專利名稱：勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要安裝在車輛中并具有在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作、同時(shí)在啟動(dòng)后也作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作的轉(zhuǎn)子線圈和勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以環(huán)境保護(hù)和燃料費(fèi)上升為目的，具備內(nèi)燃機(jī)和其他動(dòng)力源、如發(fā)電電動(dòng)機(jī)等的稱為所謂混合型車的開(kāi)發(fā)·實(shí)用化一直在進(jìn)展中。這種車輛中，根據(jù)行駛情況，靈活使用內(nèi)燃機(jī)與其他動(dòng)力源。例如，有一種稱為空轉(zhuǎn)停止的技術(shù)，為了抑制空轉(zhuǎn)時(shí)不必要的燃料消耗，在停車后用信號(hào)使內(nèi)燃機(jī)停止，在感知駕駛員踩動(dòng)加速器踏板或松開(kāi)剎車要發(fā)動(dòng)的意向時(shí)，用發(fā)電電動(dòng)機(jī)實(shí)施內(nèi)燃機(jī)的再啟動(dòng)。
安裝在這種車輛中的發(fā)電電動(dòng)機(jī)，以可與內(nèi)燃機(jī)授受轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)加以安裝，故利用駕駛員的加速器踏板操作或內(nèi)燃機(jī)的摩擦影響，轉(zhuǎn)速變大。因此，作為不依靠?jī)?nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)可控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓的形態(tài)，成了不將永久磁鐵內(nèi)裝于轉(zhuǎn)子中，能用勵(lì)磁電流控制的勵(lì)磁線圈式，從效率方面等的考慮，采用了3相交流同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)。
將發(fā)電電動(dòng)機(jī)用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)將來(lái)自安裝在車輛的蓄電池的直流變換為交流的電力變換器，對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給電力。但在發(fā)電電動(dòng)機(jī)發(fā)生的感應(yīng)電壓高于蓄電池的電壓時(shí)，不能對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給電力。一般地，感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子線圈的圈數(shù)、以及主磁通成正比。另一方面，由于安裝在車輛上的蓄電池具有下降特性，故當(dāng)開(kāi)始對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，蓄電池的端子間電壓實(shí)質(zhì)上與通電的電流量成正比地下降。
因此，作為效率良好地利用具有這種下降特性的蓄電池的電壓的方法，雖有通過(guò)減少直流交流變換器的開(kāi)關(guān)次數(shù)來(lái)降低開(kāi)關(guān)損耗和提高電壓利用率的方法，即施加具有任意通電寬度的矩形波的方法，但由于只控制所加電壓的寬度，故存在不能正確控制電流的缺點(diǎn)。另外，也有為正確控制電流而使矩形波上的脈沖的一部分PWM(脈沖寬度調(diào)制)開(kāi)關(guān)化的技術(shù)，但因進(jìn)行開(kāi)關(guān)需要平滑電容器等，存在不能實(shí)現(xiàn)低成本·小型化的缺點(diǎn)。
過(guò)去，有關(guān)以DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為對(duì)象的矩形波通電的發(fā)明也很多，但必須要有檢測(cè)感應(yīng)電壓的裝置或檢測(cè)流過(guò)電機(jī)的電流的裝置等，不適宜于低成本·小型化。另外，一般的DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子中有永久磁鐵，故在轉(zhuǎn)速一定的條件下發(fā)生的感應(yīng)電壓也實(shí)質(zhì)上一定。另外，作為示出同樣的類似技術(shù)的，有特許第3183356號(hào)說(shuō)明書，特許第3333442號(hào)說(shuō)明書，特許第3574046號(hào)說(shuō)明書，及特開(kāi)平6-153580號(hào)公報(bào)。
但是，在如本申請(qǐng)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)那樣主要以可與車輛的內(nèi)燃機(jī)授受轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)安裝時(shí)，存在如上述因轉(zhuǎn)速變大而感應(yīng)電壓也變大、因而有損控制性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而作，與用勵(lì)磁線圈能控制主磁通的勵(lì)磁線圈式，指示對(duì)可控制感應(yīng)電壓的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的矩形波電壓的控制有關(guān)，不招致成本上升而改善勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的特性。
本發(fā)明的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，具備具有轉(zhuǎn)子線圈與勵(lì)磁線圈作為發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；具有與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并控制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功能的電力變換部；檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的位置檢測(cè)單元；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置的、能改善所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)特性的校正量的校正量存儲(chǔ)部；根據(jù)所述位置檢測(cè)單元的值與所述校正量存儲(chǔ)部的值進(jìn)行位置信息的校正演算的位置校正演算部；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基準(zhǔn)位置的、對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各轉(zhuǎn)子線圈的通電相位的通電相位存儲(chǔ)部；以及矩形波施加電壓指令部，該矩形波施加電壓指令部根據(jù)所述位置校正演算部的值與所述通電相位存儲(chǔ)部的值，對(duì)所述電力變換部指示對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各轉(zhuǎn)子線圈的矩形波施加電壓，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性改善。
根據(jù)本發(fā)明的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，借助于具有存儲(chǔ)根據(jù)轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置的校正量的校正量存儲(chǔ)部，能縮短演算時(shí)間，可利用校正量存儲(chǔ)部的值，補(bǔ)全非線改變化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性，能改善勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的特性。另外，不需要電機(jī)輔助電流檢測(cè)單元。
本發(fā)明的上述的和其他的目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，將從下述結(jié)合附圖的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明而變得更加清楚。


圖1示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于車輛時(shí)的連接構(gòu)成圖。
