專利名稱：電力變換器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在直流電力與交流電力之間進行電力變換的電力變 換器的控制裝置。
背景技術(shù)：
作為這種電力變換器，公知使用脈寬調(diào)制(PWM)來導(dǎo)通、斷 開多個各半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM逆變器。該PWM逆變器在各相變 換電路的上下臂(arm)分別具有半導(dǎo)體開關(guān)元件，通過使用脈寬調(diào) 制后的開關(guān)信號互補地導(dǎo)通、斷開構(gòu)成這些上下臂的各半導(dǎo)體開關(guān)元 件，發(fā)生具有被控制的振幅和被控制的頻率的交流輸出電壓。通過使 用PWM模式運算器，將電壓指令信號與栽波進行比較，而生成凈皮脈 寬調(diào)制的開關(guān)信號。在載波中大多使用三角波。
在脈寬調(diào)制中，大多使用非同步的脈寬調(diào)制方式。在該非同步的 脈寬調(diào)制方式中，載波頻率fc不拘泥于PWM逆變器的變換基頻f、 即PWM逆變器的交流輸出電壓的基頻f而被設(shè)為一定值。該非同步
次數(shù)、并且電壓指令的更新定時與載波的頂點同步而可以使用微型計 算機來容易地控制等理由而被廣泛采用。也可以使用在微型計算機中 搭載有非同步的脈寬調(diào)制電路的計算機。
在該非同步的脈寬調(diào)制方式中，需要設(shè)定成載波的載波頻率fc 成為相對PWM逆變器的基頻f充分高的頻率。例如，在由總合電子 出版社發(fā)行的"AC寸一求、>77厶。理論&設(shè)計0実際(AC伺服系 統(tǒng)的理論和設(shè)計的實際)，，(1997年第4版)為題的文獻的44頁中， (fc/f)需要設(shè)為9以上。但是，對于應(yīng)用了 PWM逆變器的領(lǐng)域， 作為半導(dǎo)體開關(guān)元件使用大容量的半導(dǎo)體開關(guān)元件，所以有時無法將載波頻率fc設(shè)定成相對PWM逆變器的基頻f充分高。在無法充分增 大(fc/f)的情況下，在PWM逆變器的交流輸出電壓中發(fā)生被稱為 抖動(beat)的振動，因而PWM逆變器的交流輸出電壓的精度顯著 降低，由此產(chǎn)生在負載電路中也發(fā)生脈動等惡劣影響。抖動成為具有 用fc-nxf (n為正以及負的整數(shù))表示的至少1個頻率的1個信號、 或具有這些頻率的多個信號的組合。
為了抑制該抖動，以往提出例如釆用同步脈寬調(diào)制方式的技術(shù)。 在該同步脈寬調(diào)制方式中，將載波頻率fc根據(jù)PWM逆變器的基頻f 的變化，而設(shè)為該基頻f的整數(shù)倍的頻率，或者使構(gòu)成PWM逆變器 的各相變換電路的上下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)動作與PWM逆變 器的基頻f同步，而提高PWM逆變器的交流輸出電壓的精度。如果 采用該同步脈寬調(diào)制方式，則PWM逆變器的交流輸出電壓的波形與 電壓指令波形同步，所以可以抑制抖動。但是，在非同步的脈寬調(diào)制 方式中，在進而采用該同步脈寬調(diào)制的情況下，需要為其追加、改造 特別的裝置，存在成本上升的缺點。
在日本特開平9- 238472號公報(專利文獻l)中，公開出如下 的技術(shù)對針對PWM逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)模式的脈寬進 行積分，而估計出PWM逆變器的交流輸出電壓，向下次的電壓指令 加上該估計出的交流輸出電壓與電壓指令的差分而進行補償，由此抑 制抖動。另外，在日本特開2005 -224093號公報(專利文獻2)中， 公開出通過矯正載波的頻率而抑制抖動這樣的技術(shù)。
專利文獻l:日本特開平9-238472號公報
專利文獻2:日本特開2005 - 224093號/>報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻l中，通過脈寬的積分，估計出PWM逆變器 的交流輸出電壓，所以在該估計中產(chǎn)生延遲，而僅可以在下次的電壓 指令中進行補償，并且該補償也是反饋控制，所以在抖動的頻率高的
情況等下難以抑制抖動。另外，在專利文獻2中，為了矯正栽波的頻
5率，而需要追加特別的栽波的矯正電路。
本發(fā)明提供一種改良后的電力變換器的控制裝置，與這些現(xiàn)有技 術(shù)相比，可以更簡單而且高精度地抑制抖動。
