Инвертор с возможностью заряда

Изобретение относится к преобразовательной технике. Схема инвертора с возможностью заряда включает: схему плеча, в которой соединяются переключающие элементы (21, 31, 41) верхнего плеча, с которыми соединяется положительный электрод аккумулятора (70), и переключающие элементы (22, 32, 42) нижнего плеча, с которыми соединяется отрицательный электрод аккумулятора (70); первый конденсатор (10), имеющий один конец, соединенный с положительным электродом аккумулятора (70); второй конденсатор (11), соединенный между другим концом первого конденсатора (10) и отрицательным электродом аккумулятора (70); первый диод (12), имеющий катодный электрод, соединенный с точкой соединения между переключающими элементами верхнего плеча и нижнего плеча; и второй диод (13), имеющий катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора (10). Мощность подается из внешнего источника (80) питания в анодный электрод первого диода (12) и в анодный электрод второго диода (13). 9 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к инвертору с возможностью заряда, который также может использоваться в качестве зарядного модуля.

Уровень техники

[0002] Электротранспортное средство, такое как традиционный электромобиль или гибридный автомобиль, содержит инвертор, который управляет приведением в действие мотора. Примеры этого инвертора включают в себя инвертор, который выполняет (используется совместно для) управление приведением в действие мотора и управление зарядом аккумулятора.

[0003] Этот инвертор с возможностью заряда повышает, при приеме мощности из внешнего источника питания, напряжение внешнего источника питания посредством операции переключения инвертора и заряжает мощность в аккумулятор электротранспортного средства. Традиционно, инвертор с возможностью заряда и внешний источник питания соединяются между собой через реактивное сопротивление, включающее в себя катушку (патентный документ 1).

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0004] Патентный документ 1. Выложенная патентная публикация (Япония) номер 2002-223559

Сущность изобретения

[0005] Чтобы электрически стабилизировать точку питания инвертора с возможностью заряда, необходимо соединять инвертор с возможностью заряда с внешним источником питания через реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление приводит к увеличению размера традиционного инвертора с возможностью заряда.

[0006] Настоящее изобретение осуществлено с учетом этой проблемы и предоставляет инвертор с возможностью заряда, который может обходиться без большого реактивного сопротивления, чтобы достигать уменьшения размера.

[0007] Инвертор с возможностью заряда согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя схему плеча, первый конденсатор, второй конденсатор, первый диод и второй диод. Схема плеча включает в себя переключающие элементы верхнего плеча и нижнего плеча, соединенные с аккумулятором. Один конец первого конденсатора соединяется с положительным электродом аккумулятора. Второй конденсатор соединяется между другим концом первого конденсатора и отрицательным электродом аккумулятора. Первый диод имеет катодный электрод, соединенный с точкой соединения между переключающими элементами верхнего плеча и нижнего плеча. Катодный электрод второго диода соединяется с другим концом первого конденсатора. Затем, в инверторе с возможностью заряда согласно аспекту настоящего изобретения мощность подается из внешнего источника питания в анодный электрод первого диода и анодный электрод второго диода.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг. 1 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 1 с возможностью заряда первого варианта осуществления.

Фиг. 2 иллюстрирует пример функциональной конфигурации переключающего контроллера 50 инвертора 1 с возможностью заряда.

Фиг. 3 иллюстрирует пример временной диаграммы управления переключением, выполняемого посредством переключающего контроллера 50.

Фиг. 4 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 2 с возможностью заряда второго варианта осуществления.

Фиг. 5 иллюстрирует вольтамперные характеристики первого диода 12 и первого переключающего элемента 20.

Фиг. 6 иллюстрирует времена для включения первого диода 12 и первого переключающего элемента 20.

Фиг. 7 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 3 с возможностью заряда третьего варианта осуществления.

Фиг. 8 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 4 с возможностью заряда четвертого варианта осуществления.

Фиг. 9 иллюстрирует пример временной диаграммы управления переключением, выполняемого посредством переключающего контроллера 54 инвертора 4 с возможностью заряда.

Фиг. 10 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 5 с возможностью заряда модификации инвертора 4 с возможностью заряда.

Фиг. 11 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 6 с возможностью заряда пятого варианта осуществления.

Фиг. 12(a) иллюстрирует пример временной диаграммы для длительного периода времени управления переключением, выполняемого посредством переключающего контроллера 56 инвертора 6 с возможностью заряда, тогда как фиг. 12(b) иллюстрирует пример для короткого периода времени.

Фиг. 13 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 7 с возможностью заряда шестого варианта осуществления.

Фиг. 14 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 8 с возможностью заряда седьмого варианта осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0009] Ниже описываются варианты осуществления со ссылкой на чертежи. В описании чертежей, идентичной части присваивается идентичная ссылка с номером, чтобы опускать ее описание.

[0010] Первый вариант осуществления

Фиг. 1 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 1 с возможностью заряда первого варианта осуществления. Инвертор 1 с возможностью заряда управляет, с помощью тока мотора, поданного, например, в трехфазный синхронный мотор 60 с постоянными магнитами (в дальнейшем в этом документе, мотор), крутящим моментом приведения в движение, сформированным посредством мотора 60, а также управляет зарядом мощности внешнего источника 80 питания в аккумулятор 70.

[0011] Инвертор 1 с возможностью заряда включает в себя первый конденсатор 10, второй конденсатор 11, первый диод 12, второй диод 13, переключающие элементы 21, 31 и 41 верхнего плеча и переключающие элементы 22, 32 и 42 нижнего плеча. Этот пример включает в себя множество схем плеча (U-фазу, V-фазу и W-фазу), в которых соединяются верхнее плечо и нижнее плечо.

[0012] Положительный электрод аккумулятора 70 соединяется с переключающими элементами 21, 31 и 41 верхнего плеча, соответственно. Отрицательный электрод аккумулятора 70 соединяется с переключающими элементами 22, 32 и 42 нижнего плеча, соответственно.

[0013] Переключающий элемент 21 верхнего плеча и переключающий элемент 22 нижнего плеча соединяются между собой таким образом, что они составляют схему плеча U-фазы. Переключающий элемент 31 верхнего плеча и переключающий элемент 32 нижнего плеча соединяются между собой таким образом, что они составляют схему плеча V-фазы. Переключающий элемент 41 верхнего плеча и переключающий элемент 42 нижнего плеча соединяются между собой таким образом, что они составляют схему плеча W-фазы.

[0014] Один конец первого конденсатора 10 соединяется с положительным электродом аккумулятора 70. Второй конденсатор 11 соединяется между другим концом первого конденсатора 10 и отрицательным электродом аккумулятора 70.

[0015] Катодный электрод первого диода 12 соединяется с точкой соединения между переключающим элементом 21 верхнего плеча U-фазы и переключающим элементом 22 нижнего плеча U-фазы. Катодный электрод второго диода 13 соединяется с другим концом первого конденсатора 10. Выпрямительный мост 81 внешнего источника 80 питания соединяется с точкой A питания, в которой соединяются между собой анодный электрод первого диода 12 и анодный электрод второго диода 13.

[0016] Выпрямительный мост 81 представляет собой обычный выпрямительный мост, который выпрямляет переменный ток (AC) внешнего источника 80 питания. Внешний источник 80 питания может представлять собой трехфазный источник питания переменного тока или может представлять собой однофазный источник питания переменного тока.

