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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungswandlereinrichtung und eine Antriebssteuerungsvorrichtung.
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Hintergrundtechnik
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Leistungswandlereinrichtungen, die auf Fahrzeugen montiert sind, wandeln von einem Leistungsgenerator, der durch einen Verbrennungsmotor angetrieben ist, zugeführte Leistung in zu einer Last zuführende Leistung, und führen die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last zu. Patentliteratur 1 beschreibt ein Beispiel solcher Leistungswandlereinrichtungen. Die Leistungswandlereinrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, weist einen Wandler auf, der Wechselstrom (AC)-Leistung, die von einem Leistungsgenerator, der durch einen Verbrennungsmotor zum Erzeugen von Leistung eingetrieben ist, und zugeführt ist, in Gleichstrom (DC)-Leistung, und einen Umrichter, der eine Ausgabe von dem Wandler in AC-Leistung wandelt und die AC-Leistung zu einem Induktionsmotor zuführt. Der Induktionsmotor wird durch die von dem Umrichter zugeführte Leistung angetrieben, um die Antriebskraft eines Fahrzeugs zu erzeugen.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2014-87116
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Um zu bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators ein Zielmoment erreicht, werden der Erregungsstrom und der Momentenstrom des Leistungsgenerators gesteuert. Genauer gesagt berechnet eine Steuerung einen Erregungsstrombefehlswert und einen Momentenstrombefehlswert, die bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators das Zielmoment erreicht und steuert den Wandler basierend auf den Erregungsstrombefehlswert und dem Momentenstrombefehlswert. Daher wird das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators gesteuert.
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In diesem Fall wird der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auf einem konstanten Wert entsprechend dem maximalen Moment des Leistungsgenerators gehalten. Wenn ein Fahrzeug mit der Leistungswandlereinrichtung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, fährt bzw. rollt, ist die Last des Leistungsgenerators gering aufgrund dessen, dass das Zielmoment des Leistungsgenerators geringer als das Maximalmoment ist. Wenn die Last des Leistungsgenerators niedrig ist, wird der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auf einem konstanten Wert entsprechend dem Maximalmoment des Leistungsgenerators, wie voranstehend beschrieben, gehalten. In diesem Fall ist die Effizienz des Leistungsgenerators geringer, als wenn die Last des Leistungsgenerators hoch ist.
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In Antwort auf das voranstehende Problem, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Leistungswandlereinrichtung und eine Antriebssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die die Effizienz eines Leistungsgenerators verbessern.
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Lösung des Problems
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Zum Erreichen der voranstehenden Aufgabe, weist eine Leistungswandlereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Leistungswandler, einen Zielmomentberechner und eine Leistungswandlersteuerung auf. Der Leistungswandler führt Erregungsleistung zu einem Leistungsgenerator zu, der in einem Erregungszustand durch eine Leistungsquelle zum Erzeugen von Leistung antreibbar ist, wandelt durch den Leistungsgenerator erzeugte Leistung in Leistung, die zu einer Last zuzuführen ist, und führt die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last zu. Der Zielmomentberechner berechnet ein Zielmoment des Leistungsgenerators gemäß einem Betriebszustand der Last. Während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator, berechnet die Leistungswandlersteuerung einen Momentenstrombefehlswert und einen Erregungsstrombefehlswert zum Bewirken, dass ein Ausgangsmoment des Leistungsgenerators das Zielmoment durch den Zielmoment annähert und steuert den Leistungswandler basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert. Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die durch die Leistungswandlersteuerung während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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In dem voranstehenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung, weisen die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die durch die Leistungswandlersteuerung während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator berechnet sind, eine positive Korrelation auf. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verbesserung der Effizienz des Leistungsgenerators.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
- 2 zeigt ein Diagramm einer Leistungswandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1, darstellend die Hardwarekonfiguration;
- 3 stellt Ablaufdiagramme eines Betriebs der Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 dar; (A) ist ein Ablaufdiagramm eines Startbefehlssignals; (B) ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebsbefehlssignals; (C) ist ein Ablaufdiagramm einer Leistungsquellerotationsgeschwindigkeit; (D) ist ein Ablaufdiagramm einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Filterkondensators; (E) ist ein Ablaufdiagramm eines Erregungsstrombefehlswerts; und (F) ist ein Ablaufdiagramm eines Momentenstrombefehlswerts;
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs einer initialen Erregung eines Leistungsgenerators, die durch die Leistungswandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird;
- 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs einer Steuerung des Leistungsgenerators, die durch die Leistungswandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird;
- 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
- 7 stellt Ablaufdiagramme eines Betriebs der Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 dar; (A) ist ein Ablaufdiagramm eines Startbefehlssignals; (B) ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebsbefehlssignals; (C) ist ein Ablaufdiagramm einer Leistungsquellerotationsgeschwindigkeit; (D) ist ein Ablaufdiagramm einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Filterkondensators; (E) ist ein Ablaufdiagramm eines Erregungsstrombefehlswerts; und (F) ist ein Ablaufdiagramm eines Momentenstrombefehlswerts;
- 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs einer Steuerung des Leistungsgenerators, die durch eine Leistungswandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 2 durchgeführt wird;
- 9 zeigt ein Blockdiagramm einer Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3; und
- 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs einer Steuerung des Leistungsgenerators, die durch eine Leistungswandlereinrichtung gemäß Ausführungsform 3 durchgeführt wird.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Leistungswandlereinrichtung und eine Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind dieselben oder äquivalente Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform 1
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Eine Antriebssteuerungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 wird beschrieben unter Nutzung einer Antriebssteuerungsvorrichtung, die auf einem Schienenfahrzeug befestigt ist, um das Schienenfahrzeug anzutreiben. Wie in 1 dargestellt, weist die Antriebssteuerungsvorrichtung 1 eine Leistungsquelle 11, eine Leistungsquellensteuerung 12 auf, die die Leistungsquelle 11 steuert und einen Geschwindigkeitssensor 13 auf, der die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 detektiert. Die Antriebssteuerungsvorrichtung 1 weist des Weiteren einen Leistungsgenerator 14 auf, der mit einem Erregungszustand durch die Leistungsquelle 11 zum Erzeugen von Leistung angetrieben wird, und eine Leistungswandlereinrichtung 20 auf, die die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugte Leistung in zu einer Last 51 zuzuführende Leistung wandelt und die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last 51 zuführt. Die Last 51 ist zum Beispiel ein Drei-Phasen-Induktionsmotor, der durch die Leistungsausgabe von der Leistungswandlereinrichtung 20 angetrieben wird, um die Antriebskraft des Schienenfahrzeugs zu erzeugen. In 1 geben gepunktet gestrichelte Pfeile verschiedene Signale an.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 weist einen Leistungswandler 21 auf, der die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugte Leistung in die zu der Last 51 zuzuführende Leistung wandelt, und einen Zielmomentberechner 22 auf, der ein Zielmoment des Leistungsgenerators 14 gemäß dem Betriebszustand der Last 51 berechnet. Die Leistungswandlereinrichtung 20 weist des Weiteren eine Leistungswandlersteuerung 23 auf, die einen Momentenstrombefehlswert und einen Erregungsstrombefehlswert berechnet, um zu bewirken, dass ein Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, und steuert den Leistungswandler 21 basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert. Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den Leistungswandler 21 durch Vektorsteuerung basierend auf den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert, um das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 zu steuern.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die durch die Leistungswandlersteuerung 23 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf. Daher variieren die Absolutwerte des Momentenstroms und des Erregungsstroms des Leistungsgenerators 14 gemeinsam gemäß dem Betriebszustand der Last 51. Zum Beispiel, wenn die Last des Leistungsgenerators 14 aufgrund eines Abnehmens in dem Leistungsverbrauch der Last 51 abnimmt, nimmt der Stromeffektivwert des Leistungsgenerators 14 ab, und daher wird die Effizienz des Leistungsgenerators 14 verbessert.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 weist des Weiteren vorzugsweise einen Leistungsspeicher 24 auf, der Leistung zum Erregen des Leistungsgenerators 14 zu dem Leistungswandler 21 zuführt, während der Leistungsgenerator 14 keine Leistung erzeugt, ein Schalter MC1 auf, der den Leistungsspeicher 24 mit dem Leistungswandler 21 elektrisch verbindet oder den Leistungsspeicher 24 elektrisch von dem Leistungswandler 21 trennt und eine Schaltersteuerung 25 auf, die den Schalter MC1 steuert.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 weist des Weiteren einen Strommesser CT1 auf, der den Wert von jedem U-Phasen-Strom, V-Phasen-Strom und W-Phasen-Strom misst, der in einer Schaltung zwischen dem Leistungsgenerator 14 und dem Leistungswandler 21 fließt, einen Strommesser CT2 auf, der den Wert von jedem U-Phasen-Strom, V-Phasen-Strom und W-Phasen-Strom misst, der zu der Last 51 von dem Leistungswandler 21 fließt, einen Spannungsmesser VT1 auf, der den Wert der Spannung zwischen Anschlüssen eines Filterkondensators FC1 misst, der in dem Leistungswandler 21 vorhanden ist und später beschrieben wird, und einen Geschwindigkeitssensor 26 auf, der die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51 misst.
