Система привода двигателя с переменным магнитным потоком

Система привода двигателя с переменным магнитным потоком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе привода двигателя с переменным магнитным потоком.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Взамен традиционных асинхронных двигателей (IM-двигателей) распространяются синхронные двигатели на постоянных магнитах (PM-двигатели), которые высокоэффективны и предполагаются миниатюрными и малошумными. Например, PM-двигатели стали используемыми в качестве приводных электродвигателей для электропоездов и электромобилей.

IM-двигатель создает магнитный поток посредством тока возбуждения из статора, а потому имеет технический недостаток, связанный с потерей при прохождении тока возбуждения.

С другой стороны, PM-двигатель является двигателем, имеющим ротор, оснащенный постоянным магнитом, чей магнитный поток используется для выработки крутящего момента, а потому не имеет такого недостатка IM-двигателя. Однако PM-двигатель индуцирует благодаря постоянному магниту напряжение, зависящее от числа оборотов. В области применения электропоездов и электромобилей, которые имеют широкий диапазон частот вращения, должно быть обеспечено условие, при котором индуцированное напряжение при максимальной частоте вращения не выводило из строя (электрическим перенапряжением) инвертор, который приводит в действие и управляет PM-двигателем. Для удовлетворения этого условия необходимо обеспечить инвертор с достаточно высоким выдерживаемым напряжением или ограничивать магнитный поток постоянного магнита двигателя. Первое оказывает влияние на источник питания, а потому обычно выбирается последнее. Величина магнитного потока PM-двигателя относительно величины магнитного потока IM-двигателя (в IM-двигателе, это величина магнитного потока зазора, создаваемого током возбуждения) иногда становится приблизительно 1:3. Для создания такого же крутящего момента PM-двигатель с небольшой величиной магнитного потока должен пропускать большой ток (крутящий момент). А именно, в низкочастотной зоне PM-двигатель должен пропускать больший ток, чем IM-двигатель, для выработки одного и того же крутящего момента.

Соответственно, предельно допустимый ток инвертора для приведения в движение PM-двигателя должен быть большим, чем для приведения в движение IM-двигателя. Частота переключения переключающего элемента в инверторе PM-двигателя высока, а потому PM-двигатель вызывает большие потери и нагрев на низкой частоте вращения, так как потери являются зависящими от значения тока.

Например, электропоезд предполагает, что должен охлаждаться воздушным потоком, создаваемым во время движения, и, если большие потери возникают во время движения на низкой скорости, инвертор должен быть увеличен по размеру для улучшения охлаждающей способности. С другой стороны, если индуцированное напряжение является высоким, должно выполняться управление ослаблением поля. В этом случае, наложенный ток возбуждения ухудшает коэффициент полезного действия.

PM-двигатель имеет преимущества и недостатки, обусловленные магнитом, включенным в него. Как двигатель, он обладает преимуществом уменьшения потерь и размера. С другой стороны, для управления изменением частоты вращения электропоезда или электромобиля PM-двигатель имеет рабочие точки, в которых он показывает худший коэффициент полезного действия по сравнению с традиционным IM-двигателем. Что касается инвертора, повышения предельно допустимого тока и потерь ведут к увеличению размеров инвертора. Коэффициент полезного действия самой системы, главным образом, является зависящим от двигателя, а потому применение PM-двигателя улучшает общий коэффициент полезного действия системы. Увеличение размеров инвертора, однако, является недостатком и не является предпочтительным для системы.

Фиг. 57 - структурная схема, показывающая пример системы привода синхронного двигателя (PM-двигателя) на постоянных магнитах согласно предшествующему уровню техники. Главная схема состоит из источника 3 питания постоянного тока (DC), инвертора 1 для инвертирования энергии постоянного тока в энергию переменного тока и синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах, который должен приводиться в движение энергией переменного тока инвертора 1. Главная схема оснащена устройством 2 обнаружения тока для обнаружения токов двигателя и датчиком 18 угла поворота для обнаружения угла поворота ротора синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах. Инвертор 1 инвертирует энергию постоянного тока от источника 3 питания постоянного тока в энергию переменного тока, которая подается на синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах. Токи, подаваемые в синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах, обнаруживаются устройством 2 обнаружения тока и подаются в блок 210 обработки команд напряжения.

