки, Txn представляет время включения переключателя нейтральных точек, Tsw представляет период включения-выключения переключателя, и Ix представляет фазный ток).
[306] Когда напряжение Vdcn нейтральной точки поддерживается в качестве половины напряжения постоянного тока Vdc, уравнение 14 может выражаться как уравнение 15.
[307] уравнение 15
[308]
[309] (Здесь, Idcn представляет ток нейтральной точки, Vx представляет фазное напряжение, Ix представляет фазный ток, Vdc представляет напряжение постоянного тока и Vx,norm представляет нормализованное фазное напряжение).
[310] Согласно уравнению 15, ток Idcn нейтральной точки определяется посредством фазных напряжений Va, Vb и Vc и фазных токов Ia, Ib и Ic. Кроме того, нормализованное фазное напряжение Vx,norm в уравнении 15 может иметь значение между -1 и +1. Нормализованное фазное напряжение Vx,norm представляет отношение фазных напряжений Va, Vb и Vc относительно половины напряжения постоянного тока Vdc.
[311] Здесь, фазные токи Ia, Ib и Ic являются важными факторами, связанными с крутящим моментом двигателя MO, и управляются посредством модуля 210 управления частотой вращения двигателя, описанного выше. Следовательно, для модуля 230 управления напряжением нейтральной точки затруднительно управлять фазными токами Ia, Ib и Ic.
[312] Фазные напряжения Va, Vb и Vc связаны с фазными токами Ia, Ib и Ic. В частности, фазные токи Ia, Ib и Ic изменяются вследствие разностей между фазными напряжениями Va, Vb и Vc.
[313] Когда фазные напряжения Va, Vb и Vc изменяются при постоянном поддержании разностей между фазными напряжениями Va, Vb и Vc, фазные токи Ia, Ib и Ic не изменяются. Другими словами, когда все из фазных напряжений Va, Vb и Bc изменяются на идентичный уровень, фазные токи Ia, Ib и Ic не могут изменяться.
[314] Вследствие этой причины, фазные напряжения Va, Vb и Vc могут изменяться посредством суммирования напряжения Voffset смещения (напряжения нулевой последовательности) со всеми фазными напряжениями Va, Vb и Vc, и здесь, фазные токи Ia, Ib и Ic не изменяются.
[315] Следовательно, когда напряжение Voffset смещения суммируется со всеми фазными напряжениями Va, Vb и Vc, и напряжение Voffset смещения управляется, ток Idcn нейтральной точки и напряжение Vdcn нейтральной точки могут управляться.
[316] Как описано выше, согласно уравнению 15, ток Idcn нейтральной точки определяется посредством умножения между фазными напряжениями Va, Vb и Vc и фазными токами Ia, Ib и Ic.
[317] Помимо этого, фазные напряжения Va, Vb и Vc и фазные токи Ia, Ib и Ic имеют синусоидальную форму сигнала. Здесь, максимальное напряжение Vmax, среднее напряжение Vmid и минимальное напряжение Vmin могут задаваться в каждое из времен T1, T2 и T3 дискретизации.
[318] Например, как проиллюстрировано в секции (a) по фиг. 19, напряжение Va A-фазы становится максимальным напряжением Vmax, напряжение Vc C-фазы становится средним напряжением Vmid, и напряжение Vb B-фазы становится минимальным напряжением Vmin в первое время T1 дискретизации. Кроме того, напряжение Vb B-фазы становится максимальным напряжением Vmax, напряжение Va A-фазы становится средним напряжением Vmid, и напряжение Vc C-фазы становится минимальным напряжением Vmin во второе время T2 дискретизации. Кроме того, напряжение Vc C-фазы становится максимальным напряжением Vmax, напряжение Vb B-фазы становится средним напряжением Vmid, и напряжение Va A-фазы становится минимальным напряжением Vmin в третье время T3 дискретизации.
[319] Если фазные напряжения Va, Vb и Vc, как указано в секции (a) по фиг. 19, выводятся, максимальное напряжение Vmax, среднее напряжение Vmid и минимальное напряжение Vmin могут определяться, как проиллюстрировано в секции (b) по фиг. 19.
[320] Помимо этого, фазный ток с фазой, идентичной максимальному напряжению Vmax (например, с A-фазой в первое время дискретизации, B-фазой во второе время дискретизации и C-фазой в третье время дискретизации), может задаваться как максимальный ток Imax, фазный ток с фазой, идентичной среднему напряжению Vmid, может задаваться как средний ток Imid, и фазный ток с фазой, идентичной минимальному напряжению Vmin, может задаваться как минимальный ток Imin.
