JPS63502046A - 電気的に補償された定速駆動のための電力変換機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的に補償された定速駆動のための電力変換機波−１ 生の この出願は、“電気的に補償された定速駆動のための電力変換機”なる名称で、 １９８５年１２月２３日になされた、ディシュナ（Ｄ　１ｓｈｎｅｒ）外による 米国特許出願第８１２．３９６号の、一部継続（ＣＩＰ）出願である。

技Ｉ」艶た近− この発明は、一般的には電力変換機に関するものであり、特に、電気的に補償さ れた定速駆動の速度補償リンクにおいて使用される電力変換機に関するものであ る。

童Ｊ」１街− 典型的には、定速駆動（ＣＳ　Ｄ　）は、一定周波数の電力を生成させるために 、原動機からの可変速度原動力を、発電機を駆動するための一定速度の原動力に 変換するものである。既知のＣ３Ｄとして流体形式のものがあるが、これは、あ る種の適用においては困難な事態に遭遇することが見出されていた０例えば、こ のようなＣ３Ｄが航空機において使用されるときには、当該駆動は航空機の高度 変化に対して敏感であり、また、そのメンテナンス・インタバルは所望よりも短 いものであることが見出されていた。

電気的に補償されたＣ３Ｄは、通常のＣ８Ｄでは不適当であることが見出された 適用における使用のために提案された。既知の電気的に補償されたＣ３Ｄに含ま れているものは、機械的な差動速度加算機であって、原動機の出力シャフトに結 合された第１の入力シャフト、第２の入力シャフト、および、一定速度の原動力 が生成される出力シャフトを有している。速度補償リンクは、速度加算機の第２ の入力シャフトに結合されており、また、第１の、即ち制御用の永久磁石機器が 含まれている。この永久磁石機器には、差動速度加算機の第２の入力に結合され た電力シャフト、および、電力巻線が備えられている。第２の、即ち制御用の永 久磁石機器の原動力シャフトは、原動機の出力シャフトまたは差動速度加ｎ機の 出力のいずれかに結合されている。電力の伝送は、ＤＣリンク・インバータまた はサイクロコンバータにより、第１の永久磁石機器の巻線と第２の永久磁石機器 の電力巻線との間でなされて、補償用の永久磁石機器が、大きさおよび方向につ いての補償速度を生成させ、差動部の出力が所望の一定速度で駆動されるように する。

永久磁石機器の巻線の間での電力の流れを制御するためのＤＣリンク・インバー タは、ある所定の速度における機器の中の１個に過大な電流の流れを生じさせる ことが見出されている。このＤＣリンク・インバータと比較されたときに、サイ クロコンバータは優れた遂行能力を有するものと考えられた。しかしながら、こ の形式の電力変換機もまた多くの発電上の困難性を被るものである。

その中の主要なものとしては、サイクロコンバータは永久磁石機器に対する低力 率の負荷を呈示するものであり、また、著しく大型で重量のある機器を必要とす るものである。また、低速でのサイクロコンバータは、装置内の機械的な構成部 品による応答を許容するように、充分に低い周波数におけるパルス性のトルクを 発生させることになる。更に、低い操作速度においては、永久磁石機器は、サイ クロコンバータ内のＳＣＲの自然転流を許容するために充分な電圧を生成させる ことがない。

従って、電力変換機は、上述された困難性を被ることがないような、電気的に補 償された定速駆動において使用できることが必要である。

１且へ孔１ この発明によれば、電気的に補償された定速駆動に含まれているものは、上述さ れた不利益なしで、簡単かつ効果的な大要をもって、永久磁石機器の間での電力 の伝送を達成させる電力変換機である。

より明確にいえば、原動機の出力シャフトにおいて生成された可変速度の原動力 から一定速度の原動力を生成させるための電気的に補償されたＣ３Ｄに含まれて いるものは、第１、第２の入力シャフトと１個の出力シャフトとを有する速度加 算機であり、前記出力シャフトにおいては一定速度の原動力が生成され、また、 該第１の入力シャフトは原動機の出力シャフトに結合されている。

原動力シャフトを有する速度補償用の永久磁石機器は、速度加算機の第２の入力 シャフトに結合されたおり、また、電力巻線を含んでいる。制御用の永久磁石機 器に含まれているものは、電力巻線と、速度加算機の第１または出力シャフトに 結合された原動力シャフトとである。

電力変換機は永久磁石機器の電力巻線を相互結合させており、また、この電力変 換機に含まれているものは、ある１個の永久磁石機器の電力巻線に結答された第 １の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機、他方の永久磁石機器の電力巻線に結合された第 ２の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機、および、これらのＡＣ／ＤＣ変換機の間に結合 された双方向性Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機である。これらのＡＣ／ＤＣ変換機および ＤＣ／ＤＣ変換機を制御するための手段が含まれており、これによって永久磁石 機器の間での電力の伝送がなされて、速度補償用の永久磁石機器は、速度加算機 の出力シャフトを所望の速度に維持するのに充分な大きさおよび方向の補償速度 を生成させる。

この好適な実施例においては、Ａ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機は同等のものであり、また 、複数個のパワー・スイッチが含まれていて、これらは、該スイッチを横切って 結合されたフライバック・ダイオードとともに、ブリッジ構成をとりて結合され ている。ＤＣ／ＤＣ変換機に含まれているものは、ＡＣ／ＤＣ変換機の１個から の入力ＤＣ電力を中間的なＡＣ電力に変換するためのブリッジ・インバータ、該 ブリッジ・インバータの出力に結合された１次巻線と変成機の出力電力が生成さ れる２次巻線とを有する変成機、および、該２次巻線に結合され、該変成機の出 力電力を整流して他方のＡＣ／ＤＣ変換機に対する出力ＤＣ電力を生成させるた めの整流回路である。

ＤＣ／ＤＣ変換機をバイパスして、永久磁石機器の一方によって生成された出力 電圧がある所定のレベルを上回っているときに、ＡＣ／ＤＣ変換機の一方の出力 をＡＣ／ＤＣ変換機の他方の入力に直接引加するための手段が含まれている。こ のバイパス操作により、変換機の全体的な効率が向上する。

パ　の＠′を普Ｈ 第１図は、この発明による電気的に補償された定速駆動および電力変換機のブロ ック図である。

第２Ａ図および第２Ｂ図は、点線に沿って結合されたときに、第１図に示されて いる電力変換機および永久磁石機器の概略的ブロック図である。

第３図は、第２Ａ図および第２Ｂ図に示されている所定の信号の状態と所定のス イッチの動作を例示するテーブル図である。

第４Ａ〜第４Ｃ図は、第２Ａ図および第２Ｂ図に示されている電力変換機の動作 を例示する一連の波形図である。

第５〜第８図は、第２Ａ図および第２Ｂ図に示されている制御および論禅回路の ブロック図である。

第９図は、この発明の代替的な実施例のブロック図でここで第１図を参照すると 、電気的に補償された定速駆動（Ｃ３Ｄ）１０が例示′されている。この定速駆 動１０は、原動機１６の出力シャフト１４において生成された可変速度の原動力 から、負荷１２を駆動するための一定速度の原動力を生成させるものである。負 荷１２は、例えば、発電機からなるものである。Ｃ３ＤＩＯに含まれている機械 的差動部１７は、原動機１６の出力シャフト１４に結合された第１の入力シャフ ト２０を有する速度加算機１８を備えている。差動部１７は、第１図のブロック ２１で示されている、２：　１の速度増大を達成させるものである。速度加算機 に更に含まれているものは、負荷１２に結合された出力シャフト２２である。第 １の、即ち、制御用の永久磁石機器ＰＭＭＩに含まれているものは、ギア・ボッ クス２７によって原動Ｉ！１６の出力シャフト１４に結合された原動力シャフト ２６である。ＰＭＭＩに更に含まれている。ものは、導体２８によって電力変換 機３０に結合された電力巻線である。