[0017] Каждый из переключающих элементов 21, 31 и 41 верхнего плеча и переключающих элементов 22, 32 и 42 нижнего плеча включает в себя, например, NMOSFET. Соответствующие переключающие элементы 21, 31, 41, 22, 32 и 42 могут включать в себя IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), GTO (запираемый тиристор) и т.п. Соответствующие переключающие элементы 21, 22, 31, 32, 41 и 42 имеют соответствующие диоды D1, D2, D3, D4, D5 и D6, соединенные встречно-параллельно с ними.

[0018] Сигнал PU, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора переключающего элемента 21 верхнего плеча U-фазы. Сигнал NU, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора идентичного переключающего элемента 22 нижнего плеча U-фазы.

[0019] Сигнал PV, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора переключающего элемента 31 верхнего плеча V-фазы. Сигнал NV, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора идентичного переключающего элемента 32 нижнего плеча V-фазы.

[0020] Сигнал PW, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора переключающего элемента 41 верхнего плеча W-фазы. Сигнал NW, выводимый посредством переключающего контроллера 50, вводится в электрод затвора идентичного переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы.

[0021] Точка соединения между переключающим элементом 21 и переключающим элементом 22, составляющими схему плеча U-фазы, соединяется с катушкой 60u мотора U-фазы мотора 60. Точка соединения между переключающим элементом 31 и переключающим элементом 32, составляющими схему плеча V-фазы, соединяется с катушкой 60v мотора V-фазы мотора 60. Точка соединения между переключающим элементом 41 и переключающим элементом 42, составляющими схему плеча W-фазы, соединяется с катушкой 60w мотора W-фазы мотора 60.

[0022] Переключающий контроллер 50 переключает управляющую логику на основе сигнала переключения рабочего режима из непроиллюстрированного контроллера транспортного средства, который управляет, например, работой электротранспортного средства. Управляющая логика переключающего контроллера 50 включает в себя две управляющих логики: логику управления нагрузкой для приведения в действие мотора 60 с мощностью постоянного тока, накапливаемой в аккумуляторе 70; и логику управления зарядом для заряда мощности, предоставляемой из внешнего источника 80 питания в аккумулятор 70.

[0023] Ниже поясняется работа переключающего контроллера 50 со ссылкой на фиг. 2. Фиг. 2 иллюстрирует логическую конфигурацию, когда переключающий контроллер 50 реализован, например, с помощью микрокомпьютера. Переключающий контроллер 50, состоящий из арифметического процессора микрокомпьютера, включает в себя логический модуль 51 управления нагрузкой, логический модуль 52 управления зарядом и модуль 53 переключения логики.

[0024] Логический модуль 51 управления нагрузкой отслеживает ток нагрузки, протекающий в каждой фазе мотора 60, и формирует сигнал PWM (широтно-импульсной модуляции) для управления напряжением приведения в действие каждой фазы таким образом, что ток нагрузки, соответствующий команде управления током из непроиллюстрированного контроллера транспортного средства, протекает. PWM-сигнал означает каждый из вышеописанных сигналов PU, NU, сигналов PV, NV и сигналов PW, NW.

[0025] Кроме того, логический модуль 52 управления зарядом формирует PWM-сигнал для заряда мощности из внешнего источника питания в аккумулятор 70 в соответствии с выходным напряжением выпрямительного моста 81, который выпрямляет переменный ток внешнего источника 80 питания. Заряд выполняется посредством повышения выходного напряжения выпрямительного моста 81 с использованием каждой из катушек 60u, 60v и 60w мотора для мотора 60.

[0026] Модуль 53 переключения логики выбирает, когда сигнал переключения рабочего режима находится в состоянии приведения в действие мотора 60, PWM-сигнал, сформированный посредством логического модуля 51 управления нагрузкой. Следует отметить, что PWM-сигнал, сформированный посредством логического модуля 51 управления нагрузкой, является идентичным PWM-сигналу, когда традиционный инвертор приводит в действие мотор.

[0027] Ниже поясняется PWM-сигнал, выводимый посредством логического модуля 52 управления зарядом, со ссылкой на фиг. 3. Сверху на фиг. 3, проиллюстрированы сигнал NW, который представляет собой PWM-сигнал, выводимый посредством логического модуля 52 управления зарядом (переключающего контроллера 50), сигнал PU, который также представляет собой PWM-сигнал, напряжение U-фазы, с которым соединяется катодный электрод первого диода 12, рабочий режим первого диода 12 и режим заряда логики управления зарядом. Горизонтальное направление по фиг. 3 представляет время. Интервал, в течение которого амплитуда в вертикальном направлении является высокой (высокий уровень: 1), представляет интервал для включения каждого переключающего элемента, тогда как интервал, в течение которого амплитуда в вертикальном направлении является низкой (низкий уровень: 0), представляет интервал для выключения каждого переключающего элемента. Следует отметить, что Vdc/n и Vdc в виде представляют значения напряжения. Vdc представляет собой напряжение положительного электрода аккумулятора 70.

[0028] В интервале t1, в течение которого сигнал NW равен 1, включен только переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы (фиг. 1), и все другие переключающие элементы отключены. Напряжение U-фазы в этом интервале t1 составляет Vdc/n. Vdc/n представляет собой напряжение, полученное посредством разделения Vdc с помощью первого конденсатора 10 и второго конденсатора 11 в этом примере. Если емкости первого конденсатора 10 и второго конденсатора 11 являются идентичными, напряжение составляет Vdc/2.

[0029] Ниже поясняется причина, по которой напряжение U-фазы становится Vdc/2 в интервале t1. Вывод выпрямительного моста 81 соединяется с анодными электродами первого диода 12 и второго диода 13, т.е. точкой A питания, через выпрямительный диод 82.

[0030] В этой конфигурации, когда выходное напряжение выпрямительного моста 81 выше Vdc/2, ток протекает через выпрямительный диод 82, второй диод 13 и второй конденсатор 11. Как результат, напряжение анодного электрода второго диода 13 фиксируется равным Vdc/2 посредством операции фиксации напряжения второго диода 13.

[0031] Кроме того, в этом случае (в случае, в котором выходное напряжение выпрямительного моста 81 выше Vdc/2 в интервале t1), ток протекает через выпрямительный диод 82, первый диод 12, катушку 60u мотора, катушку 60w мотора и переключающий элемент 42. Рабочий режим первого диода 12 в этом случае представляет собой проводящее состояние, в котором ток протекает в мотор 60 из внешнего источника 80 питания. Следовательно, режим заряда логики управления зарядом в интервале t1 упоминается как "режим проводимости". Магнитная энергия посредством тока в этом "режиме проводимости" накапливается в катушках 60u и 60w мотора.

[0032] Кроме того, когда выходное напряжение выпрямительного моста 81 ниже Vdc/2, выпрямительный диод 82 и второй диод 13 обратно смещаются. Следовательно, выпрямительный диод 82 выступает в качестве диода для предотвращения противотока. Как результат, вывод выпрямительного моста 81 и второго конденсатора 11 развязаны друг от друга, и напряжение анодного электрода второго диода 13 поддерживается равным Vdc/2, зафиксированным посредством второго диода 13.

