Система электропривода

Система электропривода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Введение

Данное изобретение относится к системе электропривода и, главным образом, к системе электропривода, управляющей приводом электродвигателя переменного тока посредством управления с обратной связью по току электродвигателя.

Описание предшествующего уровня техники

Типичная система электропривода, как известно, состоит из перезаряжаемого источника питания постоянного тока, инвертора и электродвигателя переменного тока. Эта система конфигурируется следующим образом. При работе электродвигателя переменного тока мощность, подаваемая от источника питания постоянного тока, приводит в действие и управляет электродвигателем переменного тока таким образом, что мощность может двунаправленно подаваться и приниматься между источником питания постоянного тока, инвертором и электродвигателем переменного тока. Также при работе электродвигателя переменного тока в режиме рекуперации инвертор преобразует поступающую от электродвигателя переменного тока рекуперативную мощность в напряжение постоянного тока, которое может использоваться для зарядки источника питания постоянного тока.

В такой системе электропривода электродвигатель переменного тока может генерировать мощность, превышающую потребности нагрузки (источника питания постоянного тока), т.е. генерировать избыточную мощность. В этом случае чрезмерно большая рекуперативная мощность может вызвать перенапряжение внутри системы электропривода. Таким образом, требуется структура управления, которая при необходимости увеличивает потребление мощности электродвигателем переменного тока и тем самым гасит генерируемую мощность на входе.

В этой связи Japanese Patent Laying-Open № 2005-102385 (Патентный Документ 1) раскрывает структуру управления для снижения рекуперативной мощности. Эта структура управления накладывает высокочастотные гармоники на значения команды по току по осям «d» и «q» и тем самым увеличивает высокочастотные гармоники тока, протекающего через электродвигатель переменного тока. Эта структура увеличивает потери в магнитной системе электродвигателя переменного тока, тем самым снижается КПД привода таким образом, что рекуперативная мощность от электродвигателя переменного тока гасится. Таким образом, при работе электродвигателя переменного тока в режиме рекуперации становится возможным гасить повышение напряжения постоянного тока (контактное напряжение постоянного тока) на входе инвертора.

Тем не менее, Патентный Документ 1 не раскрывает структуру управления, которая заставляет выходной крутящий момент следовать за значением команды крутящему моменту, когда значение команды крутящему моменту изменяется в процессе управления потреблением рекуперативной мощности, как описано выше.

Дополнительно, в структуре управления, раскрытой в Патентном Документе 1, после добавления высокочастотных гармоник к току электродвигателя величина потребления мощности непрерывно изменяется за исключительно короткие промежутки времени и работа системы управления в целом может стать нестабильной. Поэтому величина высокочастотного тока, которая может накладываться, т.е. величина потери мощности в электродвигателе может повышаться только в ограниченных пределах с учетом стабилизации управления электродвигателем переменного тока. Соответственно, сложно обеспечить возможность потребления значительной избыточной мощности при сохранении управляемости крутящего момента электродвигателя переменного тока.

Сущность изобретения

Изобретение было сделано для преодоления указанных выше проблем, и целью изобретения является создание системы электропривода со структурой управления, которая может потреблять избыточную мощность при выполнении следящего управления крутящим моментом без создания нестабильности в управлении электродвигателя.

В соответствии с данным изобретением система электропривода сформирована для приведения в действие электродвигателя переменного тока и включает в себя контур электропривода и средство управления электродвигателем для управления работой контура электропривода. Контур электропривода выполнен с возможностью двунаправленно подавать и получать мощность к и от электродвигателя переменного тока и подводить мощность привода к электродвигателю переменного тока. Средство управления электродвигателем выполняет режим потребления избыточной мощности, определенной в зависимости от состояния системы электропривода, и выполняет следящий режим, при котором выходной крутящий момент следует за изменением значения команды крутящему моменту, при этом режим потребления сохраняется, когда значение команды крутящему моменту к электродвигателю переменного тока меняется во время режима потребления.