本發(fā)明的電力變換器的控制裝置對利用多個半導(dǎo)體開關(guān)元件在 直流電力與交流電力之間進行電力變換的電力變換器進行控制，其特
征在于，具有電壓指令單元，發(fā)生電壓指令信號；電壓指令補償單 元，進行針對上述電壓指令信號的補償，發(fā)生補償電壓指令信號；以 及開關(guān)模式運算單元，根據(jù)上述補償電壓指令信號和載波，發(fā)生針對 上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)信號，在將上述電力變換器的變換基頻 設(shè)為f,并將上述載波的載波頻率設(shè)為fc時，上述電壓指令補償單元 發(fā)生包括從用fc-nxf表示的組中選擇的至少l個補償頻率分量的補 償信號，根據(jù)該補償信號發(fā)生上述補償電壓指令信號，其中n為連續(xù) 的正以及負的整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的電力變換器的控制裝置，在對電力變換器的各半導(dǎo) 體開關(guān)元件進行控制的控制電路中，向電壓指令單元追加電壓指令補 償單元，而設(shè)為根據(jù)包括從用fc-nxf表示的組中選擇的至少1個補 償頻率分量的補償信號，補償了電壓指令信號的補償電壓指令信號， 其中n為連續(xù)的正以及負的整數(shù)，通過反饋控制，可以簡單而且高精 度地抑制抖動。


圖1是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式1的框圖。
圖2是詳細示出實施方式1中的電壓指令補償器的框圖。
圖3是示出實施方式1中的載波的波形圖。
圖4是示出實施方式1中的電壓指令的向量圖。
圖5是詳細示出實施方式1中的電壓指令補償信號發(fā)生器的框圖。
圖6是詳細示出實施方式1中的電壓指令補償信號發(fā)生器的變形例的框圖。
圖7是示出與實施方式1的電力變換器的控制裝置相關(guān)的各種波 形的波形圖。
圖8是為了與圖7進行比較而示出刪除了上述實施方式1中的電 壓指令補償器的控制電路的各種波形的波形圖。
圖9是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式2的框圖。
圖10是詳細示出實施方式2中的電壓指令補償器的框圖。
圖11是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式3的框圖。
圖12是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式4的框圖。
圖13是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式5的框圖。
圖14是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式6的框圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的幾個實施方式進行說明。 實施方式1
圖1是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式1的框 圖。本實施方式1的電力變換器的控制裝置包括電力變換器100和控 制電路10。電力變換器100在本實施方式1中，是PWM逆變器1001。 控制電路10構(gòu)成針對電力變換器100的控制裝置。該控制電路IO包 括作為電壓指令單元的電壓指令發(fā)生器1、作為電壓指令補償單元的 電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6、作為開關(guān)模式運算單元的PWM 模式運算器8。電壓指令發(fā)生器l、電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6 是例如由微型計算機執(zhí)行的單元。
PWM逆變器1001例如是三相的PWM逆變器，包括U相變換電路100U、 V相變換電路100V、 W相變換電路100W。各相變換電 路100U、 IOOV、 IOOW相互并聯(lián)連接在一對直流線IOIP、 IOIN之間。 U相變換電路100U具有上臂100UP和下臂IOOUN， V相變換電路 100V具有上臂IOOVP和下臂IOOVN， W相變換電路100W具有上臂 100WP和下臂IOOWN。 U相交流線102U連接在U相變換電路100U 的上臂100UP與下臂100UN之間。V相交流線102V連接在V相變 換電路100V的上臂100VP與下臂100VN之間。W相交流線102W 連接在W相變換電路100W的上臂100WP與下臂IOOWN之間。