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Die Komponenten der Antriebssteuerungsvorrichtung 1 werden nachstehend im Detail beschrieben.
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Die Leistungsquelle 11 erzeugt Motivleistung. Beispiele der Leistungsquelle 11 umfassen Verbrennungsmotoren, wie etwa einen Dieselmotor und einen Benzinmotor. In Ausführungsform 1 ist die Leistungsquelle 11 ein Verbrennungsmotor mit einem selbststartenden Motor. Eine Ausgangswelle der Leistungsquelle 11 ist mit einer Eingangswelle des Leistungsgenerators 14 verbunden. Diese Struktur überträgt die Rotation der Ausgangswelle der Leistungsquelle 11 an den Leistungsgenerator 14.
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Die Leistungsquellensteuerung 12 empfängt ein Startbefehlssignal S1 von einem Startschalter auf einer nicht dargestellten Fahrerkabine und empfängt ein Betriebsbefehlssignal S2 von einer Mastersteuerung an der Fahrerkabine. Das Startbefehlssignal S1 gibt den Start der Leistungsquelle 11 an. Das Startbefehlssignal S1 ist auf ein niedriges (L)-Niveau festgesetzt, um die Leistungsquelle 11 zu stoppen. Das Startbefehlssignal S1 ist festgesetzt auf ein hohes (H)-Niveau zum Starten der Leistungsquelle 11. Das Betriebsbefehlssignal S2 weist eine Leistungseinstellung auf, die eine Beschleunigung des Schienenfahrzeugs angibt, eine Bremseneinstellung auf, die eine Abbremsung des Schienenfahrzeugs angibt, oder Ähnliches.
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Wenn das Startbefehlssignal S1 auf dem H-Niveau ist, startet die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11. Genauer gesagt, wenn das Startbefehlssignal S1 auf dem H-Niveau ist, überträgt die Leistungsquellensteuerung 12 ein Steuerungssignal an den selbststartenden Motor zum Starten des selbststartenden Motors. In Antwort auf, dass die Rotationskraft des selbststartenden Motors auf die Leistungsquelle 11 übertragen wird, wird die Leistungsquelle 11 gestartet.
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Nachdem die Leistungsquelle 11 gestartet wird, steuert die Leistungsquellensteuerung 12, basierend auf einer Zielrotationsgeschwindigkeit entsprechend der Leistungseinstellung, der Bremseneinstellung, oder Ähnlichem, die durch das Betriebsbefehlssignal S2 angegeben ist, die Leistungsquelle 11 dazu zu bewirken, dass die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst wird, sich der Zielrotationsgeschwindigkeit annähert. Die Leistungsquellensteuerung 12 hält im Voraus, für jede Leistungseinstellung, jede Bremseneinstellung und Ähnliches, einen entsprechenden Wert der Zielrotationsgeschwindigkeit.
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Der Geschwindigkeitssensor 13 weist einen Pulsgenerator (PG) auf, der auf der Leistungsquelle 11 befestigt ist. In Antwort auf eine Pulssignalausgabe von dem PG, berechnet der Geschwindigkeitssensor 13 die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 und gibt ein Signal aus, das die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 angibt. Genauer gesagt zählt der Geschwindigkeitssensor 13 die ansteigenden Kanten des Pulssignals bei jeder Messzeitperiode und berechnet die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 basierend auf der gezählten Anzahl von ansteigenden Kanten innerhalb der Messzeitperiode.
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Der Leistungsgenerator 14 ist ein Induktionsgenerator. Die Eingangswelle des Leistungsgenerators 14 ist mit der Ausgangswelle der Leistungsquelle 11 verbunden. Nachdem sie durch die Leistungsquelle 11 in einem Erregungszustand des Empfangens von Zufuhr von Erregungsleistung für die Leistungswandlereinrichtung 20 angetrieben ist, erzeugt der Leistungsgenerator 14 AC-Leistung und gibt die erzeugte AC-Leistung an die Leistungswandlereinrichtung 20 aus.
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Die Komponenten der Leistungswandlereinrichtung 20, die Leistung von dem Leistungsgenerator 14 empfangen, werden nachstehend im Detail beschrieben.
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Der Leistungswandler 21 weist einen ersten Leistungswandler 31 auf, der die AC-Leistung, die von dem Leistungsgenerator 14 durch Primäranschlüsse zugeführt ist, in DC-Leistung um, und den Filterkondensator FC1 auf, der zwischen Sekundäranschlüssen des ersten Leistungswandlers 31 verbunden ist, und einen zweiten Leistungswandler 32 auf, der die von dem ersten Leistungswandler 31 durch den Filterkondensator FC1 zugeführte DC-Leistung in Dreiphasen-AC-Leistung wandelt, die der Last 51 zuzuführen ist, und führt die Dreiphasen-AC-Leistung zu der Last 51 zu.
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Der erste Leistungswandler 31 weist mehrere Schaltelemente auf und ist ein Wandler zur bidirektionalen Leistungwandlung. Die Schaltelemente in dem ersten Leistungswandler 31 sind zum Beispiel bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs). Die Schaltelemente werden ein- oder ausgeschaltet basierend auf Schaltsteuerungssignalen S3, die von der Leistungswandlersteuerung 23 übertragen werden. Daher wandelt der erste Leistungswandler 31 die AC-Leistung, die von dem Leistungsgenerator 14 zugeführt ist, in DC-Leistung oder wandelt die DC-Leistung, die von dem Filterkondensator FC1 zugeführt ist, in AC-Leistung.
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Der Filterkondensator FC1 wird mit Leistung geladen, die von dem ersten Leistungswandler 31 zugeführt wird, oder Leistung geladen, die von dem Leistungsspeicher 24 zugeführt ist.
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Der zweite Leistungswandler 32 wandelt die DC-Leistung, die von dem ersten Leistungswandler 31 durch den Filterkondensator FC1 zugeführt ist, in Dreiphasen-AC-Leistung, und führt die Dreiphasen-AC-Leistung zu der Last 51 zu. Zum Beispiel ist der zweite Leistungswandler 32 ein Umrichter mit variabler Frequenz, der die Schaltelemente aufweist. Der zweite Leistungswandler 32 wird durch eine nicht dargestellte Umrichtersteuerung gesteuert.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 gemäß dem Betriebszustand der Last 51. In Ausführungsform 1 nutzt der Zielmomentberechner 22 die Ausgangsleistung des Leistungswandlers 21, oder genauer gesagt, die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 als einen Wert, der den Betriebszustand der Last 51 repräsentiert. Insbesondere berechnet der Zielmomentberechner 22 das Moment des Drei-Phasen-Induktionsmotors, der die Last 51 ist, basierend auf gemessenen Werten des Phasenstroms, der von dem Strommesser CT2 erfasst ist. Der Zielmomentberechner 22 multipliziert das berechnete Moment des Drei-Phasen-Induktionsmotors durch die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51, die von dem Geschwindigkeitssensor 26 erfasst ist, um die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 zu berechnen. Der Zielmomentberechner 22 teilt die berechnete Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 durch die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst ist, um das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 zu berechnen.