В соответствии с представленной системой электропривода режим потребления может потреблять избыточную мощность электродвигателя переменного тока. Дополнительно, даже при изменении значения команды крутящему моменту к электродвигателю переменного тока при режиме потребления может выполняться управление выходным крутящим моментом, который следует за изменением в значении команды при сохранении режима потребления. Таким образом, даже если крутящий момент, требуемый электродвигателю переменного тока, изменяется, выходной крутящий момент может следовать за значением команды крутящему моменту, а избыточная мощность может потребляться, когда это необходимо (например, когда электродвигатель переменного тока внезапно генерирует большое количество мощности). Следовательно, при сохранении контроля над крутящим моментом электродвигателя переменного тока система электропривода может предотвратить появление перенапряжения в системе, которое может быть вызвано рекуперативной мощностью от электродвигателя переменного тока. Дополнительно, избыточная мощность может потребляться либо при рекуперации, либо при работе под нагрузкой), т.е. независимо от рабочего состояния электродвигателя переменного тока.

Предпочтительно в представленной в изобретении системе электропривода средство управления электродвигателем приводит в действие электродвигатель переменного тока, относительно снижая фазой тока КПД привода в соответствии с увеличением определенной избыточной мощности в режиме потребления.

В соответствии с представленной системой электропривода, поскольку избыточная мощность электродвигателя переменного тока потребляется за счет изменения фазы тока электродвигателя, вероятность появления нестабильности в управлении электродвигателем ниже по сравнению со структурой управления, которая потребляет избыточную мощность наложением высокочастотных гармоник на ток электродвигателя. Таким образом, имеется возможность уменьшить запас параметров конденсатора, что, в свою очередь, снижает стоимость изготовления, а также имеется возможность обеспечить большую избыточную мощность, которая может быть потреблена электродвигателем переменного тока.

Предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению средство управления электродвигателем имеет средство оценки мощности для оценки мощности, генерируемой электродвигателем переменного тока, основанной на угловой скорости вращения электродвигателя переменного тока и значении команды крутящему моменту, и определяет избыточную мощность, потребляемую в режиме потребления в соответствии с оценкой генерируемой мощности, произведенной средством оценки мощности.

Система электропривода, представленная выше, производит оценку генерируемой мощности на основании угловой скорости вращения электродвигателя переменного тока и значения команды крутящему моменту и поэтому может легко и надежно захватить избыточную мощность в электродвигатель переменного тока.

Предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению контур электропривода выполнен с возможностью подачи и получения мощности двунаправленно к и от перезаряжаемого источника питания постоянного тока. Система электропривода дополнительно включает в себя детектор напряжения, который определяет присутствие напряжения в межсоединении, электрически соединяющем вместе контур электропривода и источника питания постоянного тока. Средство управления электродвигателем определяет избыточную мощность, потребляемую в режиме потребления, в соответствии с напряжением, определенным детектором напряжения.

В соответствии с описанием представленной выше системы электропривода, когда избыточная рекуперативная мощность от электродвигателя переменного тока повышает напряжение (контактное напряжение постоянного тока) в межсоединении между контуром электропривода и источником напряжения постоянного тока, потребление избыточной мощности в двигателе переменного тока может быть увеличено для гашения рекуперативной мощности от электродвигателя переменного тока. Таким образом, появление перенапряжения в системе электропривода может быть надежно предотвращено.

Предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению электродвигатель переменного тока устанавливается на транспортном средстве, и выходной вал электродвигателя переменного тока соединен с колесом транспортного средства для передачи крутящего момента. Дополнительно средство управления электродвигателя определяет избыточную мощность, которая должна быть потреблена режимом потребления, в соответствии с силой торможения, необходимой транспортному средству.

В представленной выше системе электропривода, когда электродвигатель переменного тока используется как приводной электродвигатель транспортного средства, потребление избыточной мощности в электродвигателе переменного тока может увеличить момент инерции в соответствии с силой торможения, необходимой транспортному средству. Таким образом, водитель может получить более надежное ощущение при торможении благодаря эффекту снижения скорости вращения электродвигателя переменного тока в соответствии с возрастанием момента инерции. Дополнительно, сила торможения транспортного средства может быть создана даже в отсутствие рекуперативного тормоза в электродвигателе переменного тока по причине ограничений зарядки на входе или по подобной причине. Следовательно, возможно улучшить ощущение вождения и возможности торможения транспортного средства, оборудованного системой электропривода.

Предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению средство управления электродвигателем имеет средство запоминания характеристик и создает команду по току в соответствии со значением команды крутящему моменту и определенной избыточной мощностью на основании корреляции, сохраняемой в средстве запоминания характеристик. Средство запоминания характеристик предварительно запоминает корреляцию между значением команды крутящему моменту и командой по току, соответствующую потреблению избыточной мощности той же величины в электродвигателе переменного тока.

В представленной выше системе электропривода на основании предварительно сохраненной корреляции команда по току может обусловить выдачу электродвигателем переменного тока крутящего момента в соответствии со значением команды крутящему моменту и потребление избыточной мощности, и эта команда по току может меняться непрерывно, даже когда происходят изменения в значении команды крутящему моменту и/или избыточной мощности, которая должна потребляться. Поэтому следящий контроль выходного крутящего момента электродвигателя переменного тока может производиться, даже когда значение команды крутящему моменту изменяет режим потребления избыточной мощности.

Предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению средство управления электродвигателем включает в себя средство задания увеличения потери, средство создания команды по току и средство управления током. Средство задания увеличения потери задает команду потери в электродвигателе, указывающую потерю мощности, которая должна быть увеличена в двигателе переменного тока в соответствии с определенной избыточной мощностью. Средство создания команды по току создает команду по току для тока, проходящего через электродвигатель переменного тока в соответствии со значением команды крутящему моменту электродвигателя переменного тока и командой потери в электродвигателе, определенной средством задания увеличения потери. Средство управления током управляет работой контура электропривода для генерирования тока электродвигателя в соответствии с командой по току, создаваемой средством создания команды по току. Дополнительно средство создания команды по току создает команду по току таким образом, что выходной крутящий момент электродвигателя переменного тока совпадает со значением команды крутящему моменту, а КПД привода электродвигателя переменного тока относительно снижается в соответствии с возрастанием потери мощности, которая вызвана командой потери в электродвигателе.

В представленной выше системе электропривода, в которой средство управления током управляет электродвигателем переменного тока посредством управления с обратной связью по току электродвигателя, значение команды (значение команды по току) управления током электродвигателя устанавливается на создание потери мощности в электродвигателе переменного тока в соответствии с командой потери в электродвигателе, и таким образом может выполняться режим потребления произвольной избыточной мощности. Поэтому, даже когда крутящий момент, запрашиваемый в электродвигателе переменного тока, изменяется, выходной крутящий момент может следовать за значением команды, и избыточная мощность может потребляться за счет повышения потери в электродвигателе переменного тока, когда это необходимо. Следовательно, возможно появление перенапряжения в системе электропривода, причиной которого может быть подача излишней рекуперативной мощности от электродвигателя переменного тока, при этом способность управления крутящим моментом электродвигателя переменного тока сохраняется.

Также предпочтительно в системе электропривода согласно изобретению средство управления электродвигателем дополнительно включает в себя средство управления напряжением прямоугольной формы, средство выбора режима управления и средство коррекции режима управления. Средство управления напряжением прямоугольной формы управляет работой контура электропривода для подачи напряжения прямоугольной формы с фазой, зависящей от значения команды крутящему моменту, в электродвигатель переменного тока. Средство выбора режима управления выбирает одно из: средство управления током и средство управления напряжением прямоугольной формы в соответствии с рабочим состоянием электродвигателя переменного тока. Когда средство выбора режима управления выбирает средство управления напряжением прямоугольной формы, средство коррекции режима управления отменяет выбор, сделанный средством выбора режима управления, и выбирает средство управления током в соответствии с командой потери в электродвигателе, определенной средством задания увеличения потери. В частности, когда средство коррекции режима управления выбирает средство управление током, средство создания команды по току производит команду по току в области КПД привода электродвигателя переменного тока меньшего, чем КПД, достигаемый электроприводом при использовании средства управления напряжением прямоугольной формы.