各上臂IOOUP、 IOOVP、 100WP以及各下臂IOOUN、 IOOVN、 100WN分別由電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成。從PWM模式運算器8 輸出的開關(guān)信號9包括開關(guān)信號Su、 Sv、 Sw。開關(guān)信號Su使構(gòu)成U 相變換電路100U的上下臂IOOUP、 100UN的各半導(dǎo)體開關(guān)元件互補 地導(dǎo)通、斷開，開關(guān)信號Sv使構(gòu)成V相變換電路100V的上下臂 IOOVP、 100VN的各半導(dǎo)體開關(guān)元件互補地導(dǎo)通、斷開，另外，開關(guān) 信號Sw使構(gòu)成W相變換電路100W的上下臂IOOWP、 100WN的各 半導(dǎo)體開關(guān)元件互補地導(dǎo)通、斷開。通過使各相變換電路IOOU、 IOOV、 100W的各上下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件互補地導(dǎo)通、斷開，PWM逆變 器IOOI將直流線IOIP、 IOIN之間的直流電壓變換成交流電壓，在交 流線102U、 102V、 102W中發(fā)生交流輸出電壓。在PWM逆變器1001 中其變換電壓是在交流線102U、102V、102W中發(fā)生的交流輸出電壓， 該交流輸出電壓具有基頻f。
在控制電路10中，將處理電壓指令信號等信號的正交2軸旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)設(shè)為dq軸坐標(biāo)。電壓指令發(fā)生器l輸出dq軸坐標(biāo)上的電壓指令 信號2。該電壓指令信號2包括Vd*、 Vq*。 VcF是d軸上的電壓指令 信號，￥9*是9軸上的電壓指令信號。向電壓指令補償器3和坐標(biāo)變 換器6，供給坐摔變換用信號5。該坐標(biāo)變換用信號5是坐標(biāo)變換用 相位信號e。電壓指令補償器3接收電壓指令信號2，發(fā)生補償了該 電壓指令信號2的補償電壓指令信號4。該補償電壓指令信號4也是 dq軸上的信號，包括Vdc、 Vqc*。 Vd一是d軸上的補償電壓指令信號，Vq(^是q軸上的補償電壓指令信號。坐標(biāo)變換器6接收dq軸上 的補償電壓指令信號4，將該補償電壓指令信號4變換成靜止坐標(biāo)上 的電壓指令信號7。
該靜止坐標(biāo)上的電壓指令信號7包括Vuc*、 Vvc*、 Vwc*。 Vuc* 是針對U相變換電路100U的電壓指令信號，Vv^是針對V相變換電 路100V的電壓指令信號，另外Vwc^是針對W相變換電路100W的 電壓指令信號。PWM模式運算器8接收靜止坐標(biāo)上的電壓指令信號 7,將該電壓指令信號7與栽波Cw進行比較，而發(fā)生開關(guān)信號Sn、 Sv、 Sw。在圖3中示出該載波Cw。圖3 (a)示出栽波Cw的波形， 圖3 (b)示出該載波Cw的相位變化。圖3(a) (b)的橫軸是公共 的時間軸。該載波Cw如從圖3 (a)可知，例如是三角波，其相位如 從圖3(b)可知，周期性地在0變化至2tt。將該載波Cw的栽波頻 率i殳為fc。
圖2是詳細示出圖1的電壓指令補償器3的框圖。該電壓指令補 償器3例如是由微型計算機執(zhí)行的單元。該電壓指令補償器3如圖2 所示具有信號變換器31、電壓指令補償信號發(fā)生器34、信號變換器 37、加法器381、 382、 383。信號變換器31接收包括d軸上的電壓指 令信號VW和q軸上的電壓指令信號￥9*的電壓指令信號2，將該電 壓指令信號2變換成向量表現(xiàn)的電壓指令信號32，輸出該電壓指令信 號32。該電壓指令信號32包括向量表現(xiàn)的振幅指令信號V纊和向量 表現(xiàn)的相位指令信號ev*。振幅指令信號VW被供給到加法器381， 相位指令信號ev"皮供給到加法器382。
向量表現(xiàn)的振幅指令信號VW和相位指令信號e"如圖4所示。 在圖4中，橫軸是d軸，縱軸是q軸。振幅指令信號V臚如從圖4可 知，是d軸上的電壓指令信號VW與q軸上的電壓指令信號Vq的合 成向量，相位指令信號ev*表示該振幅指令信號Vi^與d軸之間的角 度。
相位指令信號evA還被供給到加法器383。向該加法器383供給
坐標(biāo)變換用相位信號e。加法器383對相位指令信號^*加上坐標(biāo)變換用相位信號e,發(fā)生靜止坐標(biāo)上的電壓指令相位信號33,向電壓指
