DE112019006967T5

DE112019006967T5 - Rotierende elektrische maschine, antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische maschine, sowie antriebssystem für eine rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE112019006967T5
Application number: DE112019006967.5T
Authority: DE
Inventors: Kodai Katagiri; Yutaro Kitagawa; Shota HANIOKA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2021-12-02
Also published as: US20220021317A1; JP7086268B2; CN113544967A; WO2020178929A1; US11323049B2; CN113544967B; JPWO2020178929A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine, eine Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine und ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, die es ermöglichen, dass Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden. Ein Antriebssystem (1) für eine rotierende elektrische Maschine weist Folgendes auf: zwei rotierende elektrische Maschinen (31, 32); und eine Antriebseinrichtung (2), die zum Antreiben der zwei rotierenden elektrischen Maschinen konfiguriert ist. Die Antriebseinrichtung weist einen ersten Wechselrichter (21) und einen zweiten Wechselrichter (22) auf, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils die zwei rotierenden elektrischen Maschinen betreiben bzw. antreiben. Trägersignale zum Steuern des ersten Wechselrichters und des zweiten Wechselrichters sind so vorgegeben, dass sie in zueinander entgegengesetzten Phasen sind. Für mindestens eine Verbindungsleitung von einer Verbindungsleitung zwischen dem ersten Wechselrichter und einer der rotierenden elektrischen Maschinen und einer Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Wechselrichter und einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen sind ein Ausgleichskondensator (8) und eine Ausgleichsinduktivität (9) zwischen der mindestens einen Verbindungsleitung und einem Erdpotential angeordnet, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, eine Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine, sowie ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine.
Stand der Technik
Viele rotierende elektrische Maschinen werden durch Wechselrichter angetrieben, die aus Schaltelementen, wie z. B. Halbleitern gebildet sind. In den Wechselrichtern erzeugen Schaltelemente hochfrequente elektromagnetische Störungen. Die elektromagnetischen Störungen, die von den Schaltelementen der Wechselrichter erzeugt werden, breiten sich nach außen von den Einrichtungen aus, und zwar über Impedanzen gegenüber der Erde, die zwischen dem Erdpotential und den Wicklungen der rotierenden elektrischen Maschinen erzeugt werden, die mit den Wechselrichtern verbunden sind. Solche elektromagnetischen Störungen werden als Gleichtaktstörungen oder asymmetrische Störungen bezeichnet.
Als ein Verfahren zum Verringern von Gleichtaktstörungen, die von einem Wechselrichter erzeugt werden, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem in einer Antriebseinrichtung, die zwei Wechselrichter zum Antreiben von zwei rotierenden elektrischen Maschinen aufweist, die zwei Wechselrichter betrieben werden, indem Trägersignale verwendet werden, die gleiche Frequenzen haben und die in zueinander entgegengesetzten Phasen liegen. Das Verfahren führt zur gegenseitigen Aufhebung von Gleichtaktstörungen, die jeweils von den zwei Wechselrichtern erzeugt werden, so dass die Gleichtaktstörungen verringert werden. Wenn die Impedanzen gegenüber der Erde der zwei Wechselrichter jedoch zueinander asymmetrisch sind, tritt das Problem auf, dass der Aufhebungseffekt verringert wird und die Gleichtaktstörungen nicht ausreichend verringert werden können.
Als eine herkömmliche Antriebseinrichtung zum Lösen des Problems ist eine Antriebseinrichtung bekannt, bei welcher Kondensatoren zur Balance bzw. zum Ausgleichen zwischen dem Erdpotential und den Ausgangsanschlüssen eines Wechselrichters angeordnet sind. Bei der herkömmlichen Antriebseinrichtung kann die Differenz zwischen Kapazitätskomponenten der Impedanzen gegenüber der Erde der zwei Wechselrichter verringert werden, indem die Kondensatoren zum Ausgleich angeordnet werden, so dass verhindert wird, dass sich der Aufhebungseffekt der Gleichtaktstörungen verringert (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Literaturverzeichnis
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische Offenlegungs-Patentveröffentlichung JP 2008-109727 A
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die Frequenz von Gleichtaktstörungen hängt von der Antriebsfrequenz bzw. Betriebsfrequenz für ein Schaltelement eines Wechselrichters ab. Hinsichtlich der Frequenzabhängigkeit der Gleichtaktstörungen wird eine Unterteilung vorgenommen, und zwar in eine Frequenzregion, in welcher eine Kapazitätskomponente einer Impedanz zwischen dem Erdpotential und einem Ausgangsanschluss eines Wechselrichters dominant ist, und eine Frequenzregion, in welcher eine Induktivitätskomponente der Impedanz zwischen dem Erdpotential und dem Ausgangsanschluss des Wechselrichters dominant ist.
Bei der herkömmlichen Antriebseinrichtung gilt Folgendes: Da die Differenz zwischen den Kapazitätskomponenten der Impedanzen gegenüber der Erde der zwei Wechselrichter verringert ist, können die Gleichtaktstörungen in einer Frequenzregion verringert werden, in welcher die Kapazitätskomponenten dominant sind. Bei der herkömmlichen Antriebseinrichtung kann jedoch die Differenz zwischen Induktivitätskomponenten der Impedanzen gegenüber der Erde der zwei Wechselrichter nicht verringert werden, so dass das Problem auftritt, dass die Gleichtaktstörungen in einer Frequenzregion nicht verringert werden können, in welcher die Induktivitätskomponenten dominant sind.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine, eine Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine und ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine anzugeben, die es erlauben, dass Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Lösung der Probleme
Eine Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebseinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie zwei rotierende elektrische Maschinen antreibt bzw. betreibt. Die Antriebseinrichtung weist einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter auf, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils die zwei rotierenden elektrischen Maschinen betreiben bzw. antreiben. Ein Trägersignal zum Steuern des ersten Wechselrichters und ein Trägersignal zum Steuern des zweiten Wechselrichters sind so vorgegeben, dass sie in einander entgegengesetzten Phasen sind.
Für mindestens einen Wechselrichter von dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter sind ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen einem Ausgangsanschluss des mindestens einen Wechselrichters und einem Erdpotential angeordnet, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen einer der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird.
Ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das Folgendes aufweist: zwei rotierende elektrische Maschinen; und eine Antriebseinrichtung, die konfiguriert ist zum Antreiben der zwei rotierenden elektrischen Maschinen. Die Antriebseinrichtung des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine weist einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter auf, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils die zwei rotierenden elektrischen Maschinen antreiben.
Ein Trägersignal zum Steuern des ersten Wechselrichters und ein Trägersignal zum Steuern des zweiten Wechselrichters sind so vorgegeben, dass sie in einander entgegengesetzten Phasen sind. Für mindestens eine Verbindungsleitung von einer Verbindungsleitung zwischen dem ersten Wechselrichter und einer der rotierenden elektrischen Maschinen und einer Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Wechselrichter und einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen sind ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen der mindestens einen Verbindungsleitung und einem Erdpotential angebracht, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird.
In einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen einem Eingangsanschluss und dem Erdpotential angeordnet, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde einer anderen rotierenden elektrischen Maschine übereinstimmt, die gemeinsam mit der rotierenden elektrischen Maschine angetrieben werden soll.
Wirkung der Erfindung
Die Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart aufgebaut, dass für mindestens einen Wechselrichter von dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität zwischen dem Ausgangsanschluss des mindestens einen Wechselrichters und dem Erdpotential angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart aufgebaut, dass für mindestens eine Verbindungsleitung von der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Wechselrichter und der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Wechselrichter und der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität zwischen der mindestens einen Verbindungsleitung und dem Erdpotential angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Die rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, dass der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität zwischen dem Eingangsanschluss und dem Erdpotential angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde der anderen rotierenden elektrischen Maschine übereinstimmt, die gemeinsam mit der rotierenden elektrischen Maschine angetrieben werden soll. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Figurenliste

1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1.
2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Spannungsbefehls und eines Trägersignals gemäß Ausführungsform 1.
3 ist ein vereinfachtes Diagramm von Trägersignalen in zueinander entgegengesetzten Phasen gemäß Ausführungsform 1.
4 ist ein vereinfachtes Diagramm einer Impedanz gegenüber Erde einer allgemein verwendeten rotierenden elektrischen Maschine.
5 ist ein Kennliniendiagramm von Gleichtaktstörungen gemäß Ausführungsform 1.
6 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1.
7 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2.
8 ist ein Kennliniendiagramm von Gleichtaktstörungen gemäß Ausführungsform 2.
9 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3.
10 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 4.
11 ist eine schematische Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 4.
12 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden rotierende elektrische Maschinen, Antriebseinrichtungen für eine rotierende elektrische Maschine und Antriebssysteme für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform 1
1 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1. Ein Antriebssystem 1 für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: eine Antriebseinrichtung 2; und eine rotierende elektrische Maschinengruppe 3, die von der Antriebseinrichtung angetrieben werden soll. Die Antriebseinrichtung 2 weist einen ersten Wechselrichter 21 und einen zweiten Wechselrichter 22 auf.
Die rotierende elektrische Maschinengruppe 3 weist Folgendes auf: eine erste rotierende elektrische Maschine 31, die vom ersten Wechselrichter 21 angetrieben werden soll; und eine zweite rotierende elektrische Maschine 32, die vom zweiten Wechselrichter 22 angetrieben werden soll. Es sei angemerkt, dass ein Gehäuse der Antriebseinrichtung 2, ein Gehäuse der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und ein Gehäuse der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 auf Erdpotential gelegt sind.
Die Antriebseinrichtung 2 weist Folgendes auf: einen positiven Eingangsanschluss 10a und einen negativen Eingangsanschluss 10b; drei Ausgangsanschlüsse 11a, 11b und 11c des ersten Wechselrichters 21; und drei Ausgangsanschlüsse 12a, 12b und 12c des zweiten Wechselrichters 22. Die erste rotierende elektrische Maschine 31 weist drei Eingangsanschlüsse 31a, 3 1b und 31c auf, die mit den drei Ausgangsanschlüssen des ersten Wechselrichters 21 verbunden sind. Die zweite rotierende elektrische Maschine 32 weist drei Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c auf, die mit den drei Ausgangsanschlüssen des zweiten Wechselrichters 22 verbunden sind.
Die Antriebseinrichtung 2 weist Folgendes auf: einen positiven elektrischen Pfad 1a, der vom positiven Eingangsanschluss 10a aus verläuft; einen negativen elektrischen Pfad 1b, der vom negativen Eingangsanschluss 10b aus verläuft; und einen Glättungskondensator 4 zwischen dem positiven elektrischen Pfad 1a und dem negativen elektrischen Pfad 1b. Der positive elektrische Pfad 1a und der negative elektrische Pfad 1b verzweigen sich jeweils in zwei Pfade, und zwar an Orten auf der gegenüberliegenden Seite eines Eingangsanschlusses des Glättungskondensators 4, und die zwei Pfade sind jeweils mit Eingangsseiten des ersten Wechselrichters 21 und des zweiten Wechselrichters 22 verbunden.
Im ersten Wechselrichter 21 sind eine Reihenschaltung zwischen einem ersten Schaltelement 21a und einem zweiten Schaltelement 21b, eine Reihenschaltung zwischen einem dritten Schaltelement 21c und einem vierten Schaltelement 21d sowie eine Reihenschaltung zwischen einem fünften Schaltelement 21e und einem sechsten Schaltelement 21 f parallel zwischen den positiven elektrischen Pfad 1a und den negativen elektrischen Pfad 1b geschaltet.
Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem ersten Schaltelement 21a und dem zweiten Schaltelement 21b ist mit dem Ausgangsanschluss 11a verbunden. Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem dritten Schaltelement 21c und dem vierten Schaltelement 21d ist mit dem Ausgangsanschluss 11b verbunden. Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem fünften Schaltelement 21e und dem sechsten Schaltelement 21f ist mit dem Ausgangsanschluss 11c verbunden.
Der erste Wechselrichter 21 weist eine Steuerungseinheit 51 auf. Die Steuerungseinheit 51 steuert die Zeitpunkte zum Öffnen und Schließen der sechs Schaltelemente des ersten Wechselrichters 21 auf der Basis eines Spannungsbefehls und eines Trägersignals, so dass veranlasst wird, dass die AC-Leistungen für die drei Phasen, d. h. die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, von den drei Ausgangsanschlüssen 11a, 11b bzw. 11c ausgegeben werden.