Представленная выше система электропривода может избирательно применять общее управление током электродвигателя и управление напряжением прямоугольной формы для обеспечения выходной мощности электродвигателя в диапазоне высоких скоростей, таким образом может увеличивать рабочий диапазон электродвигателя переменного тока. Дополнительно, когда избыточная мощность появляется в электродвигателе переменного тока во время управления напряжением прямоугольной формы, вместо управления напряжением прямоугольной формы может быть выбрано управление током электродвигателя, которое выдает команду по току в области КПД привода меньшего, чем КПД при управлении напряжением прямоугольной формы. Таким образом, электродвигатель переменного тока может потреблять избыточную мощность в любой части расширенного рабочего диапазона. Поэтому возможно обеспечить выходную мощность в диапазоне высоких скоростей благодаря применению управления напряжением прямоугольной формы, а также предотвратить перенапряжение, которое может возникать в системе электропривода из-за чрезмерного повышения рекуперативной мощности от электродвигателя переменного тока.

Предпочтительно система электропривода согласно изобретению приводит в действие множество электродвигателей переменного тока, при этом контур электропривода и средство управления электродвигателем расположены в соответствии с каждым из электродвигателей переменного тока. Каждый из контуров электропривода выполнен с возможностью двунаправленно подавать и получать мощности к и от общего перезаряжаемого источника питания. Дополнительно, система электропривода дополнительно включает в себя средство распределения для задания потребляемых избыточных мощностей во множестве электродвигателей переменного тока, соответственно так, что все множество двигателей переменного тока в целом потребляет избыточную мощность. Каждое из средств управления электродвигателем управляет соответствующим электродвигателем переменного тока для выполнения режима потребления соответствующей одной из потребляемых избыточных мощностей, определенной средством распределения.

Представленная выше система электропривода, которая приводит в действие множество электродвигателей переменного тока, может выполнять режим потребления в каждом электродвигателе переменного тока таким образом, что все множество электродвигателей переменного тока в целом потребляет избыточную мощность, определенную с учетом баланса мощности во всей системе в целом. Таким образом, является возможным гасить избыточную мощность, потребляемую каждым электродвигателем переменного тока и поэтому уменьшать нагрузку на каждый электродвигатель переменного тока, а электродвигатели переменного тока могут потреблять избыточную мощность в целом. Таким образом, является возможным предотвращать появление перенапряжения в системе электропривода с учетом рабочих состояний множества электродвигателей переменного тока. В частности, даже когда один или несколько электродвигателей выполняют режим рекуперации (то есть режим генерации мощности), а другой(ие) электродвигатели работают под нагрузкой, является возможным предотвращение генерирования избыточной мощности множеством электродвигателей в целом, а также предотвращение генерирования перенапряжения в системе электропривода. Также потребляемая избыточная мощность может быть надежно увеличена по сравнению со случаем, когда один или несколько электродвигателей переменного тока целенаправленно потребляют избыточную мощность.

Дополнительно предпочтительно, в представленной в изобретении системе электропривода, средство распределения включает в себя средство задания верхнего предела для вычисления потребляемых избыточных мощностей множеством электродвигателей переменного тока, соответственно на основе текущего рабочего состояния соответствующего электродвигателя переменного тока, и средство определения распределения для задания потребляемой избыточной мощности в соответствующих электродвигателях переменного тока таким образом, что каждая потребляемая избыточная мощность находится в диапазоне соответствующей потребляемой избыточной мощности, рассчитанной средством задания верхнего предела.

Представленная выше система электропривода может распределять потребляемую избыточную мощность в диапазоне потребления в соответствии с текущим рабочим состоянием каждого электродвигателя переменного тока. Поэтому множество электродвигателей могут потреблять избыточную мощность, сохраняя при этом между собой баланс в соответствии с текущим рабочим состоянием каждого электродвигателя переменного тока (режим рекуперации мощности или работа под нагрузкой).

Дополнительно предпочтительно, в представленной в изобретении системе электропривода, средство распределения включает в себя средство определения распределения для задания потребления избыточных мощностей во множестве электродвигателей переменного тока, соответственно, с учетом температур множества электродвигателей переменного тока.

Представленная выше система электропривода контролирует увеличение температуры двигатель-генератора, которое происходит в соответствии с потреблением избыточной мощности. Поэтому является возможным избежать выполнения режима потребления избыточной мощности, при котором температура электродвигателя возрастает до диапазона высоких значений, что приводит к изменению параметров электродвигателя.