令補償信號發(fā)生器34供給該電壓指令相位信號33。電壓指令相位信 號33等于(eV* + 9)。向電壓指令補償信號發(fā)生器34，與電壓指令 相位信號33 —起供給載波頻率fc。電壓指令補償信號發(fā)生器34根據(jù) 電壓指令相位信號33和載波頻率fc，輸出電壓指令補償信號35。該 電壓指令補償信號35包括振動分量的補償信號Vc和相位分量的補償 信號9c。該電壓指令補償信號35是用于抑制PWM逆變器1001的交 流輸出電壓中包含的抖動的補償信號。
電壓指令補償信號發(fā)生器34具有第1補償信號發(fā)生器341和第 2補償信號發(fā)生器342。第1補償信號發(fā)生器341接收電壓指令相位 信號33和載波頻率fc，根據(jù)這些電壓指令相位信號33和載波頻率fc， 發(fā)生振幅分量的補償信號Vc。第2補償信號發(fā)生器342接收電壓指 令相位信號33和載波頻率fc,根據(jù)這些電壓指令相位信號33和載波 頻率fc，發(fā)生相位分量的補償信號ec。第1補償信號發(fā)生器341向加 法器381供給振動分量的補償信號Vc。該振動分量的補償信號Vc通 過加法器381被加到振幅指令信號Vn*。第2補償信號發(fā)生器342向 加法器382供給相位分量的補償信號9c。該相位分量的補償信號6c 通過加法器382被加到相位指令信號ev*。從加法器381、 382輸出向 量表現(xiàn)的補償電壓指令信號36。
該相位表現(xiàn)的補償電壓指令信號36包括向量表現(xiàn)的補償振幅指 令信號Vn一和向量表現(xiàn)的補償相位指令信號evc*。從加法器381輸 出補償振幅指令信號Vnc*。該補償振幅指令信號Vn"是Vnc* - Vn* + Vc。從加法器382輸出補償相位指令信號9vc、該補償相位指令信
號ev一是eve* = ev* + ec。信號變換器37將向量表現(xiàn)的補償電壓指
令信號36變換成dq軸上的補償電壓指令信號4。該dq軸上的補償 電壓指令4包括d軸上的補償電壓指令信號Vd一和q軸上的補償電 壓指令信號Vqc*。
由第1補償信號發(fā)生器341發(fā)生的振幅分量的補償信號Vc以及 由第2補償信號發(fā)生器342發(fā)生的相位分量的補償信號0c是用于抑制PWM逆變器1001的交流輸出電壓中包含的抖動的補償信號。電 壓指令補償器3根據(jù)補償信號Vc以及補償信號ec,通過前饋(feed forward)控制，將電壓指令信號2變換成補償電壓指令信號4。通過 使用該電壓指令補償器3，可以簡單地抑制抖動。PWM逆變器1001 的交流輸出電壓中包含的抖動成為具有從用fc - nxf( n為連續(xù)的正以 及負的整數(shù))表示的頻率組選擇的至少1個頻率的一個信號、或具有 從該頻率組選擇的多個頻率的多個信號的組合。振幅分量的補償信號
Vc以及相位分量的補償信號ec都包括與該抖動相同頻率的補償頻率分量。
將該補償頻率分量設(shè)為fco。該補償頻率分量fco具有從用下式 (1)表示的補償頻率組選擇的至少1個、或從該補償頻率組選擇的 多個補償頻率分量。換言之，補償信號Vc、 ec包括i個或多個信號， 這些信號分別具有從補償頻率分量fco (n)選擇的補償頻率分量。
fco ( n ) = fc - nxf (1)
其中n為連續(xù)的正以及負的整數(shù)。
圖5詳細示出圖2的電壓指令補償信號發(fā)生器34中的第1補償 信號發(fā)生器341和第2補償信號發(fā)生器342。第1、第2補償信號發(fā) 生器341、 342具有相互相同的結(jié)構(gòu)。在圖5中，共同地示出這些第1、 第2補償信號發(fā)生器341、 343的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所輸出的補償信號被圖 示成Vc或ec。第1補償信號發(fā)生器341輸出補償信號Vc，第2補償 信號發(fā)生器342輸出補償信號ec，因此希望如此理解。
第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342如圖5所示包括n個多個 正側(cè)的補償信號發(fā)生級(stage) CSPn和n個多個負側(cè)的補償信號發(fā) 生級CSNn。在正側(cè)的補償信號發(fā)生級CSPn中，n對應(yīng)于式(1)的 連續(xù)的正的整數(shù)、即(+l) (+2) (+3)…，正側(cè)的補償信號發(fā) 生級CSPn具體而言包括補償信號發(fā)生級CSP ( +1) 、 CSP ( +2)、 CSP(+3)…。在負側(cè)的補償信號發(fā)生級CSNn中，n對應(yīng)于式(l) 的連續(xù)的負的整數(shù)、即(-1) (-2) (-3)…，負側(cè)的補償信號 發(fā)生級CSNn具體而言包括補償信號發(fā)生級CSN( -1)、CSN( -2)、