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Das Startbefehlssignal S1 wird zu der Leistungswandlersteuerung 23 zugeführt. Die Leistungswandlersteuerung 23 erfasst von dem Strommesser CT1 den Wert von jedem von dem U-Phasen-Strom, dem V-Phasen-Strom und dem W-Phasen-Strom auf, der zwischen dem Leistungsgenerator 14 und dem Leistungswandler 21 fließen. Die Leistungswandlersteuerung 23 erfasst die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 von dem Spannungsmesser VT1. Die Leistungswandlersteuerung 23 erfasst das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 von dem Zielmomentberechner 22.
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Die Leistungswandlersteuerung 23 gibt die Schaltsteuerungssignale S3 aus, die die Zeitabfolge des Einschaltens oder Ausschaltens der Schaltelemente in dem ersten Leistungswandler 31 steuern und steuert den ersten Leistungswandler 31. Genauer gesagt, ermöglicht die Leistungswandlersteuerung 23 dem ersten Leistungswandler 31 als ein DC-AC Wandler zu arbeiten, der die DC-Leistung, die von dem Filterkondensator FC1 zugeführt ist, der mit Ausgangsleistung des Leistungsspeichers 24 geladen ist, in AC-Leistung oder als ein AC-DC Wandler, der die AC-Leistung, die von dem Leistungsgenerator 14 zugeführt ist, in DC-Leistung wandelt.
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Genauer gesagt, berechnet die Leistungswandlersteuerung 23 ein Erregungsstrombefehlswert zur initialen Erregung während der initialen Erregung des Leistungsgenerators 14. Während der initialen Erregung, wird der Momentenstrombefehlswert auf Null festgesetzt. Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 basierend auf dem Erregungsstrombefehlswert zur initialen Erregung. Daher wandelt der erste Leistungswandler 31 die DC-Leistung, die von dem Filterkondensator FC1 zugeführt ist, der mit Ausgangsleistung des Leistungsspeichers 24 geladen ist, in AC-Leistung und führt die AC-Leistung an dem Leistungsgenerator 14 zu. Dies bewirkt die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 und der Leistungsgenerator 14 beginnt Leistung zu erzeugen.
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Die Leistungswandlersteuerung 23 berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert, um zu bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, das durch den Zielmomentberechner 22 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet ist. Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert. Wie voranstehend beschrieben, steuert die Leistungswandlersteuerung 23 den ersten Leistungswandler 31 durch Vektorsteuerung basierend auf dem Momentenstrombefehlswert und dem Erregungsstrombefehlswert, um das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 zu steuern.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die durch die Leistungswandlersteuerung 23 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf. Mit anderen Worten, wenn der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts abnimmt, nimmt auch der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts ab. Wenn der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts ansteigt, steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts an. Der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts ist vorzugsweise größer als oder gleich zu dem Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die durch die Leistungswandlersteuerung 23 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, sind vorzugsweise erwartungsgemäß gleich zueinander. Genauer gesagt, berechnet die Leistungswandlersteuerung 23 den Momentenstrombefehlswert, um zu bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, und berechnet den Erregungsstrombefehlswert mit dem Absolutwert, der erwartet wird??? gleich zu dem Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts zu sein.
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Der Leistungsspeicher 24 weist eine wiederaufladbare Batterie auf und ist mit dem Filterkondensator FC1 parallel verbunden. Wenn der Filterkondensator FC1 mit Leistung geladen wird, die durch den Leistungsspeicher 24 abgegeben wird, kann die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchgeführt werden.
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Der Schalter MC1 ist zwischen dem Leistungsspeicher 24 und dem ersten Leistungswandler 31 angeordnet. Genauer gesagt ist ein Ende des Schalters MC1 mit einem Anschluss des Leistungsspeichers 24 verbunden und das andere Ende des Schalters MC1 ist mit einem Verbindungspunkt der Verbindungspunkte zwischen den Sekundäranschlüssen des ersten Leistungswandlers 31 und den Primäranschlüssen des zweiten Leistungswandlers 32 verbunden. Zum Beispiel ist der Schalter MC1 ein Gleichstromelektromagnetschalter.
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Die Schaltersteuerung 25 steuert den Schalter MC1. Genauer gesagt überträgt die Schaltersteuerung 25 an den Schalter MC1, ein Schaltersteuerungssignal S4, das den Schalter MC1 einschaltet oder ausschaltet. Wenn die Schaltersteuerung 25 den Schalter MC1 einschaltet, sind beide Enden des Schalters MC1 elektrisch verbunden und der Leistungsspeicher 24 wird elektrisch mit dem Leistungswandler 21 verbunden. Wenn die Schaltersteuerung 25 den Schalter MC1 ausschaltet, sind beide Enden des Schalters MC1 isoliert, und der Leistungsspeicher 24 wird elektrisch von dem Leistungswandler 21 getrennt.
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Der Geschwindigkeitssensor 26 weist ein PG auf, das auf der Last 51 befestigt ist. Basierend auf einer Pulssignalausgabe von dem PG, der auf der Last 51 befestigt ist, berechnet der Geschwindigkeitssensor 26 die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51 und gibt ein Signal aus, das die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51 angibt. Genauer gesagt zählt der Geschwindigkeitssensor 26 die ansteigenden Kanten des Pulssignals bei jeder Messzeitperiode und berechnet die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51 basierend auf der gezählten Anzahl von steigenden Kanten innerhalb der Messzeitperiode.
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Die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 20 mit der voranstehenden Struktur, oder genauer gesagt, der Zielmomentberechner 22, die Leistungswandlersteuerung 23 und die Schaltersteuerung 25 sind durch einen Prozessor 61, einen Speicher 62 und eine Schnittstelle 63 implementiert, wie in 2 dargestellt. Ein Bus 60 verbindet den Prozessor 61, den Speicher 62 und die Schnittstelle 63 miteinander. Der Bus 60 und die Schnittstelle 63 verbinden den Prozessor 61 mit einer Sensorgruppe innerhalb und außerhalb der Leistungswandlereinrichtung 20, oder genauer gesagt, mit jedem von den Strommessern CT1 und CT2, dem Spannungsmesser VT1 und den Geschwindigkeitssensoren 13 und 26. Der Prozessor 61 führt ein Programm aus, das in dem Speicher 62 gespeichert ist, um eine Berechnung in jedem von dem Zielmomentberechner 22, der Leistungswandlersteuerung 23 und der Schaltersteuerung 25 durchzuführen.
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Die Schnittstelle 63 verbindet die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 20 mit der Sensorgruppe innerhalb und außerhalb der Leistungswandlereinrichtung 20. Die Schnittstelle 63 errichtet eine Kommunikation und erfüllt mehrere Arten von Schnittstellenstandards wie geeignet. 2 stellt die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 20 mit einem einzelnen Prozessor 61 und einem einzelnen Speicher 62 dar. Die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 20 können mehrere Prozessoren 61 und mehrere Speicher 62 aufweisen.
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Der Betrieb der Antriebssteuerungsvorrichtung 1 mit der voranstehenden Struktur ist beschrieben mit Bezug auf Ablaufdiagramme von (A) bis (F) von 3 als ein Beispiel, in dem die Leistungsquelle 11 zu einem Zeitpunkt T1 startet.