第２の、即ち、速度補償用の永久磁石機器ＰＭＭ２に含まれているものは、導体 ３２によって電力変換ｆｉ３０に結合された電力巻線である。ＰＭＭ２に更に含 まれているものは、ギア・ボックス３５を通して差動的な速度加算機１８に結合 された原動力シャフト３４である。ギア・ボックス２７および３５は速度マルチ プライアであって、それぞれに、ＲＡおよびＲＢの速度比率を有している。より 明確にいえば、Ｎ、が原動ｖ１１４の出力速度であるときには、ＰＭＭＩの原動 力シャフト２６の速度はＲＡＮ、に等しい。同様にして、速度加算ｖ１１８の入 力３６に結合されたシャツｌ−の速度がＮ２であるときには、Ｐ　Ｍ　Ｍ　２の 原動力シャフト３４の速度はＲＢＮ２に等しい。

速度加算８！１８の出力シャフト２２の速度は、速度センサ４０によって検知さ れる。速度センサ４０は、加算接続部４２の一人力に結合された速度信号を生成 させる。

加算接続部４２め第２の入力は、速度加算機１８の所望の出力速度を表わす速度 指令信号を受け入れる。加算接続部４２は、これらの入力における２個の信号を 減算して、速度加算８！１８の実際の出力速度と指令された速度との間の差を表 わす速度エラー信号を生成させる。この速度エラー信号は、電力変換機３０の一 部である変換機制御回路４４に結合される。

原動機１６の出力シャフトは、それを表わす信号を生成させる第２の速度センサ ４６によって検知される。この信号は、第１、第２のスレッショルド比較ｔｌ１ ４８．５０の非反転入力部に結合される。これらの比較機４８．５０には、それ ぞれに、基準信号ＲＦＦＩおよびＲＦＦ２を受け入れる反転入力部が含まれてい る。これらの比較機の出力は、電力変換８１３０における変換機制御回路４４に 結合される。

電力変換機３０に更に含まれているものは、変換機制御部４４によって制御され る電力切換回路５２である。

この電力切換回路５２に含まれているものは、導体２８によってＰ　Ｍ　Ｍ　１ の電力巻線に結合された第１の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機５４、導体３２によっ てＰＭＭ２の電力巻線に結合された第２の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機５６、およ び、ＡＣ／ＤＣ変換ｔ１１５４．５６の間で結合され、これらを相互結合させる 双方向性Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８である。

簡単にいえば、変換機制御部４４は複数個の動作モードの中のある１個において 変換機５４−５８を動作させて、永久磁石機器ＰＭＭＩおよびＰＭＭ２の間での 電力の伝送の制御を行い、速度補償用のＰＭＭ２は、ある大きさおよび方向の速 度をもって、入力３６に結合されたシャフトの駆動をして、出力２２の速度があ る所望の速度に維持されるようにする。

比較機４８．５０はモード選択手段としての機能を果たして、ライン６０．６２ 上に、原動機１６の出力シャフト１４の速度の関数であるモード指令信号を生成 させる。好適な実施例においては、永久磁石機器ＰＭＭＩ、ＰＭＭ２および電力 変換［３０について、５個の動作モードがある。これらの動作モードは、“スト レート・スルー（ｓｔｒａｉｇｈｔ　−ｔｈｒｏｕｇｈ）”と呼ばれる条件に対 し、シャフト１４の速度Ｎ１の関係（または、代替的に、ブロック２１における 機械的差動部１７の入力の速度）に依存して選択される。下記の等式が充たされ るときに、この条件が生じる。

２　Ｘ　Ｎｌ　＝　Ｎ３ ここに、Ｎ３は速度加算８！１８の出力シャフト２２の所望の速度である。換言 すれば、ストレート・スルーが生じるのは、速度加算機１８の第１の入力２０に おける速度が該所望の出力速度Ｎ３に等しく、永久磁石機器ＰＭＭ２による速度 補償がなされないときである。

好適な実施例においては、Ｃ３Ｄは４極発電ｔ１！１２を、１２、ＯＯＯｒｐｍ なる所望の速度をもって駆動する。この場合には、原動ｔｌ！１６の出力シャフ ト１４が６．ＯＯＯｒｐｍで駆動されているときにストレート・スルーが生じる 。

勿論、図に例示されている定速駆動１０は、必要に応じて、別異の一定な所望の 速度を生成させるように動作されることができる。

ここで第２Ａ図および第２Ｂ図を参照すると、電力変換機３０および永久磁石機 器ＰＭＭ１．ＰＭＭ２が、より詳細に例示されている。第１図、第２Ａ図および 第２Ｂ図において、ここに示されている種々のライン上を搬送される信号を識別 するための文字が使用されている。

第１図および／まムは第２Ａ、第２Ｂ図における同一の参照文字は、同じ信号を 搬送するラインを指示している。

ＡＣ／ＤＣ変換ｔｆ１５４．５６には、それぞれに、６個のパワー・スイッチ５ ＷＩ−３Ｗ６および５Ｗ７−３Ｗ１２が含まれている。各変換ｖ１５４．５６に おける６個のパワー・スイッチは、３相ブリツジ構成に接続されている。フライ バック・ダイオードＤｉ−Ｄ６およびＤ７−Ｄ１２は、それぞれに、スイッチ５ ＷＩ−３ＷＯおよび５Ｗ７−３Ｗ１２を横切って逆並列関係に結合されている。

フィルタ用コンデンサＣ１は変換機５４の入力／出力端末Ｔ１、Ｔ２を横切って 結合されており、また、同様なコンデンサＣ２は電力変換ｔ１１５６の入力／出 力端末Ｔ３．Ｔ４を横切って結合されている。

ＰＭＭＩの電力巻線７０ａ−７０ｅは、それぞれに、直列に接続されたスイッチ Ｓ　Ｗ　１−　Ｓ　Ｗ　６の対の間の接続部７１ａ−７１ｃに対して、ライン２ ８ａ　２８ｃによって結合されている。

同様な態様で、永久磁石機器ＰＭＭ２の電力巻線７２ａ−７２ｃは、直列に接続 されたスイッチ５Ｗ７−ＳＷ１２の対の間の接続部７３ａ−７３ｃに対して、導 体３２ａ−３２ｅによって結合されている。

スイッチ５ＷＩ−３Ｗ５および５Ｗ７−３Ｗ１２は、それぞれに、インバータ／ 整流機制御回路８０．８２によって動作される。制御回路８０が受け入れるもの は、永久磁石機器ＰＭＭ１のロータの位置と速度とを表わすセンサ８４．８６か らのロータ位置信号と速度信号Ｍ、Ｎ、および、電力巻線７０のある１相内の電 流を表わず電流センサ８８によって生成された電流信号Ｏである。

この制御回路は、また、第１図の加算接続部４２からの速度エラー信号を含んで いる信号Ｆおよび可能化信号Ｅをも受け入れる。この可能化信号Ｅは、ハイであ るとき、より詳細に後述されるように、スイッチ５ＷＩ−３Ｗ６の動作を可能化 させるものである。この信号は、また、より詳細に後述されるモード選択論理回 路９０によって生成される。