[0033] Таким образом, согласно инвертору 1 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления, напряжение анодного электрода второго диода 13 может быть стабилизировано равным Vdc/2, даже если выходное напряжение выпрямительного моста 81 варьируется. Напряжение анодного электрода второго диода 13 фактически составляет Vdc/2+VF (прямое напряжение второго диода 13). Соответственно, напряжение U-фазы становится Vdc/2, что составляет результирующее напряжение, уменьшенное посредством прямого напряжения VF первого диода 12.

[0034] Как описано выше, инвертор 1 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления может стабилизировать потенциал в точке A питания, в которую подается мощность внешнего источника 80 питания, без использования большого реактивного сопротивления.

[0035] В интервале t2, если сигнал NW варьируется от 1 до 0, переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы выключается. Если переключающий элемент 42 становится выключенным, ток, протекающий через выпрямительный диод 82, первый диод 12, катушку 60u мотора, катушку 60w мотора и переключающий элемент 42 в интервале t1, отсекается посредством переключающего элемента 42.

[0036] Затем магнитная энергия, накапливаемая в катушках 60u и 60w мотора в интервале t1, может восстанавливаться в качестве электродвижущей силы самоиндукции, сформированной посредством эффекта самоиндуктивности. Магнитная энергия, накапливаемая в катушках 60u и 60w мотора, формирует форму сигнала повышенного напряжения (электродвижущую силу самоиндукции), соответствующую этой энергии в напряжении U-фазы в момент, когда начинается интервал t2.

[0037] Форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции), сформированная в U-фазе, заряжает аккумулятор 70 через диод D1. Первый диод 12 выступает в качестве диода для предотвращения противотока относительно этой формы сигнала повышенного напряжения. Соответственно, зарядный ток, протекающий посредством этой формы сигнала повышенного напряжения, должен протекать в аккумулятор 70 только через диод D1.

[0038] Рабочий режим первого диода 12 в интервале t2 представляет собой запирающее состояние, поскольку первый диод 12 выступает в качестве диода для предотвращения противотока относительно этой формы сигнала повышенного напряжения. Следует отметить, что режим заряда логики управления зарядом в интервале t2 упоминается как "режим повышения напряжения", поскольку формируется форма сигнала повышенного напряжения. Следует отметить, что временная продолжительность интервала t2 может быть меньше временной продолжительности интервала t1.

[0039] Затем, в интервале t3, в течение которого сигнал NW становится равным 0, и сигнал PU, становится равным 1, переключающий элемент 21 верхнего плеча U-фазы включается. Если переключающий элемент 21 верхнего плеча U-фазы включается, форма сигнала повышенного напряжения заряжает аккумулятор 70 через переключающий элемент 21. Кроме того, как только переключающий элемент 21 включается, напряжение U-фазы становится Vdc, что составляет напряжение положительного электрода аккумулятора 70.

[0040] Включение переключающего элемента 21 верхнего плеча U-фазы сбрасывает напряжение U-фазы до Vdc. Таким образом, в интервале t3, включение переключающего элемента 21 не допускает становления нестабильным напряжения U-фазы вследствие формы сигнала повышенного напряжения. Следовательно, сигнал PU в интервале t3 может упоминаться как импульс сброса.

[0041] Как описано выше, согласно инвертору 1 с возможностью заряда, повышенное напряжение может управляться посредством управления разностью фаз от включения переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы и до включения переключающего элемента 21 верхнего плеча U-фазы. Здесь, причина, по которой разность фаз задается равной разности фаз от включения нижнего плеча W-фазы до включения верхнего плеча U-фазы, заключается в том, что временная продолжительность интервала t2 может быть небольшой, как описано выше. Форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции) может увеличиваться посредством увеличения этой разности фаз.

[0042] Рабочий режим первого диода 12 в интервале t3 представляет собой запирающее состояние, в котором первый диод 12 выступает в качестве диода для предотвращения противотока, поскольку переключающий элемент 21 включается, чтобы сбрасывать напряжение U-фазы до Vdc. Следует отметить, что режим заряда логики управления зарядом в интервале t3 упоминается как "режим рециркуляции", поскольку форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции), сформированная в интервале t2, рециркулирует в аккумулятор 70.

[0043] Логический модуль 52 управления зарядом формирует PWM-сигнал для повторения вышеописанных интервалов t1-t3. Интервал t4 является идентичным интервалу t1. Интервал t5 является идентичным интервалу t2. Интервал t6 является идентичным интервалу t3. Логический модуль 52 управления зарядом повторяет интервалы t1-t3 также в интервале t7 и после этого.

[0044] Как описано выше, согласно инвертору 1 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления, потенциал в точке A питания может быть стабилизирован без использования большого реактивного сопротивления. Следовательно, инвертор 1 с возможностью заряда может уменьшаться по размеру.

[0045] Следует отметить, что на фиг. 1, переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы и переключающий элемент 21 верхнего плеча U-фазы включаются/выключаются в предварительно определенном цикле, но не ограничены этим примером. Переключающий элемент 32 нижнего плеча V-фазы и переключающий элемент 21 верхнего плеча U-фазы могут включаться/выключаться.

[0046] Кроме того, катодный электрод первого диода 12 может соединяться с точкой соединения между переключающим элементом 31 верхнего плеча V-фазы и переключающим элементом 32 нижнего плеча V-фазы. В этом случае, переключающий элемент 31 верхнего плеча V-фазы и, например, переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы включаются/выключаются.

[0047] Кроме того, катодный электрод первого диода 12 может соединяться с точкой соединения между переключающим элементом 41 верхнего плеча W-фазы и переключающим элементом 42 нижнего плеча W-фазы. В этом случае, переключающий элемент 41 верхнего плеча W-фазы и, например, переключающий элемент 32 нижнего плеча V-фазы включаются/выключаются. Верхнее плечо и нижнее плечо, которые должны включаться/выключаться, должны отличаться друг от друга только таким образом.

[0048] Вкратце, инвертор 1 с возможностью заряда может заряжать аккумулятор 70 посредством управления разностью фаз для включения переключающего элемента нижнего плеча фазы, с которой не соединяется первый диод 12, и включения переключающего элемента верхнего плеча фазы, с которой соединяется первый диод 12. Кроме того, поскольку потенциал в точке A питания становится стабильным даже без использования большого реактивного сопротивления, инвертор 1 с возможностью заряда может обходиться без большого реактивного сопротивления, чтобы уменьшать размер инвертора 1 с возможностью заряда. Кроме того, поскольку потенциал в точке A питания становится стабильным, инвертор 1 с возможностью заряда не оказывает негативное влияние на надежность или долговечность аккумулятора 70.

[0049] Второй вариант осуществления

Фиг. 4 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 2 с возможностью заряда второго варианта осуществления. Инвертор 2 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 1 с возможностью заряда (фиг. 1) тем, что он включает в себя первый переключающий элемент 20, соединенный параллельно с первым диодом 12.

[0050] Ниже поясняется функциональное преимущество первого переключающего элемента 20 со ссылкой на фиг. 5. Горизонтальная ось по фиг. 5 представляет напряжение V, в то время как вертикальная ось представляет ток I. Сплошная жирная линия указывает V-I-характеристику первого диода 12. Узкая сплошная линия указывает V-I-характеристику первого переключающего элемента 20.

