特許ウォッチ

公開番号2025074059
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024188226
出願日2024-10-25
発明の名称多相インバータ
出願人インフィニオンテクノロジーズアクチエンゲゼルシャフト,Infineon Technologies AG,マツダ株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20250502BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は多相インバータを提供する。
【解決手段】一実施形態によれば、回路は、中性ノードに対する正電源電圧および負電源電圧を監視するように構成されたバッテリ監視回路と、基準電圧ベクトルを表す複数の変調相電圧を提供するように構成されたインバータと、基準電圧ベクトルに基づいてインバータ用の変調駆動信号を生成するように構成された空間ベクトル変調器と、を含み、変調駆動信号のデューティサイクルは、監視される正電源電圧および監視される負電源電圧に依存する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
中性ノードに対する正電源電圧および負電源電圧を監視するように構成されたバッテリ監視回路と、
基準電圧ベクトルを表す複数の変調相電圧を提供するように構成されたインバータと、
前記基準電圧ベクトルに基づいて前記インバータ用の変調駆動信号を生成するように構成された空間ベクトル変調器であって、前記変調駆動信号のデューティサイクルが、前記監視される正電源電圧および前記監視される負電源電圧に依存する空間ベクトル変調器と、
を備える回路。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記回路は、前記中性ノードに接続され、前記正電源電圧および前記負電源電圧を提供するように構成された第１のバッテリおよび第２のバッテリをさらに備える、
請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記インバータは、アクティブニュートラルポイントクランプ（ＡＮＰＣ）マルチレベルコンバータである、
請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記ＡＮＰＣマルチレベルコンバータは、３相を含み、前記３相の各相は、第１の電源ノードと第２の電源ノードとの間に結合され、前記正電源電圧と前記負電源電圧との間の差に対応するＤＣ電源電圧を受け取るように構成され、
前記３相の各相は、前記ＡＮＰＣマルチレベルコンバータのスイッチング状態に応じて、前記正電源電圧、前記負電源電圧または中性点電圧のいずれかを出力することによって、３相電圧のそれぞれ１つを提供するように構成される、
請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記空間ベクトル変調器は、前記インバータが１サイクル期間内にスイッチング状態の選択可能な変調シーケンスを通過するように前記変調駆動信号を生成するように構成され、前記選択可能な変調シーケンスは、前記基準電圧ベクトルに基づいて選択されるように構成される、
請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記空間ベクトル変調器は、１サイクル期間内に、前記選択可能な変調シーケンスの各スイッチング状態が特定のオン時間にわたってアクティブであるように、前記変調駆動信号を生成するように構成され、
前記スイッチング状態の前記オン時間は、前記変調駆動信号の前記デューティサイクルに基づいて決定されるように構成され、
前記変調駆動信号の前記デューティサイクルは、前記監視される正電源電圧および前記監視される負電源電圧に依存するように構成される、
請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記選択可能な変調シーケンスは、第１の状態と第２の状態とを含み、
前記第１の状態は、前記第１の状態がアクティブであるサイクル中に前記インバータに正の平均負荷電流を生成させるように構成され、
前記第２の状態は、前記第２の状態がアクティブであるサイクル中に前記インバータに負の平均負荷電流を生成させるように構成される、
請求項５に記載の回路。
【請求項８】
前記空間ベクトル変調器は、前記正電源電圧が前記負電源電圧よりも大きい大きさを有することに応答して、前記第１の状態の累積オン時間が前記第２の状態の累積オン時間よりも大きくなるように、前記変調駆動信号の前記デューティサイクルを制御するように構成され、
前記空間ベクトル変調器は、前記正電源電圧が前記負電源電圧よりも小さい大きさを有することに応答して、前記第２の状態の前記累積オン時間が前記第１の状態の前記累積オン時間よりも大きくなるように、前記変調駆動信号の前記デューティサイクルを制御するように構成される、
請求項７に記載の回路。
【請求項９】
中性ノードに対するインバータの正電源電圧および負電源電圧を監視するステップと、
空間ベクトル変調器によって、基準電圧ベクトルに基づいて前記インバータ用の変調駆動信号を生成するステップであって、前記変調駆動信号のデューティサイクルは、前記監視される正電源電圧および前記監視される負電源電圧に依存するステップと、