[321] Например, ток Ia A-фазы становится максимальным током Imax, ток Ic C-фазы становится средним током Imid и током Ib B-фазы становится минимальным током Imin в первое время T1 дискретизации. Кроме того, ток Ib B-фазы становится максимальным током Imax, ток Ia A-фазы становится средним током Imid, и ток Ic C-фазы становится минимальным током Imin во второе время T2 дискретизации. Кроме того, ток Ic C-фазы становится максимальным током Imax, ток Ib B-фазы становится средним током Imid, и ток Ia A-фазы становится минимальным током Imin в третье время T3 дискретизации.
[322] Другими словами, максимальное напряжение Vmax, среднее напряжение Vmid и минимальное напряжение Vmin задаются в соответствии с каждым из уровней фазных напряжений Va, Vb и Vc и максимального тока Imax, средний ток Imid и минимальный ток Imin могут задаваться в соответствии с уровнями фазных напряжений Va, Vb и Vc.
[323] Помимо этого, ток Idcn нейтральной точки может выражаться посредством суммы умножения между максимальным напряжением Vmax и максимальным током Imax, умножения между средним напряжением Vmid и средним током Imid и умножения между минимальным напряжением Vmin и минимальным током Imin.
[324] Здесь, когда напряжение Voffset смещения суммируется с каждым из фазных напряжений Va, Vb и Vc, ток Idcn нейтральной точки может варьироваться в соответствии с уровнем напряжения Voffset смещения.
[325] Ниже анализируется ток Idcn нейтральной точки относительно каждого случая в соответствии с уровнем напряжения Voffset смещения. В дальнейшем в этом документе, максимальное напряжение, среднее напряжение и минимальное напряжение, с которыми не суммируется напряжение Voffset смещения, выражаются как Vmax, Vmid и Vmin, соответственно, и максимальное напряжение, среднее напряжение и минимальное напряжение, с которыми суммируется напряжение Voffset смещения, выражаются как Vmax1, Vmid1 и Vmin1, соответственно.
[326] Другими словами, максимальное напряжение Vmax, среднее напряжение Vmid и минимальное напряжение Vmin, с которыми не суммируется с напряжение Voffset смещения, и максимальное напряжение Vmax1, среднее напряжение Vmid1 и минимальное напряжение Vmin1, с которыми суммируется с напряжение Voffset смещения, связаны так, как показано в уравнение 16.
[327] уравнение 16
[328]
[329] (Здесь, Vmax1 представляет максимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmid1 представляет среднее напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmin1 представляет минимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmax представляет максимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmid представляет среднее напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmin представляет минимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, и Voffset представляет напряжение смещения).
[330] Тем не менее, поскольку отсутствует разность токов фаз, даже когда напряжение Voffset смещения суммируется, отсутствуют изменения максимального тока Imax, среднего тока Imid и минимального тока Imin. Кроме того, поскольку сумма фазных токов Ia, Ib и Ic становится нулевой, сумма максимального тока Imax, среднего тока Imid и минимального тока Imin также становится нулевой.
[331] Во-первых, описывается случай, в котором -Vmin<Voffset.
[332] Когда -Vmin<Voffset, все из максимального напряжения Vmax1, среднего напряжения Vmid1 и минимального напряжения Vmin1, с которыми суммируется напряжение Voffset смещения, становятся положительными значениями.
[333] Как результат, ток Idcn нейтральной точки может выражаться посредством уравнения 17.
[334] уравнение 17
[335]
[336] (Здесь, Vmax1 представляет максимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmid1 представляет среднее напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmin1 представляет минимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmax представляет максимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmid представляет среднее напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmin представляет минимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Imax представляет максимальный ток, Imid представляет средний ток, Imin представляет минимальный ток, и Voffset представляет напряжение смещения).
[337] Когда -Vmin<Voffset, согласно уравнению 17, ток Idcn нейтральной точки имеет постоянное значение независимо от уровня напряжения Voffset смещения.
[338] Далее описывается случай, в котором -Vmid<Voffset<-Vmin.
[339] Когда -Vmid<Voffset<-Vmin, максимальное напряжение Vmax1 и среднее напряжение Vmid1, с которым суммируется напряжение Voffset смещения, становятся положительными значениями, и минимальное напряжение Vmin1, с которым суммируется напряжение Voffset смещения, становится отрицательным значением.
[340] Как результат, ток Idcn нейтральной точки может выражаться посредством уравнения 18.
[341] уравнение 18
[342]
[343] (Здесь, Vmax1 представляет максимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmid1 представляет среднее напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmin1 представляет минимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmax представляет максимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmid представляет среднее напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmin представляет минимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Imax представляет максимальный ток, Imid представляет средний ток, Imin представляет минимальный ток, и Voffset представляет напряжение смещения).
[344] Когда -Vmid<Voffset<-Vmin, согласно уравнению 18, ток Idcn нейтральной точки линейно изменяется в соответствии с уровнем напряжения Voffset смещения.
[345] Далее описывается случай, в котором -Vmax<Voffset<-Vmid.