同様にして、インバータ／整流機制御回路８２は、永久磁石機器ＰＭＭ２のロー タの速度および位置を表わすセンサ９２．９４からの速度信号および位置信号Ｕ 、■を受け入れる。電流信号Ｔは電流センサ９６によって生成され、加算接続点 ４２によって生成される速度エラー信号Ｆとともに、制御回路８２に結合される 。

可能化信号りは制御回路８２に結合されており、これがハイのときには、スイッ チ５Ｗ７−３Ｗ１２の動作を可能化させる。これに加えて、制御回路８２は方向 信号Ｃを受け入れている。そして、これがハイであるときには、シャフト１４の 速度がストレート・スルーを下回っていることを指示しており、ロウであるとき には、シャフト１４の速度がストレート・スルーを上回っていることを指示して いる。信号Ｃ，Ｄはモード選択論理回路９０によって生成される。

ＤＣ／ＤＣ変換機５８には、Ｈ−ブリッジ構成に接続°されたメイン・スイッチ ＳＷＩ　３−５ＷＩ　６が含゛まれており、これが動作されたときには、中間的 なＡＣ電力を生成させる。変成ｔ１１１００に含まれているものは、接続部１０ ２．１０４間に結合された１次巻線１００Ｐ、および、変成機の出力電力を生成 させるｄ次巻線１００Ｓである。該２次巻線は、全波整流機をなす整流機回路１ ０６の入力端末を横切って結合されている。接続部１０２はスイッチ５Ｗ１３と ５Ｗ１４との間の接続点をなしており、これに対して、接続部１０４はスイッチ ５Ｗ１５と５Ｗ１６との間の接続点をなしている。

整流機回路１０６の出力端末は、出力インダクタ１０８によって、第１、第２の 出力ステアリング・スイッチ５Ｗ１７．５Ｗ１８のそれぞれに結合されている。

これらのスイッチは、ダイオードＤ１３、Ｄ１４を通してＤＣ電力バス１２０． １２２に結合され、これに続けて、それぞれに、入力／出力端末Ｔ１、Ｔ３に結 合されている。

電力バス１２０．１２２の各々は、入力ステアリング・スイッチ５Ｗ１９．５Ｗ ２０の対の一方の閉により、スイッチ５Ｗ１３および５Ｗ１５に対して選択的に 結合されることができる。ダイオードＤ１５およびＤ１６は、スイッチ５Ｗ１９ ．５Ｗ２０のエミッタと直列に接続されており、また、それを通る逆導通を阻止 するような極性にされている。

第１、第２のバイパス・スイッチ５Ｗ２１．５Ｗ２２は、電力バス１２０．１２ ２の間で、ダイオードＤ１７、Ｄ１８とともに結合されている。スイッチＳＷ２ １．５Ｗ２２が動作されたときには、より詳細に後述されるように、ＤＣ／ＤＣ 変換機５８を逆方向にバイパスするようにされる。

フライバック・ダイオードＤ１９−Ｄ２２は、スイッチ５Ｗ１３−３Ｗ１６を横 切って結合されて、無効電流路を形成するようにされる。

スイッチ５Ｗ１３−３Ｗ１６は、変換機５４．５６の間の電力の伝送を制御する Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ制御回路１２４によって動作される。制御回路゛１２４が受け入 れるものは、電力バス１２０．１２２上の電圧をそれぞれに表わす電圧信号Ｐ、 Ｓ、および、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８の出力電流を表わす電流信号Ｑである。

また、ＤＣ／ＤＣ制御回路１２４が受け入れるものは、ハイのときにスイッチＳ ＷＩ　３−５ＷＩ　６の動作を可能化させる可能化信号し、第１図の比較Ｒ５０ によって生成された信号である信号Ｂ、および、加算接続部４２がらの速度エラ ー信号Ｆである。

スイッチ５Ｗ１７−３Ｗ２２は、モード選択論理回路９０によって動作゛される 。この回路が受け入れるものは、第１区の比較機４８．５０からの信号Ａ、Ｂ、 および、電力バス１２０．１２２上の電圧を表わす電圧信号Ｐ、Ｓである。

第３図のテーブル図および第４Ａ−第４Ｃ図の波形図を参照すると、以下の一般 的な説明は、第１図および第２Ａ、第２Ｂ図に示されている回路の動作について であり、その動作モードの各々は、シャフト１４の速度が、ストレート・スルー を下回る下限から、ストレート・スルーを上回る上限まで増大するものと仮定し たものである。

シャフト１４の速度がストレート・スルーを充分に下回っているときに、第１の 動作モード（“下方（ｂｅｌｏｗ）モードと呼ばれる）が生じる。この場合には 、比較ｔｌｉ４８によって生成された信号Ａは、第３図のテーブル図によって指 示されるように、ロウ状態にある。これらの条件の下に、速度加算機１８に対し て補償用速度を与えるためには、永久磁石機器ＰＭＭ１は発を機として動作され ねばならず、また、ＰＭＭ２は電動機として動作されねばならない、この条件の 下に、スイッチ５ＷＩ−３Ｗ６は開にされて、ＰＭＭＩによって生成された電力 をダイオードＤＩ−Ｄ６によって全波整流し、コンデンサｃ１によってフィルタ 処理するようにされる。しかしながら、ＰＭＭｌのシャフト２６の比較的低い回 転速度のために、ＰＭＭ２を所要の速度で動作させるためには不充分な電圧が端 末Ｔｌ、Ｔ２において生じるようにされる。従って、ＤＣ／ＤＣ制御回路１２４ は変換機５８をステップ・アップ変換機として動作させて、バス１２０上の電圧 が上昇されるようにすることが必要である。このモードで動作している闇に、モ ード選択論理回路９ｏにより、スイッチ５Ｗ１９および５Ｗ１８は閉にされ、ス イッチ５Ｗ１７および５Ｗ２０−３Ｗ２２は開にされて、バス１２０はスイッチ ＳＷＩ　３−３ＷＩ　６に結合され、また、整流樋回路１０６は電力バス１２２ に結合される。スイッチＳＷＩ　３−３ＷＩ　６はハイ状態の信号りにより可能 化され、ＤＣ／ＤＣ制御回路１２４により動作されて、電力バス１２０土の電圧 が上昇され、そして、この上昇された電圧が電力バス１２２を介してスイッチ５ Ｗ７−３Ｗ１２に伝送される。スイッチ５Ｗ７−３Ｗ１２は、ＰＭＭ２に対する 電力の流れを制御する制御回路８２により動作されて、当該Ｐ　Ｍ　Ｍ　２が補 償のための適切なロータの速度および方向を生成するようにされる。

前述されたように、この時点における信号りはハイであって、スイッチ５Ｗ７− ３ＷＩ　２の動作を可能化させる。信号Ｅはロウであって、スイッチ５ｗ１−５ ｗ６の動作は不可能にされる。この時点における信号Ｃはハイであって、永久磁 石機器ＰＭＭ２は、正極性の速度補償を達成させるために、第１の方向、即ち正 方向における動作をするように指示するようにされる。

