专利名称：交流电动机驱动电路以及电力车驱动电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种使用交流发电机以及能够进行电力的供给 和吸收的直流电源来驱动交流电动冲几的交流电动才几驱动电^各、 以及使用该驱动电路的电力车驱动电路。
背景技术：
以往，作为这种电路，已知如图IO那样的电路(例如专利文
献l)。
图IO是表示第一现有例的电路图，由电压型整流电路31将 交流发电机M2的三相输出变换为直流，由电容器13将该直流平 滑化，其中，上述电压型整流电路31对将开关元件和二极管反 向并联的各个桥臂进行桥式连接而成。另外，在被平滑化的直 流(连接点N1、 N2)与电池B之间设置直流斩波电路(直流于3 、;/ 八°回路)12,来进行它们之间的电力的供给和接受。并且，从上 述直流通过电压型逆变器14驱动交流电动才几M1，其中，上述电 压型逆变器14对将开关元件(Q3 Q8)与二极管(D3 D8)反向并 联的各个桥臂进行桥式连接而成。
另 一方面，作为将交流发电机的输出通过矩阵变换器直接 变换为交流而向交流电动机供电的例子，已知如图ll那样的电 ^各(例如专利文献2)。
图1 l是表示第二现有例的电路图，使用矩阵变换器38实现 电动发电机MG1、 MG2之间的电力变换。并且，为了与电池12 进行电力的交换而设置有电压型逆变器36和直流斩波电路32。
另外，在图10中，需要对用于将直流平滑化的电容器13使 用大容量的电容器，从而难以进行电路的小型化。另外，在直流斩波电路12内需要电抗器Ll,这方面也存在导致电路大型化 的问题。
另一方面，在图11中，在电池12与电动发电才几MG2之间也 需要使用较大的直流电容器C2，从而难以进行小型化。另外， 在直流斩波电路32内需要使用电抗器L,这方面也存在导致电 路大型化的问题。
因此，虽然没有特别明确说明用于电力车驱动，但是也提 出了图12所示的电路(非专利文献l的图2(a))。图12是表示第三 现有例的升压型AC/DC/AC直接变换器的电路图，该电路能够 在电池电压低于直流链电压时使用。此外，在图12的电路中省 略了直流链的电容器，但是连接有电抗器。此外，电池的基准 电位成为其负侧电位，是不与电动机、发电机的中性点连接的 结构。
专利文献l:日本特开平2004-112883号公报 专利文献2:日本特开平2005-318731号7>才艮 非专利文献l:日本电气学会半导体电力变换研究会 (SPC-06-155, IEA-06-50)资料，pp.51 55 "仮想AC/DC/AC方式
^r応用Lfc交流及r^直流電源連系用直接形電力変換器o制御
方法"
非专利文献2:日本电气学会论文杂志D， 126巻9号， pp.ll61 1170"直接形交流電力変換回路O技術動向"
发明内容
发明要解决的问题
因而，本发明的课题特别在于不需要使用直流斩波电路内 的电抗器来实现电路的小型化。 用于解决问题的方案
5为了解决上述问题，本发明所涉及的交流电动机驱动电路 在电路内具备交流发电机以及能够进行电力的供给和吸收的直 流电源，驱动交流电动机，上述交流电动机驱动电路的特征在 于，在上述交流发电机的输出上设置电流型整流电路，在该整 流电路的输出上通过电压型逆变器来连接交流电动机，并且在 上述整流电路的输出上串联连接两个将开关元件与二极管反向 并联的桥臂，将上述直流电源的一个端子连接到该桥臂的中间 点上，将另 一个端子连接到上述交流电动机的线圈的中性点上。
在本发明所涉及的交流电动机驱动电路中，能够将上述直 流电源的另 一 个端子连接到上述交流发电机的线圈的中性点 上，以代替连接到上述交流电动机的线圈的中性点上。
在本发明所涉及的交流电动机驱动电路中，上述电流型整 流电路构成为对双向开关进行桥式连接，在交流输入侧能够设 置滤波电路，或者，上述电流型整流电路构成为对具有反向阻 断能力的单向开关进行桥式连接，在交流输入侧能够设置滤波 电路。
在本发明所涉及的交流电动机驱动电路中，能够在上述直 流电源与上述桥臂的中间点之间附加阻抗，或者能够在上述直 流电源与上述交流电动机的线圏的中性点之间附加阻抗，或者 能够在上述直流电源与上述交流发电机的线圏的中性点之间附 加阻抗。并且，能够使用由内燃才几驱动上述交流发电才凡的上述 交流电动机驱动电路来作为电力车驱动电^各。
发明的效果
根据本发明，能够将直流电源的电力双向变换为直流链， 因此能够省略或者小型化如以往那样的斩波电路中所需的电抗 器，从而能够实现驱动电路的低成本化、小型轻量化。