圖2示出實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與電力變換部做成一體化的方框構(gòu)成圖。
圖3示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)1的、將電機(jī)線圈各相的開(kāi)·關(guān)指令傳達(dá)到電力變換部的數(shù)據(jù)流圖。
圖4為說(shuō)明實(shí)施形態(tài)1中的位置校正演算部演算方法的圖。
圖5示出勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓特性的特性圖。
圖6示出勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性的特性圖。
圖7示出在驅(qū)動(dòng)中轉(zhuǎn)子位置對(duì)轉(zhuǎn)速的最佳校正量的一例特性圖。
圖8示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)2的、電機(jī)線圈各相的開(kāi)·關(guān)指令生成前的數(shù)據(jù)流圖。
圖9示出使勵(lì)磁電流為一定時(shí)的相位校正量(參差量)與發(fā)生轉(zhuǎn)矩的關(guān)系特性圖。
圖10示出施加電壓與校正量存儲(chǔ)部的校正量的關(guān)系特性圖。
圖11示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)2的其他的校正量存儲(chǔ)部的圖。
圖12示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)3的、將勵(lì)磁電流控制指令傳達(dá)到電力變換部的數(shù)據(jù)流圖。
圖13示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)3的勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部的圖。
圖14示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)4的、電機(jī)線圈各相和勵(lì)磁線圈的開(kāi)·關(guān)指令生成前的數(shù)據(jù)流圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施形態(tài)1以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖1示出將本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)適用于車輛時(shí)的連接構(gòu)成圖。圖中，驅(qū)動(dòng)源例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)101與勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)102，以直接結(jié)合或通過(guò)傳動(dòng)帶或皮帶輪等結(jié)合單元互相可授受轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)加以配置。另外，勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)102與蓄電池103電連接。蓄電池103可以是與其他的車輛用負(fù)荷共用，也可以是勵(lì)磁線圈式發(fā)電電動(dòng)機(jī)102專用的蓄電池。
圖2示出使實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與電力變換部做成一體化的帶電力變換部的旋轉(zhuǎn)電機(jī)主體105的方框構(gòu)成圖。如圖2那樣，帶電力變換部的旋轉(zhuǎn)電機(jī)主體105，由連接成3相Y型或Δ型的轉(zhuǎn)子線圈201(不限于3相，可以是2相或6相)和勵(lì)磁線圈202構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(發(fā)電電動(dòng)機(jī))200，以及具有其控制功能的電力變換部110所構(gòu)成。
通過(guò)將旋轉(zhuǎn)電機(jī)200與電力變換部110一體化，有如下優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)子線圈201和勵(lì)磁線圈202與電力變換部110間的接線為最短，也可減輕接線壓降等的影響，能有效利用有限的電壓，因此實(shí)現(xiàn)了特性的提升。此外，由于轉(zhuǎn)子線圈201與電力變換部110的接線通常使用線徑粗的接線，因此在重量、成本、可靠性等方面有優(yōu)越性。
電力變換部110是所謂的3相變換器(不限于3相，根據(jù)轉(zhuǎn)子線圈也可以是2相或6位相變換器)，由連接于旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子線圈201各相的6個(gè)電力變換用開(kāi)關(guān)元件220a～220c、221a～221c、驅(qū)動(dòng)這些開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路210、連接于旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的勵(lì)磁線圈202的勵(lì)磁線圈電流用開(kāi)關(guān)元件211、以及續(xù)流二極管212所構(gòu)成。蓄電池103其端子間電壓P-N施加到電力變換部110的直流端子上。驅(qū)動(dòng)電路210根據(jù)輸入的各相和對(duì)勵(lì)磁線圈的開(kāi)·關(guān)指令，驅(qū)動(dòng)電力用開(kāi)關(guān)元件220a～220c、221a～221c和勵(lì)磁線圈用開(kāi)關(guān)元件221，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的驅(qū)動(dòng)和發(fā)電等的控制。
圖3示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)1的、將電機(jī)線圈各相的開(kāi)·關(guān)指令傳達(dá)到電力變換部的數(shù)據(jù)流圖。圖4是說(shuō)明實(shí)施形態(tài)1中的位置校正演算部演算方法的圖。依次說(shuō)明之。首先，用位置檢測(cè)單元121得到旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子位置θ1，如圖4上段所示。圖4的上段、中段、下段，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示角度。這里的位置檢測(cè)單元121，可以利用分解器、編碼器、霍爾元件等的傳感器獲得位置信息的器件，也可根據(jù)感應(yīng)電壓那樣的電氣特性推測(cè)位置信息的單元。另外，位置信息的分辨率越小，在下一項(xiàng)以后越能細(xì)致地進(jìn)行控制。
又，如圖2所示，通過(guò)使電力變換部110與旋轉(zhuǎn)電機(jī)200做成一體化，位置檢測(cè)單元121用傳感器時(shí)，至電力變換部110的接線為最短，能達(dá)到輕量化·低成本化·高可靠性。旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子位置信息，在從控制上的原點(diǎn)(例如U相感應(yīng)電壓的零交義點(diǎn)上升等)起的位置為絕對(duì)位置時(shí)，補(bǔ)償演算部123的補(bǔ)償量θ3為0°，不加補(bǔ)償。另一方面，在從控制上的原點(diǎn)(例如U相感應(yīng)電壓的零交義點(diǎn)上升等)起的位置為相對(duì)位置時(shí)，如圖4的中段那樣，只要使補(bǔ)償演算部123的補(bǔ)償量為從控制原點(diǎn)起的偏移量θ3就可(例如，從U相感應(yīng)電壓的零交義點(diǎn)上升位置偏移50°的位置，在θ1為0°時(shí)，θ3＝50°)。