[0051] Напряжение, требуемое для того, чтобы подавать ток I1 через первый диод 12, составляет V2. Напряжение, требуемое для того, чтобы подавать идентичный ток I1 через первый переключающий элемент 20, составляет V1. Поскольку первый диод 12 имеет прямое напряжение VF порядка 0,7 В, взаимосвязь V2>V1 всегда удовлетворяется.

[0052] Мощность (I1 x (V2- V1)) посредством этой разности напряжений приводит к потерям. Чтобы исключать эти потери, первый переключающий элемент 20 может включаться в интервале t1 (режим проводимости), в котором первый диод 12 не выступает в качестве диода для предотвращения противотока.

[0053] Первый переключающий элемент 20 включается, когда режим заряда логики управления зарядом представляет собой "режим проводимости". Посредством включения первого переключающего элемента 20, падение напряжения, соответствующее прямому напряжению VF первого диода 12, может исключаться из пути зарядного тока. Инвертор 2 с возможностью заряда может повышать эффективность заряда на величину исключенного падения напряжения.

[0054] Фиг. 6 иллюстрирует времена для включения переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы и первого переключающего элемента 20. Горизонтальное направление по фиг. 6 представляет время, тогда как вертикальное направление представляет амплитуду сигнала. Переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы и первый переключающий элемент 20 включаются посредством амплитуды 1.

[0055] Чтобы одновременно включать переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы и первый переключающий элемент 20, сигнал, вводимый в электрод затвора первого переключающего элемента 20, задается идентичным сигналу NW. Когда амплитуда сигнала NW становится равным 0 (интервал t2), форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции) формируется в напряжении U-фазы, чтобы заряжать аккумулятор 70.

[0056] Следует отметить, что посредством задания времени включения первого переключающего элемента 20 большим времени включения переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы, можно стабилизировать формирование электродвижущей силы самоиндукции. Чем больше величина варьирования тока в момент выключения переключающего элемента 42, тем больше становится электродвижущая сила самоиндукции.

[0057] Если сигнал NW и сигнал для управления включением/выключением первого переключающего элемента 20 задаются как идентичный сигнала, величина варьирования тока может уменьшаться вследствие незначительной задержки сигналов. Например, если первый переключающий элемент 20 выключается раньше, ток, протекающий через переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы, уменьшается на величину прямого напряжения VF первого диода 12. Как результат, величина варьирования тока в момент выключения переключающего элемента 42 также уменьшается, так что электродвижущая сила самоиндукции также уменьшается.

[0058] Чтобы предотвращать уменьшение электродвижущей силы самоиндукции, первый переключающий элемент 20 только должен быть надежно включен, когда переключающий элемент 42 выключается. Сигнал для стабилизации формирования электродвижущей силы самоиндукции проиллюстрирован в качестве сигнала стабилизации на фиг. 6. Сигнал стабилизации получается посредством задания времени включения первого переключающего элемента 20 большим, на период α времени, времени включения переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы.

[0059] Посредством задержки времени для выключения первого переключающего элемента 20 относительно времени для выключения переключающего элемента 42 нижнего плеча таким способом, можно получать стабильную форму сигнала повышенного напряжения (электродвижущую силу самоиндукции). Следует отметить, что когда переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы включается/выключается, а также когда переключающий элемент 32 нижнего плеча V-фазы включается/выключается, может получаться идентичное преимущество, если время включения первого переключающего элемента 20 задается таким образом, что оно превышает времена включения этих переключающих элементов.

[0060] Следует отметить, что различные типы устройств могут использоваться для первого переключающего элемента 20. Например, может использоваться IGBT или MOSFET. Кроме того, может использоваться реле, имеющее контактную точку. Если первый переключающий элемент 20 состоит из NMOSFET, первый диод 12 может исключаться. Ниже поясняется этот аспект в следующем варианте осуществления.

[0061] Третий вариант осуществления

Фиг. 7 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 3 с возможностью заряда третьего варианта осуществления. Инвертор 3 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 2 с возможностью заряда (фиг. 4) тем, что первый диод 12 и первый переключающий элемент 20 сконфигурированы как одно устройство 30.

[0062] Устройство 30 представляет собой NMOSFET. Устройство 30 включает в себя NMOSFET 30a и первый паразитный диод 30b. Первый паразитный диод 30b представляет собой диод, который обязательно включен вследствие полупроводниковой структуры NMOSFET. Первый паразитный диод 30b действует аналогично первому диоду 12.

[0063] Анодный электрод первого паразитного диода 30b представляет собой полупроводниковую подложку (с каналом p-типа), которая смещается до потенциала, идентичного потенциалу электрода истока NMOSFET 30a. Кроме того, его катодный электрод представляет собой электрод стока полупроводника с каналом n-типа.

[0064] Инвертор 3 с возможностью заряда демонстрирует преимущества достижения уменьшения размера и уменьшения стоимости инвертора 2 с возможностью заряда, поскольку он может исключать первый диод 12 (фиг. 4), который представляет собой дискретный компонент. Следует отметить, что инвертор 3 с возможностью заряда демонстрирует функциональное преимущество, идентичное функциональному преимуществу инвертора 2 с возможностью заряда.

[0065] Таким образом, включение NMOSFET 30a, аналогично первому переключающему элементу 20, поясненному в инверторе 2 с возможностью заряда, обеспечивает возможность исключения встроенного напряжения первого паразитного диода 30b из пути зарядного тока. Встроенное напряжение представляет собой разность потенциалов, сформированную посредством электрического поля в области обедненного слоя p-n-перехода, и представляет собой напряжение, эквивалентное вышеописанному прямому напряжению VF.

[0066] Четвертый вариант осуществления

Фиг. 8 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 4 с возможностью заряда четвертого варианта осуществления. Инвертор 4 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 1 с возможностью заряда (фиг. 1) тем, что он включает в себя множество точек питания, в которые мощность подается из внешнего источника 80 питания, и тем, что он включает в себя переключающий контроллер 54.

[0067] Инвертор 4 с возможностью заряда включает в себя третий диод 33 и четвертый диод 34. Третий диод 33 имеет катодный электрод, соединенный с точкой соединения схемы плеча (фазы), отличающейся от точки соединения, с которой соединяется первый диод 12. В этом примере, катодный электрод третьего диода 33 соединяется с точкой соединения схемы плеча V-фазы.

[0068] Четвертый диод 34 соединяется между первым конденсатором 10 и третьим диодом 33. Анодный электрод четвертого диода 34 соединяется с анодным электродом третьего диода 33 и составляет точку B питания, в которую мощность подается из внешнего источника 80 питания. Катодный электрод четвертого диода 34 соединяется с напряжением Vdc/2 на другом конце первого конденсатора 10.

[0069] Выходной сигнал выпрямительного моста 81 внешнего источника 80 питания соединяется через выпрямительный диод 82 с точкой B питания, аналогично точке A питания. Соответственно, аналогично точке A питания, напряжение точки B питания может быть стабилизировано без использования большого реактивного сопротивления.