根据本发明，能够由简单的电路结构实现有时向交流发电机再生电力的用途。另外，由于在整流电3各内电流流过的路径 上的所经过的开关数量较少为两个，因此变换效率也良好。
根据本发明，在不向交流发电机再生电力的用途中能够设 为更简单的电路。
根据本发明，能够将交流发电机或者交流电动机小型化， 能够将包括它们的总体大小小型化。
根据本发明，在混合动力汽车等的电力车驱动电路中，需 要在有限的空间中装载电路，但是在本发明的电路中不需要使 用较大的电抗器，因此能够装载产生较大输出的电路，能够提 高电力车的加速和减速的性能。
图l是表示本发明的实施方式的电路图。
图2是表示图l的第一变形例的电路图。 图3是表示图l的第二变形例的电路图。
图4是表示在图3中使用的滤波电路的第 一 具体例的电路图。
图5是表示在图3中使用的双向开关的第 一 具体例的电路图。
图6是表示在图3中使用的双向开关的第二具体例的电路图。
图7是表示图1的第三变形例的电路图。 图8是表示图1的第四变形例的电路图。 图9是表示图1的应用例的电路图。 图IO是表示第一现有例的电路图。 图ll是表示第二现有例的电路图。 图12是表示第三现有例的电路图。附图标记说明
1:交流发电才几；2:电流型整流电路；2a:滤波电^各；2b: 双向开关；2c:单向开关；2aa:电容器；2ba、 2bb、 3a、 6a: 开关元件；2bc、 3b、 6b: 二极管；3:电压型逆变器(電圧形^ 乂A —夕)；4:交流电动机；5:蓄电池；6:桥臂；7:电抗器 (!J7夕卜少)；8:内燃机；9:齿轮；10:车轮。
具体实施例方式
图l是表示本发明的实施方式的结构图。
如图所示，在本例中，在三相交流发电才几l的输出上连接电 流型整流电路2与电压型逆变器3，通过其输出来驱动交流电动 机4。例如如非专利文献2所公开的那样，电流型整流电路2与电 压型逆变器3的组合被称为间接式矩阵变换器(Indirect Matrix Converter)等，采用电流型的整流电^^作为整流电^各，由此不需 要使用如图10所示的电容器13那样的大型的部件。
另外，在整流电路2的输出上串联连接两个将开关元件6a 与二极管6b反向并联的桥臂6。并且，将蓄电池5的正端子连接 到两个串联连接桥臂6的中间点上，将其负端子连接到交流电动 机4的中性点上。在此，在本例中，使用蓄电池5作为能够进行 电力的供给和吸收的直流电源，而取而代之地，当然也能够使 用通过电容器或者能够进行双向电力变换的直流斩波电路等的 DC-DC变换器来连接蓄电池等的直流电源。
根据如图l那样的结构，交流发电机l的交流输出与交流电 动机4的交流输入之间的电力变换是通过由电流型整流电路2暂 时变换为直流之后由电压型逆变器3变换为交流来实现。另夕卜， 利用电压型逆变器3的各个桥臂的切换来控制其输出的零序分 量电压，并且适当地进行两个串联连接的桥臂6的切换，由此实
8现蓄电池5与整流电路2的输出之间的电力变换。
即，通过将蓄电池5的负端子连接到交流电动机4的中性点
上，能够利用将交流电动才几4的三个线圈并联的电感成分和两个
串联连接桥臂6形成斩波电路，能够在整流电路2的输出与蓄电
池5之间进行双向的直流电力的供给和接受。
另外，在图12所示的电路中，为了在整流电路与蓄电池之
间供给和接受直流电力而需要使用大型的电抗器，但是通过采
用上述结构，使用交流电动机4的线圈的电感成分，因此不需要
使用大型的电抗器。
由此，例如将交流发电术U的输出由整流电^各2变换为直流
给交流电动才几4，由此能够以4交大的电力驱动交流电动才几4。另 外，还能够用将交流发电机l的输出整流后的电力通过电压型逆 变器3来驱动交流电动机4，并且将其剩余电力对蓄电池5进行充 电等。并且，在交流电动机4制动时，能够使电力的流动与驱动 时相反，使交流发电机l、蓄电池5再生电力等。
此外，在图l的电路中，才艮据蓄电池5的充电、放电以及交 流电动机4的驱动、制动，能够实现如下的6个动作模式。
l)发电才几动力运行(力行)；蓄电池充电；电动才几驱
动
2) 发电冲几
3) 发电机
4) 发电机
5) 发电机
6) 发电机
动力运行；蓄电池充电；电动才几 动力运行；蓄电池》文电；电动枳』 再生；蓄电池 再生；蓄电池 再生；蓄电池
制动 驱动
:充电；电动机制动
:放电；电动机驱动
: 放电；电动机制动
变形例。
如图所示，与图l不同之处在于将蓄电池5的一个端子连接