[346] Когда -Vmax<Voffset<-Vmid, максимальное напряжение Vmax1, с которым суммируется напряжение Voffset смещения, становится положительным значением, и среднее напряжение Vmid1 и минимальное напряжение Vmin1, с которыми суммируется напряжение Voffset смещения, становятся отрицательными значениями.
[347] Как результат, ток Idcn нейтральной точки может выражаться посредством уравнения 19.
[348] уравнение 19
[349]
[350] (Здесь, Vmax1 представляет максимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmid1 представляет среднее напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmin1 представляет минимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmax представляет максимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmid представляет среднее напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmin представляет минимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Imax представляет максимальный ток, Imid представляет средний ток, Imin представляет минимальный ток, и Voffset представляет напряжение смещения).
[351] Когда -Vmax<Voffset<-Vmid, согласно уравнению 19, ток Idcn нейтральной точки линейно изменяется в соответствии с уровнем напряжения Voffset смещения.
[352] Далее описывается случай, в котором Voffset<-Vmax.
[353] Когда Voffset<-Vmax, все из максимального напряжения Vmax1, среднего напряжения Vmid1 и минимального напряжения Vmin1, с которыми суммируется напряжение Voffset смещения, становятся отрицательными значениями.
[354] Как результат, ток Idcn нейтральной точки может выражаться посредством уравнения 20.
[355] уравнение 20
[356]
[357] (Здесь, Vmax1 представляет максимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmid1 представляет среднее напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmin1 представляет минимальное напряжение, с которым суммируется напряжение смещения, Vmax представляет максимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmid представляет среднее напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Vmin представляет минимальное напряжение, с которым не суммируется напряжение смещения, Imax представляет максимальный ток, Imid представляет средний ток, Imin представляет минимальный ток, и Voffset представляет напряжение смещения).
[358] Когда Voffset<-Vmax, согласно уравнению 20, ток Idcn нейтральной точки имеет постоянное значение независимо от уровня напряжения Voffset смещения.
[359] Как описано выше, ток Idcn нейтральной точки изменяется в соответствии с напряжением Voffset смещения. Следовательно, ток Idcn нейтральной точки может вычисляться из напряжения Voffset смещения.
[360] Кроме того, когда ток Idcn нейтральной точки для минимизации изменения напряжения Vdcn нейтральной точки определяется, напряжение Voffset смещения может определяться согласно определенному току Idcn нейтральной точки.
[361] Помимо этого, ток Idcn нейтральной точки может вычисляться из разности ΔVdcn между напряжением VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжением VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b.
[362] На основе теорий, описанных выше, модуль 230 управления напряжением нейтральной точки может включать в себя блок 231 вычисления тока нейтральной точки и блок 233 вычисления напряжения смещения, как проиллюстрировано на фиг. 20.
[363] Блок 231 вычисления тока нейтральной точки вычисляет ток Idcn нейтральной точки из напряжения постоянного тока Vdc, определенного посредством блока 130 определения напряжения, и напряжения Vdcn нейтральной точки.
[364] В частности, блок 231 вычисления тока нейтральной точки может вычислять разность ΔVdcn между напряжением VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжением VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b из напряжения постоянного тока Vdc и напряжения Vdcn нейтральной точки и может вычислять опорный ток Idcn* нейтральной точки из разности ΔVdcn между напряжением VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжением VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b.
[365] Блок 231 вычисления тока нейтральной точки может включать в себя, по меньшей мере, один из пропорционального контроллера, пропорционально-интегрального контроллера и пропорционально-интегрально-дифференциального контроллера, в который вводится разность ΔVdcn между напряжением VdcH между обоими концами верхнего конденсатора C7a и напряжением VdcL между обоими концами нижнего конденсатора C7b, и выводит опорный ток Idcn* нейтральной точки.
[366] Блок 233 вычисления напряжения смещения вычисляет третье опорное напряжение Vsn*, т.е. напряжение Voffset смещения, из первого опорного напряжения, выводимого Vabcs* посредством модуля 210 управления частотой вращения двигателя, и тока Idcn нейтральной точки, выводимого посредством блока 231 вычисления тока нейтральной точки.
[367] В частности, блок 233 вычисления напряжения смещения может вычислять максимальное напряжение Vmax, среднее напряжение Vmid, минимальное напряжение Vmin, максимальный ток Imax, средний ток Imid и минимальный ток Imin из первого опорного напряжения Vabcs* и опорного тока Iabcs* модуля 210 управления частотой вращения двигателя. Затем блок 233 вычисления напряжения смещения может вычислять напряжение Voffset смещения, т.е. третье опорное напряжение Vsn*, посредством приложения максимального напряжения Vmax, среднего напряжения Vmid, минимального напряжения Vmin, максимального тока Imax, среднего тока Imid и минимального тока Imin к уравнению 17-20.
[368] Как описано выше, модуль 230 управления напряжением нейтральной точки может вычислять напряжение Voffset смещения, т.е. третье опорное напряжение Vsn*, которое стабилизирует напряжение Vdcn нейтральной точки.