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Bis zum Zeitpunkt T1, oder mit anderen Worten, während die Leistungsquelle 11 gestoppt wird, ist das Startbefehlssignal S1 auf dem L-Niveau und das Betriebsbefehlssignal S2 gibt eine Bremseneinstellung B1 an, wie in (A) und (B) der 3 dargestellt. Wie in (C) in 3 dargestellt, weist die Leistungsquelle 11, die gestoppt ist, eine Rotationsgeschwindigkeit RPM0 auf. Der Filterkondensator FC1 mit der Leistungsquelle 11 gestoppt, wird entladen, und der Filterkondensator FC1 in dem entladenen Zustand weist eine Spannung EFC0 zwischen den Anschlüssen, wie in (D) der 3 dargestellt, auf.
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Mit der Leistungsquelle 11 gestoppt, stoppt der Leistungsgenerator 14. Wie in (E) der 3 dargestellt, die den Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts darstellt, weist der Erregungsstrombefehlswert während eines Stoppens des Leistungsgenerators 14 einen Absolutwert Id0 auf. Wie dargestellt in (F) der 3, die den Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts darstellt, weist der Momentenstrombefehlswert während des Stoppens des Leistungsgenerators 14 einen Absolutwert Iq0 auf.
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Wie in (A) in 3 dargestellt, wenn das Startbefehlssignal S1 sich von dem L-Niveau auf das H-Niveau zum Zeitpunkt T1 ändert, startet die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11. Wie in (C) in 3 dargestellt, beginnt die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 sich von der Rotationsgeschwindigkeit RPM0 aus zu vergrößern. Die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 erreicht dann eine Rotationsgeschwindigkeit RPM1. Die Rotationsgeschwindigkeit RPM1 ist die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, wenn die Leistungsquelle 11 startet und das Betriebsbefehlssignal S2 die Bremseneinstellung B1 angibt.
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Wenn das Startbefehlssignal S1 sich von dem L-Niveau auf das H-Niveau ändert, schaltet die Schaltersteuerung 25 den Schalter MC1 ein. Daher beginnt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 sich von der Spannung EFC0 zum Zeitpunkt T1 zu vergrößern, wie in (D) in 3 dargestellt. Wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 eine Spannung EFC1 zum Zeitpunkt T2 erreicht, kann die Leistungswandlereinrichtung 20 die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführen. Die Spannung EFC1 ist die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1, wenn der Filterkondensator FC1 auf ein Niveau geladen ist, auf dem die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführbar ist. Die Schaltersteuerung 25 schaltet den Schalter MC1 zum Zeitpunkt T2 aus. Daher wird der Leistungsspeicher 24 elektrisch von dem Leistungswandler 21 getrennt.
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Die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14, die durch die Leistungswandlereinrichtung 20 durchgeführt wird, ist mit Bezug auf 4 beschrieben. Die Leistungswandlersteuerung 23 in der Leistungswandlereinrichtung 20 wiederholt die Verarbeitung in Schritt S11, wenn das Startbefehlssignal S1 nicht auf dem H-Niveau ist, das den Start der Leistungsquelle 11 angibt (Nein in Schritt S 11). Die Leistungswandlersteuerung 23 erfasst die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1, wenn das Startbefehlssignal S1 auf dem H-Niveau ist, das den Start der Leistungsquelle 11 angibt (Ja in Schritt S 11), oder genauer gesagt, nach dem Zeitpunkt T1 in 3, und bestimmt, ob die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 größer als oder gleich zu der Spannung EFC1 ist.
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Die Leistungswandlersteuerung 23 wiederholt die Verarbeitung in Schritt S12, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 nicht die Spannung EFC1 erreicht (Nein in Schritt S12) wie in 4 dargestellt, oder genauer gesagt, zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 in 3. Die Leistungswandlersteuerung 23 berechnet den Erregungsstrombefehlswert für die initiale Erregung (Schritt S13), wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1 größer als oder gleich zu der Spannung EFC1 ist (Ja in Schritt S12), wie in 4 dargestellt. Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 basierend auf dem Erregungsstrombefehlswert zur initialen Erregung (Schritt S14). Wenn die Verarbeitung in Schritt S14 geendet hat, beendet die Leistungswandlereinrichtung 20 die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14.
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Wie voranstehend beschrieben, vergrößert sich der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts zunehmend vom Zeitpunkt T2 aus, wie in (E) in 3 dargestellt, wenn die Leistungswandlersteuerung 23 die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführt. Der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts erreicht dann einen Absolutwert Id1 zum Zeitpunkt T3. Wenn der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts den Absolutwert Id1 erreicht, ist die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 vollständig, und der Leistungsgenerator 14 beginnt Leistung zu erzeugen.
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Nachfolgend gibt die Mastersteuerung eine Leistungseinstellung N2 ein und das Betriebsbefehlssignal S2 gibt die Leistungseinstellung N2 ein. Diese Zeit ist definiert als eine Zeit T4. Nach dem Zeitpunkt T4, steuert die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11 dazu zu bewirken, dass Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 sich einer Rotationsgeschwindigkeit RPM3 annähert, entsprechend der Leistungseinstellung N2. Mit einem Ansteigen in der Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, nimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Leistungsgenerators 14 zu, und das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 steigt auch an.
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Wenn die Leistungseinstellung N2 zum Zeitpunkt T4 eingegeben wird, beginnt die Umrichtersteuerung den zweiten Leistungswandler 32 zu steuern. Daher wandelt der zweite Leistungswandler 32 die DC-Leistung, die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugt ist, die durch den ersten Leistungswandler 31 gewandelt ist, und von den Primäranschlüssen durch den Filterkondensator FC1 zugeführt ist, hin zu der Last 51 zuzuführende Leistung, und führt die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last 51 zu. Mit anderen Worten nimmt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 nach dem Zeitpunkt T4 zu.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 steuert den Leistungsgenerator 14 gemäß dem Zielmoment, das basierend auf den Betriebszustand der Last 51 berechnet ist, oder genauer gesagt, die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32. Die Steuerung des Leistungsgenerators 14 durch die Leistungswandlereinrichtung 20 wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Zum Beispiel, wenn die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 vollständig ist, beginnt die Leistungswandlereinrichtung 20 die Steuerung in 5.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet das Moment des Drei-Phasen-Induktionsmotors, der die Last 51 ist, basierend auf den gemessenen Werten des Phasenstroms, der von dem Strommesser CT2 erfasst wird. Der Zielmomentberechner 22 multipliziert den berechneten Moment des Drei-Phasen-Induktionsmotors durch die Rotationsgeschwindigkeit der Last 51, die von dem Geschwindigkeitssensor 26 erfasst ist, um die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 zu berechnen (Schritt S21).
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Der Zielmomentberechner 22 teilt dann die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32, die in Schritt S21 berechnet ist, durch die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst ist, um das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 zu berechnen (Schritt S22).
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Die Leistungswandlersteuerung 23 berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert, um zu bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, das in Schritt S22 berechnet ist (Schritt S23). Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 durch Vektorsteuerung basierend auf den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert, der in Schritt S23 berechnet ist (Schritt S24). Wenn die Verarbeitung in Schritt S24 vollständig ist, wiederholen die Komponenten der Leistungswandlereinrichtung 20 die voranstehende Verarbeitung von Schritt S21.
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Wenn die Mastersteuerung die Leistungseinstellung N2 zum Zeitpunkt T4 in 3 eingibt, steigt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32, wie voranstehend beschrieben, an. Durch die Steuerung des Leistungsgenerators 14 durch die Leistungswandlereinrichtung 20 in 5, steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts, wie in (F) in 3 dargestellt, an. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq0 auf einen Absolutwert Iq2 an. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf, und daher steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch, wie in (E) in 3 dargestellt, an. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id1 auf einen Absolutwert Id3 an. Der Absolutwert Id3 passt vorzugsweise zu dem Absolutwert Iq2.