Дополнительно предпочтительно, в представленной в изобретении системе электропривода, средство распределения включает в себя средство задания верхнего предела для вычисления, для соответствующих электродвигателей переменного тока, избыточных мощностей, каждая из которых будет потребляться в течение предварительно определенного времени с учетом текущего рабочего состояния соответствующего электродвигателя переменного тока, и средство определения распределения для задания потребления избыточных мощностей в соответствующих электродвигателях переменного тока так, что потребление каждой избыточной мощности находится в диапазоне соответствующей избыточной мощности, потребляемой в течение предварительно определенного времени, рассчитанного средством задания верхнего предела.

Представленная выше система электропривода может распределять избыточную мощность для каждого электродвигателя переменного тока в пределах, допускающих увеличение в течение предварительно определенного времени для текущего рабочего состояния. Следовательно, система может потреблять всю избыточную мощность в течение короткого времени в соответствии с рабочими состояниями (режим рекуперации или работа под нагрузкой) соответствующих электродвигателей переменного тока.

В частности, в представленной выше структуре множество электродвигателей переменного тока включает в себя приводной электродвигатель, создающий приводную силу колеса транспортного средства, и неприводной электродвигатель, который непосредственно не создает мощность привода колеса. Средство распределения задает потребление избыточной мощности в соответствующих электродвигателях переменного тока таким образом, что неприводной электродвигатель потребляет избыточную мощность в приоритетном порядке.

В представленной выше системе электропривода, поскольку неприводной электродвигатель, который не создает непосредственно мощность привода колеса, используется в приоритетном порядке для потребления избыточной мощности, имеется возможность исключить вероятность того, что режим потребления избыточной мощности электродвигателей переменного тока повлияет на характеристики управляемости транспортного средства.

Таким образом, система электропривода, представленная в данном изобретении, может потреблять избыточную мощность в процессе управления по крутящему моменту без дестабилизации управления электродвигателем. Следовательно, система способна предотвращать генерирование перенапряжения в ней, вызванного подачей чрезмерной рекуперативной мощности от электродвигателя переменного тока.

Краткое описание чертежей.

Фиг.1 представляет полную схему системы электропривода в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2 представляет структурную схему, иллюстрирующую управление током электродвигателя переменного тока, показанного на Фиг.1.

Фиг.3 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую зависимость между фазой тока электродвигателя и выходным крутящим моментом двигатель-генератора переменного тока, показанного на Фиг.1.

Фиг.4 представляет пример конфигурации таблицы для задания значения команды по току электродвигателя в соответствии со значением команды крутящему моменту и значением задания увеличения потери в электродвигателе.

Фиг.5 иллюстрирует задание текущих рабочих точек, соответствующих диаграмме характеристик фаза тока - выходной крутящий момент, представленной на Фиг.3.

Фиг.6 представляет блок-схему, иллюстрирующую порядок определения значения команды управления по току в системе электропривода в соответствии с первым вариантом осуществления.

Фиг.7 представляет ввод информации в блок задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Фиг.8 представляет блок-схему, иллюстрирующую работу блока задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии с первым примером второго варианта осуществления.

Фиг.9 представляет блок-схему, иллюстрирующую работу блока задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии со вторым примером второго варианта осуществления.

Фиг.10 представляет блок-схему, иллюстрирующую работу блока задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии с третьим примером второго варианта осуществления.

Фиг.11 представляет ввод информации в блок задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии с модификацией второго варианта осуществления.

Фиг.12 представляет блок-схему, иллюстрирующую работу блока задания увеличения потери в электродвигателе в соответствии с модификацией второго варианта осуществления.

Фиг.13 представляет способ управления, используемый в системе электропривода в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.14 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ выбора способа управления в системе электропривода в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.15 представляет переключение способа управления, соответствующего режимам электродвигателя в системе электропривода в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.16 представляет структурную схему, иллюстрирующую способ управления напряжением прямоугольной формы, используемый в системе электропривода в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.17 представляет управление выходным крутящим моментом в способе управления напряжением прямоугольной формы.

Фиг.18 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую текущие рабочие точки при способе управления напряжением прямоугольной формы.