シャフト１４の速度が増大するにつれて、ＡＣ／ＤＣ変換機５４の出力における 端末Ｔｌ、Ｔ２で生成された電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換機５６の端末Ｔ３、Ｔ４で 生成された逆ＥＭＦ電圧に近接する。これらの電圧が互いに近傍にあるようにな ったとき、または、代替的にバス１２０．１２２上の電圧が互いにある所定の範 囲内にあるようになったときに、′下方−バイパス（ｂｅｌｏｗ−ｂｙｐａｓｓ ）”モードの動作が開始される。この点において、バス１２０上の電圧は、電動 機としての永久磁石機器ＰＭＭ２が所要の速度で動作するためには充分であるこ とから、ＤＣ／ＤＣ変換ｔｌ！５８は必要とされない、この条件が生じたときに は、モード選択論理回路９ｏはスイッチＳＷ２１を閉にして、電力バス１２０． １２２を互いに結合させる。また、信号りはロウ状態に下降して、スイッチＳＷ Ｉ　３−８ＷＩ６を不可能にさせ、スイッチ５Ｗ１８．５Ｗ１９を開にする。こ れによりＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８は消勢され、変換機３０の全体的な効率が改 善される。

シャフト１４の速度の増大が継続すると、端末Ｔ１、Ｔ２において生成された電 圧は、ＰＭＭ２が適当な速度で動作するのに必要とされるよりも大きくなる。こ のような場合においては、ＤＣ／ＤＣ変換機５８はステップ・ダウン変換機とし て動作され、電力バス１２０．１２２の間の電圧が下降されて、電力バス１２０ 上の電圧をある適当な値に維持するようにされる。この結果は、所望に応じて、 ＰＷＭモードの動作においてスイッチＳ最終的に、シャフト１４の速度はストレ ート・スルーに達して、これを僅かに超過する。この条件の下に、永久磁石機器 ＰＭＭ２は、速度加算機１８からの速度を減算しなければならない、しかしなが ら、シャフト１４の速度がストレート・スルーを僅かに上回っていることがら、 ＰＭＭ２の原動力シャフト３４は、比較的低速で回転する。この比較的低い回転 速度の結果として、変換機５６の端末Ｔ３、Ｔ４で生成された電圧は比較的低い レベルになる。そして、この電圧は、ＤＣ／ＤＣ変換機５８のスレッショル″ド ・レベルを超過することはない。

更に、差動的な速度加算機１８の設計は、その入力および出力２０．３６．２２ の各々におけるトルクが同じであるようにされている。その結果として、ＰＭＭ ２はその出力シャフト３４にトルクを生成させねばならない。

このトルクは、正常時には、ＰＭＭ２が発電機として動作しているときに、その 電力巻線７２に負荷をかけることにより生成されるものである。実際的な事項と しては、巻線７２によって生成される比較的低い電圧のために、このようなこと は、この時点でなされることはない。

上記の問題に対する解決策は、電動機としての永久磁石機器ＰＭＭ２をプラギン グ（ｐｌｕＢｉＢ＞モードで動作させて、巻線７２内の電力が消散されるように することである。このことは、ＰＭＭｌを発電機として動作させ、また、スイッ チ５Ｗ７−３Ｗ１２に対するスイッチ制御信号の各々の位相を、下方モードまた は下方−バイパス・モードで動作しているときのこれらのスイッチに対するスイ ッチ制御信号に比べて、１８０°だけシフトさせることにより達成される。

更に、ＰＭＭ２がプラギング・モードで動作しているときには、バイパス・スイ ッチＳＷ２１がオフにされ、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換８！５８内のスイッチ５Ｗ１８ ．５Ｗ１９が閉にされて、ＤＣ電力バス１２０をスイッチ５Ｗ１３−３Ｗ１６に 結合し、整流ｆｉ１０６を変換機５６に結合するようにされる。ＰＭＭＩによっ て生成された電力がＰＭＭ２の巻線に伝送されるように、スイッチ５Ｗ１３−３ Ｗ１６が動作される。

一旦、シャフト１４の速度がストレート・スルーを上回って上昇したときには、 信号ＡおよびＢは状態を切り換える。他方の信号Ｂは、ＰＭＭ２が発電機として 動作することができる所定の点に達するまでは、ロウの状態に残留する。

一旦、シャフト１４の速度がストレート・スルーを充分に超えて上昇して、ＰＭ Ｍ２が発！８！として動作することが許容されたときには、ストレート・スルー の“上方（ａｂｏｖｅ）“モードの動作が開始される。この時点において、可能 化信号りおよびＥは状態を切り換えて、スイッチ５Ｗ７−３Ｗ１２が不可能に、 即ち開にされる。これに対して、スイッチ５Ｗ１−３Ｗ６は信号Ｅによって可能 化される。更に、スイッチ５Ｗ１８．５Ｗ１９は開にされ、スイッチ５Ｗ１７． ５Ｗ２０は閉にされて、ＤＣバス１２２をスイッチＳＷ１’３−３Ｗ１６に結合 し、また、整流製回路１０６の出力をバス１２０に結合するようにされる。ＤＣ ／ＤＣ変換Ｉｆ！５８がステップ・アップ変換機として動作するようにスイッチ ５Ｗ１３−３Ｗ１６が動作されて、ＤＣバス１２２からバス１２０への電圧を上 昇させるようにする。スイッチ５ＷＩ−３Ｗ６は、完全なオン・モードにあるイ ンバータとして動作されて、ＰＭＭｌの電力巻線７０に対する交番電圧を供給す るようにされる。これにより、ＰＭＭＩは、シャフト１４の速度によって決定さ れた速度における電動機として動作される。

シャフト１４の速度の増大が継続しているときには、ＰＭＭ２によって生成され る電圧の増大も継続される。

最終的に、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機がバイパスされることができる点に到達し、こ の点において“上方−バイパス（ａｂｏｖｅ　−ｂｙｐａｓｓ）″モードが開始 される。このモードにおいては、スイッチ５Ｗ２２は閉にされ、スイッチ５Ｗ１ ３−３Ｗ２０は不可能化される。これにより、変換機５８はオフにされ、バイパ スされて、バス１２２上の電圧がバス１２０に対して直接伝送される。変換１５ ８のこのバイパス操作および付勢解除は、制御回路１２４に結合されたモード選 択論理回路９０によって生成された信号りの状態を変化させることに応答して部 分的に生起“上方バイパス”モードにある間に、スイッチ５ＷＩ−８Ｗ６が制御 され、バス１２０上のＤＣ電圧を交流電力に交換して、ＰＭＭｌが電動機として 動作するようにされる。

シャフト１４の速度が相当な増大を継続しているものとすると、ＰＭＭ２は、電 動機としてのＰＭＭＩを動作させるためには過大な電圧を発生させる。このよう な事象のときには、ＤＣ／ＤＣ制御回路１２４は、変換機５８をステップ・ダウ ン変換機として動作させ、および／または、スイ・ンチ５ＷＩ−３Ｗ６がＰＷＭ 動作モードにおいて制御回路８０により動作されて、ＰＭＭＩに対する適正な電 圧が生成されるようにする。

ここで第５区を参照すると、第２Ａ図においてブロック図形式で示されたインバ ータ／整流機制御回路８０が、より詳細に例示されている。

注意されるべきことは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ７およびＳＷＳがハイで ある時点において、これらのスイッチが可能化され、制御信号に応答してオン・ オフができるということである。ＡＣ／ＤＣ変換機５４．５６における残余のス イッチに対する可能化信号は、この形式の変換機に共通な、通常は１２０°の位 相シフトを除き、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２、ＳＷ７およびＳＷＳのために示され ているものと同等である。