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Nachfolgend, wenn die Mastersteuerung eine Leistungseinstellung N1 eingibt, gibt das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N1 an. Dieser Zeitpunkt ist definiert als ein Zeitpunkt T5. Eine Beschleunigung, die durch die Leistungseinstellung N1 angegeben wird, ist geringer als eine Beschleunigung, die durch die Leistungseinstellung N2 angegeben ist.
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Nach dem Zeitpunkt T5, steuert die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11 dazu zu bewirken, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 sich an die Rotationsgeschwindigkeit RPM2 annähert, die der Leistungseinstellung N1 entspricht. Die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32, wenn das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N1 angibt, ist geringer als die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32, wenn das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N2 angibt. Mit anderen Worten, nimmt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 nach dem Zeitpunkt T5 ab.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 wiederholt die Steuerung des Leistungsgenerators 14 in 5 nach dem Zeitpunkt T5. Das Zielmoment, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn das Betriebsbefehlssignal S2 angibt, dass die Leistungseinstellung N1 geringer als das Zielmoment ist, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N2 angibt. Daher nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts nach dem Zeitpunkt T5 ab, wie in (F) in 3 dargestellt. Genauer gesagt, nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq2 auf den Absolutwert Iq1 ab. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf, und daher nimmt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch nach dem Zeitpunkt T5 ab, wie in (E) in 3 dargestellt. Genauer gesagt, nimmt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id3 auf einen Absolutwert Id2 ab.
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Wie voranstehend beschrieben, variieren die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts zusammen gemäß des Betriebszustands der Last 51 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14, oder genauer gesagt, nach dem Zeitpunkt T3 in 3.
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Die Leistungswandlereinrichtung 20 gemäß Ausführungsform 1 berechnet das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 gemäß dem Betriebszustand der Last 51 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14, und berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert gemäß dem Zielmoment, wie voranstehend beschrieben. Die Leistungswandlereinrichtung 20 führt eine Vektorsteuerung basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert durch und steuert das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf. Daher variieren die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts zusammen gemäß dem Betriebszustand der Last 51, oder genauer gesagt, die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32. Daher ist die Effizienz des Leistungsgenerators 14 höher als wenn Vektorsteuerung durchgeführt wird mit dem Erregungsstrombefehlswert konstant gehalten. Zum Beispiel, wenn die Leistungsverbrauch der Last 51 abnimmt, mit anderen Worten, wenn die Last des Leistungsgenerators 14 abnimmt, nehmen Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts ab. Daher verbessert die Abnahme im Stromeffektivwert des Leistungsgenerators 14 die Effizienz des Leistungsgenerators 14.
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Wenn die Leistungswandlereinrichtung 20 den Momentenstrombefehlswert gemäß dem Zielmoment berechnet und den Erregungsstrombefehlswert mit dem Absolutwert berechnet, der erwartet wird, gleich zu dem Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts zu sein, nimmt ein Blindstrom ab, und daher wird die Effizienz des Leistungsgenerators 14 verbessert.
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Ausführungsform 2
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Die Antriebssteuerungsvorrichtung können Leistung zu mehreren Lasten zuführen. Eine Antriebssteuerungsvorrichtung 2, die Leistung zu Lasten 51 und 52 gemäß Ausführungsform 2 zuführt, wird beschrieben.
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Die Antriebssteuerungsvorrichtung 2, die in 6 dargestellt ist, weist eine Leistungswandlereinrichtung 30 auf, die Leistung wandelt, die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugt ist in Leistung, die zu den Lasten 51 und 52 zuzuführen ist und führt die von der Wandlung resultierende Leistung zu den Lasten 51 und 52 zu. Die Last 52 ist zum Beispiel eine Fahrzeugbordvorrichtung, wie etwa ein Beleuchter oder eine Klimaanlage. In Ausführungsform 2 arbeitet die Last 52 unter der Zufuhr von Dreiphasen-AC-Leistung von der Leistungswandlereinrichtung 30.
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Die Struktur der Leistungswandlereinrichtung 30 ist nachstehend beschrieben mit Fokus auf die Unterschiede von der Leistungswandlereinrichtung 20 gemäß Ausführungsform 1.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 weist einen Leistungswandler 27 auf, der die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugte Leistung in Leistung wandelt, die der Last 51 zuzuführen ist. Die Leistungswandlereinrichtung 30 weist des Weiteren einen Strommesser CT3 auf, der den Wert von jedem U-Phasen-Strom, V-Phasen-Strom und W-Phasen-Strom misst, der in einer Schaltung zwischen dem Leistungswandler 27 und der Last 52 fließt und einem Spannungsmesser VT2, der die Leitungsspannung der Dreiphasen-AC-Leistung misst, die der Last 52 von dem Leistungswandler 27 zugeführt ist.
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Zusätzlich zu der Struktur des Leistungswandlers 21 gemäß Ausführungsform 1, weist der Leistungswandler 27 einen zweiten Leistungswandler 33 auf, der die DC-Leistung wandelt, die von dem ersten Leistungswandler 31 durch den Filterkondensator FC1 zugeführt ist, in Dreiphasen-AC-Leistung, die zu der Last 52 zuzuführen ist, und führt die Dreiphasen-AC-Leistung zu der Last 52 zu.
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Der zweite Leistungswandler 33 wandelt die DC-Leistung, die von dem ersten Leistungswandler 31 durch den Filterkondensator FC1 zugeführt ist, in Dreiphasen-AC-Leistung und führt die Dreiphasen-AC-Leistung zu der Last 52 zu. Zum Beispiel ist der zweite Leistungswandler 33 ein Konstantspannungs-Konstantfrequenz-Umrichter mit mehreren Schaltelementen. Der zweite Leistungswandler 33 wird durch eine nicht dargestellte Umrichtersteuerung gesteuert.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet das Moment der Last 51 basierend auf den gemessenen Werten des Phasenstroms, der von dem Strommesser CT2 erfasst ist, und multipliziert das berechnete Moment der Last 51 mit der Rotationsgeschwindigkeit der Last 51, die von dem Geschwindigkeitssensor 26 erfasst ist, um die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 auf dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1 zu berechnen. Der Zielmomentberechner 22 berechnet jedem von einer U-Phasen-Spannung, einer V-Phasen-Spannung und einer W-Phasen-Spannung der Dreiphasen-AC-Leistungsausgabe durch den zweiten Leistungswandler 33 basierend auf der Leitungsspannung, die von dem Spannungsmesser VT2 erfasst ist. Der Zielmomentberechner 22 berechnet dann die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 33 basierend auf der berechneten U-Phasen-Spannung, der berechneten V-Phasen-Spannung und der berechneten W-Phasen-Spannung genauso wie den U-Phasen-Strom, den V-Phasen-Strom und den W-Phasen-Strom, der von dem Strommesser CT3 erfasst ist.
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Der Zielmomentberechner 22 addiert die berechnete Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 und die berechnete Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 33, und dividiert die Summe durch die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst ist, um das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 zu berechnen.
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Die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 30 mit der voranstehenden Struktur, oder genauer gesagt, der Zielmomentberechner 22, die Leistungswandlersteuerung 23 und die Schaltersteuerung 25 sind durch dieselbe Hardwarekonfiguration wie in Ausführungsform 1 implementiert.
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Der Betrieb der Antriebssteuerungsvorrichtung 2 mit der voranstehenden Struktur wird mit Bezug auf die Ablaufdiagramme von (A) bis (F) in 7 als ein Beispiel beschrieben, in dem die Leistungsquelle zu einem Zeitpunkt T11 startet.