Im zweiten Wechselrichter 22 sind eine Reihenschaltung zwischen einem ersten Schaltelement 22a und einem zweiten Schaltelement 22b, eine Reihenschaltung zwischen einem dritten Schaltelement 22c und einem vierten Schaltelement 22d sowie eine Reihenschaltung zwischen einem fünften Schaltelement 22e und einem sechsten Schaltelement 22f parallel zwischen den positiven elektrischen Pfad 1 a und den negativen elektrischen Pfad 1b geschaltet.
Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem ersten Schaltelement 22a und dem zweiten Schaltelement 22b ist mit dem Ausgangsanschluss 12a verbunden. Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem dritten Schaltelement 22c und dem vierten Schaltelement 22d ist mit dem Ausgangsanschluss 12b verbunden. Der Mittelpunkt der Reihenschaltung zwischen dem fünften Schaltelement 22e und dem sechsten Schaltelement 22f ist mit dem Ausgangsanschluss 12c verbunden.
Der zweite Wechselrichter 22 weist eine Steuerungseinheit 52 auf. Die Steuerungseinheit 52 steuert die Zeitpunkte zum Öffnen und Schließen der sechs Schaltelemente des zweiten Wechselrichters 22 auf der Basis eines Spannungsbefehls und eines Trägersignals, so dass veranlasst wird, dass die AC-Leistungen für die drei Phasen, d. h. die X-Phase, die Y-Phase und die Z-Phase, von den drei Ausgangsanschlüssen 12a, 12b bzw. 12c ausgegeben werden.
Für die sechs Schaltelemente des ersten Wechselrichters 21 und die sechs Schaltelemente des zweiten Wechselrichters 22 können beispielsweise Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) verwendet werden. Als die Schaltelemente können beispielsweise Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Thyristoren und dergleichen zusätzlich zu den MOSFETs verwendet werden. Obwohl die Steuerungseinheit 51 im ersten Wechselrichter 21 angeordnet ist und die Steuerungseinheit 52 im zweiten Wechselrichter 22 angeordnet ist, kann auch eine einzige Steuerungseinheit angeordnet sein, die gemeinsam dem ersten Wechselrichter 21 und dem zweiten Wechselrichter 22 zugeordnet ist.
Die drei Ausgangsanschlüsse 11a, 11b und 11c des ersten Wechselrichters 21 sind jeweils mit den drei Eingangsanschlüssen 31a, 31b und 31c der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mittels Verbindungsleitungen 61 verbunden. Die drei Ausgangsanschlüsse 12a, 12b und 12c des zweiten Wechselrichters 22 sind jeweils mit den drei Eingangsanschlüssen 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 mittels Verbindungsleitungen 62 verbunden.
Die drei Eingangsanschlüsse 31a, 31b und 31c der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 sind jeweils mit einer U-Phasen-Wicklung, einer V-Phasen-Wicklung und einer W-Phasen-Wicklung verbunden. Außerdem sind die drei Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 jeweils mit einer X-Phasen-Wicklung, einer Y-Phasen-Wicklung und einer Z-Phasen-Wicklung verbunden. Die erste rotierende elektrische Maschine 31 hat eine Sternverbindung, bei welcher die U-Phasen-Wicklung, die V-Phasen-Wicklung und die W-Phasen-Wicklung gemeinsam mit einem Neutralpunkt verbunden sind. Die zweite rotierende elektrische Maschine 32 hat auf ähnliche Weise eine Stemverbindung, bei welcher die X-Phasen-Wicklung, die Y-Phasen-Wicklung und die Z-Phasen-Wicklung gemeinsam mit einem Neutralpunkt verbunden sind.
Eine Impedanz 71 gegenüber Erde ist zwischen dem Erdpotential und den Eingangsanschlüssen 31a, 31b und 31c der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 ausgebildet. Eine Impedanz 72 gegenüber Erde ist auf ähnliche Weise zwischen dem Erdpotential und den Eingangsanschlüssen 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 ausgebildet.
Diese Impedanzen gegenüber Erde beziehen sich auf Impedanzen, die parasitäre Komponenten einschließen, die zwischen dem Erdpotential und den Eingangsanschlüssen erzeugt werden. Obwohl 1 die Induktivitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde als Spulen-Symbole zeigt, die Kapazitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde als Kondensator-Symbole zeigt und die Widerstandskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde mit Widerstands-Symbolen zeigt, existieren diese Elemente tatsächlich nicht.
In dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind ein Ausgleichskondensator 8 und eine Ausgleichsinduktivität 9 ferner zwischen dem Erdpotential und jedem der Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 angeordnet. Der Ausgleichskondensator 8 und die Ausgleichsinduktivität 9 sind zum Einstellen der Impedanz gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 angeordnet, so dass die Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt.
Genauer gesagt: Die Kapazität des Ausgleichskondensators 8 wird so bestimmt, dass die Kapazitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Kapazitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt, und die Induktivität der Ausgleichsinduktivität 9 wird so bestimmt, dass die Induktivitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Induktivitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt.
Es sei angemerkt, dass - obwohl hier die Beschreibung erfolgt, dass die Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt - der Ausdruck „übereinstimmt“ nicht auf eine vollständige Übereinstimmung beschränkt ist. Die Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und die Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32, sowie die Kapazitätskomponente und die Induktivitätskomponente eines jeden von dem Ausgleichskondensator 8 und der Ausgleichsinduktivität 9 sind frequenzabhängig.
Diese Frequenzabhängigkeiten unterscheiden sich im Einzelnen. Außerdem unterscheiden sich diese Frequenzabhängigkeiten in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen, wie z. B. der Temperatur. Demzufolge ist es schwierig, die Kapazitätskomponente und die Induktivitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 so vorzugeben, dass sie mit der Kapazitätskomponente und der Induktivitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 über eine breite Frequenzregion übereinstimmt. Unter Berücksichtigung dessen schließt der hier erwähnte Begriff „übereinstimmen“ auch den Zustand ein, in welchem der Unterschied zwischen den Kapazitätskomponenten und der Unterschied zwischen den Induktivitätskomponenten aufs äußerste über eine breite Frequenzregion verringert sind.