Фиг.19 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую метод применения управления током электродвигателя в рабочей области, в которой должен применяться способ управления напряжением прямоугольной формы.

Фиг.20 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ управления электродвигателем в системе электропривода в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг.21 представляет схему, показывающую всю структуру системы электропривода в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.

Фиг.22 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ определения значения задания увеличения потери в каждом двигатель-генераторе в системе электропривода в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Фиг.23 представляет блок-схему, иллюстрирующую первый пример распределения потребляемой избыточной мощности между двигатель-генераторами в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Фиг.24 представляет концептуальную диаграмму, иллюстрирующую способ вычисления потребляемой избыточной мощности в каждом двигатель-генераторе.

Фиг.25 представляет блок-схему, иллюстрирующую предпочтительную структуру управления для распределения потребления избыточной мощности, представленного на Фиг.23.

Фиг.26 представляет блок-схему, иллюстрирующую второй пример распределения потребления избыточной мощности между двигатель-генераторами в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Фиг.27 представляет всю структуру системы электропривода, имеющую структуру, представленную на Фиг.21, и дополнительно снабженную датчиком температуры.

Фиг.28 представляет блок-схему, иллюстрирующую третий пример распределения потребления избыточной мощности между двигатель-генераторами в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Фиг.29 представляет концептуальную диаграмму, показывающую время, требующееся для изменения значения команды по току в соответствии с режимом потребления избыточной мощности.

Фиг.30 представляет структурный пример таблицы для получения потребления избыточной мощности, которое может быть увеличено в течение предварительно заданного времени, каждым двигатель-генератором.

Фиг.31 представляет блок-схему, иллюстрирующую дополнительно предпочтительную структуру управления для распределения потребления избыточной мощности, представленного на Фиг.28.

Лучшие варианты осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения будут представлены ниже со ссылками на чертежи. Одинаковые или соответствующие части имеют такие же номера ссылок, поэтому описание не будет повторяться принципиально.

[Первый вариант осуществления]

Фиг.1 представляет полную схему системы электропривода в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

По Фиг.1 система электропривода 100 согласно варианту осуществления изобретения включает в себя блок генерирования напряжения постоянного тока 10#, сглаживающий конденсатор С0, инвертор 20, управляющее устройство 50 и двигатель-генератор переменного тока.

Нагрузка 60 приводится во вращение выходным крутящим моментом двигатель-генератора переменного тока. Например, нагрузка 60 включает в себя приводной вал 62, соединенный для передачи выходного крутящего момента двигатель-генератора переменного тока, и ведущее колесо 65, приводимое во вращение в соответствии с вращением приводного вала 62.

Как было представлено выше, двигатель-генератор переменного тока обычно используется в качестве приводного электродвигателя для привода ведущих колес автомобиля гибридного типа или автомобиля с электрическим приводом. В качестве альтернативы, двигатель-генератор переменного тока может быть выполнен с функцией электрогенератора, приводимого в действие двигателем, и может обладать обеими функциями - электродвигателя и генератора, так что генерирование рекуперативной мощности производится созданием крутящего момента в направлении, противоположном направлению вращения ведущего колеса 65. Дополнительно, двигатель-генератор переменного тока может быть установлен на автомобиль гибридного типа таким образом, что он может работать как электродвигатель для запуска двигателя автомобиля.

Блок генерирования напряжения постоянного тока 10# включает в себя источник питания постоянного тока В, системные реле SR1 и SR2, сглаживающий конденсатор С1 и повышающий/понижающий конвертер 12.

Источник питания постоянного тока В образован из никель-гидридной, литий-ионной вторичной батареи или подобной либо аккумуляторного устройства, например электрического двухслойного конденсатора. Датчик напряжения 10 регистрирует напряжение постоянного тока Vb, выдаваемое источником питания постоянного тока В. Датчик напряжения 10 выдает определенное напряжение постоянного тока Vb к управляещему устройству 50.