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Ähnlich zur Ausführungsform 1, bis zu dem Zeitpunkt T11, mit anderen Worten, während die Leistungsquelle 11 gestoppt ist, ist das Startbefehlssignal S1 auf dem L-Niveau und das Betriebsbefehlssignal S2 gibt die Bremseneinstellung B1 an, wie in (A) und (B) in 7 dargestellt. Wie dargestellt in (C) in 7, weist die Leistungsquelle 11, die gestoppt ist, eine Rotationsgeschwindigkeit RPM0 auf. Der Filterkondensator FC1 mit der Leistungsquelle 11 gestoppt, wird entladen, und der Filterkondensator FC1 in dem entladenen Zustand weist eine Spannung EFC0 zwischen den Anschlüssen, wie in (D) in 7 dargestellt, auf.
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Mit der Leistungsquelle 11 gestoppt, stoppt der Leistungsgenerator 14. Wie in (E) der 7 dargestellt, die den Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts darstellt, weist der Erregungsstrombefehlswert während des Stoppens des Leistungsgenerators 14 einen Absolutwert Id0 auf. Wie dargestellt in (F) von 7, die den Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts darstellt, weist der Momentenstrombefehlswert während des Stoppens des Leistungsgenerators 14 einen Absolutwert Iq0 auf.
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Wie in (A) von 7 dargestellt, wenn das Startbefehlssignal S1 sich von dem L-Niveau auf das H-Niveau zum Zeitpunkt T11 ändert, startet die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11 wie in Ausführungsform 1. Wie in (C) von 7 dargestellt, beginnt die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 sich von der Rotationsgeschwindigkeit RPM0 zum Zeitpunkt T11 anzusteigen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 erreicht dann eine Rotationsgeschwindigkeit RPM1. Die Rotationsgeschwindigkeit RPM1 ist die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, wenn die Leistungsquelle 11 beginnt und das Betriebsbefehlssignal S2 die Bremseneinstellung B1 angibt.
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Wenn das Startbefehlssignal S 1 sich von dem L-Niveau auf das H-Niveau ändert, schaltet die Schaltersteuerung 25 den Schalter MC1 ein. Daher beginnt die Spannung über den Filterkondensator FC1 von der Spannung EFC0 zum Zeitpunkt T11 anzusteigen, wie in (D) in 7 dargestellt. Wenn die Spannung über den Filterkondensator FC1 eine Spannung EFC1 zu einem Zeitpunkt T12 erreicht, kann die Leistungswandlereinrichtung 30 die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführen. Die Schaltersteuerung 25 schaltet den Schalter MC1 zum Zeitpunkt T12 aus. Daher wird der Leistungsspeicher 24 elektrisch von dem Leistungswandler 27 getrennt.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 führt die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 ähnlich zu der Leistungswandlereinrichtung 20 gemäß Ausführungsform 1 durch. Der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts nimmt zunehmend vom Zeitpunkt T12 zu, wie in (E) von 7 dargestellt, wenn die Leistungswandlersteuerung 23 in der Leistungswandlereinrichtung 30 die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführt. Der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts erreicht dann einen Absolutwert Id1 zum Zeitpunkt T13. Wenn der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts den Absolutwert Id1 erreicht, ist die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 vollständig, und der Leistungsgenerator 14 beginnt Leistung zu erzeugen.
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Die Umrichtersteuerung beginnt den zweiten Leistungswandler 33 zum Zeitpunkt T13 zu steuern und führt Leistung zu der Last 52 zu und die Last 52 beginnt zu arbeiten. Daher nimmt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 33 zu.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 steuert den Leistungsgenerator 14 gemäß dem Zielmoment, das basierend auf den Betriebszustand der Last 51 berechnet ist, oder genauer gesagt, die Summe der Ausgangsleistung der zweiten Leistungswandler 32 und 33. Die Steuerung des Leistungsgenerators 14, die durch die Leistungswandlereinrichtung 30 durchgeführt ist, wird mit Bezug auf 8 beschrieben. Zum Beispiel, wenn die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 vollständig ist, beginnt die Leistungswandlereinrichtung 30 die Steuerung wie in 8 dargestellt.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 basierend auf den gemessenen Werten des Phasenstroms, der von dem Strommesser CT2 erfasst ist, und der Rotationsgeschwindigkeit der Last 51, die von dem Geschwindigkeitssensor 26 erfasst ist, und berechnet die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 33 basierend auf der Leitungsspannung, die von dem Spannungsmesser VT2 erfasst ist, und den Phasenstrom, der von dem Strommesser CT3 erfasst ist (Schritt S31).
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Der Zielmomentberechner 22 addiert die Ausgangsleistung der zweiten Leistungswandler 32 und 33, die in Schritt S31 berechnet sind (Schritt S32).
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 basierend auf der Summe der Ausgangsleistung der zweiten Leistungswandler 32 und 33, die in Schritt S32 berechnet ist (Schritt S33).
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Die Leistungswandlersteuerung 23 berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert zum Bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, in Schritt S33 berechnet ist (Schritt S34). Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 durch Vektorsteuerung basierend auf den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert, der in Schritt S34 berechnet ist (Schritt S35). Wenn die Verarbeitung in Schritt S35 vollständig ist, wiederholen die Komponenten der Leistungswandlereinrichtung 30 die voranstehende Verarbeitung von Schritt S31.
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Wenn die Last 52 beginnt zum Zeitpunkt T13 in 7 zu arbeiten, wie voranstehend beschrieben, steigt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 33 an. Als ein Ergebnis des Steuerungsprozesses für den Leistungsgenerator 14, der durch die Leistungswandlereinrichtung 30 durchgeführt wird, wie in 8 dargestellt, steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts an, wie in (F) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq0 auf den Absolutwert Iq1 an. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf, und daher steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch an, wie in (E) von 7 dargestellt. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id1 auf einen Absolutwert Id2 an. Der Absolutwert Id2 passt vorzugsweise zu dem Absolutwert Iq2.
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Nachfolgend, wenn die Mastersteuerung eine Leistungseinstellung N2 eingibt, gibt das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N2 an. Dieser Zeitpunkt ist definiert als ein Zeitpunkt T14. Nach dem Zeitpunkt T14, steuert die Leistungsquellensteuerung 12 die Leistungsquelle 11 dazu zu bewirken, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 sich einer Rotationsgeschwindigkeit RPM3 entsprechend zu der Leistungseinstellung N2 annähert. Mit einem Ansteigen in der Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, steigt die Rotationsgeschwindigkeit des Leistungsgenerators 14 an, und das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 steigt ebenfalls an.
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Wenn die Leistungseinstellung N2 zum Zeitpunkt T14 angegeben wird, beginnt die Umrichtersteuerung den zweiten Leistungswandler 32 zu steuern. Daher wandelt der zweite Leistungswandler 32 die DC-Leistung, die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugt ist, gewandelt durch den ersten Leistungswandler 31 ist, und von den Primäranschlüssen durch den Filterkondensator FC1 zugeführt ist, in Leistung, die zu der Last 51 zuzuführen ist, und führt die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last 51 zu. Mit anderen Worten, steigt die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 nach dem Zeitpunkt T14 an.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 führt die Steuerung des Leistungsgenerators 14 in 8 nach dem Zeitpunkt T14 durch. Das Zielmoment, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn die Last 52 arbeitet und das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N2 angibt, ist größer als das Zielmoment, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn die Last 52 arbeitet und das Betriebsbefehlssignal S2 die Bremseneinstellung B1 angibt. Daher nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts nach dem Zeitpunkt T14 zu, wie in (F) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq1 auf einen Absolutwert Iq3 zu. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf und daher steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch nach dem Zeitpunkt T14 an, wie in (E) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id2 zu dem Absolutwert Id4 an. Der Absolutwert Id4 passt vorzugsweise zu dem Absolutwert Iq3.