這樣一來(lái)，在前者的場(chǎng)合，演算變得容易，在后者的場(chǎng)合，例如位置檢測(cè)單元121用傳感器時(shí)，通過(guò)與安裝位置精度和機(jī)械加工精度等無(wú)關(guān)地加入補(bǔ)償，能得到正確的位置信息，因此廉價(jià)、小型化、高可靠性是能性的。另外，當(dāng)不進(jìn)行安裝工序中的位置對(duì)準(zhǔn)來(lái)安裝傳感器，之后從外部給與轉(zhuǎn)動(dòng)，用此時(shí)發(fā)生的感應(yīng)電壓算出傳感器安裝位置的補(bǔ)償量時(shí)，在安裝工序中的煩雜的位置對(duì)準(zhǔn)等的工序就無(wú)必要，提高了生產(chǎn)率。而且，傳感器的偏移等的影響也能通過(guò)由補(bǔ)償演算部123的校正而吸收。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的主要部分、即校正量存儲(chǔ)部122。校正量存儲(chǔ)部122中，存儲(chǔ)著應(yīng)改善旋轉(zhuǎn)電機(jī)200特性的、從關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的控制上原點(diǎn)起的參差量。用圖5和圖6說(shuō)明該原理。圖5為示出勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓特性的特性圖。參數(shù)是勵(lì)磁線圈中通電的勵(lì)磁電流，If1＜If2＜If3。例如當(dāng)勵(lì)磁電流If3為一定時(shí)，感應(yīng)電壓隨轉(zhuǎn)速的上升成實(shí)質(zhì)上正比例地上升。因此當(dāng)轉(zhuǎn)速一直上升時(shí)，“蓄電池的端子間電壓Vdc＜感應(yīng)電壓”的關(guān)系成立，便不能對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈通電，所以如圖6的“無(wú)校正”特性那樣，從某個(gè)轉(zhuǎn)速開(kāi)始驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩急劇地下降。圖6是表示勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性的特性圖。
因此，在驅(qū)動(dòng)(電動(dòng))時(shí)，通過(guò)使施加到轉(zhuǎn)子線圈的電壓的相位導(dǎo)前于感應(yīng)電壓的相位(電流相位導(dǎo)前)，為最佳的電流相位，能夠發(fā)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到更高速度，當(dāng)設(shè)校正量為正值時(shí)，就成圖6的“有校正”的特性。另外，在將旋轉(zhuǎn)電機(jī)用作發(fā)電機(jī)時(shí)，成為與上述的相反(使正負(fù)逆轉(zhuǎn)，使電流相位滯后)，只要在驅(qū)動(dòng)與發(fā)電中具有各自的校正量，或以驅(qū)動(dòng)時(shí)的校正量為基準(zhǔn)演算發(fā)電時(shí)的校正量就可。通過(guò)在驅(qū)動(dòng)與發(fā)電中具有各自的校正量，得到各模式中最佳的特性是可能的。另外，當(dāng)以驅(qū)動(dòng)時(shí)的校正量為基準(zhǔn)演算發(fā)電時(shí)的校正量時(shí)，存儲(chǔ)容量或校正作業(yè)要比具有驅(qū)動(dòng)與發(fā)電各自的校正量時(shí)來(lái)得少。
為了演算該校正量，讀出校正量存儲(chǔ)部122中存儲(chǔ)的校正量θ2，并輸入到位置校正演算部126。位置校正演算部126利用如上述位置檢測(cè)單元121檢測(cè)出的轉(zhuǎn)子位置θ1(圖4上段)與補(bǔ)償量θ3，得到圖4中段的補(bǔ)償演算后的位置信息。對(duì)此，加上校正量存儲(chǔ)部122的校正量θ2，得到位置校正演算后的位置信息θnew(圖4下段)。這樣一來(lái)，不需要特別的電流檢測(cè)單元，而且在同一個(gè)轉(zhuǎn)子線圈規(guī)格的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在驅(qū)動(dòng)時(shí)也能發(fā)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到高速，并在發(fā)電時(shí)也能從低速開(kāi)始發(fā)電。圖7示出在驅(qū)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子位置對(duì)轉(zhuǎn)速Nmg[r/min]的最佳校正量[deg]的一例特性圖。校正量(參差量)與轉(zhuǎn)速一起上升，本例中，校正量存儲(chǔ)部122的校正量θ2作為30°存儲(chǔ)。這樣，得到位置補(bǔ)償演算后的位置信息θnew，在驅(qū)動(dòng)時(shí)能使發(fā)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到更高速度。
然后，位置校正演算后的位置信息θnew，被輸入到矩形波施加電壓指令部127。存儲(chǔ)在通電相位存儲(chǔ)部124的對(duì)各相的通電定時(shí)XHθcenter/XLθcenter{X旋轉(zhuǎn)電機(jī)3相時(shí)的U相V相W相，H開(kāi)關(guān)元件的上臂(220a～220c)，L開(kāi)關(guān)元件的下臂(221a～221c)}，也輸入到矩形波施加電壓指令部127。該值是以控制上的原點(diǎn)(例如，U相感應(yīng)電壓上升零交義等)為基準(zhǔn)，指令各相兩臂的開(kāi)·關(guān)時(shí)刻的值。XHθcenter/XLθcenter表示各相兩臂的通電定時(shí)的中心相位，以該中心相位為中心在兩側(cè)取所要的寬度，決定開(kāi)時(shí)刻與關(guān)時(shí)刻。
根據(jù)通電定時(shí)XHθcenter/XLθcenter與位置校正演算后的位置信息θnew，算出各相兩臂的開(kāi)時(shí)刻XH-ON時(shí)間/XL-ON時(shí)間與各相兩臂的關(guān)時(shí)刻XH-OFF時(shí)間/XL-OFF時(shí)間。即是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)時(shí)，各相兩臂的開(kāi)時(shí)刻與各相兩臂的關(guān)時(shí)刻比通常只導(dǎo)前位置信息θnew的相位。這種定時(shí)可以使用安裝在微型計(jì)算機(jī)中的定時(shí)器功能，輸出定時(shí)，也可以只作為端口每一定周期輸出更新的定時(shí)。但后者利用輸出更新定時(shí)設(shè)定(規(guī)定周期設(shè)定)，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)存在出現(xiàn)輸出更新滯后的擔(dān)心，須加注意。在使用微型計(jì)算機(jī)的定時(shí)器功能時(shí)，因能正確輸出定時(shí)達(dá)到定時(shí)器的分辨率，故有其優(yōu)勢(shì)。
將這些各相兩臂的開(kāi)·關(guān)定時(shí)傳送到電力變換部110。電力變換部110根據(jù)開(kāi)·關(guān)定時(shí)，用驅(qū)動(dòng)電路210驅(qū)動(dòng)各相的開(kāi)·關(guān)元件220a～220c、221a～221c。
這樣一來(lái)，驅(qū)動(dòng)時(shí)，能發(fā)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到比“無(wú)校正”的轉(zhuǎn)矩特性更高的高速區(qū)域，發(fā)電時(shí)，相反能從更低轉(zhuǎn)速起開(kāi)始發(fā)電，從而改善了特性。
這樣，實(shí)施形態(tài)1，通過(guò)具有校正量存儲(chǔ)部122能縮短演算時(shí)間，利用校正量存儲(chǔ)部的值，能補(bǔ)全非線性變化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性，從而改善了勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的特性。另外，如要控制勵(lì)磁電流，則能確保更寬的工作區(qū)域。另外，可以既不要轉(zhuǎn)子電流檢測(cè)單元、又不要感應(yīng)電壓和相電壓的檢測(cè)單元。由于是矩形波通電，因此也能因開(kāi)關(guān)次數(shù)少而不要平滑電容器。由于開(kāi)關(guān)次數(shù)少，因此也能降低開(kāi)關(guān)損耗的影響，提高效率。冷卻構(gòu)造等也可小型化。而且，通過(guò)存儲(chǔ)對(duì)各轉(zhuǎn)子線圈通電的中心相位，能任意變更從中心相位起的通電寬度。
實(shí)施形態(tài)2圖8示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)2的、電機(jī)線圈各相的開(kāi)·關(guān)指令生成前的數(shù)據(jù)流圖。與上述實(shí)施形態(tài)1的圖3的情況相比，增加了對(duì)校正量存儲(chǔ)部122的輸入和對(duì)矩形波施加電壓指令部127的輸入。以它們?yōu)橹行募右哉f(shuō)明，其余部分因與實(shí)施形態(tài)1相同而省略。圖8中，對(duì)校正量存儲(chǔ)部122的輸入，增加來(lái)自轉(zhuǎn)速算出單元131的轉(zhuǎn)速Nmg與來(lái)自直流輸入端子間電壓算出單元132的直流電壓值Vdc。首先，對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。校正量存儲(chǔ)部122中存儲(chǔ)著為最大限度發(fā)揮勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)102的特性用的校正量。該校正量可以如實(shí)施形態(tài)1那樣始終是一定值，但也可以如圖8那樣隨轉(zhuǎn)速或直流電壓值而變。