Als Nächstes wird der Betrieb des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Spannungsbefehls und eines Trägersignals zum Erzeugen eines Schalt-Steuerungssignals einer jeden von der Steuerungseinheit 51 und der Steuerungseinheit 52. In 2 gibt die horizontale Achse die Zeit an, und die vertikale Achse gibt die Signalstärke an. Ein Spannungsbefehl 5A ist beispielsweise eine Sinuswelle. Ein Trägersignal 5B ist beispielsweise eine Dreieckwelle mit einer höheren Frequenz als der Spannungsbefehl. Die Steuerungseinheit 51 und die Steuerungseinheit 52 erzeugen jeweils ein Schalt-Steuerungssignal durch einen Hoch-Niedrig-Vergleich zwischen einem Spannungsbefehl und einem Trägersignal.
3 ist ein vereinfachtes Diagramm von Trägersignalen in zueinander entgegengesetzten Phasen. In 3 gibt die horizontale Achse die Zeit an, und die vertikale Achse gibt die Signalstärke an. Wie in 3 gezeigt, haben ein Trägersignal 51B für die Steuerungseinheit 51 des ersten Wechselrichters 21 und ein Trägersignal 52B für die Steuerungseinheit 52 des zweiten Wechselrichters 22 die gleiche Frequenz, aber sie sind in zueinander entgegengesetzten Phasen.
Gleichtaktstörungen werden infolge der Änderung des Neutralpunkt-Potentials eines Wechselrichters erzeugt. Da das Trägersignal 51B für die Steuerungseinheit 51 und das Trägersignal 52B für die Steuerungseinheit 52 die gleiche Frequenz haben, aber in zueinander entgegengesetzten Phasen sind, sind die Phase der Gleichtaktstörungen, die vom ersten Wechselrichter 21 erzeugt werden, und die Phase der Gleichtaktstörungen, die vom zweiten Wechselrichter 22 erzeugt werden, zueinander entgegengesetzt. Daher heben sich die Gleichtaktstörungen, die vom ersten Wechselrichter 21 erzeugt werden, und die Gleichtaktstörungen, die vom zweiten Wechselrichter 22 erzeugt werden, gegenseitig auf. Im Ergebnis können die Gleichtaktstörungen verringert werden, die in der Antriebseinrichtung 2 erzeugt werden.
Es ist jedoch bekannt, dass sich Gleichtaktstörungen nach außen von der Einrichtung ausbreiten, und zwar über eine Impedanz gegenüber Erde einer rotierenden elektrischen Maschine, die mit einem Wechselrichter verbunden ist. Eine niedrigere Impedanz gegenüber Erde macht es wahrscheinlicher, dass die Gleichtaktstörungen nach außen von der Einrichtung gestreut werden. Das heißt, die Stärke der Gleichtaktstörungen, die nach außerhalb der Einrichtung gestreut werden, hängt von der Impedanz gegenüber Erde ab.
Daher muss der Unterschied zwischen der Impedanz 71 gegenüber Erde des ersten Wechselrichters 21 und der Impedanz 72 gegenüber Erde des zweiten Wechselrichters 22 aufs äußerste verringert werden, damit veranlasst wird, dass sich die Gleichtaktstörungen, die vom ersten Wechselrichter 21 erzeugt werden, und die Gleichtaktstörungen, die vom zweiten Wechselrichter 22 erzeugt werden, gegenseitig aufheben.
Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform stimmt die Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 überein, und zwar durch den Ausgleichskondensator 8 und die Ausgleichsinduktivität 9. Daher kann die Streuung von Gleichtaktstörungen nach außerhalb unterbunden werden.
4 zeigt auf eine vereinfachte Weise die Frequenzabhängigkeit der Impedanz gegenüber Erde einer allgemein verwendeten rotierenden elektrischen Maschine. In 4 gibt die horizontale Achse die Frequenz an, und die vertikale Achse gibt die Impedanz (Z) an. Wie in 4 gezeigt, gibt es für die Impedanz gegenüber Erde Folgendes: eine Frequenzregion 7A, in welcher eine Kapazitätskomponente dominant ist; und eine Frequenzregion 7B, in welcher eine Induktivitätskomponente dominant ist. Diese Regionen sind voneinander bei einer Resonanzfrequenz getrennt.
Die Resonanzfrequenz (Fr) hängt von der Struktur und der Größe der rotierenden elektrischen Maschine und dergleichen ab, und sie nimmt im Allgemeinen einen Wert von einigen MHz an. Hier ist die Frequenz als „f“ bezeichnet, und die Kapazitätskomponente, die Induktivitätskomponente und die Widerstandskomponente der Impedanz gegenüber Erde sind jeweils mit „C“, „L“ und „R“ bezeichnet.
Die Impedanz Z in der Frequenzregion 7A, in welcher die Kapazitätskomponente dominant ist, ist wie folgt. $Z \approx 1 / (2 π fC)$
Die Impedanz Z in der Frequenzregion 7B, in welcher die Induktivitätskomponente dominant ist, ist wie folgt. $Z \approx 2 π fL$
Die Resonanzfrequenz Fr ist wie folgt. $Fr = 1 / {2 π \sqrt (LC)}$
Die Impedanz Z bei der Resonanzfrequenz ist wie folgt. $Z = R$
5 ist ein Kennliniendiagramm, das die Wirkung erläutert, wenn die Gleichtaktstörungen im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert werden. In 5 gibt die horizontale Achse die Frequenz an, und die vertikale Achse gibt die Gleichtaktstörungsstrom an. Es sei Folgendes angemerkt: 5 zeigt das Ergebnis der Analyse auf der Basis einer Simulation; und der Gleichtaktstörungsstrom nimmt den Gesamtwert der Ströme an, die in den Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde fließen. Eine Bedingung der Simulation zum Erhalten des Ergebnisses in 5 ist wie folgt.
Das heißt, die Vorgabe wird derart gemacht, dass sich die Kapazitätskomponente und die Induktivitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 um das Doppelte unterscheiden von der Kapazitätskomponente und der Induktivitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32, und zwar in dem Fall, in welchem weder der Ausgleichskondensator 8, noch die Ausgleichsinduktivität 9 angeordnet sind.
Außerdem wird die Vorgabe derart gemacht, dass die Unterschiede von Kapazitätskomponente und Induktivitätskomponente zwischen der Impedanz 71 gegenüber Erde und der Impedanz 72 gegenüber Erde nicht vollständig 0 sind, sondern 1 % sind, indem der Ausgleichskondensator 8 und die Ausgleichsinduktivität 9 angeordnet werden.