iiCSN ( - 3)…。
補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn分別具有接收電壓指令相位信號 33的乘法器MUL、接收載波頻率fc的積分器INT、補償表TAB、減 法器DIF、加法器ADD。乘法器MUL對電壓指令相位信號33進行n 倍。積分器INT對載波頻率fc進行積分而求出載波Cw的相位分量， 將其作為積分輸出而發(fā)生。減法器DIF從積分器INT的積分輸出減 去乘法器MUL的乘法計算輸出，向補償表TAB供給相位基本信號 0bn。該相位基本信號ebn與式(1)的n對應(yīng)地，在各補償信號發(fā)生 級CSPn、 CSNn的各自中獨立地運算出。補償表TAB存儲與相位基 本信號ebn對應(yīng)的補償信號Vc或0c的多個補償值，根據(jù)相位基本信 號ebn,選擇與其對應(yīng)的補償值，作為級補償信號Vcn或0cn而輸出。 加法器ADD將該級補償信號Vcn或ecn和其他補償信號發(fā)生級 CSPn、 CSNn的各級補償信號Vcn或0cn相加。
各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn的各乘法器MUL具有與式(1) 的n對應(yīng)的乘法常數(shù)n。正側(cè)的補償信號發(fā)生級CSP ( +1) 、 CSP (+ 2 ) 、 CSP ( + 3 )、…的各乘法器MUL的乘法常數(shù)分別i殳為(+ 1)、 (+2)、 (+3)、…。負側(cè)的補償信號發(fā)生級CSN ( —1)、 CSN ( -2) 、 CSN ( - 3)、…的各乘法器MUL的乘法常數(shù)分別設(shè) 為(-l)、 (—2)、 ( -3)、…。補償信號發(fā)生級CSP ( +1)中 的加法器ADD將所有的補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn的級補償信號 Vcn或0cn相加，而發(fā)生補償信號Vc或ec。
在各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn中的各補償表TAB中，存儲 有與相位基本信號0bn對應(yīng)的多個補償值。這些各補償值預(yù)先通過實 驗或模擬而求出后，被分別存儲到各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn 的補償表TAB中。之后，還通過實驗或模擬，調(diào)整該補償值。該補 償值還可以設(shè)為能夠根據(jù)PWM逆變器1001的運轉(zhuǎn)條件而變更的多 維的補償值。作為PWM逆變器1001的運轉(zhuǎn)條件，可以采用栽波頻 率fc、基頻f、電壓指令信號32的振幅指令信號Vn*、以及PWM逆 變器1001的直流線IOIP、 101N間的直流電壓值等。在圖5所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342中，關(guān)于正 側(cè)補償信號發(fā)生級CSPn和負側(cè)補償信號發(fā)生級CSNn，分別形成了 n個補償信號發(fā)生級，但根據(jù)PWM逆變器1001的運轉(zhuǎn)條件及其應(yīng)用 領(lǐng)域，可以形成任意個數(shù)的補償信號發(fā)生級。第1、第2補償信號發(fā) 生器341、 342分別由從圖5所示的2n個補償信號發(fā)生級中選擇的至 少l個補償信號發(fā)生級構(gòu)成。另夕卜，在圖5的各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn中，使用積分器INT對栽波頻率fc進行積分，而求出載波Cw 的相位，但也可以根據(jù)圖3(a) (b)所示的載波Cw的大小以及狀 態(tài)直接求出載波Cw的相位。
另外，圖5所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342使用補 償表TAB求出了各補償信號發(fā)生級的級補償信號Vcn或ecn，但還 可以利用下式(2) (3)進行運算，而求出級補償信號Vcn或0cn。