其理由如下。設(shè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的感應(yīng)電壓為E，至旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的傳送線路電阻為R，電感為L(zhǎng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的施加電壓為V，旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的角速度為ω，則對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子線圈201的通電電流I表示為I＝(V-E)/(R+ωL)……式1式中，I，V，E表示矢量。
由式1可見(jiàn)，因旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)子線圈201的通電電流I隨E，V，R，ω，L而變，故可用(1)感應(yīng)電壓E，(2)施加電壓V，(3)傳送線路電阻R，(4)電感L，(5)角速度ω來(lái)控制。(4)電感L與(3)傳送線路電阻R一樣，是電力變換器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、以及各自之間的配線電感，隨主磁通和轉(zhuǎn)矩指令而變。上述(1)～(5)中，隨轉(zhuǎn)速改變的是(1)感應(yīng)電壓(圖5)，(4)電感L和(5)角速度。因此，為了與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)地用經(jīng)常得到最佳特性的電流通電，最好根據(jù)轉(zhuǎn)速改變校正量θ2。尤其在本申請(qǐng)用于車輛時(shí)，根據(jù)駕駛員的加速踏板操作或內(nèi)燃機(jī)的摩擦變化，轉(zhuǎn)速變化大，因此通過(guò)利用轉(zhuǎn)速Nmg分段改變校正量θ2，能大幅度改善這些相對(duì)于轉(zhuǎn)速變化的特性，因此是有益的。即是說(shuō)，如圖7所示，驅(qū)動(dòng)時(shí)，最好根據(jù)轉(zhuǎn)速Nmg的變化改變校正量θ2。圖9示出使勵(lì)磁電流一定時(shí)的相位校正量(參差量)[deg]與發(fā)生轉(zhuǎn)矩[Nm]的關(guān)系特性圖。以轉(zhuǎn)速Nmg為參數(shù)，用記號(hào)X分別示出Nmg1＞Nmg2＞Nmg3時(shí)的最佳相位參差量的位置?？梢?jiàn)，隨著轉(zhuǎn)速上升，最佳相位參差量變大。
同樣地，上述(1)～(5)中，根據(jù)直流電壓、即電力變換部的直流輸入端子間電壓(≈蓄電池的端子間電壓)Vdc變化的是(2)施加電壓，故只要利用該值改變校正量就可。即是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)時(shí)，如圖10所示，最好隨著施加電壓的上升而減小校正量θ2。這樣一來(lái)，利用轉(zhuǎn)速Nmg的變化和施加電壓的變化，分段的改變校正量θ2為好。另外，也可只用轉(zhuǎn)速Nmg的變化或施加電壓的變化中的一方變化使分段地改變。通過(guò)如圖2那樣使旋轉(zhuǎn)電機(jī)200與電力變換部110一體化，具有減小傳送線路的電壓降的影響，提高直流電壓檢測(cè)精度的優(yōu)點(diǎn)。
圖11示出實(shí)施形態(tài)2的另一校正量存儲(chǔ)部122。如圖11所示，當(dāng)除了來(lái)自轉(zhuǎn)速算出單元131的轉(zhuǎn)速Nmg與來(lái)自直流輸入端子間電壓算出單元132的直流電壓值Vdc外，還利用來(lái)自旋轉(zhuǎn)電機(jī)溫度算出單元133的溫度Temp，來(lái)自旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令算出單元134的轉(zhuǎn)矩指令量Trq，來(lái)自對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈的矩形波施加電壓的通電寬度算出部125的通電寬度θwidth，使校正量存儲(chǔ)部122的校正量θ2改變時(shí)，能更加最大限度地發(fā)揮旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的特性，同時(shí)大幅度地?cái)U(kuò)展作為應(yīng)用的適用范圍。
其理由如下。圖11中所示的是以5個(gè)物理量作為參數(shù)，但不對(duì)全部作必要的解釋，而是適當(dāng)選擇適合于應(yīng)用的參數(shù)。上述(1)～(5)中，(3)傳送線路電阻R因旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度Temp而變動(dòng)大。特別在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，式1的分母中的R起支配的作用。傳送線路使用的線材一般是銅，當(dāng)溫度上升100℃時(shí)，電阻值約為1.5倍，圖10中Vdc下降時(shí)也一樣。
因此，在適用于車輛用的情況中，在早上第一次驅(qū)動(dòng)(環(huán)境溫度10℃)與充分行駛后的空轉(zhuǎn)停止起動(dòng)(環(huán)境溫度100℃)中，通電的電流不同。為了緩和由這種溫度引起的影響，最好利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度改變校正量。即是，驅(qū)動(dòng)時(shí)，最好隨著旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度上升，加大校正量θ2。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度，可以用熱敏電阻等直接檢測(cè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度，電力變換部110的溫度或適用于車輛的情況，也可根據(jù)車輛的溫度傳感器等進(jìn)行推測(cè)的方法。另外。也可以是不用溫度傳感器而根據(jù)工作時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。
下面，說(shuō)明設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Trq為參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)利用來(lái)自轉(zhuǎn)矩指令算出單元134的轉(zhuǎn)矩指令Trq改變校正量θ2，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，不僅能實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩特性，而且能實(shí)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)矩特性，從而大幅度地?cái)U(kuò)展作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的應(yīng)用范圍。即是，轉(zhuǎn)矩指令Trq大時(shí)，選擇最佳的校正量，不大時(shí)，也可離開(kāi)最佳校正量。在發(fā)電中，通過(guò)改變轉(zhuǎn)矩指令能細(xì)致地控制發(fā)電量，故能大幅度改善發(fā)電特性。
接著，說(shuō)明利用通電寬度θwidth改變校正量θ2的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)通電寬度θwidth的大小，改變(2)施加電壓，故能控制通電電流I。因此，為最大限度地發(fā)揮旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性，根據(jù)通電寬度θwidth改變校正量為好。即是，驅(qū)動(dòng)時(shí)，隨著通電寬度θwidth上升而減小校正量θ2。另外，通過(guò)與轉(zhuǎn)矩指令Trp組合使用，能進(jìn)行更細(xì)致的控制。
另外，當(dāng)與直流輸入電壓組合使用時(shí)，在電壓降低時(shí)通過(guò)縮小通電寬度θwidth來(lái)減小通電電流，能阻止電壓的進(jìn)一步下降，故提高了系統(tǒng)的可靠性。而且在極低溫時(shí)，由于傳送線路電阻減小，有能流過(guò)預(yù)想以上的通電電流I。為防止這一點(diǎn)，通過(guò)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度組合，使極低溫時(shí)縮小通電寬度θwidth，可使通電電流I減少。