In 5 ist die Kennlinienkurve 8A das Ergebnis der Vergleichsanalyse, und sie gibt einen Gleichtaktstörungsstrom in dem Fall an, in welchem weder der Ausgleichskondensator 8, noch die Ausgleichsinduktivität 9 angeordnet sind. Eine Kennlinienkurve 8B ist auch ein Ergebnis der Vergleichsanalyse, und sie gibt einen Gleichtaktstörungsstrom in dem Fall an, in welchem nur der Ausgleichskondensator 8 angeordnet ist. Eine Kennlinienkurve 8C ist ein Ergebnis einer Analyse hinsichtlich der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, und sie gibt einen Gleichtaktstörungsstrom in dem Fall an, in welchem sowohl der Ausgleichskondensator 8, als auch die Ausgleichsinduktivität 9 angeordnet sind.
Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform - wie mit der Kennlinienkurve 8C in 5 angegeben - wird der Gleichtaktstörungsstrom in der Frequenzregion verringert, in welcher die Kapazitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welchem die Frequenz einige MHz oder niedriger ist, und der Gleichtaktstörungsstrom wird um mindestens 20 dB auch in der Frequenzregion verringert, in welcher die Induktivitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welchem die Frequenz einige MHz oder höher ist.
Indessen gilt bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das nur den Ausgleichskondensator 8 aufweist - wie durch die Kennlinienkurve 8B in 5 angegeben - Folgendes: Der Gleichtaktstörungsstrom wird in der Frequenzregion verringert, in welcher die Kapazitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welcher die Frequenz einige MHz oder niedriger ist, aber die Wirkung zum Verringern des Gleichtaktstörungsstroms ist in der Frequenzregion niedrig, in welcher die Induktivitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welcher die Frequenz einige MHz oder höher ist.
Wie oben beschrieben, weist das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität auf, und zwar zur Übereinstimmung der folgenden Größen: Impedanz gegenüber Erde, die zwischen einer der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird; und Impedanz gegenüber Erde, die zwischen einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben ist, in welchem der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität in der zweiten rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind, können der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität auch in der ersten rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sein, oder sie können in jeder der rotierenden elektrischen Maschinen angeordnet sein. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Kondensatorelement als Ausgleichskondensator 8 verwendet wird, ist der Ausgleichskondensator 8 nicht auf ein Kondensatorelement beschränkt, und er kann auch ein anderes Element sein, bei welchem eine Kapazitätskomponente dominant ist, wie z. B. ein Varistor, ein Überspannungsableiter oder dergleichen.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Induktivitätselement als die Ausgleichsinduktivität 9 verwendet wird, ist die Ausgleichsinduktivität 9 nicht auf ein Induktivitätselement beschränkt, und sie kann auch ein anderes Element sein, bei welchem eine Induktivitätskomponente dominant ist, wie z. B. ein Kabel, eine Busschiene oder dergleichen. Obwohl der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität bei der vorliegenden Ausführungsform in Reihe geschaltet sind, wie in 1 gezeigt, können außerdem der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität parallelgeschaltet sein. Außerdem können der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität jeweils von einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein.
Es sei angemerkt, dass - obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform jede rotierende elektrische Maschine die Stemverbindung aufweist, bei welcher die drei Wicklungen gemeinsam am Neutralpunkt verbunden sind - die rotierende elektrische Maschine auch eine Dreieckverbindung haben kann. Außerdem gilt Folgendes: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die rotierende elektrische Maschinengruppe, die die zwei rotierenden elektrischen Maschinen aufweist, von der Antriebseinrichtung angetrieben wird, die die zwei Wechselrichter aufweist, kann die Anzahl von Mengen von Antriebseinrichtungen, die die gleiche Konfiguration haben, und rotierenden elektrischen Maschinengruppen, die die gleiche Konfiguration haben, auch zwei oder mehr betragen.
Es sei angemerkt, dass - obwohl bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform sich ein Paar von positivem elektrischem Pfad und negativem elektrischem Pfad, die von einem Paar der Eingangsanschlüsse aus verlaufen, jeweils in zwei Pfade verzweigen und die zwei Pfade jeweils mit den Eingangsseiten der zwei Wechselrichter verbunden sind - auch zwei Mengen von Eingangsanschlüssen vorgesehen sein können, die jeweils den zwei Wechselrichtern entsprechen. 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 6 gezeigt, weist das andere Antriebssystem 1 für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform Folgendes auf: den positiven Eingangsanschluss 10a und den negativen Eingangsanschluss 10b, die dem ersten Wechselrichter 21 entsprechen; einen positiven Eingangsanschluss 10c und einen negativen Eingangsanschluss 10d, die dem zweiten Wechselrichter 22 entsprechen; einen Glättungskondensator 4a, der dem ersten Wechselrichter 21 entspricht; und einen Glättungskondensator 4b, der dem zweiten Wechselrichter 22 entspricht. Komponenten, die von diesen Komponenten verschieden sind, sind die gleichen wie diejenigen des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine, das in 1 gezeigt ist.
Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das so konfiguriert ist, weist auch einen Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität auf, und zwar zur Übereinstimmung der folgenden Größen: Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird; und Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Ausführungsform 2
7 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2. Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird erhalten, indem ferner ein Ausgleichswiderstand zusätzlich zum Ausgleichskondensator und der Ausgleichsinduktivität zu dem in Ausführungsform 1 beschriebenen Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine angeordnet wird.
Wie in 7 gezeigt, hat das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie diejenige des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine, das bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass ein Ausgleichswiderstand 10 in Reihe zum Ausgleichskondensator 8 und der Ausgleichsinduktivität 9 geschaltet ist. Die Kapazität des Ausgleichskondensators 8 wird so bestimmt, dass die Kapazitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Kapazitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt.
Außerdem wird die Induktivität der Ausgleichsinduktivität 9 so bestimmt, dass die Induktivitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Induktivitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt. Außerdem wird der Widerstandswert des Ausgleichswiderstands 10 so bestimmt, dass die Widerstandskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 mit der Widerstandskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 übereinstimmt.
Es sei angemerkt, dass auch im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Trägersignal 51B für den ersten Wechselrichter 21 und das Trägersignal 52B für den zweiten Wechselrichter 22 die gleiche Frequenz haben, aber in zueinander entgegengesetzten Phasen sind, auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1.