Системное реле SR1 подключено к положительному контакту электрода источника питания постоянного тока В и к линии 6 питания, а системное реле SR2 подключено к отрицательному контакту электрода источника питания постоянного тока В и к линии заземления 5. Системные реле SR1, SR2 включаются/выключаются сигналом SE от управляющего устройства 50. Более точно, системные реле SR1, SR2 включаются сигналом SE от управляющего устройства 50 на уровне H (высокий логический уровень) и выключаются сигналом SE от управляющего устройства 50 на уровне L (низкий логический уровень). Сглаживающий конденсатор С1 подключен между линией 6 питания и линией 5 заземления.

Повышающий/понижающий конвертер 12 включает в себя реактор L1 и силовые полупроводниковые переключающие элементы Q1 и Q2.

Силовые полупроводниковые переключающие элементы Q1 и Q2 подключены последовательно между линией 7 питания и линией 5 заземления. Включение/выключение силовых переключающих элементов Q1 и Q2 управляется управляющими сигналами S1 и S2 переключения от устройства 50.

В вариантах осуществления данного изобретения в качестве силовых полупроводниковых переключающих элементов могут использоваться биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), силовой МОП-транзистор (металл-оксидный полупроводник), силовой биполярный транзистор или подобные им (далее по тексту называемый просто «переключающий элемент»). Встречно-параллельные диоды D1 и D2 устанавливаются относительно переключающих элементов Q1 и Q2.

Реактор L1 подключается между узлом соединения переключающих элементов Q1 и Q2 и линией 6 питания. К тому же сглаживающий конденсатор С0 подключается между линией 7 питания и линией 5 заземления.

Инвертор 20 состоит из U-фазного плеча 22, V-фазного плеча 24 и W-фазного плеча 26, соединенных параллельно между линией 7 питания и линией 5 заземления. Каждое фазное плечо образовано из переключающих элементов, соединенных последовательно между линией 7 питания и линией 5 заземления. Например, U-фазное плечо 22 образовано из переключающих элементов Q11 и Q12, V-фазное плечо 24 образовано из переключающих элементов Q13 и Q14, W-фазное плечо 26 образовано из переключающих элементов Q15 и Q16. Кроме того, встречно-параллельные диоды D11-D16 соответственно подключены к переключающим элементам Q11-Q16. Включение/выключение переключающих элементов Q11-Q16 управляется управляющими сигналами S11-S16 переключения от управляющего устройства 50.

Промежуточная точка каждого фазного плеча подключена к концу фазы каждой фазовой обмотки двигатель-генератора переменного тока. Другими словами, двигатель-генератор переменного тока является трехфазным электродвигателем с постоянными магнитами и сформирован таким образом, что концы с одной стороны трех фазовых обмоток U, V и W подключены к нейтральной точке N. Дополнительно, другой конец каждой фазовой обмотки подключен к промежуточной точке переключающего элемента фазного плеча 22, 24 или 26.

При работе в режиме повышения повышающий/понижающий конвертер 12 подает к инвертору 20 напряжение постоянного тока VH (это напряжение постоянного тока эквивалентно входному напряжению инвертора 20 и будет далее именоваться «системным напряжением VH»), сформированное добавочным напряжением постоянного тока Vb, подаваемым от источника питания постоянного тока В. Данное системное напряжение соответствует контактному напряжению постоянного тока инвертора, на который имеется ссылка в Патентном Документе 1.

Более точно, продолжительность включения переключающих элементов Q1 и Q2 задается в ответ на управляющие сигналы S1 и S2 переключения от управляющего устройства 50, а коэффициент повышения зависит от продолжительности включения.

Кроме того, во время работы в режиме понижения повышающий/понижающий конвертер 12 понижает напряжение постоянного тока (системное напряжение), поступающее от инвертора 20 через сглаживающий конденсатор С0, и подает его для зарядки источника питания В. Более точно, период, в течение которого включен только переключающий элемент Q1, и период, в течение которого оба переключающих элемента Q1 и Q2 выключены, обеспечиваются поочередно в ответ на управляющие сигналы S1 и S2 переключения от управляющего устройства 50, а коэффициент понижения зависит от продолжительности указанного выше периода включения.

Сглаживающий конденсатор С0 сглаживает напряжения постоянного тока от повышающего/понижающего конвертера 12 и подает сглаженное напряжение постоянного тока к инвертору 20. Датчик напряжения 13 обнаруживает напряжение между противоположными концами сглаживающего конденсат