根據(jù)上述，當(dāng)通過(guò)單獨(dú)使用或組合使用轉(zhuǎn)速、直流電壓、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)矩指令、通電寬度來(lái)改變校正量存儲(chǔ)部122的校正量θ2時(shí)，能不受各種環(huán)境因素的影響而得到最佳的特性，能更進(jìn)一步最大限度地發(fā)揮旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的特性，同時(shí)大幅度地?cái)U(kuò)展應(yīng)用的適用范圍。另外，具有以轉(zhuǎn)速、直流電壓、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)矩指令、通電寬度全部作為參數(shù)時(shí)，雖能得到最佳的特性，但存在存儲(chǔ)容量龐大，校正作業(yè)量增加的擔(dān)心，所以最好權(quán)衡所要的特性與其缺點(diǎn)，決定參數(shù)。另外，上述校正量雖可通過(guò)演算來(lái)算出，但演算使用的參數(shù)的校正作業(yè)或因在線演算的演算處理時(shí)間有能成為問(wèn)題，通過(guò)如本實(shí)施形態(tài)那樣具有存儲(chǔ)單元，能縮短演算時(shí)間，也能用比較廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。
下面，說(shuō)明另一個(gè)增加點(diǎn)即對(duì)矩形波施加電壓指令部127的輸入值。與圖8中實(shí)施形態(tài)1所述的相比，增加了來(lái)自通電算出部125的通電寬度θwidith。這樣，因?qū)嵤┬螒B(tài)1中指示各相的開(kāi)·關(guān)定時(shí)的表格是必要的，故使通電寬度改變時(shí)，對(duì)每個(gè)通電寬度θwidth，其表格是必要的。但在本實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)通電相位存儲(chǔ)部124以控制上的原點(diǎn)為基準(zhǔn)，存儲(chǔ)各相兩臂的通電相位的中心相位XHθcenter/XLθcenter時(shí)，在該中心相位上加減通電寬度÷2的值表示開(kāi)定時(shí)，故不需要每個(gè)通電寬度的表格，能容易地算出任意的通電寬度。這樣一來(lái)，通過(guò)存儲(chǔ)對(duì)各轉(zhuǎn)子線圈的通電中心相位，能根據(jù)中心相位任意變更通電寬度。
例如，預(yù)先存儲(chǔ)U相上臂的中心相位為90°，下臂的中心相位為270°。該狀態(tài)下，通電寬度θwidth為180°的指示到來(lái)時(shí)，U相上臂的開(kāi)定時(shí)為90-(180/2)＝0°～90+(180/2)＝180°，即，0°～180°區(qū)間為開(kāi)通(除了空載時(shí)間補(bǔ)償處理)，U相下臂的開(kāi)時(shí)刻為270-(180/2)＝180°～270+(180/2)＝360°，即，180°～360°區(qū)間為開(kāi)通時(shí)間。
又，通電寬度θwidth為120°時(shí)，U相上臂的開(kāi)時(shí)刻為90-(120/2)＝30°～90+(120/2)＝150°，即，30°～150°為U相上臂開(kāi)通，同樣，U相下臂，210°(270-120/2)～330°(270+120/2)為開(kāi)通。由矩形波施加電壓指令部127進(jìn)行這些演算。這樣一來(lái)，由于不需要每個(gè)通電寬度的表格，故ROM容量能相應(yīng)削減，由于能任意改變通電寬度，故也容易實(shí)施通電寬度的漸增·漸減處理，大幅度地?cái)U(kuò)展適用范圍。
實(shí)施形態(tài)3實(shí)施形態(tài)1、2中，以對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的勵(lì)磁線圈202的指令為一定進(jìn)行處理，但實(shí)施形態(tài)3中，如圖12所示，說(shuō)明勵(lì)磁線圈指令存儲(chǔ)部141的勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*為可變的方法。圖12示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)3的、將勵(lì)磁電流控制指令傳達(dá)到電力變換部的數(shù)據(jù)流圖。勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*雖然也有用在線計(jì)算來(lái)算出的方法，但因復(fù)雜的多項(xiàng)式其演算時(shí)間加長(zhǎng)。另外，為高速進(jìn)行復(fù)雜的多項(xiàng)式演算，需要搭載裝有DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)等的高性能微型計(jì)算機(jī)，不適宜于以廉價(jià)·小型化為目標(biāo)的系統(tǒng)。
勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141的勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*，如圖13所示，最好從5個(gè)物理量中提取。圖13示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)3的勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141。不需要作全部5個(gè)的解釋，根據(jù)下述的效果，適當(dāng)選擇適合應(yīng)用的參數(shù)說(shuō)明之。
勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*存儲(chǔ)于勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141中，該勵(lì)磁電流指令可以存儲(chǔ)電流值，也可以存儲(chǔ)空度比值。圖12中存儲(chǔ)由勵(lì)磁電流檢測(cè)部142檢測(cè)實(shí)際的勵(lì)磁電流。當(dāng)然，檢測(cè)實(shí)際的勵(lì)磁電流，由勵(lì)磁電流控制部143進(jìn)行反饋控制的方法進(jìn)行正確控制是能的，但在構(gòu)筑廉價(jià)·小型的系統(tǒng)方面，如將空度比存儲(chǔ)到勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141中，進(jìn)行所謂的開(kāi)環(huán)控制，則勵(lì)磁電流檢測(cè)部142的實(shí)際勵(lì)磁電流檢測(cè)并無(wú)特別需要。
這里，說(shuō)明根據(jù)物理量提取勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141的勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*的方法和效果。勵(lì)磁電流由于與旋轉(zhuǎn)電機(jī)200中的主磁通實(shí)質(zhì)上成正比例，故對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的特性有較大影響，因此利用以下的方法使指令量改變時(shí)能滿足最佳的特性。
首先，對(duì)勵(lì)磁電流提取轉(zhuǎn)速Nmg作為參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下。勵(lì)磁電流一定時(shí)，轉(zhuǎn)速上升的同時(shí)感應(yīng)電壓也以實(shí)質(zhì)上一定量地增加。另外，在勵(lì)磁電流If1＜If2＜If3的關(guān)系成立時(shí)，轉(zhuǎn)速一定時(shí)發(fā)生的感應(yīng)電壓也成立由If1引起的感應(yīng)電壓＜由If2引起的感應(yīng)電壓＜由If3引起的感應(yīng)電壓的關(guān)系(圖5)。
另一方面，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)生的感應(yīng)電壓高于蓄電池的電壓時(shí)，就不對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給電力。因此，勵(lì)磁電流一定時(shí)，不能擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)區(qū)域到高速旋轉(zhuǎn)。但當(dāng)采取不使勵(lì)磁電流一定，越往高速區(qū)域勵(lì)磁電流越小的單元時(shí)，能成立感應(yīng)電壓＜蓄電池的端子電壓(≈電力變換部的直流輸入端子間電壓)的關(guān)系到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)區(qū)域。即是說(shuō)，與圖6的“有校正”相比較，“勵(lì)磁+有校正”能擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)工作區(qū)域。
