JP6837069B2 - マルチレベル高速可変速駆動 - Google Patents
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Description
In≒Vn/(nX)
ここで
Vn=インバータ高調波電圧=1.0pu/n
In=第n高調波のpu振幅
X=リアクタンス
=kが偶数の場合、即ち、第1、第11、第13、第23、第25、・・・のすべての成分及び同期リアクタンスについて0.5puと仮定する
=第5、第7、第19、第21、・・・について0.35puと仮定する
高調波のいくつかについては、pu振幅は以下のようになる。
a)q個の位相グループは、位相A、B、Cのそれぞれが位相D、E、Fよりそれぞれ20°だけ先に行き、位相G、H、Iのそれぞれが位相D、E、Fよりそれぞれ20°だけ遅れるように変位される。3相のそれぞれのグループ内で位相変位は120°である。
b)上記の電磁手段は示されているように3つの3レッグコアで構成される。巻線のこの配置は以下のような巻数比をもたらす。
N1=N3×sin(40°)/sin(120°)
N2=N3×sin(20°)/sin(120°)
Claims (16)
- 複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジであって、前記モジュラマルチレベル3相インバータブリッジが基本周波数fで動作し、前記モジュラマルチレベル3相インバータブリッジが少なくとも3つのレベルを含み、前記モジュラマルチレベル3相インバータブリッジが9〜21×前記基本周波数のパルス幅変調(PWM)モード及び基本周波数モード(FFM)で動作し、インバータ整流周波数が前記基本周波数に等しく、前記モジュラマルチレベル3相インバータが、1つのグループが角度θ=60°/qだけ他のグループから変位するような分相で動作し、qは3相グループの数である、複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジと、
q個の3相グループに配置された位相を備え、q×3の巻数を含む高速多相モータと、
基本周波数fの成分を通過させながら選択されたグループの高調波をブロックするための電磁手段であって、前記電磁手段が磁心によってリンクされたモータ電流を伝達するコイルを含み、前記電磁手段の各入力端子が前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジの一つの出力に結合され、前記電磁手段の各出力端子が前記高速多相モータの一つの巻線に直接的に結合されるようにして前記電磁手段が前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジと前記高速多相モータとの間に置かれ、電磁手段出力端子の数は、電磁手段入力端子の数に等しい、電磁手段と、
を含む、システム。 - 前記電磁手段が、前記磁心によって結合された複数のコイルを含み、前記磁心が3つのレッグを含むことと、
A巻線が複数のコイルのうちの第1のものと前記複数のコイルのうちの第2のものとの直列の組み合わせを含み、前記複数のコイルのうちの前記第1のものが前記レッグのうちの第2のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第2のものが前記レッグのうちの第1のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第1のものが前記複数のコイルのうちの前記第2のものから反対方向に向けられることと、
B巻線が前記複数のコイルのうちの第3のものと前記複数のコイルのうちの第4のものとの直列の組み合わせを含み、前記複数のコイルのうちの前記第3のものが前記レッグのうちの第3のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第4のものが前記レッグのうちの前記第2のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第3のものが前記複数のコイルのうちの前記第4のものから反対方向に向けられることと、
C巻線が前記複数のコイルのうちの第5のものと前記複数のコイルのうちの第6のものとの直列の組み合わせを含み、前記複数のコイルのうちの前記第5のものが前記レッグのうちの前記第1のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第6のものが前記レッグのうちの前記第3のものの上にあり、前記複数のコイルのうちの前記第5のものが前記複数のコイルのうちの前記第6のものから反対方向に向けられることと、
D巻線が前記複数のコイルのうちの第7のものを含み、前記複数のコイルのうちの前記第7のものが前記レッグのうちの前記第1のものの上にあることと、
E巻線が前記複数のコイルのうちの第8のものを含み、前記複数のコイルのうちの前記第8のものが前記レッグのうちの前記第2のものの上にあることと、
F巻線が前記複数のコイルのうちの第9のものを含み、前記複数のコイルのうちの前記第9のものが前記レッグのうちの前記第3のものの上にあることと、
を更に含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記第1、第3及び第5のコイルが、それぞれ巻数N1を有し、
前記第2、第4及び第6のコイルが、それぞれ巻数N2を有する、請求項2に記載のシステム。 - 前記D巻線が、前記複数のコイルのうちの第10のものを含み、前記第10のものが前記レッグのうちの前記第3のものの上にあり、前記第10のコイルが、前記第7のコイルの前に直列に接続され、かつ、前記第7のコイルから反対方向に向けられることと、
前記E巻線が、前記複数のコイルのうちの第11のものを含み、前記第11のものが前記レッグのうちの前記第1のものの上にあり、前記第11のコイルが、前記第8のコイルの前に直列に接続され、かつ、前記第8のコイルから反対方向に向けられることと、
前記F巻線が、前記複数のコイルのうちの第12のものを含み、前記第12のものが前記レッグのうちの前記第2のものの上にあり、前記第12のコイルが、前記第9のコイルの前に直列に接続され、前記第11のコイルが、前記第8のコイルから反対方向に向けられることと、