9到交流发电机1的中性点上，而不是连接到交流电动机4的中性 点上。在该电路中，通过适当地进行两个串联连接的桥臂6与整 流电路2的切换，能够进行蓄电池5与整流电路2的输出的直流链 之间的电力变换，与图l同样地能够进行交流电动机4的驱动动 作、制动动作。
在图3中示出了图l的第二变形例。
该电路的特征在于，在电流型整流电路2的交流输入上设置 滤波电路2a，并且对双向开关2b进行桥式连接。另外，电压型 逆变器3也用开关元件3a和二极管3b来将各桥臂具体化。此外， 能够利用交流发电机1的线圈的电感，例如如图4那样对电容器 2aa进行星形连接来构成滤波电路2a。另外，如图5那样将元件 本身具有反向阻断能力的开关元件2ba进行连接来作为双向开 关2b。或者，在使用元件本身不具有反向阻断能力的开关元件 2bb的情况下，能够如图6那样与二极管2bc进行连接来使用。
在图7中示出了图l的第三变形例。这是将图3的双向开关2b 置换为具有反向阻断能力的单向开关2c的变形例。取而代之地， 也能够由不具有反向阻断能力的开关元件与二极管的串联连接 电^各构成。
在图8中示出了图1的第四变形例。这是在图1的电路中追加 电抗器7作为阻抗而构成的变形例。此外，也可以在蓄电池5与 桥臂6的中间点之间追加电抗器7。另外，还能够在图2的电路所 示的蓄电池5与发电机1之间、或者蓄电池5与桥臂6的中间点之 间追加电抗器7。
在此，电抗器7只要是具有电感比交流电动机4的线圏的电 感小的小型的电抗器即可。
即，如上所述，利用交流电动才几4的线圈的电感成分与两个 串联连接桥臂6形成斩波电路，但是根据所选定的电动机的容量，有时交流电动机的线圈的电感成分较小(或者较大)，导致 斩波动作发生故障。在这种情况下，在交流电动机的线圈与蓄 电池之间的路径上追加阻抗，并进行调整使得成为适于斩波动 作的电感的大小。
在上述的例子中，在进行斩波动作时只利用交流电动机的 线圈的电感成分是电感不足的，因此为了补充电感而串联连接 小型的电抗器。
在图9中示出了图l的应用例。这是如下的应用例在图l 中追加内燃机8，将该内燃机8与交流发电机l机械地结合，在交
力车驱动电路。此外，内燃机8当然也能够应用于图2的电路。
权利要求
1. 一种交流电动机驱动电路，在电路内具备交流发电机以及能够进行电力的供给和吸收的直流电源，驱动交流电动机，其特征在于，在上述交流发电机的输出上设置电流型整流电路，在该整流电路的输出上通过电压型逆变器来连接交流电动机，并且在上述整流电路的输出上串联连接两个将开关元件与二极管反向并联的桥臂，将上述直流电源的一个端子连接到该桥臂的中间点上，将另一个端子连接到上述交流电动机的线圈的中性点上。
2. 根据权利要求l所述的交流电动机驱动电路，其特征在于，将上述直流电源的另 一 个端子连接到上述交流发电机的线 圏的中性点上，以代替连接到上述交流电动机的线圏的中性点 上。
3. 根据权利要求1或2所述的交流电动机驱动电路，其特征 在于，上述电流型整流电路构成为对双向开关进行桥式连接，在 交流输入侧设置滤波电路。
4. 根据权利要求1或2所述的交流电动机驱动电路，其特征 在于，上述电流型整流电路构成为对具有反向阻断能力的单向开 关进行桥式连接，在交流输入侧设置滤波电路。
5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的交流电动机驱动电 路，其特征在于，在上述直流电源与上述桥臂的中间点之间附加阻抗，或者 在上述直流电源与上述交流电动机的线圏的中性点之间附加阻 抗，或者在上述直流电源与上述交流发电机的线圏的中性点之 间附加阻-抗。
6. —种电力车驱动电路，使用由内燃机驱动上述交流发电 机的、上述权利要求1至5中的任一个交流电动机驱动电路。
全文摘要
本发明提供一种交流电动机驱动电路以及电力车驱动电路。不需要使用直流斩波电路内的大容量的电抗器，实现电路的小型化。在交流发电机(1)的输出上设置电流型整流电路(2)，在整流电路(2)的输出上通过电压型逆变器(3)连接交流电动机(4)，并且在整流电路(2)的输出上串联连接两个将开关元件与二极管反向并联的桥臂(6)，并将能够进行电力的供给和吸收的直流电源(5)的一个端子连接到桥臂(6)的中间点上，将其另一个端子连接到电动机线圈的中性点上，从而解决所记载的问题。
文档编号H02M7/00GK101505134SQ20091000152
公开日2009年8月12日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年1月11日
发明者伊东淳一, 岩堀道雄, 鹢头政和 申请人:国立大学法人长冈技术科学大学;富士电机电子技术株式会社