前記変調駆動信号を前記インバータに提供するステップであって、前記インバータは、前記変調駆動信号に応答して前記基準電圧ベクトルを表す複数の変調相電圧を提供するように構成されるステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記インバータは、アクティブニュートラルポイントクランプ（ＡＮＰＣ）マルチレベルコンバータである、
請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子回路の分野に関し、特に多相インバータに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
多相インバータは、同期または非同期モータを駆動するために一般的に使用される。このようなモータは、インバータ給電同期／非同期モータとも呼ばれる。（実際には、励磁場が永久磁石によって生成される同期モータである）ブラシレスＤＣモータもまた、インバータを使用して駆動され得る。多相インバータは３相を有することが多いが、２つ、４つまたはそれ以上の相を有することもできる。
【０００３】
インバータの１つの一般的なタイプは、いわゆるアクティブニュートラルポイントクランプ（ＡＮＰＣ）インバータである。ＡＮＰＣインバータは、３つ以上の異なる電圧レベルをとることができる変調相電圧を生成することができるマルチレベルインバータである。例えば、３レベルインバータでは、各相電圧は、正電源電圧の電圧レベル、０（中性点の電圧レベル）または負電源電圧の電圧レベルのいずれかをとることができる。バッテリ供給インバータの場合、中性点は、通常、容量性分圧器を使用して（しばしばＤＣバス電圧と呼ばれる）バッテリ電圧Ｕ
ＤＣ
を等しい電圧に分割することによって生成／定義される。このようにして、対称バイポーラ電源が提供され、正電源電圧はＵ
ＤＣ
／２であり、中性点の電圧は定義により０ボルトであり、負電源電圧は－Ｕ
ＤＣ
／２である。
【０００４】
いくつかの用途では、２つのバッテリ（またはバッテリモジュール）が直列に接続され、バッテリが接続される共通回路ノードが中性点として使用される。このような状況では、２つのバッテリの充電状態（ＳｏＣ）が異なると、バイポーラ電源が非対称になり得る。同時に、ＤＣバス電圧Ｕ
ＤＣ
は、２つのバッテリのバッテリ電圧の合計である。
【０００５】
インバータは、通常、インバータのトランジスタをアクティブ化（スイッチオン）および停止（スイッチオフ）するために使用される複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって駆動される。さまざまな適切なＰＷＭ方式は、このように知られている。しかしながら、中性点で接続された２つのバッテリ（またはバッテリモジュール）で構成される非対称電源の場合、既知のＰＷＭスイッチング方式は、ＳｏＣが低いバッテリの方が、ＳｏＣが高いバッテリよりも多く放電され、したがってバイポーラ電源の非対称性を悪化させることがある。
【０００６】
さらに、ＰＷＭ信号を生成するために使用される既知のアルゴリズムは、電圧電源が対称的であることを想定しており、非対称電源による動作は系統誤差を導入することになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
回路であって、１つの実施形態により、中性ノードに対する正電源電圧および負電源電圧を監視するように構成されたバッテリ監視回路と、基準電圧ベクトルを表す複数の変調相電圧を提供するように構成されたインバータと、基準電圧ベクトルに基づいてインバータ用の変調駆動信号を生成するように構成された空間ベクトル変調器と、を含む、回路が本明細書に記載される。駆動信号は、監視される正電源電圧および監視される負電源電圧に依存するデューティサイクルを有する。
【０００８】
さらに、対応する方法が本明細書に記載されている。１つの実施形態によれば、本方法は、中性ノードに対するインバータの正および負の電源電圧を監視するステップと、空間ベクトル変調器によって、基準電圧ベクトルに基づいてインバータ用の変調駆動信号を生成するステップと、を含む。変調駆動信号のデューティサイクルは、監視される正電源電圧および監視される負電源電圧に応じて制御される。変調された駆動信号はインバータに提供され、したがって基準電圧ベクトルを表す複数の変調相電圧をインバータに提供させる。
【０００９】
さらに、本明細書では、３レベルインバータシステムについて記載される。１つの実施形態によれば、システムは、中性ノードに接続され、正および負の電源電圧を提供する第１の電源および第２の電源を備える。システムは、正電源電圧および負電源電圧を監視するように構成されたバッテリ監視回路と、正電源電圧および負電源電圧によって供給されるインバータと、をさらに備える。空間ベクトル変調器は、正電源電圧と負電源電圧とが再平衡化されるか、または実質的に平衡化されたままであるように、インバータ用の変調駆動信号を生成するように構成される。
【００１０】
本発明は、以下の図面および説明を参照してよりよく理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を説明することに重点がおかれている。さらに、図では、同様の参照番号は、対応する同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許