[369] Модуль 200 управления суммирует первое опорное напряжение Vabcs*, выводимое посредством модуля 210 управления частотой вращения двигателя, второе опорное напряжение Vabch*, выводимое посредством модуля 220 управления напряжением постоянного тока, и третье опорное напряжение Vsn*, выводимое посредством модуля 230 управления напряжением нейтральной точки, и модулирует ширину импульса четвертого опорного напряжения Vabsn*, который является суммой.
[370] Как результат, модуль 200 управления может управлять частотой вращения двигателя MO и предоставлять управляющий сигнал, который стабилизирует напряжение постоянного тока Vdc и напряжение Vdcn нейтральной точки, в схему 140 приведения в действие.
[371] Как описано выше, устройство 1 приведения в действие двигателя включает в себя блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, блок 6 звена постоянного тока и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток. Кроме того, блок 6 звена постоянного тока включает в себя одну пару малоемких пленочных конденсаторов C7a и C7b, и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток включает в себя трехуровневый инвертор 110.
[372] Когда малоемкие пленочные конденсаторы C7a и C7b используются в блоке 6 звена постоянного тока, общеизвестно, что для блока 6 звена постоянного тока затруднительно прикладывать стабилизированное напряжение постоянного тока к блоку 6преобразования постоянного тока в переменный ток. Кроме того, поскольку блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток включает в себя трехуровневый инвертор 110, блок 6 звена постоянного тока должен прикладывать не только стабилизированное напряжение постоянного тока, но также и стабилизированное напряжение нейтральной точки к блоку 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[373] Поскольку блок 6 звена постоянного тока должен прикладывать как стабилизированное напряжение постоянного тока, так и стабилизированное напряжение нейтральной точки к блоку 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, для устройства 1 приведения в действие двигателя затруднительно управлять как напряжением постоянного тока, так и напряжением нейтральной точки. Вследствие этой причины, блок 6 звена постоянного тока, включающий в себя малоемкие пленочные конденсаторы C7a и C7b, и блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, включающий в себя трехуровневый инвертор 110, не попробованы до сих пор.
[374] Тем не менее, устройство 1 приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления раскрытия сущности независимо осуществляет управление напряжением постоянного тока и управлением напряжением нейтральной точки таким образом, что блок 6 звена постоянного тока может предоставлять стабилизированное напряжение постоянного тока и стабилизированное напряжение нейтральной точки в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[375] Блок 6 звена постоянного тока включает в себя малоемкие пленочные конденсаторы C7a и C7b, так что повышается износостойкость устройства 1 приведения в действие двигателя, и может уменьшаться общий размер устройства 1 приведения в действие двигателя. Малоемкие пленочные конденсаторы C7a и C7b используются таким образом, что устройство 1 приведения в действие двигателя может исключать схему начального заряда для заряда высокоемкого электролитического конденсатора.
[376] Помимо этого, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток включает в себя трехуровневый инвертор 110, так что могут снижаться потери на переключение блока 100 преобразования постоянного тока в переменный ток. Когда малоемкие пленочные конденсаторы и двухуровневый инвертор используются вместе, могут возникать следующие проблемы.
[377] Явление положительной обратной связи может возникать, когда двигатель приводится в действие вследствие низкой емкости конденсаторов. Напряжение постоянного тока может расходиться вследствие явления положительной обратной связи.
[378] Помимо этого, резонанс возникает между индуктивностью внешнего источника питания и конденсаторов вследствие низкой емкости конденсаторов. Напряжение постоянного тока варьируется вследствие явления резонанса, и возникают электромагнитные помехи, электромагнитная восприимчивость и электромагнитная совместимость.
[379] В частности, когда напряжение постоянного тока варьируется в течение одного периода широтно-импульсной модуляции, напряжение, фактически приложенное к двигателю MO посредством опорного напряжения Vabcs*, становится отличающимся от опорного напряжения Vabcs*. Чтобы снижать напряжение постоянного тока, варьирующееся в течение одного периода широтно-импульсной модуляции, частота широтно-импульсной модуляции может увеличиваться. Тем не менее, в случае двухуровневого инвертора, потери на переключение увеличиваются вследствие увеличения частоты широтно-импульсной модуляции.
[380] По сравнению с этим, поскольку трехуровневый инвертор имеет небольшие потери на переключение вследствие своих конструктивных характеристик, частота широтно-импульсной модуляции может увеличиваться в достаточной степени.
[381] Помимо этого, потери в сердечнике двигателя MO могут уменьшаться посредством использования трехуровневого инвертора.
[382] Выше описаны конфигурация и работа устройства 1 приведения в действие двигателя согласно варианту осуществления.