ＰＭＭＩの原動力シャフトの速度を表わす速度信号Ｎは、補償回路１４０によっ て補償され、また、加算接続部１４２の一人力に結合されている。この加算接続 部においては、補償された速度信号が、ブロック１４４で生成された速度エラー 信号Ｆの補償された変形およびブロック１４６で生成された電動機位相電流信号 ０の補償された変形と加算される。加算接続部１４２は、これにより、進相回路 １４８に結合される整流角度信号を生成させる。この回路１４′８は所要′の進 相を表わす信号を生成させて、この信号を３和論理回路１５０の一人力に結合さ せる。この３和論理回路１５０は、進相信号および一連のライン１５２上のロー タ位置を表わす信号Ｍからの３相スイッチ信号を生成させる。スイッチ駆動回路 １５４は、ライン１５２上の信号を、スイッチ５ＷＩ−３Ｗ６を適正に動作させ るために必要なレベルに変換させる。

保護回路１５６はスイッチ５Ｗ１−３Ｗ６の動作をモニタして、偽のまたは不所 望の条件が生じたが否がを決定する。これらの条件に含まれるものは、例えば、 直列に接続されたスイ“ツチの同時導通に起因するシュートパスル−（ｓｈｏｏ ｔ−ｔｈｒｏｕｇｈ）　、過大電圧条件、過大温度条件等である。このような不 所望の条件が生じる事象において、ハイ状態の信号がライン１５８上に発生され 、次いで３相論理１５０を不可能化して、インバータはシャット・ダウンされる 。　・ それ以上の保護的な機能は、永久磁石機器ＰＭＭＩの３相の中の１個において過 大電流条件が生じたときに、抑止回路１６０をしてインバータをシャット・ダウ ンせしめる電流レベル検知器によって達成される。

加算接続部１６４においては、ＰＭＭＩの位相の中の１個における電流を表わす 信号０が、ＤＣ電力バス１２０に対する指令されたバス電圧を表わす信号Ｗを導 出するための速度信号Ｎと加算される。換言すれば、この信号が表わしているも のは、ＰＭＭＩを電動機として所望の態様で動作させるために、バス１２０上で 必要な電圧である。

ここで第６図を参照すると、インバータ／整流機制御回路８２には、回路１７０ −１７８および１８２−前述された回路１４０−１４８および１５２−１６２と 同等のものである。しかしながら、これらの回路においては、信号０．Ｍおよび Ｎではなく、永久磁石機器ＰＭＭ２の位相の中の１個における相電流、および、 該ＰＭＭ２の原動力シャフトの速度と位置を表わす信号Ｔ、Ｕおよび■が使用さ れる。

また、第６図の回路には方向セット回路１７９が含まれており、これは、ＰＭＭ ２の回転の所要の方向を指示する信号Ｃに応答するものであり、また、シャフト １４の速度がストレート・スルーを上回っているときには、回路１８０によって 生成される３相論理信号を１８０゜だけ位相シフトさせるものである。３和論理 回路１８０の構成および動作は、全ての別異の局面において、第５図に関連して 前述された回路１５０と同等のものである。

更に、加算接続部１９４においては、相電流およびシャフトの速度を表わす信号 ＴおよびＵが速度エラー信号Ｆと加算されてζバス１２２上で指令される電圧を 表わす信号Ｘを導出するようにされる。なお、この信号は、ＰＭＭ２を適正に動 作させるために、バス１２２上で必要とされる電圧を表わすものである。

ここで第７図を参照すると、第２Ｂ図にブロック図形式で示されたＤ　Ｃ／Ｄ　 Ｃ制御回路１２４が、より詳細に例示されている。該制御回路１２４は、マサチ ューセッツ州レキシントンのユニトロード社（ＵｎｉｔｒｏｄｅＣｏｒｐｏｒａ ｔｉｏｎ）によって製造されたＵ　Ｃ１８４６電流モ一ドＰＷＭコントローラで 部分的に実現されるものであり、これは参照数字２００で同定されている０図の 中でコントローラ２００を表わして示されているブロックの周辺に隣接する数字 は、チップのピン・ナンバを指示している。勿論、所望により、別異のチップま たは個別部品が該コントローラ２００に置換されることができる。

該コントローラには４個の制御されるスイッチ２０２−２０８が更に含まれてお り、その中の２個だけがいずれの特定の時点においても閉にされている。より詳 細には、信号Ｂがハイの状態であって、シャフト１４の速度がＰＭＭ２を発電機 として運転するのに充分な大きさのものであるときには、スイッチ２０２および ２０６が閉にされて、それぞれに、コントローラ２００のピン６および５に対し て信号ＰおよびＷを結合させる。

他方、信号Ｂがロウの状態にあるときには、インバータ２１０によりこのロウ状 態の信号がハイ状層の信号に変換されて、スイッチ２０４および２０８を閉にす るようにされる。この動作により、信号ＳおよびＸがコントローラ２００のピン ６および５に結合される。

このようにして形成されて、ライン上で入力６および５に結合された信号Ｙおよ びＺは、それぞれに、バス１２０．１２２の一方でのＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８ の出力における電圧、および、該ＤＣ／ＤＣ変換機に対する出力電圧の基準レベ ルを表わしている。

ピン７は、補償回路２１２を介して、信号Ｙの補償された変形を受け入れる。ピ ン８およびピン９は、それぞれに、タイミング用コンデンサＣτおよびタイミン グ用抵抗Ｒ丁に結合されている。ピン４は、抵抗Ｒ１およびＲ２からなる分圧器 を介して、信号Ｑに結合されている。

ピン３は接地されており、また、ピン１６は信号りを受け入れるものである。こ の信号りはスイッチ５Ｗ１３−３Ｗ１６に対する可能化信号である。

スイッチ５Ｗ１４および５Ｗ１５に対する制御信号はピン１１において生成され る。スイッチ５Ｗ１３および５Ｗ１６に対するスイッチ制御信号はピン１４にお いて生成される。

ここで第８図を参照すると、モード選択論理回路９０のブロックおよび論理の組 み合わせ図が例示されている。

第１のエラー・アンプ２２０は、ＤＣ／ＤＣ変換機５８の出力における実際の電 圧を表わす信号Ｙを基準信号Ｚから減算してエラー信号を生成させる。このエラ ー信号は、スイッチ２２１によって加算接続部２２２の第１の入力に結合される 。加算接続部２２４においては、信号ＰとＳとの減算がなされて、２個のバス１ ２０．１２２間の電圧の差を表わす信号を導出するようにされる。この信号は、 加算接続部２２２の第２の入力に結合されている。

第２のエラー・アンプ２２５は、信号Ｙから信号Ｚを減算して第２のエラー信号 を導出する。この第２のエラー信号は、スイッチ２２６によって加算接続部２２ ２の第１の入力に結合される。スイッチ２２１．２２６は相補的な態様で動作゛ される。即ち、スイッチ２２１が閉のときには、スイッチ２２６は開にされ、ま た、この逆にされる。従って、エラー・アンプ２２０．２２５によって生成され た第１、第２のエラー信号の一つは、信号Ｒとして、加算接続部２２２の第１の 入力に結合される。

絶対値回路２２７においては、信号Ｒと加算接続部２２５の出力からの信号との 和を表わす加算接続部２２２からの出力を、正のレベルに変換させる。その結果 としての信号は、レベル検知回路２２８に結合される。

該レベル検知回路２２８の出力は、ＡＮＤゲート２３０．２３２の対の第１の入 力に結合される。第１のＡＮＤゲート２３０の第２の入力はインバータ２３４か らの信号Ｂの反転された変形を受け入れ、これに対して、ＡＮＤゲート２３２の 第２の入力は信号Ｂを直接的に受け入れる。ＡＮＤゲート２３０．２３２の出力 は、それぞれに、スイッチ５Ｗ２１．５Ｗ２２を制御するために使用される。