[0070] Ниже поясняется операция заряда, когда мощность подается из внешнего источника 80 питания в точки A и B питания, со ссылкой на фиг. 9. Описания временной диаграммы от сигнала NW до режима заряда, проиллюстрированного на фиг. 9, являются идентичными описаниям, поясненным фиг. 3. В инверторе 4 с возможностью заряда, первый диод 12 и третий диод 33 работают в идентичном режиме заряда.

[0071] Включение/отключение переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы и переключающего элемента 31 верхнего плеча V-фазы обеспечивает возможность мощности, предоставляемой в точку B питания, заряжать аккумулятор 70. В этом случае, сигнал PV для включения/отключения переключающего элемент а31 верхнего плеча V-фазы представляет собой вышеописанный импульс сброса.

[0072] Ниже поясняется путь тока из точки B питания. Когда выходное напряжение выпрямительного моста 81 выше Vdc/2 в интервале t1, ток должен протекать через выпрямительный диод 82, третий диод 33, катушку 60v мотора, катушку 60w мотора и переключающий элемент 42.

[0073] Как описано выше, первый диод 12 и третий диод 33 инвертора 4 с возможностью заряда работают в "режиме проводимости" в интервале t1, соответственно. Поскольку первый диод 12 и третий диод 33 работают в "режиме проводимости", ток, протекающий из внешнего источника 80 питания в мотор 60, увеличивается.

[0074] Магнитная энергия посредством тока в этом "режиме проводимости" накапливается в катушках 60u и 60w мотора и в катушках 60v и 60w мотора. Эта накопленная магнитная энергия увеличивается на величину увеличения тока по сравнению со случаем инвертора 1 с возможностью заряда. Эта магнитная энергия формирует, в напряжении U-фазы и напряжении V-фазы, форму сигнала повышенного напряжения (электродвижущую силу самоиндукции), соответствующую каждой энергии этого в момент, когда начинается интервал t2. Последующая операция является идентичной операции инвертора 1 с возможностью заряда.

[0075] Как описано выше, инвертор 4 с возможностью заряда, включающий в себя множество точек питания, может увеличивать мощность заряда больше по сравнению с инвертором 1 с возможностью заряда, имеющим одну точку питания. Следует отметить, что также может предполагаться конфигурация, отличная от комбинации точек A и B питания. Далее поясняется модифицированный пример инвертора 4 с возможностью заряда.

[0076] Модифицированный пример

Фиг. 10 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 5 с возможностью заряда модификации инвертора 4 с возможностью заряда. Инвертор 5 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается тем, что он включает в себя точку C питания вместо точки A питания инвертора 4 с возможностью заряда. Кроме того, инвертор 5 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 4 с возможностью заряда тем, что он включает в себя переключающий контроллер 55.

[0077] Точка C питания формируется посредством соединения анодного электрода пятого диода 43, имеющего катодный электрод, соединенный с точкой соединения схемы плеча W-фазы, и анодного электрода шестого диода 44, имеющего катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора 10. Ток, поданный в точку C питания из внешнего источника 80 питания, протекает через пятый диод 43, катушку 60w мотора, катушку 60u мотора и переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы.

[0078] Ток, поданный в точку B питания из внешнего источника 80 питания, протекает через третий диод 33, катушку 60v мотора, катушку 60u мотора и переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы. Как описано выше, инвертор 5 с возможностью заряда отличается от инвертора 4 с возможностью заряда тем, что переключающий элемент нижнего плеча для подачи тока через него представляет собой переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы. В инверторе 4 с возможностью заряда, переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы включается/выключается.

[0079] В инверторе 5 с возможностью заряда, сигнал, вводимый в электрод затвора переключающего элемента 22 нижнего плеча U-фазы, задается идентичным U-сигналу NW по фиг. 9. Кроме того, сигнал, вводимый в электрод затвора каждого из переключающего элемента 31 верхнего плеча V-фазы и переключающего элемента 41 верхнего плеча W-фазы, задается идентичным сигналу PU по фиг. 9. Способ для управления тем, чтобы включать/отключать переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы, переключающий элемент 31 верхнего плеча V-фазы и переключающий элемент 41 верхнего плеча W-фазы, соответственно, является идентичным способу в инверторе 4 с возможностью заряда.

[0080] Переключающие контроллеры 54 и 55 инверторов 4 и 5 с возможностью заряда, включающих в себя множество точек питания, заряжают аккумулятор 70 посредством управления разностью фаз времени включения между переключающим элементом нижнего плеча для схемы плеча, которая не должна снабжаться мощностью, и переключающим элементом верхнего плеча для схемы плеча, которая должна снабжаться мощностью. Следует отметить, что даже конфигурация комбинирования точки A питания для подачи питания в схему плеча U-фазы и точки C питания для подачи питания в схему плеча W-фазы демонстрирует аналогичное функциональное преимущество. Следует отметить, что иллюстрация примера функциональной конфигурации инвертора с возможностью заряда, в которой комбинируются точка A питания и точка C питания, опускается.

[0081] Пятый вариант осуществления

Фиг. 11 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 6 с возможностью заряда пятого варианта осуществления. Инвертор 6 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 1 с возможностью заряда (фиг. 1) тем, что он включает в себя точки A, B и C питания, через которые мощность подается в U-фазу, V-фазу и W-фазу из внешнего источника 80 питания, соответственно, и тем, что он включает в себя переключающий контроллер 56.

[0082] Переключающий контроллер 56 включает/отключает переключающий элемент 22 нижнего плеча U-фазы, с которым соединяется первый диод 12, переключающий элемент 32 нижнего плеча V-фазы, с которым соединяется третий диод 33, и переключающий элемент 42 нижнего плеча W-фазы, с которым соединяется пятый диод 43. Переключающий контроллер 56 включает/отключает переключающие элементы 22, 32 и 42 со временем включения во временную продолжительность, в течение которой не закорочены токи, протекающие через соответствующие переключающие элементы 22, 32 и 42.

[0083] Здесь, временная продолжительность, в течение которой не закорочены токи, представляет собой временную продолжительность, в течение которой не протекает ток короткого замыкания, даже если переключающие элементы 22, 32 и 42 включаются вследствие компонента индуктивности линии передачи для подачи питания в каждую из точек A, B и C питания из внешнего источника 80 питания. Этот компонент индуктивности может представлять собой индуктивность рассеяния или может представлять собой компонент конечной индуктивности. Для компонента конечной индуктивности, индуктивность дискретного компонента вставляется и добавляется между каждой из точек A, B, C питания и выпрямительным диодом 82.

[0084] Фиг. 12 иллюстрирует сигнал NU, сигнал NV и сигнал NW, которые являются примерами формы сигнала для сигнала, который переключающий контроллер 56 выводит в соответствующие переключающие элементы 22, 32 и 42. Фиг. 12(a) иллюстрирует формы сигналов на длинной горизонтальной оси (в течение длительного периода). Фиг. 12(b) иллюстрирует формы сигналов на короткой горизонтальной оси (в течение короткого периода).