前記第7、第8及び第9のコイルが、それぞれ巻数N2を有することと、
前記第10、第11及び第12のコイルが、それぞれ巻数N1を有することと、
を更に含む、請求項3に記載のシステム。 - 前記電磁手段が、3つの3相グループに配置され、第1のグループはA、B、Cの巻線から構成され、第2のグループはD、E、Fの巻線から構成され、第3のグループはG、H、Iの巻線から構成され、
巻線A、B、Cの位相のそれぞれが巻線D、E、Fの位相よりそれぞれ20°だけ先に行き、巻線G、H、Iの位相のそれぞれが巻線D、E、Fの位相よりそれぞれ20°だけ遅れるように前記3つの3相グループが変位され、
巻線A、B、C内の位相変位が120°であり、巻線D、E、F内の位相変位が120°であり、巻線G、H、I内の位相変位が120°であることを更に含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記電磁手段が3つの3レッグコアを含み、
前記巻線A、B、C、G、H及びIは、一つのレッグ上に第1のコイルを有するとともに他のレッグ上に直列に第2のコイルを有し、前記第1のコイルは巻数N1を有し、前記第2のコイルは巻数N2を有し、
前記巻線D、E及びFは、一つのレッグ上に巻数N3の単一のコイルを有し、
前記コイルの配置が、
N1=N3×sin(40°)/sin(120°)
N2=N3×sin(20°)/sin(120°)
という巻数比をもたらし、
巻線C及びHのアンペア回数成分と結合された巻線A、D、及びGの基本磁化アンペア回数成分がそれぞれ、各レッグ上で等しい起磁力(MMF)をもたらすようになっており、第5、第7、第11、及び第13高調波における上記の位相によりそれぞれのレッグ上の磁化成分が+/−120°だけ位相変位され、前記コアが第5、第7、第11、及び第13高調波周波数によって磁化され、結果として生じる誘導が、前記高速多相モータからの前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジによって生成された高調波電圧をブロックすることを更に含む、請求項5に記載のシステム。 - 前記電磁手段が、1.7333の巻数比を有することを更に含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1.7333の巻数比が、巻数15に対する巻数26の比を含むことを更に含む、請求項7に記載のシステム。
- 前記電磁手段が、前記磁心によって結合された回転部を含み、前記電磁手段が、他の磁心によって結合された他の回転部及び更なる磁心によって結合された更なる回転部を更に含み、巻線Aが前記コア上で巻線Dとリンクされ、巻線Bが前記他の磁心上で巻線Eとリンクされ、巻線Cが前記更なる磁心上で巻線Fとリンクされ、前記巻線Aと前記巻線Dが反対の向きにあり、前記巻線Bと前記巻線Eが反対の向きにあり、前記巻線Cと前記巻線Fが反対の向きにあることと、
前記電磁手段が180°の位相偏移を提供し、結果として、kが奇数の6k+/−1の高調波でそれぞれ210°及び150°の正味位相偏移を提供し、その結果、高調波相殺の程度について折り合いがつけられることと、
を更に含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジが、
第1のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジと、
第2のモジュラモジュラマルチレベル3相ブリッジと、
第3のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジと、
第4のモジュラモジュラマルチレベル3相ブリッジと、
を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記電磁手段が、磁心によってリンクされたモータ電流を伝達する回転部を含み、前記磁心が少なくとも3つのレッグを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記電磁手段が、磁心によってリンクされたモータ電流を伝達する回転部を含み、前記磁心が少なくとも3つのレッグを含み、前記回転部のうちの第1のものと前記回転部のうちの第2のものからなる第1の直列の組み合わせが前記レッグのうちの第1のものの上にあり、前記回転部のうちの前記第1のものが前記回転部のうちの前記第2のものとは反対方向に向けられ、前記回転部のうちの第3のものと前記回転部のうちの第4のものからなる第2の直列の組み合わせが前記レッグのうちの第2のものの上にあり、前記回転部のうちの前記第3のものが前記回転部のうちの前記第4のものとは反対方向に向けられ、前記回転部のうちの第5のものと前記回転部のうちの第6のものからなる直列の組み合わせが前記レッグのうちの第3のものの上にあり、前記回転部のうちの前記第5のものが前記回転部のうちの前記第6のものとは反対方向に向けられることを含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記電磁手段が、磁心によってリンクされたモータ電流を伝達する回転部を含み、前記磁心が少なくとも9つのレッグを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記電磁手段が、第1の相間変圧器を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記電磁手段が、第2の相間変圧器を含む、請求項14に記載のシステム。
- 前記第1の相間変圧器が、前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジのうちの第1のもの及び第2のものと前記高速多相モータとの間に置かれ、
前記第2の相間変圧器が、前記複数のモジュラマルチレベル3相インバータブリッジのうちの第3のもの及び第4のものと前記高速多相モータとの間に置かれること
を含む、請求項15に記載のシステム。
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