另外，僅有校正(勵(lì)磁電流一定)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)時(shí)也能達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的程度，為了保持感應(yīng)電壓＜蓄電池的關(guān)系，必須充分通電無(wú)助于稱為弱勵(lì)磁電流的轉(zhuǎn)矩的無(wú)效的轉(zhuǎn)子電流，結(jié)果引起與轉(zhuǎn)子電流量相比較驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的現(xiàn)象，最終招致效率惡化。但是，當(dāng)隨著高速轉(zhuǎn)動(dòng)縮小勵(lì)磁電流時(shí)，感應(yīng)電壓也必然降低，故弱勵(lì)磁用的電流也少了，從而效率良好。根據(jù)上述理由，使勵(lì)磁電流指令按照轉(zhuǎn)速改變?yōu)楹谩?br> 下面，說(shuō)明利用電力變換部的直流輸入端子間電壓(≈蓄電池端子間電壓)Vdc改變勵(lì)磁電流的理由。如前所述，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，勵(lì)磁電流越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也越大。另一方面，當(dāng)直流輸入端子間電壓減小時(shí)，能對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200供給電力的感應(yīng)電壓電平也下降，反之當(dāng)直流輸入端子間電壓大時(shí)，可供給的感應(yīng)電壓電平也上升。因此，最好在直流輸入端子間電壓小時(shí)減小勵(lì)磁電流指令，反之，在直流輸入端子間電壓大時(shí)增大勵(lì)磁電流指令。
勵(lì)磁電流以直流輸入端子間電壓或蓄電池的端子間電壓作為電壓源，因此當(dāng)它們的電壓下降時(shí)，必然也減少對(duì)勵(lì)磁電流可通電的電流(If＝V/Rf，If為勵(lì)磁電流，V為直流輸入端子間電壓，Rf為勵(lì)磁電路部的電阻)。因此在使勵(lì)磁電流反饋進(jìn)行電流控制的系統(tǒng)中，當(dāng)利用這些電壓改變勵(lì)磁電流指令時(shí)，在電壓下降時(shí)不發(fā)出不能通電的電流指令，穩(wěn)定的勵(lì)磁電流控制是可能的。另外，在能確保足夠電壓時(shí)，使為更多的勵(lì)磁電流指令，從而能得到足夠的主磁通，在驅(qū)動(dòng)時(shí)能得到更大的轉(zhuǎn)矩，在發(fā)電時(shí)能得到更大的發(fā)電量。
另一方面，在勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141存儲(chǔ)空度比指令的系統(tǒng)中，盡管空度比相同，也改變由直流輸入端子間電壓通電的勵(lì)磁電流量，故有利用直流輸入端子間電壓來(lái)改變的意義。由于上述理由，以直流輸入端子間電壓或蓄電池的端子間電壓為參數(shù)，存儲(chǔ)勵(lì)磁電流為好。
另外，勵(lì)磁電流If、轉(zhuǎn)速Nmg、和感應(yīng)電壓E之間存在式(2)那樣的關(guān)系。
E＝K×Nmg×If(K為系數(shù))……式2又，如上述，直流輸入端子間電壓與感應(yīng)電壓E，因?qū)πD(zhuǎn)電機(jī)的能供給電力判定有關(guān)系，故從轉(zhuǎn)速與直流輸入端子間電壓的2個(gè)參數(shù)中提取勵(lì)磁電流指令為好。
接著，說(shuō)明將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度Temp作為參數(shù)的理由如下。已如上述，勵(lì)磁電流If＝V/Rf。這里Rf是勵(lì)磁電路部的電阻，該值隨溫度而變。因此，在使勵(lì)磁電流反饋進(jìn)行電流控制的系統(tǒng)中，為了使高溫時(shí)防止燒毀或?yàn)闆](méi)有不能通電的勵(lì)磁電流指令，將勵(lì)磁電流指令設(shè)定得小些，反之，在低溫時(shí)，沒(méi)有燒毀的擔(dān)心，還可通電更多的電流，故勵(lì)磁電流指令設(shè)定得大些，這樣，從低溫到高溫能得到充分的特性，同時(shí)也提高了可靠性。
另一方面，在勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141存儲(chǔ)空度比指令的系統(tǒng)中，盡管空度比相同，由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度改變勵(lì)磁電路部的電阻(＝Rf)，通電的勵(lì)磁電流量也改變，故將旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度設(shè)定為參數(shù)為好。旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度，如實(shí)施形態(tài)2所述，既可用熱敏電阻等直接檢測(cè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的溫度，在電力變換部110的溫度或適用于車輛的情況，又可用根據(jù)車輛的溫度傳感器推測(cè)的方法。此外，也可不用溫度傳感器而根據(jù)工作時(shí)間等進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。
以下，說(shuō)明設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令Trq為參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩一般與主磁通量成正比。主磁通是可用勵(lì)磁電流調(diào)整的，因此為使轉(zhuǎn)矩改變，只要改變勵(lì)磁電流就行。這樣一來(lái)，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于不僅能高效地實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩特性，也能高效實(shí)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)矩特性，所以擴(kuò)大了作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的適用范圍。又，在發(fā)電時(shí)，因能利用勵(lì)磁電流控制發(fā)電量，所以能進(jìn)行細(xì)致的發(fā)電控制。
最后，說(shuō)明利用通電寬度θwidth改變勵(lì)磁電流的優(yōu)點(diǎn)。例如，3相同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)中通電角180度時(shí)，各相的上下開(kāi)關(guān)元件中哪一個(gè)開(kāi)通，6個(gè)元件中的3個(gè)必定開(kāi)通(除掉空載時(shí)間)。另一方面，120度通電時(shí)，6個(gè)元件中發(fā)生只2個(gè)開(kāi)通的狀態(tài)。這時(shí)，在高速且勵(lì)磁電流多的狀態(tài)時(shí)，未開(kāi)通的元件成為二極管整流狀態(tài)，盡管處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，也有發(fā)電的可能性。因此，通電寬度小時(shí)通過(guò)縮小勵(lì)磁電流能防止未預(yù)期的發(fā)電誤動(dòng)作。另外，當(dāng)與轉(zhuǎn)速組合參照勵(lì)磁電流指令時(shí)，根據(jù)上述理由，效果進(jìn)一步增大。