[383] В дальнейшем в этом документе, описывается конфигурация и работа устройства 1apapap приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[384] Фиг. 21 иллюстрирует устройство приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[385] Ссылаясь на фиг. 21, устройство 1apapap приведения в действие двигателя может включать в себя блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, чтобы преобразовывать напряжение переменного тока и переменный ток, приложенные из внешнего источника ES питания, в напряжение постоянного тока и постоянный ток, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток для того, чтобы преобразовывать преобразованное напряжение постоянного тока и постоянный ток в напряжение переменного тока и переменный ток, имеющие конкретную частоту, блок 6 звена постоянного тока, предоставленный между блоком 2 преобразования переменного тока в постоянный ток и блоком 100 преобразования постоянного тока в переменный ток для того, чтобы стабилизировать напряжение постоянного тока Vdc, выводимое посредством блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, чтобы передавать напряжение постоянного тока Vdc в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, и блок 10 питания постоянного тока для того, чтобы подавать мощность постоянного тока с низким напряжением в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[386] Блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток и блок 6 звена постоянного тока являются идентичными в устройстве 1 приведения в действие двигателя (см. фиг. 1), согласно варианту осуществления, описанному выше. В частности, блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток может включать в себя EMI-фильтр 4 (см. фиг. 3), выпрямительную схему 3 (см. фиг. 3) и PFC 5 (см. фиг. 3), и блок 6 звена постоянного тока (см. фиг. 1) может включать в себя схему 8 защиты от перегрузки по напряжению (см. фиг. 5) и сглаживающую схему 7 (см. фиг. 5). Кроме того, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток может включать в себя трехуровневый инвертор 110, блок 120 определения тока, блок 130 определения напряжения, схему 140 приведения в действие и модуль 200 управления.
[387] Блок 10 питания постоянного тока принимает невыпрямленную мощность переменного тока из блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток и подает мощность постоянного тока с низким напряжением в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[388] Как описано выше, блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток может включать в себя трехуровневый инвертор 110, блок 120 определения тока, блок 130 определения напряжения, схему 140 приведения в действие и модуль 200 управления.
[389] Трехуровневый инвертор 110 непосредственно принимает мощность постоянного тока из блока 6 звена постоянного тока. Например, когда внешний источник ES питания представляет собой 220-вольтовый однофазный источник питания переменного тока, блок 6 звена постоянного тока подает 310-вольтовую мощность постоянного тока в трехуровневый инвертор 110. Кроме того, когда внешний источник ES питания представляет собой 380-вольтовый трехфазный источник питания переменного тока, блок 6 звена постоянного тока подает 540-вольтовую мощность постоянного тока в трехуровневый инвертор 110.
[390] По сравнению с этим, схема 140 приведения в действие и модуль 200 управления могут принимать мощность постоянного тока с низким напряжением из блока 10 питания постоянного тока. Например, схема 140 приведения в действие может принимать мощность постоянного тока приблизительно в 12-18 В из блока 10 питания постоянного тока, и модуль 200 управления может принимать мощность постоянного тока приблизительно в 3,3-5 В из блока 10 питания постоянного тока.
[391] Аналогично этому, блок 10 питания постоянного тока может подавать мощность постоянного тока, имеющую различные диапазоны напряжений, к примеру, в 12-18 В и в 3,3-5 В, в схему 140 приведения в действие и модуль 200 управления, которые управляют и приводят в действие трехуровневый инвертор 110.
[392] В дальнейшем в этом документе, анализируется конфигурация блока 10 питания постоянного тока.
[393] Фиг. 22 иллюстрирует конфигурацию блока питания постоянного тока устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления, и фиг. 23A и 23B иллюстрируют конфигурацию схемы преобразования постоянного тока устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[394] Ссылаясь на фиг. 22, 23A и 23B, блок 10 питания постоянного тока может включать в себя однофазную выпрямительную схему 11, схему 12 звена постоянного тока и схему 13 преобразования постоянного тока.
[395] Однофазная выпрямительная схема 11 принимает мощность переменного тока из EMI-фильтра 4 блока 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, чтобы выпрямлять и выводить мощность переменного тока.
[396] В частности, однофазная выпрямительная схема 11 может принимать мощность переменного тока из любого контактного вывода из контактного вывода R R-фазы, контактного вывода T T-фазы и контактного вывода S S-фазы EMI-фильтра 4, включенного в блок 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, и заземляющего контактного вывода G. Поскольку схема 140 приведения в действие и модуль 200 управления, принимающие мощность постоянного тока из блока 10 питания постоянного тока, потребляют меньше энергии, чем трехуровневый инвертор 110, блок 10 питания постоянного тока может подавать достаточную мощность постоянного тока в схему 140 приведения в действие и модуль 200 управления, даже когда блок 10 питания постоянного тока принимает мощность переменного тока через любой контактный вывод из контактного вывода R R-фазы, контактного вывода T T-фазы и контактного вывода S S-фазы и заземляющего контактного вывода G.