[0085] Сверху по фиг. 12(a), проиллюстрированы сигнал NU, вводимый в электрод затвора переключающего элемента 22 нижнего плеча U-фазы, сигнал NV, вводимый в электрод затвора переключающего элемента 32 нижнего плеча V-фазы, и сигнал NW, вводимый в электрод затвора переключающего элемента 42 нижнего плеча W-фазы. Как описано выше, переключающий контроллер 56 включает/отключает переключающий элемент нижнего плеча каждой фазы после предоставления мертвого времени в небольшую временную продолжительность, в течение которой ток, протекающий через каждый переключающий элемент, не приводит к току короткого замыкания. Следует отметить, что на фиг. 12, фазы соответствующих фаз описываются как совмещаемые, но не обязательно ограничены этим, и может предоставляться разность фаз.

[0086] В момент выключения переключающего элемента 22, 32 или 42 нижнего плеча каждой фазы, форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции) формируется при каждом фазном напряжении. Эта форма сигнала повышенного напряжения, сформированная в каждой фазе, заряжает аккумулятор 70 через диод D1, D3 или D5.

[0087] Следует отметить, что когда переключающий элемент 22, 32 или 42 нижнего плеча каждой фазы выключается, переключающий элемент 21, 31 или 41 верхнего плеча каждой фазы может включаться. Временная диаграмма в этом случае проиллюстрирована на фиг. 12(b).

[0088] Сверху по фиг. 12(b), проиллюстрированы сигналы NU, PU, сигналы NV, PV и сигналы NW, PW. Сигналы PU, PV и PW представляют собой сигналы, получаемые посредством инверсии сигналов NU, NV и NW, соответственно.

[0089] В момент (β), когда сигнал PU варьируется от 1 до 0, форма сигнала повышенного напряжения (электродвижущая сила самоиндукции) формируется в схеме плеча U-фазы. Поскольку сигнал PU варьируется от 0 до 1 одновременно с формированием этой формы сигнала повышенного напряжения, переключающий элемент 21 верхнего плеча U-фазы включается. Как результат, форма сигнала повышенного напряжения может заряжать аккумулятор 70 без вызывания потерь вследствие прямого напряжения VF диода D1. То же верно для других фаз (V-фазы, W-фазы).

[0090] Как описано выше, в конфигурации, имеющей точки A, B и C питания, предоставленные в соответствующих схемах плеча трех фаз, переключающие элементы 22, 32 и 42 нижнего плеча соответствующих фаз включаются/выключаются с небольшой временной продолжительностью. Включение/отключение переключающих элементов 22, 32 и 42 нижнего плеча с небольшой временной продолжительностью обеспечивает возможность заряда аккумулятора 70, даже если мощность подается из внешнего источника 80 питания во все три фазы.

[0091] Шестой вариант осуществления

Фиг. 13 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 7 с возможностью заряда шестого варианта осуществления. Инвертор 7 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 6 с возможностью заряда (фиг. 11) тем, что он включает в себя переключающий контроллер 57, и тем, что он включает в себя внешний источник 90 питания, который выпрямляет, для каждой фазы, и выводит переменный ток трехфазного источника питания переменного тока.

[0092] Внешний источник 90 питания включает в себя выпрямитель 91. Выпрямитель 91 выводит выходное напряжение, полученное посредством выпрямления каждой фазы трехфазного источника питания переменного тока. Диод 92 подает выходное напряжение, полученное посредством выпрямления переменного тока U-фазы, в точку A питания. Диод 93 подает выходное напряжение, полученное посредством выпрямления переменного тока V-фазы, в точку B питания. Диод 94 подает выходное напряжение, полученное посредством выпрямления переменного тока W-фазы, в точку C питания.

[0093] Выходное напряжение, выводимое посредством выпрямителя 91, выводится независимо для каждой фазы. Таким образом, когда форма сигнала выпрямления U-фазы выводится, выходные напряжения V-фазы и W-фазы составляют нуль. Когда форма сигнала выпрямления V-фазы выводится, выходные напряжения U-фазы и W-фазы составляют нуль. Когда форма сигнала выпрямления W-фазы выводится, выходные напряжения U-фазы и V-фазы составляют нуль.

[0094] Переключающий контроллер 57 включает в себя контроллер 570 U-фазы, который включает/отключает переключающий элемент схемы плеча в соответствии с выходным напряжением U-фазы, контроллер 571 V-фазы, соответствующий выходному напряжению V-фазы, и контроллер 572 W-фазы, соответствующий выходному напряжению W-фазы. Контроллер 570 U-фазы управляет, в фазе, в течение которой ток может подаваться в мотор 60 из первого диода 12, разностью фаз времени включения между переключающим элементом 21 верхнего плеча U-фазы и, например, переключающим элементом 42 нижнего плеча W-фазы. Кроме того, верхнее плечо U-фазы и нижнее плечо V-фазы могут включаться/выключаться.

[0095] Контроллер 571 V-фазы управляет, в фазе, в течение которой ток может подаваться в мотор 60 из третьего диода 33, разностью фаз времени включения между переключающим элементом верхнего плеча V-фазы 31 и, например, переключающим элементом 22 нижнего плеча U-фазы. Кроме того, верхнее плечо V-фазы и нижнее плечо W-фазы могут включаться/выключаться.

[0096] Контроллер 572 W-фазы управляет, в фазе, в течение которой ток может подаваться в мотор 60 из пятого диода 43, разностью фаз времени включения между переключающим элементом 41 верхнего плеча W-фазы и, например, переключающим элементом 32 нижнего плеча V-фазы. Кроме того, верхнее плечо W-фазы и нижнее плечо U-фазы могут включаться/выключаться.

[0097] Как описано выше, посредством включения/отключения переключающего элемента каждой схемы плеча в соответствии с фазой формы сигнала выпрямления каждой фазы, можно уменьшать высокочастотный компонент подачи питания, сформированный в ходе заряда. Как результат, шум нормального режима, предоставляемый в аккумулятор 70 в ходе заряда, может уменьшаться.

[0098] Кроме того, инвертор 7 с возможностью заряда также может выполнять управление таким образом, что ротор мотора 60 не вращается. Например, поскольку комбинация контроллера 570 U-фазы и контроллера 571 V-фазы может осуществлять управление таким образом, чтобы подавлять форму сигнала повышенного напряжения, ротор может не закрепляться механически в ходе заряда.

[0099] Седьмой вариант осуществления

Фиг. 14 иллюстрирует пример конфигурации инвертора 8 с возможностью заряда седьмого варианта осуществления. Инвертор 8 с возможностью заряда представляет собой инвертор, допускающий выполнение PWM-управления трех уровней. Инвертор 8 с возможностью заряда настоящего варианта осуществления отличается от инвертора 6 с возможностью заряда (фиг. 11) тем, что он включает в себя переключающий элемент, соединенный параллельно с диодом, составляющим каждую из точек A, B и C питания.

[0100] Первый переключающий элемент 20 соединяется параллельно с первым диодом 12. Второй переключающий элемент 92 соединяется параллельно со вторым диодом 13. Третий переключающий элемент 93 соединяется параллельно с третьим диодом 33. Четвертый переключающий элемент 94 соединяется параллельно с четвертым диодом 34. Пятый переключающий элемент 95 соединяется параллельно с пятым диодом 43. Шестой переключающий элемент 96 соединяется параллельно с шестым диодом 44.

[0101] Посредством одновременной проводимости (включения) первого переключающего элемента 20, соединенного параллельно с первым диодом 12, и второго переключающего элемента 92, соединенного параллельно со вторым диодом 13, можно подавать напряжение Vdc/2, что составляет напряжение между обоими концами второго конденсатора 11, в U-фазу инвертора 8 с возможностью заряда. То же верно для других фаз.