Затем, будет пояснена операция управления этой системы предшествующего уровня техники. Входным сигналом системы является команда Tm* крутящего момента. Эта команда Tm* крутящего момента создается надлежащим средством, чтобы заставить синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах вырабатывать требуемый крутящий момент. Согласно входной команде Tm* крутящего момента блок 211 обработки команд тока создает команду Id* тока по D-оси и команду Iq* тока по Q-оси для определения тока по D-оси и тока по Q-оси и подает их в блок 210 обработки команд напряжения. Угол поворота ротора синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах, обнаруженный датчиком 18 угла поворота, отправляется в блок 210 обработки команд напряжения. Согласно входной команде Id* тока по D-оси и команде Iq* тока по Q-оси блок 210 обработки команд напряжения рассчитывает и создает команды Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси для пропускания тока таким образом, чтобы ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси согласовывались с командами тока. В это время блок 210 обработки команд напряжения выполняет (пропорционально-интегральное, PI) ПИ-регулирование для отклонения тока и получает команды напряжения по D- и Q-оси. После этого блок 210 обработки команд напряжения преобразует координаты команд Vd* и Vq* напряжения по D- и Q-оси и снабжает схему 6 ШИМ (широтно-импульсной модуляции, PWM) командами Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения. Хотя блок 210 обработки команд напряжения преобразует команды напряжения по D- и Q-оси в команды трехфазного напряжения, например, можно приспособить блок преобразования координат для выполнения преобразования команд напряжения. Согласно входным командам Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения схема 6 ШИМ управляет включением/выключением (ON/OFF) переключающих элементов инвертора 1.

Как показано на фиг. 57, система привода PM-двигателем предшествующего уровня техники должна располагать в себе замыкатель 209 нагрузки на стороне переменного тока инвертора 1. Синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах имеет постоянный магнит, а потому, индуцирует напряжение (противодействующее электродвижущее напряжение), когда инвертор 1 заперт, пока двигатель вращается по инерции. Если индуцированное напряжение выше, чем напряжение постоянного тока из источника 3 питания постоянного тока, к инвертору 1 прикладывается перенапряжение, и сила торможения прикладывается к синхронному двигателю 4a.

Если синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах или инвертор 1 вызывает короткое замыкание или замыкание на землю, индуцированное напряжение будет постоянно пропускать ток, что вызывает проблемы, такие как перегрев и возгорание синхронного двигателя 4a на постоянных магнитах и инвертора 1. Соответственно, вышеупомянутая система привода размыкает замыкатель 209 нагрузки, когда инвертор 1 запирается, чтобы предохранять инвертор 1 от приема индуцированного напряжения, а синхронный двигатель 4a на постоянных магнитах и инвертор 1 от постоянного пропускания аварийного тока.

Срок службы замыкателя 209 нагрузки является сильно зависящим от количества раз операции размыкания/замыкания. Когда частота размыкания/замыкания замыкателя 209 нагрузки высока, он страдает от высокой интенсивности отказов и короткого срока службы. Для улучшения надежности системы сдвоенные замыкатели 209a и 209b, 209c и 209d, и 209e и 209f нагрузки могут быть установлены для соответственных фаз, как показано на фиг. 57. Это не является идеальным решением и сильно повышает затраты.

Нерассмотренная публикация № H11-299297 заявки на выдачу патента Японии (патентный документ 1) описывает технологию проведения управления ослаблением магнитного потока в двигателе на постоянных магнитах уменьшением тока ослабления магнитного потока без ухудшения точности крутящего момента, чтобы, тем самым, снижать потери инвертора и двигателя, а также значение номинального тока аппарата. Это, однако, дает току возбуждения ухудшать коэффициент полезного действия и вырабатывать тепло. Соответственно, оно должно иметь устройство охлаждения, которое повышает себестоимость и размеры аппарата.

Чтобы решить проблемы традиционной системы привода синхронного двигателя на постоянных магнитах, нерассмотренная публикация № H5-304752 на выдачу патента Японии (патентный документ 4) раскрывает приводной двигатель переменного тока электромобиля, который использует сочетание постоянного магнита и обмотки возбуждения для изменения магнитного потока.