8 ist ein Kennliniendiagramm, das die Wirkung erläutert, wenn die Gleichtaktstörungen im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert werden. In 8 gibt die horizontale Achse die Frequenz an, und die vertikale Achse gibt die Gleichtaktstörungsstrom an. Es sei angemerkt, dass 8 ein Ergebnis einer Analyse auf der Basis einer Simulation zeigt, und zwar auf die gleiche Weise wie in 5. Eine Bedingung der Simulation zum Erhalten des Ergebnisses in 8 ist wie folgt.
Das heißt, die Vorgabe wird derart gemacht, dass sich die Kapazitätskomponente, die Induktivitätskomponente und die Widerstandskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 um das Doppelte unterscheiden von der Kapazitätskomponente, der Induktivitätskomponente und der Widerstandskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und zwar in dem Fall, in welchem weder der Ausgleichskondensator 8, noch die Ausgleichsinduktivität 9 oder der Ausgleichswiderstand 10 angeordnet sind.
Außerdem wird die Vorgabe derart gemacht, dass die Unterschiede von Kapazitätskomponente, Induktivitätskomponente und Widerstandskomponente zwischen der Impedanz 71 gegenüber Erde und der Impedanz 72 gegenüber Erde nicht vollständig 0 sind, sondern 1 % sind, indem der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 angeordnet werden.
In 8 ist die Kennlinienkurve 8A ein Ergebnis einer Analyse zum Vergleich, und sie gibt einen Gleichtaktstörungsstrom in dem Fall an, in welchem weder der Ausgleichskondensator 8, noch die Ausgleichsinduktivität 9 oder der Ausgleichswiderstand 10 angeordnet sind. Eine Kennlinienkurve 8D ist ein Ergebnis einer Analyse hinsichtlich der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, und sie gibt einen Gleichtaktstörungsstrom in dem Fall an, in welchem der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 angeordnet sind.
Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform - wie mit der Kennlinienkurve 8D in 8 angegeben - wird der Gleichtaktstörungsstrom in der Frequenzregion verringert, in welcher die Kapazitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welchem die Frequenz einige MHz oder niedriger ist, und der Gleichtaktstörungsstrom wird um mindestens 20 dB auch in der Frequenzregion verringert, in welcher die Induktivitätskomponenten der Impedanzen 71 und 72 gegenüber Erde dominant sind und in welchem die Frequenz einige MHz oder höher ist.
Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist außerdem den Ausgleichswiderstand zusätzlich zum Ausgleichskondensator und der Ausgleichsinduktivität auf, und zwar zur Übereinstimmung der folgenden Größen: Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird; und Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben ist, in welchem der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand in der zweiten rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sind, können der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand auch in der ersten rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sein, oder sie können in jeder der rotierenden elektrischen Maschinen angeordnet sein.
Außerdem gilt Folgendes: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand in Reihe geschaltet sind, wie in 8 gezeigt, können der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand auch parallelgeschaltet sein. Außerdem können der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität jeweils aus einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein.
Ausführungsform 3
9 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 3. Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird erhalten, indem der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand nicht an der rotierenden elektrischen Maschine, sondern an der Antriebseinrichtung angebracht werden, und zwar bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das in Ausführungsform 2 beschrieben ist.
Wie in 9 gezeigt, hat das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie dasjenige des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine, das in Ausführungsform 2 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 zwischen das Erdpotential und jeden der drei Ausgangsanschlüsse 12a, 12b und 12c des zweiten Wechselrichters 22 geschaltet sind.
In dieser Konfiguration haben der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 die Funktionen, den Unterschied zwischen der Impedanz eines Verbindungsbereichs 61 und der Impedanz eines Verbindungsbereichs 62 zu verringern, und zwar zusätzlich zu den Funktionen, den Unterschied zwischen der Impedanz 71 gegenüber Erde und der Impedanz 72 gegenüber Erde zu verringern.
Die Kapazität des Ausgleichskondensators 8 wird so bestimmt, dass die Kapazitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und die Kapazitätskomponente des Verbindungsbereichs 61 jeweils mit der Kapazitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und der Kapazitätskomponente der Impedanz des Verbindungsbereichs 62 übereinstimmen.
Die Induktivität der Ausgleichsinduktivität 9 wird außerdem so bestimmt, dass die Induktivitätskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und die Induktivitätskomponente des Verbindungsbereichs 61 jeweils mit der Induktivitätskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und der Induktivitätskomponente der Impedanz des Verbindungsbereichs 62 übereinstimmen.
Der Widerstandswert des Ausgleichswiderstands 10 wird außerdem so bestimmt, dass die Widerstandskomponente der Impedanz 71 gegenüber Erde der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und die Widerstandskomponente des Verbindungsbereichs 61 jeweils mit der Widerstandskomponente der Impedanz 72 gegenüber Erde der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und der Widerstandskomponente der Impedanz des Verbindungsbereichs 62 übereinstimmen.
Es sei angemerkt, dass auch im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Trägersignal 51B für den ersten Wechselrichter 21 und das Trägersignal 52B für den zweiten Wechselrichter 22 die gleiche Frequenz haben, aber in zueinander entgegengesetzten Phasen sind, auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1.
Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das so konfiguriert ist, weist - auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 2 - den Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und den Ausgleichswiderstand auf, und zwar zur Übereinstimmung der folgenden Größen: Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird; und Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird. Demzufolge können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden.
Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben ist, bei welchem der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand zwischen dem Erdpotential und dem Ausgangsanschluss des zweiten Wechselrichters angeordnet sind, können der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand auch zwischen dem Erdpotential und dem Ausgangsanschluss des ersten Wechselrichters angeordnet sein, oder sie können zwischen dem Erdpotential und dem Ausgangsanschluss eines jeden der Wechselrichter angeordnet sein. Außerdem können der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand zwischen dem Erdpotential und mindestens einer von der Verbindungsleitung 61 und der Verbindungsleitung 62 angeordnet sein, die jeweils die Antriebseinrichtung 2 mit der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 und der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 verbinden.
Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und den Ausgleichswiderstand aufweist, kann der Ausgleichswiderstand auch nicht angeordnet sein, wenn die Widerstandskomponente jeder Impedanz gegenüber Erde niedrig ist.