[0102] Потенциал Vdc/2 может подаваться в V-фазу посредством одновременной проводимости третьего переключающего элемента 93 и четвертого переключающего элемента 94. Кроме того, чтобы подавать потенциал Vdc/2 в W-фазу, пятый переключающий элемент 95 и шестой переключающий элемент 96 могут одновременно проводиться.

[0103] Как описано выше, согласно инвертору 8 с возможностью заряда, в дополнение к двум напряжениям, т.е. напряжению (Vdc) положительного электрода и напряжению отрицательного электрода аккумулятора 70, Vdc/2, что составляет третье напряжение, может подаваться в сторону переменного тока инвертора. Соответственно, инвертор 8 с возможностью заряда обеспечивает PWM-управление трех уровней.

[0104] Управление включением/выключением первого переключающего элемента 20, второго переключающего элемента 92,..., и шестого переключающего элемента 96 выполняется посредством логического модуля управления нагрузкой (соответствующего логическому модулю 51 управления нагрузкой, проиллюстрированному на фиг. 2) в переключающем контроллере 58. Для способа управления, может использоваться традиционный способ для трехуровневого инвертора.

[0105] Поскольку инвертор 8 с возможностью заряда формирует форму сигнала переменного тока с использованием постоянных напряжений трех уровней, может формироваться более сглаженная форма сигнала переменного тока. Как результат, уменьшается вибрация мотора 60, и также уменьшается шум. Кроме того, инвертор 8 с возможностью заряда демонстрирует также функциональное преимущество ненужности большого реактивного сопротивления, предназначенного для того, чтобы стабилизировать потенциал точки питания, аналогично инвертору 6 с возможностью заряда (фиг. 11).

[0106] Как описано выше, согласно вариантам осуществления, получаются следующие функциональные преимущества.

[0107] Согласно инвертору 1 с возможностью заряда (фиг. 1) первого варианта осуществления, потенциал в точке A питания может быть стабилизирован без использования традиционно используемого большого реактивного сопротивления. Соответственно, инвертор с возможностью заряда может уменьшаться по размеру.

[0108] Согласно инвертору 2 с возможностью заряда (фиг. 4) второго варианта осуществления, посредством включения первого переключающего элемента 20, когда режим заряда представляет собой "режим проводимости", можно исключать падение напряжения, соответствующее прямому напряжению VF первого диода 12, из пути зарядного тока, чтобы повышать эффективность заряда.

[0109] Согласно инвертору 3 с возможностью заряда (фиг. 7) третьего варианта осуществления, первый диод 12 и первый переключающий элемент 20 могут быть сконфигурированы как одно устройство 30 (NMOSFET). Соответственно, инвертор 3 с возможностью заряда демонстрирует преимущество достижения дополнительного уменьшения размера по сравнению с инвертором 2 с возможностью заряда.

[0110] Согласно инверторам 4 и 5 с возможностью заряда (фиг. 8 и фиг. 10) четвертого варианта осуществления, мощность заряда, заряженная из внешнего источника 80 питания в аккумулятор 70, может увеличиваться больше по сравнению с любом из инверторов 1-3 с возможностью заряда, имеющих одну точку питания, поскольку инверторы 4 и 5 с возможностью заряда включают в себя множество точек питания. Следует отметить, что инвертор 4 с возможностью заряда может комбинироваться со вторым вариантом осуществления или третьим вариантом осуществления.

[0111] Согласно инвертору 6 с возможностью заряда (фиг. 11) пятого варианта осуществления, мощность подается из внешнего источника 80 питания во все из множества фаз, и переключающие элементы 22, 32 и 42 нижнего плеча соответствующих фаз включаются/выключаются с небольшой временной продолжительностью. Посредством включения/отключения с небольшой временной продолжительностью, токи, протекающие через переключающие элементы 22, 32 и 42, не приводят к току короткого замыкания, даже если мощность подается из внешнего источника 80 питания во все три фазы, и аккумулятор 70 может быть заряжен.

[0112] Согласно инвертору 7 с возможностью заряда (фиг. 13) шестого варианта осуществления, переключающий контроллер 57 включает в себя контроллер 570 U-фазы, контроллер 571 V-фазы и контроллер 572 W-фазы, которые включают/отключают переключающий элемент схемы плеча в соответствии с выходным напряжением каждой фазы питания переменного тока. Поскольку контроллер 570 U-фазы, контроллер 571 V-фазы и контроллер 572 W-фазы независимо включают/отключают переключающий элемент, высокочастотный компонент подачи питания, сформированный в ходе заряда, может уменьшаться, и шум нормального режима, предоставляемый в аккумулятор 70, может уменьшаться.

[0113] Согласно инвертору 8 с возможностью заряда (фиг. 14) седьмого варианта осуществления, PWM-управление трех уровней обеспечивается, в дополнение к функциональному преимуществу ненужности большого реактивного сопротивления, демонстрируемому посредством вышеописанных вариантов осуществления. PWM-управление трех уровней может уменьшать вибрацию мотора 60, а также уменьшать уровень шума.

[0114] В вышеприведенном описании, контент настоящего изобретения пояснен в соответствии с примерами, но специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что настоящее изобретение не ограничено этими описаниями, и возможны различные модификации и улучшения.

[0115] Например, в качестве модифицированного примера инвертора 4 с возможностью заряда четвертого варианта осуществления, пояснен инвертор 5 с возможностью заряда, реализованной только в V-фазе и W-фазе, но мощность может подаваться в U-фазу и W-фазу. Кроме того, хотя пример Vdc/2 проиллюстрирован в качестве конкретного примера Vdc/n, n может быть целым числом, равным или большим 2.

[0116] Кроме того, диоды D1-D6, соединенные встречно-параллельно с NMOSFET переключающих элементов 21, 31 и 41 верхнего плеча и переключающих элементов 22, 32 и 42 нижнего плеча, могут представлять собой вышеописанный паразитные диоды. Кроме того, то же верно для первого диода 12 - шестого диода 44.

[0117] Примеры настоящего изобретения, поясненные выше, могут широко применяться к инвертору с возможностью заряда, который выполняет как управление нагрузкой, так и управление зарядом.

Список номеров ссылок

[0118] 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 - инвертор с возможностью заряда

10 - первый конденсатор

11 - второй конденсатор

12 - первый диод

13 - второй диод

20 - первый переключающий элемент

21 - переключающий элемент верхнего плеча U-фазы

22 - переключающий элемент нижнего плеча U-фазы

30 - устройство

31 - переключающий элемент верхнего плеча V-фазы

32 - переключающий элемент нижнего плеча V-фазы

33 - третий диод

34 - четвертый диод

41 - переключающий элемент верхнего плеча W-фазы

42 - переключающий элемент нижнего плеча W-фазы

43 - пятый диод

44 - шестой диод

50, 54, 55, 57, 58 - переключающий контроллер

60 - мотор

70 - аккумулятор

80, 90 - внешний источник питания

1. Инвертор с возможностью заряда, содержащий:

- схему плеча, в которой соединены переключающий элемент верхнего плеча, с которым соединен положительный электрод аккумулятора, и переключающий элемент нижнего плеча, с которым соединен отрицательный электрод аккумулятора;

- первый конденсатор, имеющий один конец, соединенный с положительным электродом;

- второй конденсатор, соединенный между другим концом первого конденсатора и отрицательным электродом;

- первый диод, имеющий катодный электрод, соединенный с точкой соединения между переключающими элементами верхнего плеча и нижнего плеча; и

- второй диод, имеющий катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора, при этом

мощность подается из внешнего источника питания в анодный электрод первого диода и в анодный электрод второго диода.