前述された回路の機能は、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機の指令された出力電圧と基準の 出力電圧との差、および、バス１２０．１２２上の電圧間の差の和または全体が 、レベル検知回路２２８によって決定される所定の値を下回つているときに、バ イパス・スイッチ５Ｗ２１または５Ｗ２２の一方を閉にすることである。

モード選択論理回路９０は、また、変換機内の別異の回路で使用される種々の信 号を生成させる。信号Ａはインバータ２３８により反転されて信号Ｃを生成する ようにされ、これに対して、インバータ・′２４０においては信号Ｂを反転して 信号りを生成するようにされる。信号Ｂはスイッチ２２６を制御し、これに対し て、信号りはスイッチ２２１を制御する。スイッチ２２６，２２１は、それぞれ に、ロウ状態の信号Ｂ、Ｄによって閉にされる。

信号Ｂは信号Ｅと論理的に等価の６のであるから、これと同一のものを導出する ために、付加的な論理回路を使用することは必要とされない。

ＡＮＤゲート２３０．２３２の出力をＮＯＲゲート２４２を通過させることによ り、信号りが生成される。

次いで、ＡＮＤゲート２４４において信号りが信号Ｂと組み合わされて、スイッ チ５Ｗ１７．５Ｗ２０に対するスイッチ制御信号を導出するようにされる。ＡＮ Ｄゲート２４６において、信号りがインバータ２４０の出力と組み合わされて、 スイッチ５Ｗ１８．５Ｗ１９に対するスイッチ制御信号を導出するようにされる 。

前述されたところで注意されるべきことは、出力シャフト１４の速度がストレー ト・スルーに等しい条件は稀に短時間だけ生じること、および／または、所望の 出力速度におけるある程度のエラーは許容できるものであるとされることである 。しかしながら、そうではない場合においては、ストレート・スルーの条件が生 じたときに動作的になる第６の動作モードが実施される。ここでは、永久磁石機 器ＰＭＭ２の速度はゼロに維持されるが、別異の入力および出力において供給さ れるトルクに等しい前述された説明は“出力差動′構成のものであり、ここでは 差動部がＰＭＭ２に結合される。この構成は第９図に示されているように変形で きるものであり、簡略的な形式で示されている　“入力差動”構成にすることが で第９図で認められるように、原動機１６の出力シャフト１４は、速度加算ｆｉ １８の第１の入力２０に結合されている。速度補償用の永久磁石機器（ここでは ＰＭ・＼ｉ１＞は、差動部１８の第２の入力３６に結合されている。差動部１８ の出力２２は負荷１２に直結され、また、制御用の永久磁石機器Ｐ　Ｍ　Ｍ　２ の原動力シャフトに結合されている。

第１図および後続の図面について説明された変換機３０と同様な電力変換ｆｉ２ ５０は、加算接続部４２によって生成された速度エラー信号に応答して、永久磁 石機器ＰＭＭＩ、ＰＭＭ２の電力巻線間の電力の流れを部分的に処理する。

この場合においては、ＰＭＭＩは入力２０での速度の加減算をして、出力２２で の所望の速度を得るようにされる。

第９図の構成のものにおける。先行の図面で示されているものとの間の更に別異 の相違点は、制御部ＰＭＭ２は一定速度で駆動されて、電力変換機２５０の設計 が電力変換機２３０よりも簡略化されることである。

ＤＣ／ＤＣ変換機に入力差動装置を設けるための必要性を排除できることに注意 されるべきである。もつとも、この利点は、必要とされる永久磁石機器は出力差 動装置に対するよりもはるかに大きくなるという事実によって重要になるもので ある。

出力差動部はストレート・スルーを下回っているシャフトの速度に対する入力差 動部よりも効果的であること、および、この逆のことはストレート・スルーを上 回っているシャフトの速度に対して真であることが認められている。しかしなが ら、出力差作動装置に対するコントローラはより大きい電力を処理しなければな らず、従って、より大きい重量でなければならないことが認められている。

また、入力差作動構成においては、ＰＭＭ２は発電機として動作され、ＰＭＭＩ は“プラギング・モードにおいて電動機として動作されることが注意される。ま た、このモードで動作しているときには、所望により、その効率性を改善するた めに、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８をバイパスさせることができる。

更に、いずれの実施例においても、所望により、シャフト１４の速度の°範囲を 、ストレート・スルーの完全な下方部または完全な上方部の範囲に限定するよう に設計することができる。このような場合には、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換機５８の設 計は簡略化される。その理由は、単一の動作モード内でのステップ・アップおよ びステップ・ダウンに対する要求はなくなり、電力の流れは一方向だけが必要と されるからである。

ＦＩＧ、　２Ａ ＦＩＧ、　２Ｂ ＦＩＧ、　９ 補正書の翻訳文提出書く特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年　８月２０日