Приводной двигатель переменного тока электромобиля, описанный в патентном документе 4, эффективно задействует двигатель и инвертор при каждой из низкопроизводительной работы и высокопроизводительной работы. Этот приводной двигатель переменного тока электромобиля использует магнитный поток постоянного магнита, встроенного в магнитный полюс поля, и, если необходимо, магнитный поток обмотки возбуждения, чтобы создать магнитный поток поля. В зависимости от выходной мощности двигателя, источник создания магнитного потока поля переключается между только постоянным магнитом и обоими, постоянным магнитом и обмоткой возбуждения. Одновременно ток возбуждения подается через вращающийся трансформатор. Этот приводной двигатель переменного тока электромобиля может работать в ответ на выходную мощность двигателя. Например, в ответ на низкую выходную мощность он работает только с постоянным магнитом, чтобы улучшать рабочий коэффициент полезного действия. В дополнение, он может повышать напряжение двигателя в зоне низкой частоты вращения двигателя, чтобы снижать ток, уменьшать потери в меди обмотки двигателя и создание потерь в инверторе и улучшать коэффициент полезного действия системы. Это влияние является значительным для электромобиля, который часто ездит на низких и средних скоростях, чтобы повышать коэффициент полезного действия по току и расширять расстояние поездки за подзарядку.

В дополнение, этот приводной двигатель переменного тока электромобиля не размагничивает постоянный магнит, а потому упрощает управление инвертором, не вызывает никакого ненормального перенапряжения и защищает систему. Вращающийся трансформатор может работать на высоких частотах, для уменьшения его размеров, а также размеров и веса системы как единого целого.

Приводной двигатель переменного тока электромобиля, оговоренный в патентном документе 4, однако, всегда должен пропускать ток возбуждения при создании магнитного потока обмоткой возбуждения. Пропускание тока возбуждения вызывает проблему ухудшения коэффициента полезного действия, а постоянный магнит, встроенный в магнитный полюс поля, вызывает проблему индуцирования напряжения.

В связи с этим, есть система привода двигателя с переменным магнитным потоком, способная изменять магнитный поток магнита током от инвертора. Эта система изменяет величину магнитного потока постоянного магнита согласно условиям работы, а потому, предполагается, что должна улучшать коэффициент полезного действия в большей степени, нежели традиционная система привода PM-двигателя на постоянных магнитах. Когда магнит не обязателен, величина магнитного потока может снижаться для минимизации индуцированного напряжения.

Для системы привода двигателя с переменным магнитным потоком для приведения в действие двигателя с переменным магнитным потоком, чей магнитный поток является переменным управляемым с помощью тока намагничивания от инвертора, является важным, когда и как выполняется процесс намагничивания для изменения магнитного потока. Будет возникать переходный крутящий момент, зависящий от точности крутящего момента или процесса намагничивания. Процесс намагничивания должен выполняться с регулированием по времени для доведения до максимума коэффициента полезного действия и расширения диапазона частоты вращения.

Характеристика BH (характеристика магнитной индукции - намагничивания) переменного магнита показывает крутую зависимость от тока намагничивания от инвертора, для легкого колебания магнитного потока в зависимости от способа намагничивания. Колебание магнитного потока ухудшает повторяемость магнитного потока и качество системы привода.

Для намагничивания переменного магнита инвертор должен пропускать большой ток. В этом случае статор будет насыщаться. По сравнению с размагничиванием переменного магнита намагничиванию переменного магнита необходимо, чтобы пропускался больший ток. Необходимость большого тока увеличивает предельно допустимый ток каждого переключающего элемента инвертора и, к тому же, каждый переключающий элемент инвертора должен иметь более высокое выдерживаемое напряжение. А именно, только для процесса намагничивания, каждый переключающий элемент должен иметь большую пропускную способность, что повышает его себестоимость. В дополнение, большой ток вырабатывает мгновенное тепло, а потому теплоемкость инвертора должна быть повышена, так чтобы инвертор мог противостоять кратковременному нагреву.