Außerdem gilt Folgendes: Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand in Reihe geschaltet sind, wie in 9 gezeigt, können der Ausgleichskondensator, die Ausgleichsinduktivität und der Ausgleichswiderstand auch parallelgeschaltet sein. Außerdem können der Ausgleichskondensator und die Ausgleichsinduktivität jeweils aus einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein.
Ausführungsform 4
10 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 4. Das Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird erhalten, indem der Ausgleichskondensator weggelassen wird, so dass nur die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 enthalten sind, und zwar in dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das bei der Ausführungsform 2 beschrieben ist. Indessen unterscheidet sich der Verbindungsort zwischen der Ausgleichsinduktivität 9 und dem Ausgleichswiderstand 10 von demjenigen des Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die rotierende elektrische Maschine die Funktion des Ausgleichskondensators.
Es ist bekannt, dass von einer Kapazitätskomponente einer Impedanz gegenüber Erde einer rotierenden elektrischen Maschine eine Streukapazität, die zwischen einer Wicklung und einem Stator der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, dominant ist. Ein Isolierelement ist zwischen die Wicklung und den Stator gefügt, und der Wert der Streukapazität kann eingestellt werden, indem die Dicke des Isolierelements oder die Permittivität des Isolierelements eingestellt werden.
11 ist eine schematische Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zeigt den Querschnitt einer Nut der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32. Eine Wicklung 14 der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 ist auf einen Stator 15 gewickelt, und ein Isolierelement 16 ist zwischen die Wicklung 14 und den Stator 15 gefügt. Die Wicklung 14 ist beispielsweise ein Kupferdraht oder dergleichen. Der Stator 15 ist beispielsweise aus gestapelten elektromagnetischen Stahlblechen oder dergleichen gebildet. Das Isolierelement 16 ist beispielsweise ein Isolierpapier-Flächenkörper, der erhalten wird, indem ein isolierendes Harz auf einer Polyesterschicht gestapelt wird, oder dergleichen.
Wie in 11 gezeigt, ist die Streukapazität 17, die zwischen der Wicklung und dem Stator erzeugt wird, gemäß der Dicke und der Permittivität des Isolierelements 16 bestimmt. Daher wird die Dicke des Isolierelements 16 der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 oder die Permittivität des Isolierelements 16 so eingestellt, dass die Streukapazität 17, die zwischen der Wicklung 14 und dem Stator 15 der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 erzeugt wird, so vorgegeben werden kann, dass sie mit der Streukapazität übereinstimmt, die zwischen der Wicklung und dem Stator der ersten rotierenden elektrischen Maschine 31 erzeugt wird.
Für den Fall, dass die zweite rotierende elektrische Maschine 32 verwendet wird, bei welcher die Einstellung so vorgenommen wird, kann die Funktion des Ausgleichskondensators, beschrieben bei der Ausführungsform 1, von der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 erzielt werden. Im Ergebnis weist das Antriebssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform für eine rotierende elektrische Maschine - wie in 10 gezeigt - nur die Ausgleichsinduktivität 9 und den Ausgleichswiderstand 10 auf, wobei der Ausgleichskondensator beseitigt ist.
Indessen sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 nicht parallelgeschaltet, sondern in Reihe, und zwar mit der Impedanz 72 gegenüber Erde. Genauer gesagt: Die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 sind zwischen jeden der Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und eine entsprechende der X-Phasen-Wicklung, Y-Phasen-Wicklung und Z-Phasen-Wicklung geschaltet.
Es sei angemerkt, dass auch im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Trägersignal 51B für den ersten Wechselrichter 21 und das Trägersignal 52B für den zweiten Wechselrichter 22 die gleiche Frequenz haben, aber in zueinander entgegengesetzten Phasen sind, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das so konfiguriert ist, können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 2.
Es sei Folgendes angemerkt: Obwohl bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 zwischen jeden der Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 32 und die entsprechende der X-Phasen-Wicklung, Y-Phasen-Wicklung und Z-Phasen-Wicklung geschaltet sind, können die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 auch zwischen den zweiten Wechselrichter 22 und jeden der drei Ausgangsanschlüsse 12a, 12b und 12c der Antriebseinrichtung 2 geschaltet sein.
Ausführungsform 5
12 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebssystems für eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 5. Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die rotierenden elektrischen Maschinen durch eine einzige rotierende elektrische Maschine ersetzt, die eine Struktur mit zwei Gruppen von Dreiphasen-Wicklungen aufweist.
Wie in 12 gezeigt, ist bei dem Antriebssystem 1 für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Antriebseinrichtung 2 die gleiche wie diejenige in Ausführungsform 1, aber die rotierenden elektrischen Maschinen sind durch eine einzige rotierende elektrische Maschine 30 mit einer Struktur mit zwei Gruppen von Dreiphasen-Wicklungen ersetzt. Die rotierende elektrische Maschine 30 weist Folgendes auf: eine Wicklungsgruppe 30a, die von Dreiphasen-Wicklungen gebildet wird, d. h. einer U-Phasen-Wicklung, einer V-Phasen-Wicklung und einer W-Phasen-Wicklung; und eine Wicklungsgruppe 30b, die von Dreiphasen-Wicklungen gebildet wird, d. h. einer X-Phasen-Wicklung, einer Y-Phasen-Wicklung und einer Z-Phasen-Wicklung.
Die drei Eingangsanschlüsse 31a, 31b und 31c der ersten rotierenden elektrischen Maschine 30 sind jeweils mit der U-Phasen-Wicklung, der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung verbunden. Außerdem sind die drei Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der zweiten rotierenden elektrischen Maschine 30 jeweils mit der X-Phasen-Wicklung, der Y-Phasen-Wicklung und der Z-Phasen-Wicklung verbunden. Die Impedanz 71 gegenüber Erde ist zwischen dem Erdpotential und den Eingangsanschlüssen 31a, 31b und 31c der rotierenden elektrischen Maschine 30 ausgebildet. Auf ähnliche Weise ist die Impedanz 72 gegenüber Erde zwischen dem Erdpotential und den übrigen Eingangsanschlüssen 32a, 32b und 32c ausgebildet.