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. （１）原動機の出力シャフトにおいて生成された可変速度の原動力から一定速度 の原動力を生成させるための電気的に補償された定速駆動（ＣＳＤ）であって： 第１、第２の入力シャフトと一定速度の原動力が生成される出力シャフトとを有 する速度加算機であって、該第１の入力シャフトは該原動機の出力シャフトに結 合されているもの； 該速度加算機の第２の入力シャフトに結合された原動力シャフトと電力巻線とを 有する速度補償用永久磁石機器； 該速度加算機の第１および出力シャフトのいずれかに結合された原動力シャフト を有し、電力巻線をも有する制御用永久磁石機器； 該永久磁石機器の一方の電力巻線に結合された第１の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機 ； 該永久磁石機器の他方の電力巻線に結線された第２の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機 ； 該ＡＣ／ＤＣ変換機の間に結合された双方向性ＤＣ／ＤＣ変換機；および 該永久機器の間で電力が伝送され、該速度加算機の出力シャフトを所望の速度に 維持するのに十分な大きさおよび方向の補償用速度を速度補償用永久磁石機器が 生成させるために、該ＡＣ／ＤＣ変換機およびＤＣ／ＤＣ変換機を制御する手段 ； が含まれている電気的に補償された定速駆動。
2. （２）各ＡＣ／ＤＣ変換機には、ブリッジ構成に接続された複数個のパワー・ス イッチが含まれている請求の範囲第１項記載の電力変換機。
3. （３）各ＡＣ／ＤＣ変換機には、該パワー・スイッチに結合されたフライバック ・ダイオードが更に含まれている請求の範囲第２項記載の電力変換機。
4. （４）該ＤＣ／ＤＣ変換機に、該ＡＣ／ＤＣ変換機の一方からの入力ＤＣ電力を 中間的なＡＣ電力に変換するためのブリッジ・インバータ、該ブリッジ・インバ ータの出力に結合された１次巻線と変成機の出力電力が生成される２次巻線とを 有する変成機、および、該ＡＣ／ＤＣ変換機の他方に対する出力ＤＣ電力を生成 させるべく、該変成機の出力電力を整流するための、２次巻線に結合された整流 機回路が含まれている請求の範囲第１項記載の電力変換機。
5. （５）該原動機の出力シャフトは、該速度加算機の第１の入力の速度が所望の速 度に等しいストレート・スルー速度の上方または下方の速度で駆動され、該ＤＣ ／ＤＣ変換機には、該ブリツジ・インバータの入力を該ＡＣ／ＤＣ変換機のいず れかに選択的に結合させるための第１の対のバス・スイッチ、および、該原動機 出力の速度が該ストレート・スルー速度の上方または下方のいずれであるかに依 存して該第１の対のバス・スイッチを動作させるための手段が含まれている請求 の範囲第４項記載の電力変換機。
6. （６）該ＤＣ／ＤＣ変換機には、更に、該整流機回路を該ＡＣ／ＤＣ変換機のい ずれかに結合させるための第２の対のバス・スイッチ、および、該第１の対のス イッチの動作に依存して該第２の対のバス・スイッチを動作させるための手段が 含まれており、該整流機回路が該ＡＣ／ＤＣ変換機の一方に結合されたときには 該ブリッジ・インバータが該ＡＣ／ＤＣ変換機の他方に結合され、また、こめ逆 にされる請求の範囲第５項記載の電力変換機。
7. （７）該速度加算機の該第１の入力シャフトは所望の速度の上方または下方の速 度で駆動され、該永久磁石機器の各々は該出力シャフトの速度に依存して電動機 または発電機として動作されるものであり、該制御手段には、発電機として動作 している永久磁石機器に結合されたＡＣ／ＤＣ変換機内の全てのパワー・スイッ チを開にする手段が含まれており、これによって生成された電力がフライバック ・ダイオードにより整流されるようにした請求の範囲第３項記載の電力変換機。
8. （８）該制御手段には、該出力シャフトの速度がある特定の範囲にあるときには 、該ＤＣ／ＤＣ変換機をステツブ・アップ変換機として動作させる手段が含まれ 、更に、該出力シャフトの速度が該特定の範囲外にあるときには、該ＤＣ／ＤＣ 変換機をバイパスさせる手段が含まれている請求の範囲第１項記載の電力変換機 。
9. （９）該ＡＣ／ＤＣ変換機の各々には、ブリツジ構成に接続された複数個のパワ ー・スイッチが含まれ、該制御手段には、該ＤＣ／ＤＣ変換機がステップ・アッ プ変換機として動作しているときに、全オン・モードにおいて、該ＡＣ／ＤＣ変 換機の一方を整流機として動作させ、該ＡＣ／ＤＣ変換機の他方をインバータと して動作させる手段が含まれている請求の範囲第８項記載の電力変換機。
10. （１０）該速度加算機の該第１の入力シャフトは所望の速度を上回った速度で駆 動され、また、該制御手段には、該第１の入力シャフトの速度が該所望の速度を 僅かに上回っているときにＡＣ／ＤＣおよびＤＣ／ＤＣ変換機を動作させる手段 が含まれており、アラキング・モードにおいて、永久磁石機器の一方は発電機と して動作され、該永久磁石機器の他方は電動機として動作されるようにした請求 の範囲第１項記載の電力変換機。
11. （１１）該速度加算機の該第１の入力シャフトは所望の速度を上回った速度およ び下回った速度で駆動され、該永久磁石機器は、該原動機の出力シャフトの速度 に依存して電動機または発電機として動作されるものであり、また、該ＤＣ／Ｄ Ｃ変換機は入力スレッショルドを有し、該制御手段は、発電機として動作された 機器によって生成された電圧が該入力スレッショルド以下であるときに、ブラキ ング・モードにおいて、該永久磁石機器の一方を発電機として動作させ、該永久 磁石機器の他方を電動機として動作させるようにした請求の範囲第１項記載の電 力変換機。
12. （１２）原動機の出力シャフトにおいて生成された可変速度の原動力から一定速 度の原動力を生成させるための電気的に補償された定速駆動（ＣＳＤ）であって ：電力巻線と原動機の出力シャフトに結合された原動力シャフトとを有する第１ の永久磁石機器（ＰＭＭ１）該ＰＭＭ１の巻線に結合された電力巻線と原動力シ ヤフトとを有する第２の永久磁石機器（ＰＭＭ２）；該原動機の出力シャフトに 結合された第１の入力、該ＰＭＭ２の原動機の出力シャフトに結合された第２の 入力、および、一定速度の原動力が生成される出力を有する差動的速度加算機； 該ＰＭＭ１の電力巻線に結合された第１の双方向住ＡＣ／ＤＣ変換機； 該ＰＭＭ２の電力巻線に結合された第２の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機； 該ＡＣ／ＤＣ変換機の間に結合された双方向性ＤＣ／ＤＣ変換機；および 該永久磁石機器の一方によって生成された電力が該永久磁石機器の他方に伝送さ れるようにして、これにより、該速度加算機の出力をある所望の速度に維持する ために充分な量の原動力が該ＰＭＭ２の原動力シャフトによって生成されるため に、該ＡＣ／ＤＣ変換機およびＤＣ／ＤＣ変換機を制御する手段；が含まれてい る電気的に補償された定速駆動。
13. （１３）該制御手段には、該原動機の出力シャフトの速度に依存して、該変換機 を複数個の動作モードの中の１個において動作させるための手段が含まれている 請求の範囲第１２項記載の電気的に補償された定速駆動。
14. （１４）該原動機の出力シャフトは、該速度加算機の第１の入力の速度が所望の 速度に等しいストレート・スルー速度の上方および下方の速度で動作するもので あり、また、該制御手段には、該第１および第２の双方向性ＡＣ／ＤＣ変換機を それぞれに制即するための第１および第２のインバータ／整流機制御回路、該双 方向性ＤＣ／ＤＣ変換機を制御するためのＤＣ／ＤＣ制御回路、および、該制御 回路に結合されたモード選択論理であって、該制御回路をして、該ストレート・ スルー速度に関する該原動機の出力シャフトの速度に依存して、該変換機および 永久磁石機器を複数個の動作モードの中の１個において動作せしめるためのもの が含まれている請求の範囲第１２項記載の電気的に補償された定速駆動。
15. （１５）該ＤＣ／ＤＣ変換機には、これをバイパスするための少なくとも１個の バイパス・スイッチが含まれており、また、該モード選択論理には、該永久磁石 機器の１個の速度に従って該バイパス・スイッチを選択的に閉にするための手段 が含まれている請求の範囲第１４項記載の電気的に補償された定速駆動。