[397] Помимо этого, однофазная выпрямительная схема 11 выпрямляет напряжение переменного тока и переменный ток, принимаемые из EMI-фильтра 4, и выводит двухполупериодное выпрямленное напряжение и ток. Однофазная выпрямительная схема 11 может использовать диодный мост (не показан), такой как выпрямительная схема 3 (см. фиг. 3), описанная выше.
[398] Схема 12 звена постоянного тока принимает выпрямленное напряжение из однофазной выпрямительной схемы 11 и удаляет пульсацию, включенную в выпрямленное напряжение, чтобы прикладывать напряжение постоянного тока к схеме 13 преобразования постоянного тока.
[399] Схема 12 звена постоянного тока может включать в себя выравнивающий конденсатор (не показан), чтобы удалять пульсацию, включенную в выпрямленное напряжение. Кроме того, выравнивающий конденсатор может использовать малоемкий (десятки мкФ) электролитический или пленочный конденсатор.
[400] Схема 13 преобразования постоянного тока преобразует значение напряжения для напряжения постоянного тока, принимаемого из схемы 12 звена постоянного тока, и выводит мощность постоянного тока с различными уровнями напряжения. Например, схема 13 преобразования постоянного тока может принимать напряжение постоянного тока из схемы 12 звена постоянного тока, подавать мощность постоянного тока в 12-18 В в схему 140 приведения в действие и подавать мощность постоянного тока в 3,3-5 В в модуль 200 управления.
[401] Схема 13 преобразования постоянного тока может включать в себя множество блоков преобразования постоянного тока (не показаны), чтобы изменять напряжение мощности постоянного тока, принимаемой из схемы 12 звена постоянного тока.
[402] Например, как проиллюстрировано на фиг. 23A, схема 13 преобразования постоянного тока может включать в себя первый блок 13a преобразования для того, чтобы выводить первую мощность постоянного тока через первый контактный вывод Vdc1 постоянного тока и первый заземляющий контактный вывод GND1, второй блок 13b преобразования для того, чтобы выводить вторую мощность постоянного тока через второй контактный вывод Vdc2 постоянного тока и второй заземляющий контактный вывод GND2, третий блок 13c преобразования для того, чтобы выводить третью мощность постоянного тока через третий контактный вывод Vdc3 постоянного тока и третий заземляющий контактный вывод GND3, четвертый блок 13d преобразования для того, чтобы выводить четвертую мощность постоянного тока через четвертый контактный вывод Vdc4 постоянного тока и четвертый заземляющий контактный вывод GND4, пятый блок 13e преобразования для того, чтобы выводить пятую мощность постоянного тока через пятый контактный вывод Vdc5 постоянного тока и пятый заземляющий контактный вывод GND5, и шестой блок 13f преобразования для того, чтобы выводить шестую мощность постоянного тока через шестой контактный вывод Vdc6 постоянного тока и шестой заземляющий контактный вывод GND6.
[403] Помимо этого, первый-пятый блоки 13a-13e преобразования могут выводить мощность постоянного тока в 12-18 В, и мощность постоянного тока, выводимая посредством первого-пятого блоков 13a-13e преобразования, может подаваться в схему 140 приведения в действие. Кроме того, шестой блок 13f преобразования может выводить мощность постоянного тока в 3,3-5 В, и мощность постоянного тока, выводимая посредством шестого блока 13f преобразования, может подаваться в модуль 200 управления.
[404] Помимо этого, каждый из блоков преобразования постоянного тока может использовать блок импульсного понижающего преобразования, блок импульсного повышающего преобразования, блок импульсного инвертирующего преобразования, блок обратноходового преобразования и т.п.
[405] В другом примере, как проиллюстрировано на фиг. 23B, схема 13 преобразования постоянного тока может использовать блок обратноходового преобразования со многими выходами. Блок обратноходового преобразования со многими выходами может включать в себя одну первичную катушку L13a и множество вторичных катушек L13b, L13c, L13d, L13e, L13f и L13g.
[406] Блок обратноходового преобразования со многими выходами может выводить разные уровни напряжения в соответствии с отношением числа витков первичной катушки L13a и числа витков множества вторичных катушек L13b, L13c, L13d, L13e, L13f и L13g.
[407] Как описано выше, устройство 1apapap приведения в действие двигателя дополнительно включает в себя блок 10 питания постоянного тока в дополнение к блоку 2 преобразования переменного тока в постоянный ток, блоку 6 звена постоянного тока и блоку 100 преобразования постоянного тока в переменный ток, и блок 10 питания постоянного тока подает мощность постоянного тока с низким напряжением в схему 140 приведения в действие и модуль 200 управления, включенные в блок 100 преобразования постоянного тока в переменный ток.
[408] В дальнейшем в этом документе, описывается блок 10 питания постоянного тока, подающий мощность постоянного тока в 12-18 В в схему 140 приведения в действие.