2. Инвертор с возможностью заряда по п. 1, содержащий первый переключающий элемент, соединенный параллельно с первым диодом.

3. Инвертор с возможностью заряда по п. 2, в котором первый диод и первый переключающий элемент сконфигурированы посредством одного устройства.

4. Инвертор с возможностью заряда по п. 2 или 3, содержащий:

- множество схем плеча и

- переключающий контроллер, который включает/отключает переключающий элемент верхнего плеча для схемы плеча, с которой соединен первый диод, и переключающий элемент нижнего плеча для схемы плеча, отличающейся от упомянутой схемы плеча, с предварительно определенным циклом соответственно, при этом

переключающий контроллер заряжает аккумулятор посредством управления разностью фаз времени включения между переключающим элементом верхнего плеча и переключающим элементом нижнего плеча.

5. Инвертор с возможностью заряда по п. 4,

в котором переключающий контроллер также включает/отключает первый переключающий элемент, и

при этом время включения переключающего элемента нижнего плеча задается таким образом, что оно превышает время включения первого переключающего элемента.

6. Инвертор с возможностью заряда по п. 1, содержащий:

- множество схем плеча;

- третий диод, имеющий катодный электрод, соединенный с точкой соединения схемы плеча, отличающейся от фазы, с которой соединен первый диод; и

- четвертый диод, имеющий катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора, при этом

мощность подается из внешнего источника питания в анодный электрод третьего диода и в анодный электрод четвертого диода.

7. Инвертор с возможностью заряда по п. 6, содержащий:

- пятый диод, имеющий катодный электрод, соединенный с точкой соединения схемы плеча, отличающейся от фазы, с которой соединены первый диод и третий диод; и

- шестой диод, имеющий катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора, при этом

мощность подается из внешнего источника питания в анодный электрод пятого диода и в анодный электрод шестого диода.

8. Инвертор с возможностью заряда по п. 7, содержащий переключающий контроллер, который включает/отключает переключающий элемент, предоставленный в нижнем плече каждой схемы плеча, при этом переключающий контроллер включает/отключает переключающий элемент со временем включения, имеющим временную продолжительность, в течение которой не закорочены токи, протекающие через соответствующие переключающие элементы.

9. Инвертор с возможностью заряда по п. 7,

в котором мощность отличающейся фазы подается в каждый из анодного электрода первого диода, анодного электрода третьего диода и анодного электрода пятого диода, и

при этом инвертор с возможностью заряда содержит переключающий контроллер, который включает/отключает переключающий элемент схемы плеча в соответствии с фазой.

10. Инвертор с возможностью заряда по п. 7, содержащий:

- первый переключающий элемент, соединенный параллельно с первым диодом;

- второй переключающий элемент, соединенный параллельно со вторым диодом;

- третий переключающий элемент, соединенный параллельно с третьим диодом;

- четвертый переключающий элемент, соединенный параллельно с четвертым диодом,

- пятый переключающий элемент, соединенный параллельно с пятым диодом; и

- шестой переключающий элемент, соединенный параллельно с шестым диодом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники. Множество паттернов несущих сигналов, которые представляют собой паттерн А несущего сигнала и паттерн В несущего сигнала, формируют путем деления несущих сигналов треугольной волны каждые 1/2 периода в момент времени, когда несущие сигналы треугольной волны пересекают друг друга.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрической многофазной системе для ее управления. Техническим результатом является обеспечение соответствующей регулируемой разности напряжений между двумя фазными выводами электрической машины.

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления однофазным преобразователем при создании электромеханических систем, например при создании систем генерирования переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники. Предложено устройство преобразования мощности, включающее в себя: силовой модуль (12), предоставленный между первой шиной (10) подачи электрической мощности, которая подает источник положительной мощности, и второй шиной (11) подачи электрической мощности, которая подает источник отрицательной мощности; первый конденсатор (13a) с одним концом, соединенным с первой шиной (10) подачи электрической мощности; второй конденсатор (13b) с одним концом, соединенным со второй шиной (11) подачи электрической мощности; заземляющий элемент (13c), соединенный между противоположным концом первого конденсатора (13a) и противоположным концом второго конденсатора (13b); и проводящий элемент (14), разведенный вдоль по меньшей мере одной из первой шины (10) подачи электрической мощности и второй шины (11) подачи электрической мощности и соединяющий заземляющий элемент (13c) и потенциал земли.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. В процессе регулирования тока секция (2) регулятора тока выполняет пропорционально-интегральное регулирование на основе расхождения между командным током Id_cmd d-оси и измеренным током Id_det d-оси и расхождения между командным током Iq_cmd q-оси и измеренным током Iq_det q-оси.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. В процессе регулирования тока секция (2) регулятора тока выполняет пропорционально-интегральное регулирование на основе расхождения между командным током Id_cmd d-оси и измеренным током Id_det d-оси и расхождения между командным током Iq_cmd q-оси и измеренным током Iq_det q-оси.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. Многоуровневый преобразователь, содержит по меньшей мере одно плечо (B), состоящее из n ступеней (Et1, Et2, …, Etn), соединенных каскадом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов напряжения (ТИН) централизованного типа для питания трехфазной и однофазной нагрузок.

Изобретение относится к многоуровневому преобразователю (10) с множеством последовательно соединенных суб-модулей (31, 32), которые соответственно имеют первый переключатель (S11, S21), второй переключатель (S12, S22) и конденсатор (C1, C2) и в фазе разряда посредством конденсатора выдают вовне ток, а в фазе заряда принимают ток для заряда конденсатора, и центральным устройством (20) для управления работой многоуровневого преобразователя (10).

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – уменьшение асимметрии трехфазного переменного тока при передаче в сеть преобразованной энергии постоянного тока возобновляемых источников энергии и исключение возможности защитного отключения или выхода из строя инвертора вследствие нестабильности фазных напряжений сети и возникновения больших уравнительных фазных токов и тока в нейтрали.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Схема инвертора с возможностью заряда включает: схему плеча, в которой соединяются переключающие элементы верхнего плеча, с которыми соединяется положительный электрод аккумулятора, и переключающие элементы нижнего плеча, с которыми соединяется отрицательный электрод аккумулятора ; первый конденсатор, имеющий один конец, соединенный с положительным электродом аккумулятора ; второй конденсатор, соединенный между другим концом первого конденсатора и отрицательным электродом аккумулятора ; первый диод, имеющий катодный электрод, соединенный с точкой соединения между переключающими элементами верхнего плеча и нижнего плеча; и второй диод, имеющий катодный электрод, соединенный с другим концом первого конденсатора. Мощность подается из внешнего источника питания в анодный электрод первого диода и в анодный электрод второго диода. 9 з.п. ф-лы, 14 ил.

Наверх