此外，實(shí)施形態(tài)中，在發(fā)電電動(dòng)機(jī)時(shí)，以最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生時(shí)的短時(shí)間驅(qū)動(dòng)的主磁通為基準(zhǔn)設(shè)定勵(lì)磁電流。一般在作為發(fā)電機(jī)起作用時(shí)，連續(xù)使用是大前提，故當(dāng)發(fā)電時(shí)原封不動(dòng)通電驅(qū)動(dòng)時(shí)的勵(lì)磁電流時(shí)，因也考慮燒毀等的影響，所以使驅(qū)動(dòng)與發(fā)電中勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*各不相同，能避免這一點(diǎn)。另外，驅(qū)動(dòng)·發(fā)電中通過(guò)分別具有勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*，能有效地滿足最佳的特性。又，在因ROM容量的限制不能確保雙方的存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，可事先只存儲(chǔ)其中的一方，利用某個(gè)系數(shù)校正使用。例如是事先只存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)時(shí)的勵(lì)磁電流指令，發(fā)電時(shí)以一定的系數(shù)去除驅(qū)動(dòng)時(shí)的勵(lì)磁電流指令的方法。而且也可以不用一定的系數(shù)，而用例如以實(shí)施形態(tài)3說(shuō)明的5個(gè)物理量作為參數(shù)適當(dāng)算出的系數(shù)。
將如此得到的勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*，輸入到勵(lì)磁電流控制部143。實(shí)施形態(tài)3中，在勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*作為物理量的電流時(shí)，從勵(lì)磁電流檢測(cè)部142輸入實(shí)際的勵(lì)磁電流If，將指令值與實(shí)際值輸入PI控制等的控制器，利用反饋控制算出最佳的值。另一方面，在勵(lì)磁電流存儲(chǔ)部141存儲(chǔ)空度比指令那樣的系統(tǒng)中，因用開(kāi)環(huán)控制勵(lì)磁電流，故不需要?jiǎng)?lì)磁電流檢測(cè)部142的實(shí)際的勵(lì)磁電流檢測(cè)，只要不是故障如勵(lì)磁電路部的短路或斷線的異常狀態(tài)，僅原封不動(dòng)地輸出空度比指令就可。
然后，勵(lì)磁空度比指令I(lǐng)fduty被傳送到電力變換部110，按照勵(lì)磁空度比指令I(lǐng)fduty由驅(qū)動(dòng)電路210驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈電流用開(kāi)關(guān)元件211。根據(jù)上述，通過(guò)使勵(lì)磁電流指令可變，能進(jìn)一步擴(kuò)大工作區(qū)域，且改善線圈勵(lì)磁式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的特性，有效地運(yùn)轉(zhuǎn)成為可能。又，當(dāng)具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電力變換部的直流輸入端子間電壓或蓄電池的電壓、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令量、以及對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈的矩形波施加電壓的通電寬度的全部作為參數(shù)時(shí)，雖能得到最佳的特性，但因存在存儲(chǔ)容量加大或校正作業(yè)量增加等的擔(dān)心，故最好權(quán)衡所要的特性與它們的缺點(diǎn)，以其中一個(gè)以上作為參數(shù)，分段地決定勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部的指令值并存儲(chǔ)之。
實(shí)施形態(tài)4圖14示出有關(guān)實(shí)施形態(tài)4的、電機(jī)線圈各相和勵(lì)磁線圈的開(kāi)·關(guān)指令生成前的數(shù)據(jù)流圖。如從圖14所見(jiàn)，實(shí)施形態(tài)4基本上是實(shí)施形態(tài)1～3所述功能之和，但從校正量存儲(chǔ)部122與勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141提取各自的存儲(chǔ)值(校正量，指令量)用的參數(shù)是相同的。
即，以來(lái)自轉(zhuǎn)速算出單元131的轉(zhuǎn)速Nmg，來(lái)自直流輸入端子間電壓算出單元132的直流電壓Vdc，來(lái)自旋轉(zhuǎn)電機(jī)溫度算出單元133的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的溫度Temp，來(lái)自轉(zhuǎn)矩指令算出單元134的轉(zhuǎn)矩指令Trq，以及來(lái)自通電寬度算出部125的通電寬度θwidth之中的一個(gè)以上作為參數(shù)，從校正量存儲(chǔ)部122參照校正量θ2。另外，使用與從校正量存儲(chǔ)部122提取校正量θ2用的參數(shù)相同的參數(shù)，從勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141參照勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*。
這樣做的效果如下。上述實(shí)施形態(tài)2、3中，說(shuō)明了根據(jù)各自的參數(shù)提取校正量θ2與勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*并決定的優(yōu)點(diǎn)，但因各自的優(yōu)點(diǎn)兩者互相關(guān)聯(lián)的部分很多。舉出一例，感應(yīng)電壓因與轉(zhuǎn)速和主磁通成正比，故在使工作區(qū)域更擴(kuò)大到高速旋轉(zhuǎn)側(cè)時(shí)，不僅利用轉(zhuǎn)速使校正量改變，而且根據(jù)轉(zhuǎn)速使兩者改變，使勵(lì)磁電流在高速旋轉(zhuǎn)側(cè)也為小的電流指令，從而能使工作區(qū)域更為擴(kuò)大，比起用單個(gè)校正量θ2或勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*來(lái)設(shè)定時(shí)，更能滿足最佳的特性。
另外以校正量θ2與勵(lì)磁電流指令I(lǐng)f*作為各自的參數(shù)時(shí)，分別需要參數(shù)算出單元(131～134，125)，但通過(guò)使其相同，能使算出單元最小化，而且它們有關(guān)的處理也以一次完成，故能使處理速度提高。
實(shí)施形態(tài)2中，說(shuō)明了通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)子線圈各相的通電相位的中心相位，以較少的ROM容量實(shí)現(xiàn)任意可變通電寬度的方法。另一方面，實(shí)施形態(tài)3中說(shuō)明了因?qū)γ總€(gè)多種多樣的參數(shù)具有勵(lì)磁電流指令而產(chǎn)生的特性上的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施形態(tài)4中通過(guò)融合這些功能，能以較少的ROM容量滿足最優(yōu)的特性。
因?yàn)椋鐚?shí)施形態(tài)2那樣，通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)子線圈的各相的通電相位的中心相位的方式，能大幅度削減ROM容量。將ROM容量可削減部分分配到勵(lì)磁電流指令存儲(chǔ)部141和校正量存儲(chǔ)部122，更可改善特性。就是說(shuō)，能提供特性/ROM容量比為最佳的系統(tǒng)。而且，ROM容量的大小直接影響到成本，因此能提供特性/成本比平衡為最優(yōu)的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)。
雖然已經(jīng)示出并說(shuō)明了本發(fā)明較佳實(shí)施形態(tài)，但應(yīng)理解這些揭示用于說(shuō)明的目的，在不偏離所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍，可作種種改變和修正。
權(quán)利要求