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Nachfolgend, wenn die Mastersteuerung keine Eingabe einer Leistungseinstellung oder einer Bremseneinstellung eingibt, gibt das Betriebsbefehlssignal S2 eine Einstellung N0 an. Die Einstellung N0 bedeutet, dass das Fahrzeug rollt. Dieser Zeitpunkt ist definiert als ein Zeitpunkt T15. Nach dem Zeitpunkt T15 wird die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 dazu gesteuert, sich der Rotationsgeschwindigkeit RPM1 entsprechend der Einstellung N0 anzunähern. Die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 entsprechend der Einstellung N0 ist dieselbe wie die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 entsprechend der Bremseneinstellung B1. Da die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 abnimmt, nimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Leistungsgenerators 14 ab und das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 nimmt auch ab.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 führt die Steuerung des Leistungsgenerators 14 in 8 nach dem Zeitpunkt T15 aus. Das Zielmoment, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn die Last 52 arbeitet und das Betriebsbefehlssignal S2 gibt an, dass die Einstellung N0 geringer als das Zielmoment ist, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist, wenn die Last 52 arbeitet und das Betriebsbefehlssignal S2 die Leistungseinstellung N2 angibt. Daher nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts nach dem Zeitpunkt T15 ab, wie in (F) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, nimmt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq3 auf den Absolutwert Iq1 ab. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf, und daher nimmt Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch nach dem Zeitpunkt T15 ab, wie in (E) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, nimmt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id4 auf den Absolutwert Id2 ab. Der Absolutwert Id2 passt vorzugsweise zum Absolutwert Iq1.
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Der Leistungsverbrauch der Last 52 steigt dann an. Dieser Zeitpunkt ist definiert als ein Zeitpunkt T16. Die Leistungswandlereinrichtung 30 führt die Steuerung des Leistungsgenerators 14 in 8 nach dem Zeitpunkt T16 durch. Wenn der Leistungsverbrauch der Last 52 ansteigt, während ein Schienenfahrzeug fährt bzw. rollt, steigt das Zielmoment an, das durch den Zielmomentberechner 22 berechnet ist. Daher steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts nach dem Zeitpunkt T16 an, wie in (F) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Momentenstrombefehlswerts von dem Absolutwert Iq1 auf den Absolutwert Iq2 an. Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts weisen eine positive Korrelation auf, und daher steigt Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts auch nach dem Zeitpunkt T16 an, wie in (E) in 7 dargestellt. Genauer gesagt, steigt der Absolutwert des Erregungsstrombefehlswerts von dem Absolutwert Id2 auf einen Absolutwert Id3 an. Der Absolutwert Id3 passt vorzugsweise zum Absolutwert Iq2.
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Wie voranstehend beschrieben, variieren die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts gemeinsam gemäß den Betriebszuständen der Lasten 51 und 52 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14, oder genauer gesagt, nach dem Zeitpunkt T13 in 7.
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Die Leistungswandlereinrichtung 30 gemäß Ausführungsform 2 berechnet das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 gemäß den Betriebszuständen der Lasten 51 und 52 während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14, und berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert gemäß dem Zielmoment, wie voranstehend beschrieben. Die Leistungswandlereinrichtung 30 führt Vektorsteuerung basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert durch, und steuert das Leistungserzeugungsmoment des Leistungsgenerators 14.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf. Daher variieren die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts zusammen gemäß den Betriebszustände der Lasten 51 und 52, oder genauer gesagt, der Summe der Ausgangsleistung der zweiten Leistungswandler 32 und 33. Daher ist die Effizienz des Leistungsgenerators 14 höher, als wenn Vektorsteuerung durchgeführt wird mit dem Erregungsstrombefehlswert konstant gehalten.
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Ausführungsform 3
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Ein Verfahren zum Berechnen des Zielmoments gemäß dem Betriebszustand der Last 51 ist nicht auf die voranstehenden Beispiele beschränkt. Der Wert, der den Betriebszustand der Last 51 repräsentiert, kann die Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 sein. Eine Leistungswandlereinrichtung 40 und eine Antriebssteuerungsvorrichtung 3, mit der Leistungswandlereinrichtung 40 gemäß Ausführungsform 3, werden beschrieben. Die Leistungswandlereinrichtung 40 berechnet das Zielmoment gemäß der Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 und führt Vektorsteuerung gemäß dem Zielmoment durch.
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Die Antriebssteuerungsvorrichtung 3, die in 9 dargestellt ist, weist die Leistungswandlereinrichtung 40 auf, die durch den Leistungsgenerator 14 erzeugte Leistung in Leistung wandelt, die zu der Last 51 zuzuführen ist, und führt die von der Wandlung resultierende Leistung zu der Last 51 zu.
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Die Struktur der Leistungswandlereinrichtung 40 ist nachstehend mit Fokus auf die Unterschiede von der Leistungswandlereinrichtung 20 gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
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Die Leistungswandlereinrichtung 40 weist einen Strommesser CT4, der den Ausgangsstrom des ersten Leistungswandlers 31 misst.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet die Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 basierend auf den gemessenen Werten von Strom, der von dem Strommesser CT4 erfasst ist und der Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC 1, der von dem Spannungsmesser VT 1 erfasst ist. Der Zielmomentberechner 22 teilt die berechnete Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 durch die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst ist, um das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 zu berechnen.
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Die Steuerungskomponenten der Leistungswandlereinrichtung 40 mit der voranstehenden Struktur, oder genauer gesagt, der Zielmomentberechner 22, die Leistungswandlersteuerung 23 und die Schaltersteuerung 25 sind durch dieselbe Hardwarekonfiguration wie in Ausführungsform 1 implementiert.
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Der Betrieb der Antriebssteuerungsvorrichtung 3 mit der Leistungswandlereinrichtung 40 mit der voranstehenden Struktur, ist derselbe wie in Ausführungsform 1 außer das Verfahren zum Berechnen des Zielmoments des Zielmomentberechners 22. Die Steuerung des Leistungsgenerators 14, die durch die Leistungswandlereinrichtung 40 durchgeführt ist, nach der initialen Erregung des Leistungsgenerators 14, ist vollständig und ist beschrieben mit Bezug auf 10.
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Der Zielmomentberechner 22 berechnet die Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 basierend auf dem Ausgangsstrom des ersten Leistungswandlers 31, der von dem Strommesser CT4 erfasst ist und der Spannung zwischen den Anschlüssen des Filterkondensators FC1, der von dem Spannungsmesser VT1 erfasst ist (Schritt S41).
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Der Zielmomentberechner 22 teilt dann die Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31 mit, der in Schritt S41 berechnet ist, durch die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfasst ist, um das Zielmoment des Leistungsgenerators 14 zu berechnen (Schritt S42).
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Die Leistungswandlersteuerung 23 berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert zum Bewirken, dass das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 sich dem Zielmoment annähert, das in Schritt S42 berechnet ist, auf dieselbe Weise wie in Ausführungsform 1 (Schritt S43). Die Leistungswandlersteuerung 23 steuert den ersten Leistungswandler 31 durch Vektorsteuerung basierend auf dem Momentenstrombefehlswert und dem Erregungsstrombefehlswert, die in Schritt S43 berechnet ist (Schritt S44). Wenn die Verarbeitung in Schritt S44 vollständig ist, wiederholen die Komponenten der Leistungswandlereinrichtung 40 die voranstehende Verarbeitung von Schritt S41.
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Die Leistungswandlereinrichtung 40 gemäß Ausführungsform 3 berechnet den Momentenstrombefehlswert und den Erregungsstrombefehlswert gemäß dem Zielmoment des Leistungsgenerators 14, berechnet basierend auf der Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31, wie voranstehend beschrieben. Die Leistungswandlereinrichtung 20 führt eine Vektorsteuerung basierend auf dem berechneten Momentenstrombefehlswert und dem berechneten Erregungsstrombefehlswert durch, und steuert das Leistungserzeugungsmoment des Leistungsgenerators 14.