Vcn = Rvnxcos ( 9bn + Fvn ) + Avn (2)
0cn = Rthnxcos ( 9bn + Fthn ) + Athn ( 3 )
其中，Vcn、 ecn的下標(biāo)n分別對應(yīng)于抖動的頻率(fc-nxf)中
的n、即連續(xù)的正以及負的整數(shù)。另外ebn是從各補償信號發(fā)生級 CSPn、 CSNn的減法器DIF輸出的相位基本信號，該9bn的下標(biāo)n 也分別對應(yīng)于抖動的頻率(fc-nxf)中的n、即連續(xù)的正以及負的整
數(shù)。另外，Rvn、 Fvn、 Avn、 Rthn、 Fthn、 Athn是運算中使用的參 數(shù)，這些各參數(shù)的下標(biāo)n也分別對應(yīng)于抖動的頻率(fc-nxf)中的n、 即連續(xù)的正以及負的整數(shù)。Rvn、 Rthn是振幅參數(shù)，F(xiàn)vn、 Fthn是相 位參數(shù)，另外，Avn、 Athn是平均值參數(shù)。這些各參數(shù)是與式(1) 的補償頻率組fco (n)的各補償頻率fco對應(yīng)地設(shè)定的。
圖6示出使用式(2)或式(3)來運算并輸出級補償信號Vcn 或0cn時的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的結(jié)構(gòu)。在該情況下， 第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342也具有相互相同的結(jié)構(gòu)，所以在 圖6中，共同地示出這些第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)。所輸出的補償信號被圖示成Vc或0c。第1補償信號發(fā)生器341 輸出補償信號Vc，第2補償信號發(fā)生器342輸出補償信號ec。
13在圖6中，圖5所示的各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn的各自 中的補償表TAB被分別置換成運算器ARS。其他與圖5的結(jié)構(gòu)相同。 各補償信號發(fā)生級CSPn、 CSNn中的各運算器ARS使用式(2 )或 式(3)運算出級補償信號Vcn或0cn。該各運算器ARS在各補償信 號發(fā)生級CSPn、 CSNn的各自中，參照式(2)的各參數(shù)Rvn、 Fvn、 Avn、或者式(3)的各參數(shù)Rthn、 Fthn、 Athn，運算出級補償信號 Vcn或0cn。在各運算器ARS中，這些各參數(shù)被存儲于參數(shù)表中，但 與對信號波形進行制表時相比，可以減小參數(shù)表的存儲容量。另外式
(2 )或式(3 )的各參數(shù)還可以設(shè)為根據(jù)PWM逆變器1001的運轉(zhuǎn)條 件而能夠變更其值的多維的參數(shù)值。
關(guān)于實施方式1的電力變換器的控制裝置，參照圖7、圖8對 PWM逆變器100I的交流輸出電壓的精度改善的效果進行說明。圖7 示出與實施方式l的電力變換器的控制裝置相關(guān)的各種波形，圖8為 了與其進行比較，而示出刪除了實施方式l中的電壓指令補償器3的 控制電路10的各種波形。圖7 (a)示出從電壓指令補償器3輸出的 補償電壓指令信號4中的d軸上的電壓指令信號Vd一和q軸上的電 壓指令信號Vqc、在圖8中，未使用電壓指令補償器3，而電壓指令 信號2直接成為電壓指令信號4,所以圖8 (a)示出電壓指令信號2 中的d軸上的電壓指令信號V(P和q軸上的電壓指令信號Vq*。圖7
(b )示出根據(jù)dq軸上的補償電壓指令信號4運算出的靜止坐標(biāo)上的 U、 V、 W相的交流輸出電壓Vu、 Vv、 Vw的變換率和載波Cw。圖 8( b )示出根據(jù)dq軸上的電壓指令信號2運算出的交流輸出電壓Vu、 Vv、 Vw的變換率和載波Cw。圖7 (c)、圖8 (c)示出從d軸觀察 PWM逆變器100I的交流輸出電壓V的波形。圖7(d)、圖8(d) 示出從q軸觀察PWM逆變器1001的交流輸出電壓V的波形。在圖 7、圖8的(c)、 (d)中，將PWM逆變器100I的交流輸出電壓波 形V與在載波Cw的各頂點間進行平均而得到的平均波形Vav對應(yīng)地 示出。