1.一種勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具備具有轉(zhuǎn)子線圈(201)與勵(lì)磁線圈(202)作為發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)；具有與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)連接并控制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的功能的電力變換部(110)；檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)子位置的位置檢測(cè)單元(121)；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置的、能改善所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)特性的校正量的校正量存儲(chǔ)部(122)；根據(jù)所述位置檢測(cè)單元(121)的值與所述校正量存儲(chǔ)部(122)的值進(jìn)行位置信息的校正演算的位置校正演算部(126)；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的基準(zhǔn)位置的、對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的各轉(zhuǎn)子線圈(201)的通電相位的通電相位存儲(chǔ)部(124)；以及矩形波施加電壓指令部(127)，該矩形波施加電壓指令部根據(jù)所述位置校正演算部(126)的值與所述通電相位存儲(chǔ)部(124)的值，對(duì)所述電力變換部(110)指示對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的各轉(zhuǎn)子線圈(201)的矩形波施加電壓，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的特性改善。
2.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述通電相位存儲(chǔ)部(124)存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的基準(zhǔn)位置的、對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的各轉(zhuǎn)子線圈(201)的通電相位的中心相位。
3.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，具備存儲(chǔ)對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的勵(lì)磁線圈(202)的指令值的勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)，根據(jù)該勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)的指令值，對(duì)勵(lì)磁線圈(202)通電勵(lì)磁電流。
4.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述校正量存儲(chǔ)部(122)以所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)速、所述電力變換部(110)的直流輸入端子間電壓或蓄電池(103)的端子間電壓、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的溫度、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)矩指令量、以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)子線圈(201)的矩形波施加電壓的通電寬度中的任何一個(gè)以上作為參數(shù)，存儲(chǔ)其校正量。
5.如權(quán)利要求3所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)以所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)速、所述電力變換部(110)的直流輸入端子間電壓或蓄電池(103)的端子間電壓、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的溫度、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)矩指令量、以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的轉(zhuǎn)子線圈(201)的矩形波施加電壓的通電寬度中的任何一個(gè)以上作為參數(shù)，存儲(chǔ)其指令值。
6.如權(quán)利要求5所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，決定所述勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)的指令值的參數(shù)，與決定所述校正量存儲(chǔ)部(122)的校正量的參數(shù)是共同的。
7.如權(quán)利要求1、2或4所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述校正量存儲(chǔ)部(122)的校正量，存儲(chǔ)作為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的驅(qū)動(dòng)時(shí)用和發(fā)電時(shí)用中的一方。
8.如權(quán)利要求3或5所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)的指令值，存儲(chǔ)作為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的驅(qū)動(dòng)時(shí)用和發(fā)電時(shí)用中的一方。
9.如權(quán)利要求2或4所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述校正量存儲(chǔ)部(122)的校正量分別分開(kāi)存儲(chǔ)，作為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的驅(qū)動(dòng)時(shí)用或發(fā)電時(shí)用。
10.如權(quán)利要求3或5所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述勵(lì)磁線圈電流指令存儲(chǔ)部(141)的指令值分別分開(kāi)存儲(chǔ)，作為所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的驅(qū)動(dòng)時(shí)用或發(fā)電時(shí)用。
11.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述位置校正演算部(126)以補(bǔ)償從所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(200)的感應(yīng)電壓的基準(zhǔn)位置的偏移量的補(bǔ)償量，校正偏移量。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，具備具有轉(zhuǎn)子線圈與勵(lì)磁線圈作為發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；具有與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接并控制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功能的電力變換部；檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的位置檢測(cè)單元；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的基準(zhǔn)位置的、能改善所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)特性的校正量的校正量存儲(chǔ)部；根據(jù)所述位置檢測(cè)單元的值與所述校正量存儲(chǔ)部的值進(jìn)行位置信息的校正演算的位置校正演算部；存儲(chǔ)根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基準(zhǔn)位置的、對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各轉(zhuǎn)子線圈的通電相位的通電相位存儲(chǔ)部；以及矩形波施加電壓指令部，該矩形波施加電壓指令部根據(jù)所述位置校正演算部的值與所述通電相位存儲(chǔ)部的值，對(duì)所述電力變換部指示對(duì)所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的各轉(zhuǎn)子線圈的矩形波施加電壓，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特性改善。從而不招致成本上升，改善勵(lì)磁線圈式同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)的特性。
文檔編號(hào)H02P6/16GK1980045SQ20061016673
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者和田典之, 森真人 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社