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Die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts, die während der Leistungserzeugung durch den Leistungsgenerator 14 berechnet sind, weisen eine positive Korrelation auf. Daher variieren die Absolutwerte des Momentenstrombefehlswerts und des Erregungsstrombefehlswerts zusammen gemäß dem Betriebszustand der Last 51, oder genauer gesagt, der Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31. Daher ist die Effizienz des Leistungsgenerators 14 höher als wenn Vektorsteuerung durchgeführt wird, mit dem Erregungsstrombefehlswert, konstant gehalten.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Hardwarekonfiguration und die Flussdiagramme, wie voranstehen beschrieben, sind Beispiele und können geändert oder modifiziert werden, wie geeignet.
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Die Antriebssteuerungsvorrichtungen 1 bis 3 sind nicht zur Nutzung in einem Schienenfahrzeug beschränkt, und können jegliches Fahrzeug, wie ein Automobil, ein Schiff oder ein Luftfahrzeug, antreiben.
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Die Leistungswandlereinrichtungen 20, 30 und 40 können an jegliche Position, wie unter dem Boden, auf den Boden und auf dem Dach des Schienenfahrzeugs installiert sein.
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Die Schaltungsstrukturen der Leistungswandlereinrichtungen 20, 30 und 40 sind Beispiele. Die Schaltungsstrukturen der Leistungswandlereinrichtungen 20, 30 und 40 können jegliche Schaltungsstruktur sein, die eine initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchführen können und das Ausgangsmoment des Leistungsgenerators 14 steuern können.
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Die Leistungswandlereinrichtungen 20, 30 und 40 können anstatt des Schalters MC1 jegliches Element aufweisen, das den Filterkondensator FC1 mit den Leistungswandlern 21 und 27 elektrisch verbindet oder elektrisch den Filterkondensator FC1 von dem Leistungswandlern 21 und 27 trennt.
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Der Zielmomentberechner 22 kann die Rotationsgeschwindigkeit des Drei-Phasen-Induktionsmotors erfassen, der die Last 51 ist, von einer automatischen Zugsteuerung (ATC), einem Zuginformationsmanagementsystem, oder Ähnlichen, und die Rotationsgeschwindigkeit des Drei-Phasen-Induktionsmotors, die von dem ATC erfasst ist, mit der Rotationsgeschwindigkeit des Drei-Phasen-Induktionsmotors multiplizieren, die berechnet ist basierend auf den gemessenen Werten des Phasenstroms, der von dem Strommesser CT2 erfasst ist, um die Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 zu berechnen.
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Der Zielmomentberechner 22 kann das Zielmoment basierend auf der effektiven Leistungsausgabe durch den zweiten Leistungswandler 32 oder die Summe der effektiven Leistungsausgabe durch die zweiten Leistungswandler 32 und 33 berechnen.
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Ein Verfahren zum Berechnen des Zielmoments, das durch den Zielmomentberechner 22 durchgeführt wird, ist nicht auf die voranstehenden Beispiele beschränkt, und kann jegliches Verfahren zum Berechnen des Zielmoments gemäß dem Betriebszustand der Last 51 sein. Zum Beispiel kann der Zielmomentberechner 22 das Betriebsbefehlssignal S2 erfassen, der den Betriebszustand der Last 51 gemäß dem Betriebsbefehlssignal S2 schätzen, und das Zielmoment gemäß dem geschätzten Betriebszustand der Last 51 berechnen.
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Der Leistungsspeicher 24 kann geladen werden mit der Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31, nachdem der Leistungsgenerator 14 beginnt, Leistung zu erzeugen, oder kann geladen werden mit durch die Last 51 erzeugte Leistung während des Bremsens des Schienenfahrzeugs. In diesem Fall kann der Zielmomentberechner 22 das Zielmoment gemäß der Lade-Entlade-Kapazität des Leistungsspeichers 24 berechnen, zusätzlich zu den Betriebszuständen der Lasten 51 und 52. Zum Beispiel, wenn der Leistungsspeicher 24 geladen wird mit der Ausgangsleistung des ersten Leistungswandlers 31, nachdem der Leistungsgenerator 14 beginnt, Leistung zu erzeugen, kann der Zielmomentberechner 22 in der Leistungswandlereinrichtung 20 gemäß Ausführungsform 1 das Zielmoment basierend auf der Summe der Ausgangsleistung des zweiten Leistungswandlers 32 und der Leistung berechnen, die zum Laden des Leistungsspeichers 24 genutzt wird.
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Die Leistungswandlereinrichtungen 20, 30 und 40 können nicht den Leistungsspeicher 24 aufweisen und der Filterkondensator FC1 kann geladen werden mit von einer externen Vorrichtung zugeführten Leistung bis die initiale Erregung des Leistungsgenerators 14 durchgeführt werden kann.
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Die Steuerung durch die Schaltersteuerung 25 ist nicht auf die voranstehenden Beispiele beschränkt. Zum Beispiel kann die Schaltersteuerung 25 die Rotationsgeschwindigkeit der Leistungsquelle 11 von dem Geschwindigkeitssensor 13 erfassen und den Schalter MC1 einschalten, wenn die Rotationsgeschwindigkeit einen Wert erreicht, von dem erwartet wird, dass er das Starten der Leistungsquelle 11 angibt. Zum Beispiel kann die Schaltersteuerung 25 den Schalter MC1 nach dem Startbefehlssignal S 1 einschalten, das sich von dem L-Niveau auf das H-Niveau ändert und eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, die länger ist als eine Zeit, die es benötigt zum Starten der Leistungsquelle 11.
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Obwohl die Messung des U-Phasen-Stroms, des V-Phasen-Stroms und des W-Phasen-Stroms, die durch die Strommesser CT1 und CT2 beschrieben ist, können zumindest zwei von dem U-Phasen-Strom, den V-Phasen-Strom und den W-Phasen-Strom gemessen werden.
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Die Lasten 51 und 52, mit denen die Antriebssteuerungsvorrichtungen 1 bis 3 Leistung zuführen, sind nicht auf die voranstehenden Beispiele beschränkt und können jegliche elektronische Vorrichtung sein, die die Leistung verbraucht.
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Die Leistungsquelle 11 ist nicht auf die voranstehenden Beispiele beschränkt kann zum Beispiel einen Verbrennungsmotor sein, der keinen selbststartenden Motor aufweist.
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Das Voranstehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die voranstehende Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, erkennt der Fachmann, dass Änderungen gemacht werden können in Form und Detail, ohne sich von dem breiteren Geist und Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen. Demgemäß sind die Beschreibungen und Figuren auf eine darstellende Weise, anstatt eine einschränkende Weise, aufzufassen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht auf beschränkende Weise aufzufassen und der Geltungsbereich der Erfindung ist nur durch die anliegenden Ansprüche definiert, gemeinsam mit dem vollen Bereich von Äquivalenten, die solchen Ansprüchen zuerkannt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2, 3
- Antriebssteuerungsvorrichtung
- 11
- Leistungsquelle
- 12
- Leistungsquellensteuerung
- 13, 26
- Geschwindigkeitssensor
- 14
- Leistungsgenerator
- 20, 30, 40
- Leistungswandlereinrichtung
- 21, 27
- Leistungswandler
- 22
- Zielmomentberechner
- 23
- Leistungswandlersteuerung
- 24
- Leistungsspeicher
- 25
- Schaltersteuerung
- 31
- Erster Leistungswandler
- 32, 33
- Zweiter Leistungswandler
- 51, 52
- Last
- 60
- Bus
- 61
- Prozessor
- 62
- Speicher
- 63
- Schnittstelle
- CT1, CT2, CT3, CT4
- Strommesser
- FC1
- Filterkondensator
- MC1
- Schalter
- S1
- Startbefehlssignal
- S2
- Betriebsbefehlssignal
- S3
- Schaltsteuerungssignal
- S4
- Schaltersteuerungssignal
- VT1, VT2
- Spannungsmesser