Der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 sind zwischen das Erdpotential und jeden der Eingangsanschlüsse 32a, 32b und 32c der rotierenden elektrischen Maschine 30 geschaltet. Der Ausgleichskondensator 8, die Ausgleichsinduktivität 9 und der Ausgleichswiderstand 10 sind zum Einstellen der Impedanz gegenüber Erde der Wicklungsgruppe 30b angeordnet, so dass die Impedanz 71 gegenüber Erde der Wicklungsgruppe 30a mit der Impedanz 72 gegenüber Erde der Wicklungsgruppe 30b übereinstimmt.
Es sei angemerkt, dass auch im Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Trägersignal 51B für den ersten Wechselrichter 21 und das Trägersignal 52B für den zweiten Wechselrichter 22 die gleiche Frequenz haben, aber in zueinander entgegengesetzten Phasen sind, auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1.
Bei dem Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das so konfiguriert ist, können Gleichtaktstörungen über eine breite Frequenzregion verringert werden, auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform 2.
Obwohl die Offenbarung vorstehend anhand von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen erfolgt ist, versteht es sich, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, in deren Anwendbarkeit nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, mit welcher sie beschrieben sind, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen mit einer oder mehreren der Ausführungsformen der Offenbarung angewendet werden können.
Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, die nicht beispielhaft beschrieben sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann mindestens eine der Komponenten modifiziert, hinzugefügt oder weggelassen werden. Mindestens eine der Komponenten, die in mindestens einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt ist, kann ausgewählt werden und mit den Komponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform erwähnt sind.
Bezugszeichenliste

1: Antriebssystem
1a: positiver elektrischer Pfad
1b: negativer elektrischer Pfad
2: Antriebseinrichtung
3: rotierende elektrische Maschinengruppe
8: Ausgleichskondensator
9: Ausgleichsinduktivität
10: Ausgleichswiderstand
11a: Ausgangsanschluss
11b: Ausgangsanschluss
11c: Ausgangsanschluss
12a: Ausgangsanschluss
12b: Ausgangsanschluss
12c: Ausgangsanschluss
14: Wicklung
15: Stator
16: Isolierelement
17: Streukapazität
21: erster Wechselrichter
22: zweiter Wechselrichter
30a: Wicklungsgruppe
30b: Wicklungsgruppe
31: erste rotierende elektrische Maschine
32: zweite rotierende elektrische Maschine
30: rotierende elektrische Maschine
31a: Eingangsanschluss
31b: Eingangsanschluss
31c: Eingangsanschluss
32a: Eingangsanschluss
32b: Eingangsanschluss
32c: Eingangsanschluss
51: Steuerungseinheit
52: Steuerungseinheit
71: Impedanz gegenüber Erde
72: Impedanz gegenüber Erde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008109727 A [0005]

Claims

Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine, die konfiguriert ist zum Antreiben von zwei rotierenden elektrischen Maschinen, wobei die Antriebseinrichtung einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils die zwei rotierenden elektrischen Maschinen antreiben, wobei ein Trägersignal zum Steuern des ersten Wechselrichters und ein Trägersignal zum Steuern des zweiten Wechselrichters so vorgegeben sind, dass sie in einander entgegengesetzten Phasen sind, und wobei für mindestens einen Wechselrichter von dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen einem Ausgangsanschluss des mindestens einen Wechselrichters und einem Erdpotential angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen einer der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird.
Antriebseinrichtung für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ferner ein Ausgleichswiderstand zusätzlich zum Ausgleichskondensator und der Ausgleichsinduktivität angeordnet ist.
Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das Folgendes aufweist: - zwei rotierende elektrische Maschinen; und - eine Antriebseinrichtung, die konfiguriert ist zum Antrieben der zwei rotierenden elektrischen Maschinen, wobei die Antriebseinrichtung einen ersten Wechselrichter und einen zweiten Wechselrichter aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils die zwei rotierenden elektrischen Maschinen betreiben bzw. antreiben, wobei ein Trägersignal zum Steuern des ersten Wechselrichters und ein Trägersignal zum Steuern des zweiten Wechselrichters so vorgegeben sind, dass sie in einander entgegengesetzten Phasen sind, und wobei für mindestens eine Verbindungsleitung von einer Verbindungsleitung zwischen dem ersten Wechselrichter und einer der rotierenden elektrischen Maschinen und einer Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Wechselrichter und einer anderen der rotierenden elektrischen Maschinen ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen der mindestens einen Verbindungsleitung und einem Erdpotential angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen der anderen der rotierenden elektrischen Maschinen und dem Erdpotential erzeugt wird.
Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 3, wobei ferner ein Ausgleichswiderstand zusätzlich zum Ausgleichskondensator und der Ausgleichsinduktivität angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine, wobei ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss angeordnet sind, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde einer anderen rotierenden elektrischen Maschine übereinstimmt, die gemeinsam mit der rotierenden elektrischen Maschine angetrieben werden soll.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 5, wobei ferner ein Ausgleichswiderstand zusätzlich zum Ausgleichskondensator und der Ausgleichsinduktivität angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine, wobei zumindest ein Parameter von einer Dicke eines Isolierelements, das zwischen einer Wicklung und einem Stator angeordnet ist, und einer Permittivität des Isolierelements so eingestellt ist, dass die Streukapazität, die zwischen einem Eingangsanschluss und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Streukapazität einer anderen rotierenden elektrischen Maschine übereinstimmt, die gemeinsam mit der rotierenden elektrischen Maschine angetrieben werden soll, und wobei ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen dem Eingangsanschluss und der Wicklung angeordnet sind, so dass die Kapazitätskomponente und die Widerstandskomponente der Impedanz gegenüber Erde, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Erdpotential erzeugt wird, jeweils mit der Kapazitätskomponente und der Widerstandskomponente der Impedanz gegenüber Erde der anderen rotierenden elektrischen Maschine übereinstimmen.
Rotierende elektrische Maschine, die zwei Gruppen von Dreiphasen-Wicklungen aufweist, wobei für zumindest eine Gruppe von Wicklungen von den zwei Gruppen von Dreiphasen-Wicklungen ein Ausgleichskondensator und eine Ausgleichsinduktivität zwischen einem Eingangsanschluss der mindestens einen Gruppe von Wicklungen und einem Erdpotential angeordnet ist, so dass die Impedanz gegenüber Erde, die zwischen der einen Gruppe von Wicklungen und dem Erdpotential erzeugt wird, mit der Impedanz gegenüber Erde übereinstimmt, die zwischen einer anderen der Gruppen von Wicklungen und dem Erdpotential erzeugt wird.