Патентный документ 1: Нерассмотренная публикация № H11-299297 заявки на выдачу патента Японии.

Патентный документ 2: Публикация № 6800977 патента США.

Патентный документ 3: Публикация № 5977679 патента США.

Патентный документ 4: Нерассмотренная публикация № H5-304752 заявки на выдачу патента Японии.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение было сделано, принимая во внимание недостатки вышеупомянутого предшествующего уровня техники. Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную подавлять ухудшение точности крутящего момента, обусловленного переменным магнитом, подавлять переходный крутящий момент, создаваемый процессом намагничивания, улучшать коэффициент полезного действия системы как единого целого и перекрывать широкий диапазон частот вращения.

Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком для приведения в действие двигателя с переменным магнитным потоком, чья величина магнитного потока является переменно управляемой с помощью тока намагничивания от инвертора, способную улучшать повторяемость магнитного потока переменного магнита и точность крутящего момента.

Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную намагничивать переменный магнит с помощью простой схемы без увеличения предельно допустимого тока и теплоемкости инвертора.

Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, способную использовать, вместо двигателя на постоянных магнитах, двигатель с переменным магнитным потоком, чей магнитный поток является переменно управляемым, подавление, в зависимости от ситуаций, противодействующего электродвижущего напряжения, вызванного магнитным потоком переменного магнита, с использованием простого аппарата, предотвращение силы торможения, которая прикладывается в высокоскоростной зоне, и надежную защиту системы.

Для того чтобы достичь целей, аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющую инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который использует постоянный магнит и переменный магнит. Система содержит блок создания команд крутящего момента, чтобы создавать команду крутящего момента для двигателя с переменным магнитным потоком, блок управления переменным магнитным потоком, чтобы изменять магнитный поток согласно току намагничивания от инвертора и намагничивать переменный магнит, переключатель, чтобы пропускать заданные значения тока по D- и Q-оси на основании команды крутящего момента от блока создания команд крутящего момента или команд тока намагничивания по D- и Q-оси от блока управления переменным магнитным потоком, блок создания запроса намагничивания, чтобы создавать, если удовлетворены предопределенные условия, запрос в блок управления переменным магнитным потоком для намагничивания переменного магнита, и блок создания команд управления отпиранием, чтобы создавать команду управления отпиранием для управления инвертором согласно основанным на команде крутящего момента заданным значениям токов по D- и Q-оси или командам тока намагничивания по D- и Q-оси от переключателя.

Этот аспект настоящего изобретения может подавлять ухудшение точности крутящего момента, обусловленное переменным магнитом, подавлять переходный крутящий момент, обусловленный процессом намагничивания, улучшать коэффициент полезного действия системы как единого целого и справляться с широким диапазоном частот вращения.

Еще один аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит, инвертор, чтобы возбуждать двигатель на постоянных магнитах, и средство намагничивания, чтобы пропускать ток намагничивания для управления магнитного потока постоянного магнита. Постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладает способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является переменной в ответ на ток намагничивания от инвертора. Средство намагничивания пропускает ток намагничивания, который превышает зону насыщения намагничивания магнитного материала переменного магнита.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, использующий постоянный магнит, инвертор, чтобы возбуждать двигатель на постоянных магнитах, средство управления переменным магнитным потоком, чтобы пропускать ток намагничивания для управления магнитным потоком постоянного магнита, средство, чтобы обнаруживать ток двигателя на постоянных магнитах, и средство оценки магнитного потока, чтобы оценивать величину магнитного потока по напряжению и току, прикладываемым к двигателю на постоянных магнитах, и индуктивности обмотки, служащей в качестве параметра двигателя. Постоянный магнит, по меньшей мере, частично обладает способностью переменного магнита, чья магнитная индукция является регулируемой, согласно току намагничивания от инвертора.

Этот аспект настоящего изобретения управляет величиной магнитного потока переменного магнита согласно току намагничивания от инвертора и возбуждает двигатель с переменным магнитным потоком, тем самым улучшая повторяемость магнитного потока переменного магнита и точность крутящего момента.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, имеющую инвертор для возбуждения двигателя с переменным магнитным потоком, который имеет постоянный магнит и переменный магнит. Система содержит главный блок управления для управления инвертором, так чтобы крутящий момент двигателя с переменным магнитным потоком соответствовал команде крутящего момента, обмотку намагничивания для намагничивания переменного магнита двигателя с переменным магнитным потоком и схему намагничивания для подачи тока намагничивания в обмотку намагничивания.