[409] Фиг. 24 иллюстрирует переключающие элементы, включенные в трехуровневый инвертор устройства приведения в действие двигателя, согласно другому варианту осуществления, классифицированные в соответствии с подачей питания постоянного тока в схему приведения в действие, и фиг. 25, 26 и 27 иллюстрируют мощность, предоставляемую в схему приведения в действие устройства приведения в действие двигателя согласно другому варианту осуществления.
[410] Как проиллюстрировано на фиг. 24, множество драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора, включенных в схему 140 приведения в действие, соответственно, предоставляют сигнал приведения в действие во множество переключающих элементов Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, включенных в трехуровневый инвертор 110. Кроме того, блок 10 питания постоянного тока может подавать мощность постоянного тока в 12-18 В в каждый из множества драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора.
[411] В частности, сигналы приведения в действие, размыкающие и замыкающие множество переключающих элементов Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, прикладываются в качестве напряжений между затворами G11-G14, G21-G24, G31-G34 и контактными выводами E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера множества переключающих элементов Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34.
[412] Потенциалы контактных выводов E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера становятся опорными точками сигналов приведения в действие. Другими словами, переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34 выключаются, когда напряжение, идентичное напряжению контактных выводов E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера, прикладывается к затворам G11-G14, G21-G24 и G31-G34. Кроме того, переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34 включаются, когда напряжение в 12-18 В относительно контактных выводов E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера прикладывается к затворам G11-G14, G21-G24 и G31-G34.
[413] Следовательно, для того чтобы включать или выключать переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, драйверы 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора должны предоставлять сигналы приведения в действие в 12-18 В относительно контактных выводов E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера переключающих элементов Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34 в затворы G11-G14, G21-G24 и G31-G34 переключающих элементов Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34.
[414] Здесь, поскольку опорные потенциалы сигналов приведения в действие, выводимых посредством драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора, отличаются, для блока 10 питания постоянного тока нормально подавать мощность постоянного тока в каждый из драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора.
[415] Тем не менее, когда блок 10 питания постоянного тока подает мощность постоянного тока в каждый из драйверов 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора, размер схем увеличивается, и потребляемая мощность увеличивается.
[416] Чтобы компенсировать проблему, блок 10 питания постоянного тока, включенный в устройство 1apapap приведения в действие двигателя, может разделять переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, на которые классифицируются контактные выводы E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера, на множество групп.
[417] Например, согласно тому, что проиллюстрировано на фиг. 23, контактный вывод E11 эмиттера первого верхнего переключающего элемента Q11 и контактный вывод E13 эмиттера первого правого переключающего элемента Q13 соединяются между собой. Следовательно, первый верхний переключающий элемент Q11 и первый правый переключающий элемент Q13 могут классифицироваться в качестве первой группы G1. Кроме того, первый верхний драйвер 141a затвора и первый правый драйвер 141c затвора, которые предоставляют сигналы приведения в действие в первый верхний переключающий элемент Q11 и первый правый переключающий элемент Q13, принадлежащие первой группе G1, также могут классифицироваться в качестве первой группы G1.
[418] Помимо этого, контактный вывод E21 эмиттера второго верхнего переключающего элемента Q21 и контактный вывод E23 эмиттера второго правого переключающего элемента Q23 соединяются между собой. Следовательно, второй верхний переключающий элемент Q21 и второй правый переключающий элемент Q23 могут классифицироваться в качестве второй группы G2. Кроме того, второй верхний драйвер 142a затвора и первый правый драйвер затвора 142c, которые предоставляют сигналы приведения в действие во второй верхний переключающий элемент Q21 и второй правый переключающий элемент Q23, принадлежащие второй группе G2, также могут классифицироваться в качестве второй группы G2.
[419] Помимо этого, контактный вывод эмиттера E31 третьего верхнего переключающего элемента Q31 и контактный вывод эмиттера E33 третьего правого переключающего элемента Q33 соединяются между собой. Следовательно, третий верхний переключающий элемент Q31 и третий правый переключающий элемент Q33 могут классифицироваться в качестве третьей группы G3. Кроме того, третий верхний драйвер 143a затвора и третий правый драйвер 143c затвора, которые предоставляют сигналы приведения в действие в третий верхний переключающий элемент Q31 и третий правый переключающий элемент Q33, принадлежащие третьей группе G3, также могут классифицироваться в качестве третьей группы G3.
[420] Помимо этого, эмиттер E12 первого нижнего переключающего элемента Q12, эмиттер E22 второго нижнего переключающего элемента Q22 и эмиттер E32 третьего нижнего переключающего элемента Q32 соединяются между собой. Следовательно, первый нижний переключающий элемент Q12, второй нижний переключающий элемент Q22 и третий нижний переключающий элемент Q32 могут классифицироваться в качестве четвертой группы G4. Кроме того, первый нижний драйвер 141b затвора, второй нижний драйвер 142b затвора и третий нижний драйвер 143b затвора, которые предоставляют сигналы приведения в действие в первый нижний переключающий элемент Q12, второй нижний переключающий элемент Q22 и третий нижний переключающий элемент Q32, также могут классифицироваться в качестве четвертой группы G4.