另外，圖7、圖8都例示出栽波頻率fc-5 (kHz) 、 PWM逆變器1001的交流輸出電壓的基頻f-1.2 (kHz) 、 d軸上的電壓指令信 號Vd* = 140 (V) 、 q軸上的電壓指令信號Vq* = 0、將電力變換器 100的直流線IOIP、 101N間的直流電壓"^殳為300 (V)時的波形。在 該情況下，(fc/f)約為4.2，載波頻率fc無法說是充分大于基頻f的 頻率。圖7、圖8的橫軸是共同的時間軸。
在圖8中由于未使用電壓指令補償器3，所以根據(jù)圖8(c)、(d)， 可以確認與n-3相當(dāng)?shù)?.4(kHz)的抖動被顯著地表現(xiàn)。與其相對， 在圖7中，使用電壓指令補償器3，圖8 (a)所示的電壓指令信號2 的d軸上的電壓指令信號VW和q軸上的電壓指令信號Vq^皮補償成 圖7 (a)所示的補償電壓指令信號4的d軸上的補償電壓指令信號 Vd一和q軸上的補償電壓指令信號Vqc*，其結(jié)果，如圖7(c) (d) 的平均波形Vav所示，抖動被抑制。
另外，圖7的波形是使用圖6所示的運算器ARS來構(gòu)成電壓指 令補償信號發(fā)生器34的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342時的波 形。特別，由于是與n = 3相當(dāng)?shù)亩秳颖伙@著表現(xiàn)的運轉(zhuǎn)條件，所以 第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342都是僅使用與11 = 3相當(dāng)?shù)恼齻?cè) 的補償信號發(fā)生級CSP ( + 3)而構(gòu)成的。在式(2)的運算中，各參 數(shù)設(shè)成Rn ( + 3 ) =40、 Fn ( + 3 ) = 0.02、 Av ( + 3 ) =18，并且各 式(3 )中的各參數(shù)設(shè)定成Rth ( + 3 ) - 0.19、 Fth ( + 3 ) - 4.7、 Ath (+ 3) =0.04。
圖7是與PWM逆變器100I的一個運轉(zhuǎn)條件對應(yīng)的波形，但在 其他運轉(zhuǎn)條件下，只要調(diào)整式(2) (3)的各參數(shù)，則也可以同樣地 抑制抖動。
如上所述，根據(jù)實施方式l，即使在無法確保充分高的載波頻率 fc的情況下，也可以一邊采用非同步的脈寬調(diào)制方式， 一邊充分地抑 制抖動。
另夕卜，在實施方式1中，說明了對dq軸上的電壓指令信號Vd*、 Vqw加上補償信號Vc、 ec的方案，但還可以構(gòu)成為對靜止坐標(biāo)上的電 壓指令信號7加上補償信號Vc、 ec。在該情況下，雖然需要對補償信號vc、 ec的頻率進行操作而相加，但針對電壓指令信號的補償動作
與實施方式1相同。在安裝時根據(jù)情況而適當(dāng)選擇dq軸上的電壓指 令信號Vd、 Vq*、和靜止坐標(biāo)上的電壓指令信號7中的某一個加上
補償信號Vc、 ec的方案即可。
實施方式2
圖9是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式2的框 圖，圖10是詳細示出實施方式2中的電壓指令補償器3A的框圖。
在本實施方式2中，實施方式1中的控制電路10被置換成控制 電路10A。在該控制電路10A中，代替實施方式1的電壓指令補償器 3,而使用電壓指令補償器3A。該電壓指令補償器3A構(gòu)成為在其內(nèi) 部安裝有實施方式l的控制電路IO中的坐標(biāo)變換器6。電壓指令補償 器3A如圖10所示具有電壓指令補償信號發(fā)生器34、 ev*運算器311、 cos運算器313、 sin運算器314、乘法器315、 316、加法器381、 382、 383、 384、坐標(biāo)變換器6。圖10所示的電壓指令補償器3A中的電壓 指令補償信號發(fā)生器34構(gòu)成為與實施方式1中的電壓指令補償信號 發(fā)生器34相同。另外除了該電壓指令補償器3A以外，控制電路10A 構(gòu)成為與實施方式1的控制電路10相同。
電壓指令補償器3A的e"運算器311接收dq軸上的電壓指令信 號2中包含的d軸上的電壓指令信號VW和q軸上的電壓指令信號 Vq*，發(fā)生向量表現(xiàn)的相位指令信號312。該相位指令信號312是向 量表現(xiàn)的相位指令信號ev氣該相位指令信號9v+被供給到cos運算器 313和sin運算器314，并且與實施方式1同樣地被供給到加法器383。 電壓指令補償信號發(fā)生器34與實施方式1同樣地，根據(jù)來自加法器 383的電壓指令相位信號33和載波頻率fc，輸出電壓指令補償信號 35。該電壓指令補償信號35包括振幅分量的補償信號Vc和相位分量 的補償信號0c。該電壓指令補償信號35是用于抑制PWM逆變器1001 的交流輸出電壓中包含的抖動的補償信號。