Этот аспект настоящего изобретения может намагничивать переменный магнит с помощью простой схемы без повышения предельно допустимого тока и теплоемкости инвертора.

Еще один другой аспект настоящего изобретения обеспечивает систему привода двигателя с переменным магнитным потоком, содержащую двигатель на постоянных магнитах, имеющий переменный магнит, который является, по меньшей мере, постоянным магнитом с малой коэрцитивной силой, инвертор для возбуждения двигателя на постоянных магнитах, блок намагничивания для подачи тока намагничивания для управления магнитным потоком переменного магнита, блок проверки на размагничивание, чтобы проверять, должен или нет размагничиваться переменный магнит, и, по результатам проверки, создавать сигнал размагничивания, и один или более блоков размагничивания для размагничивания переменного магнита согласно сигналу размагничивания, созданному блоком проверки на размагничивание.

Согласно вышеупомянутым и другим аспектам настоящего изобретения размагничивание выполняется, когда система привода двигателя с переменным магнитным потоком должна быть защищена или когда инвертор останавливается, для подавления противодействующего электродвижущего напряжения, предотвращения от прикладывания силы торможения и надежной защиты системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - вид упрощенной модели, показывающий двигатель с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схематический вид, показывающий ротор двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 - график характеристики, показывающий характеристики BH (характеристики магнитной индукции - намагниченности) постоянного магнита и переменного магнита в двигателе с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - график характеристики, показывающий количественно правильное соотношение только во втором квадранте (B > 0, H < 0) по фиг. 4.

Фиг. 6 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока создания запроса намагничивания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - временная диаграмма, показывающая пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 - временная диаграмма, показывающая еще один пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока создания команд крутящего момента согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 - временная диаграмма, показывающая пример работы системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналов при ускорении двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 - график характеристики, показывающий ответные формы сигналов при замедлении двигателя с переменным магнитным потоком согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 17 - структурная схема, показывающая еще один пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 18 - структурная схема, показывающая еще один другой пример внутренней конфигурации блока создания запроса намагничивания согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 20 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 21 - временная диаграмма, показывающая управление двигателем с переменным магнитным потоком согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 22 - вид в разрезе, показывающий двигатель с переменным магнитным потоком, используемый системой привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 23 - график характеристики BH, показывающий два переменных магнита, перенятых двигателем с переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 24 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 25 - таблица тока намагничивания, просматриваемая блоком управления переменным магнитным потоком согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 26 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 27 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию блока управления переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 28 - временная диаграмма, показывающая управление двигателем с переменным магнитным потоком согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 29 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 30 - схематический вид, показывающий пример ротора в двигателе с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 31 - схематический вид, показывающий еще один пример ротора в двигателе с переменным магнитным потоком согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 32 - принципиальная схема, показывающая пример внутренней конфигурации инвертора намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 33 - принципиальная схема, показывающая еще один пример внутренней конфигурации инвертора намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 34 - график формы сигнала, показывающий примеры форм сигналов, когда обмотка намагничивания используется для намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 35 - график формы сигнала, показывающий другие примеры форм сигналов, когда обмотка намагничивания используется для намагничивания согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 36 - схема, показывающая пример бесконтактной подачи энергии от схемы намагничивания в обмотку намагничивания ротора согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 37 - схема, показывающая еще один пример бесконтактной подачи энергии от схемы намагничивания в обмотку намагничивания ротора согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 38 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 39 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 40 - структурная схема, показывающая инвертор, используемый системой привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 41 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 42 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 43 - пояснительный вид, показывающий сравнение управления магнитным потоком между существующим приводом и приводом двигателя с переменным магнитным потоком согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 44 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 45 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 46 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 47 - структурная схема, показывающая пример внутренней конфигурации блока проверки на останов/размагничивание, используемого системой привода двигателя с переменным магнитным потоком, согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 48 показывает временные диаграммы управления размагничиванием системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 49 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 50 показывает принципиальные схемы примеров блока размагничивания, способного проводить размагничивания закорачиванием проводов двигателя с переменным магнитным потоком, согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 51 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 52 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока проверки на останов/размагничивание системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 53 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 54 - блок-схема последовательности операций способа, показывающая работу блока проверки на останов/размагничивание системы привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 55 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно четырнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 56 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно пятнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 57 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно предшествующему уровню техники.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже, со ссылкой на чертежи, будут подробно пояснены варианты осуществления настоящего изобретения.