16. （１６）該制御手段には、該原動機の出力シャフトがストレート・スルーを大き く下回った速度で駆動されるときに、第１の動作モードで動作させるための第１ の手段が含まれており、これにより、該ＰＭＭ１が発電機として動作して、該Ｄ Ｃ／ＤＣ変換機、該第２のＡＣ／ＤＣ変換機および該ＰＭＭ２に電力を供給し、 該ＰＭＭ２が電動機として動作するようにされた請求の範囲第１５項記載の電気 的に補償された定速駆動。
17. （１７）該制御手段には、更に、第２の動作モードで動作させるための第２の手 段が含まれており、これにより、該ＰＭＭ１が電動機として動作する該ＰＭＭ２ を動作させるのに充分な電圧を生成させるときに、該バイパス・スイッチが閉に され、該ＤＣ／ＤＣ変換機が消勢されるようにした請求の範囲第１６項記載の電 気的に補償された定速駆動。
18. （１８）該制御手段には、該原動機の出力シャフトの速度がストレート・スルー を僅かに上回ったときに、ブラキング・モードで動作するための手段が含まれて おり、これにより、プラギング・モードにおいて、該ＰＭＭ１は発電機として動 作し、該ＰＭＭ２は電動機として動作するようにされた請求の範囲第１５項記載 の電気的に補償された定速駆動。
19. （１９）該制御手段には、該原動機の出力シャフトの速度がストレート・スルー を上回っているときに、上方ストレート・スルーの動作モードで動作させるため の手段が含まれており、これにより、該ＰＭＭ２が発電機として動作して、該Ｄ Ｃ／ＤＣ変換機、該第１のＡＣ／ＤＣ変換機および該ＰＭＭ１に電力を供給し、 該ＰＭＭ１が電動機として動作するようにされた請求の範囲第１５項記載の電気 的に補償された定速駆動。
20. （２０）該制御手段には、更に、上方一バイパスの動作モードで動作させるため の手段が含まれており、これにより、該ＰＭＭ２が電動機として動作する該ＰＭ Ｍ１を動作させるのに充分な電圧を生成させるときに、該バイパス・スイッチが 閉にされ、該ＤＣ／ＤＣ変換機が消熱されるようにした請求の範囲第１９項記載 の電気的に補償された定速駆動。
21. （２１）各ＡＣ／ＤＣ変換機には、ブリッジ構成に接続された複数個のパワー・ スイッチが含まれている請求の範囲第１２項記載の電気的に補償された定速駆動 。
22. （２２）各ＡＣ／ＤＣ変換機には、更に、該パワー・スイッチを横切って結合さ れたフライバック・ダイオードが含まれている請求の範囲第２１項記載の電気的 に補償された定速駆動。
23. （２３）該ＤＣ／ＤＣ変換機には、該ＡＣ／ＤＣ変換機の一方からの入力ＤＣ電 力を中間的なＡＣ電力に変換するためのブリッジ・インバータ、該ブリッジ・イ ンバータの出力に結合された１次巻線と変成機の出力電力が生成される２次巻線 とを有する変成機、および、該ＡＣ／ＤＣ変換機の他方に対する出力ＤＣ電力を 生成させるべく、該変成機の出力電力を整流するための、２次巻線に結合された 整流機回路が含まれている請求の範囲第１２項記載の電気的に補償された定速駆 動。
24. （２４）該原動機の出力シャフトは、該速度加算機の第１の入力の速度が所望の 速度に等しいストレート・スルー速度の上方または下方の速度で駆動され、該Ｄ Ｃ／ＤＣ変換機には、該ブリッジ・インバータの入力を該ＡＣ／ＤＣ変換機のい ずれかに選択的に結合させるための第１の対のバス・スイッチ、および、該原動 機出力の速度が該ストレート・スルー速度の上方または下方のいずれであるかに 依存して該第１の対のバス・スイッチを動作させるための手段が含まれている請 求の範囲第１２項記載の電気的に補償された定速駆動。
25. （２５）該ＤＣ／ＤＣ変換機には、更に、該整流機回路を該ＡＣ／ＤＣ変換機の いずれかに結合させるための第２の対のバス・スイッチ、および、該第１の対の スイッチの動作に依存して該第２の対のパス・スイッチを動作させるための手段 が含まれており、該整流機回路が該ＡＣ／ＤＣ変換機の一方に結合されたときに は該ブリッジ・インバータが該ＡＣ／ＤＣ変換機の他方に結合され、また、この 逆にされる請求の範囲第２４項記載の電気的に補償された定速駆動。
26. （２６）該速度加算機の該第１の入力シャフトは所望の速度の上方または下方の 速度で駆動され、該永久磁石機器の各々は該出力シャフトの速度に依存して電動 機または発電機として動作されるものであり、該制御手段には、発電機として動 作している永久磁石機器に結合されたＡＣ／ＤＣ変換機内の全てのパワー・スイ ッチを開にする手段が含まれており、これによって生成された電力がフライバッ ク・ダイオードにより整流されるようにした請求の範囲第２２項記載の電気的に 補償された定速駆動。
27. （２７）原動機の出力シャフトにおいて生成された可変速度の原動力から一定速 度の原動力を生成させるための電気的に補償された定速駆動（ＣＳＤ）であって ：該原動機の出力シャフトに結合された第１の入力シヤフト、第２の入力シャフ ト、および、一定速度の原動力が生成される出力シャフトを有する差動的速度加 算機； 原動機の出力シャフトに結合された原動力シャフトと電力巻線とを有する第１の 永久磁石機器；該差動的加算機の第２の入力に結合された原動力シヤフトと電力 巻線とを有する第２の永久磁石機器；および 該永久磁石機器の電力巻線の間に結合された電力変換機であって、 第１および第２の永久磁石機器の電力巻線に対してそれぞれに結合された第１お よび第２のＡＣ／ＤＣ変換機であって、各ＡＣ／ＤＣ変換機には、ブリッジ構成 に接続された複数個の制御されるスイッチ、および、該制御されるスイッチを横 切ってそれぞれに結合され、関連付けられている複数個のフライバック・ダイオ ードが含まれており、該制御されるスイッチおよびダイオードは少なくとも１個 の入力／出力バスに接続されているもの； 該ＡＣ／ＤＣ変換機の間で結合されている双方向性ＤＣ／ＤＣ変換機であって、 ブリッジ・インバータ、該第１、第２のＡＣ／ＤＣ変換機と該ブリッジ・インバ ータとの間でそれぞれに結合された第１、第２の入力ステアリング・スイッチ、 該ブリッジ・インバータの出力に結合された整流機回路、および、該整流機回路 と該第１、第２のＡＣ／ＤＣ変換機の入力−出力バスとの間でそれぞれに結合さ れた第１、第２の出力ステアリング・スイッチが含まれているもの；および該原 動機の出力シャフトの速度に応答して、該制御されるスイッチ、該ブリッジ・イ ンバータおよび該入力、出力ステアリング・スイッチを制御するための手段であ って、該永久磁石機器の一方は電動機として動作し、該永久磁石機器の他方は発 電機として動作するものであり、これにより、該第２の永久磁石機器の原動力シ ャフトは、該速度加算機の出力シャフトの速度をある所望の速度に維持する大き さおよび方向の速度で駆動されるもの； を含んでいる電力変換機； が含まれている電気的に補償された定速駆動。
28. （２８）該制御手段には、該第１の永久磁石機器が発電機として動作し、該第２ の永久磁石機器が電動機として動作しているときに、該第１の入力ステアリング ・スイッチおよび該第２の出力ステアリング・スイッチを閉にするための手段が 含まれている請求の範囲第２７項記載の電気的に補償された定速駆動。
29. （２９）該制御手段には、該第２の永久磁石機器が発電機として動作し、該第１ の永久磁石機器が電動機として動作しているときに、該第２の入力ステアリング ・スイッチおよび該第１の出力ステアリング・スイッチを閉にするための手段が 含まれている請求の範囲第２７項記載の電気的に補償された定速駆動。
30. （３０）該制御手段には、該第１の永久磁石機器が発電機として動作するとき、 該第１のＡＣ／ＤＣ変換機の制御されるスイッチの全てを閉にし、該第２のＡＣ ／ＤＣ変換機の制御されるスイッチを動作させて、該整流機回路によって生成さ れた電力をインバートするようにされた請求の範囲第２７項記載の電気的に補償 された定速駆動。
31. （３１）該ＤＣ／ＤＣ変換機には第１および第２のバイパス・スイッチが含まれ 、該制御手段には、発電機として動作している永久磁石機器によって生成された 電圧が電動機としての別異の永久磁石機器の動作に充分なものであるとき、該バ イパス・スイッチの一方を閉にして、該ブリッジ・インバータを消熱するための 手段が含まれている請求の範囲第２７項記載の電気的に補償された定速駆動。