[421] Помимо этого, эмиттер E14 первого левого переключающего элемента Q14, эмиттер E24 второго левого переключающего элемента Q24 и эмиттер E34 третьего левого переключающего элемента Q34 соединяются между собой. Следовательно, первый левый переключающий элемент Q14, второй левый переключающий элемент Q24 и третий левый переключающий элемент Q34 могут классифицироваться в качестве пятой группы G5. Кроме того, первый левый драйвер 141d затвора, второй левый драйвер 142d затвора и третий левый драйвер 143d затвора, которые предоставляют сигналы приведения в действие в первый левый переключающий элемент Q14, второй левый переключающий элемент Q24 и третий левый переключающий элемент Q34, также могут классифицироваться в качестве пятой группы G5.
[422] Помимо этого, блок 10 питания постоянного тока может подавать первую-пятую мощности постоянного тока в драйверы 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора, которые, соответственно, подают сигналы приведения в действие в первую-пятую группы G1-G5.
[423] Например, как проиллюстрировано на фиг. 25, блок 10 питания постоянного тока может подавать первую мощность постоянного тока в первый верхний драйвер 141a затвора и первый правый драйвер 141c затвора, принадлежащие первой группе G1. Другими словами, первый верхний драйвер 141a затвора и первый правый драйвер 141c затвора может принимать мощность постоянного тока через первый контактный вывод Vdc1 постоянного тока и первый заземляющий контактный вывод GND1.
[424] Помимо этого, как проиллюстрировано на фиг. 26, блок 10 питания постоянного тока может подавать вторую мощность постоянного тока во второй верхний драйвер 142a затвора и второй правый драйвер 142c затвора, принадлежащие второй группе G2. Другими словами, второй верхний драйвер 142a затвора и второй правый драйвер 142c затвора может принимать мощность постоянного тока через второй контактный вывод Vdc2 постоянного тока и второй заземляющий контактный вывод GND2.
[425] Помимо этого, как проиллюстрировано на фиг. 27, блок 10 питания постоянного тока может подавать третью мощность постоянного тока в третий верхний драйвер 143a затвора и третий правый драйвер 143c затвора, принадлежащие третьей группе G3. Другими словами, третий верхний драйвер 143a затвора и третий правый драйвер 143c затвора могут принимать мощность постоянного тока через третий контактный вывод Vdc3 постоянного тока и третий заземляющий контактный вывод GND3.
[426] Помимо этого, как проиллюстрировано на фиг. 25-27, блок 10 питания постоянного тока может подавать четвертую мощность постоянного тока в первый нижний драйвер 141b затвора, второй нижний драйвер 142b затвора и третий нижний драйвер 143b затвора, принадлежащие четвертой группе G4. Другими словами, первый нижний драйвер 141b затвора, второй нижний драйвер 142b затвора и третий нижний драйвер 143b затвора могут принимать мощность постоянного тока через четвертый контактный вывод Vdc4 постоянного тока и четвертый заземляющий контактный вывод GND4.
[427] Помимо этого, как проиллюстрировано на фиг. 25-27, блок 10 питания постоянного тока может подавать пятую мощность постоянного тока в первый левый драйвер 141d затвора, второй левый драйвер 142d затвора и третий левый драйвер 143d затвора, принадлежащие пятой группе G5. Другими словами, первый левый драйвер 141d затвора, второй левый драйвер 142d затвора и третий левый драйвер 143d затвора могут принимать мощность постоянного тока через пятый контактный вывод Vdc5 постоянного тока и пятый заземляющий контактный вывод GND5.
[428] Как описано выше, переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34 могут классифицироваться в качестве множества групп G1-G5 в зависимости от того, соединяются или нет контактные выводы E11-E14, E21-E24 и E31-E34 эмиттера между собой, и блок 10 питания постоянного тока, соответственно, может подавать первую-пятую мощности постоянного тока в драйверы 141a-141d, 142a-142d и 143a-143d затвора, которые предоставляют сигналы приведения в действие в переключающие элементы Q11-Q14, Q21-Q24 и Q31-Q34, принадлежащие каждой из групп G1-G5.
[429] Как результат, может уменьшаться число блоков 13a-13f преобразования постоянного тока, включенных в блок 10 питания постоянного тока, и может уменьшаться площадь схемы, реализующей блок 10 питания постоянного тока.
[430] Хотя настоящее раскрытие сущности описано с примерным вариантом осуществления, различные изменения и модификации могут предлагаться специалистам в данной области техники. Подразумевается, что настоящее раскрытие сущности охватывает такие изменения и модификации как попадающие в рамки объема прилагаемой формулы изобретения.