(Первый вариант осуществления)

Фиг. 1 - структурная схема, показывающая систему привода двигателя с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Прежде всего, будет пояснена главная схема, включающая в себя двигатель 4 с переменным магнитным потоком системы привода. Инвертор 1 инвертирует энергию постоянного тока от источника питания постоянного тока в энергию переменного тока, которая подается на двигатель 4 с переменным магнитным потоком. Токи Iu и Iw, подаваемые в двигатель 4 с переменным магнитным потоком, обнаруживаются устройством 2 обнаружения тока и преобразуются блоком 7 преобразования координат в ток Id по D-оси и ток Iq по Q-оси, которые вводятся в блок 10 обработки команд напряжения. Блок 10 обработки команд напряжения выводит команду Vd* напряжения по D-оси и команду Vq* напряжения по Q-оси в блок 5 преобразования координат, который преобразует их в команды Vu*, Vv* и Vw* трехфазного напряжения, которые должны вводиться в схему 6 ШИМ. Схема 6 ШИМ управляет включением/выключением переключающих элементов инвертора 1 согласно команде Gst управления отпиранием от блока 15 создания команд управления отпиранием. Угол 9 поворота двигателя 4 с переменным магнитным потоком обнаруживается датчиком 18 угла поворота и дифференцируется псевдодифференциатором 8 в частоту ω1 инвертора, которая вводится в блок 10 обработки команд напряжения и блок 12 обработки команд магнитного потока.

Здесь, будет пояснен двигатель 4 с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 - вид простой модели, показывающий двигатель 4 с переменным магнитным потоком согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Сторона статора двигателя 4 с переменным магнитным потоком подобна таковой у существующего синхронного двигателя на постоянных магнитах, а его сторона ротора, в качестве магнитов, имеет постоянный магнит (FMG) 54, чей магнитный материал имеет постоянную магнитную индукцию, и переменный магнит (VMG) 53, чей магнитный материал имеет переменную магнитную индукцию. Синхронный двигатель на постоянных магнитах имеет только упомянутый выше постоянный магнит. Характерная особенность двигателя с переменным магнитным потоком состоит в том, что он имеет переменный магнит. Допустим, что магнит намагничивается в направлении оси D, постоянный магнит 54 и переменный магнит 53 расположены в направлении оси D. Ld на фиг. 2 является индуктивностью по D-оси, а Lq является индуктивностью по Q-оси.

Затем, будут пояснены постоянный магнит 54 и переменный магнит 53. Постоянный магнит (постоянный магнит) сохраняет намагниченное состояние без внешнего тока, пропускаемого к нему. Даже для постоянного магнита не всегда справедливо, что его магнитная индукция всегда неизменна при любых условиях. Даже синхронный двигатель на постоянных магнитах размагничивается или намагничивается при приеме чрезмерного тока от инвертора 1. А именно, постоянный магнит является не магнитом, чья величина магнитного потока неизменна, но является магнитом, чья магнитная индукция всегда неизменна, при нормальной работе в номинальных условиях.

С другой стороны, переменный магнит 53 является магнитом, чья магнитная индукция изменяется в зависимости от тока, пропускаемого от инвертора 1, даже при стандартных номинальных рабочих условиях. Переменный магнит этой разновидности может быть сконструирован в пределах определенного диапазона, согласно материалу и структуре магнитного материала.

Например, постоянный магнит новейшего синхронного двигателя на постоянных магнитах часто является неодимовым (NdFeB) магнитом, име