包含在電壓指令補償信號35中的振幅分量的補償信號Vc被供 給到乘法器315、 316。 cos運算器313接收相位指令信號0v*，向乘法器315供給cos0v*，并且sin運算器314接收相位指令信號0v*， 向乘法器316供給sin6v*。乘法器315對振幅分量的補償信號Vc乘 上cos0v、向加法器381供給該乘法計算輸出、即Vcxcos0v、乘法 器316對振幅分量的補償信號Vc乘上sinGv*,向加法器382供給該 乘法計算輸出、即Vcxsinev^加法器381向坐標(biāo)變換器6供給d軸 上的電壓指令信號V(P與Vcxcos0vA的加法計算輸出。加法器382向 坐標(biāo)變換器6供給q軸上的電壓指令信號VqA與Vcxsin0vA的加法計 算輸出。加法器384向坐標(biāo)變換器6供給相位分量的補償信號0c與 坐標(biāo)變換用相位信號9的加法計算輸出。
坐標(biāo)變換器6接收加法器381、 382、 384的各加法計算輸出，發(fā) 生靜止坐標(biāo)上的補償電壓指令信號7。該靜止軸上的補償電壓指令信 號7與實施方式1同樣地包括針對U、 V、W的各變換電路100U、 100V、 100W的補償電壓指令信號Vuc*、 Vvc*、 Vwc*。
在本實施方式2中，得到與實施方式1同樣的效果，另外，還可 以省略實施方式1的信號變換器31、37而設(shè)為更簡單的控制電路10A。
實施方式3
圖11是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式3的框圖。
在本實施方式3中，實施方式l中的控制電路10被置換成控制 電路10B。電力變換器100在本實施方式3中也構(gòu)成為PWM逆變器 1001。該PWM逆變器1001通過交流線102與交流負載110連接。交 流線102包括交流線102U、 102V、 102W。在該交流線102上，配置 有電壓檢測器lll。該電壓檢測器lll發(fā)生與PWM逆變器100I的變 換電壓、即交流輸出電壓對應(yīng)的電壓檢測信號112。
控制電路10B具有電壓指令發(fā)生器1、電壓指令補償器3、坐標(biāo) 變換器6、 PWM模式運算器8、電壓反饋控制器ll、調(diào)整信號發(fā)生 器13、加法器15。電壓指令發(fā)生器l、電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換 器6、 PWM模式運算器8構(gòu)成為與實施方式1相同。電壓反饋控制 器11從電壓檢測器111接收電壓檢測信號112，根據(jù)該電壓檢測信號112，發(fā)生反饋信號12。將該反饋信號12設(shè)為Sf。
加法器15連接在電壓指令補償器3與坐標(biāo)變換器6之間。向該 加法器15,從電壓指令補償器3供給補償電壓指令信號4，并且從電 壓反饋控制器11供給反饋信號12。補償電壓指令信號4包括d軸上 的補償電壓指令信號Vd一和q軸上的補償電壓指令信號Vqc*，加法 器15對這些補償電壓指令信號Vdc*、 Vq"分別加上反饋信號Sf,矯 正補償電壓指令信號4,以進一步抑制PWM逆變器1001的交流輸出 電壓中包含的抖動。
調(diào)整信號發(fā)生器13從電壓檢測器111接收電壓檢測信號112, 根據(jù)該電壓檢測信號112，發(fā)生調(diào)整信號14。將該調(diào)整信號14設(shè)為 Sad。在交流線102的交流輸出電壓中包含有抖動分量，所以調(diào)整信 號Sad根據(jù)電壓檢測信號112抽取包含在其中的抖動分量的振幅、相 位。該抖動分量由于是交流分量，所以調(diào)整信號發(fā)生器13使用濾波 器來抽取抖動分量。也可以在調(diào)整信號發(fā)生器13中設(shè)置傅立葉變換 器，并利用該傅立葉變換器抽取抖動分量。該調(diào)整信號Sad被供給到 電壓指令補償信號發(fā)生器34。具體而言，該調(diào)整信號Sad被供給到圖 5所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各補償表TAB、并且 被供給到圖6所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各運算器 ARS。對圖5的各補償表TAB供給的調(diào)整信號Sad用于準備各補償 表TAB中存儲的多個補償值。另外，對圖6的各運算器ARS供給的 調(diào)整信號Sad用于準備各運算器ARS的參數(shù)表中的各參數(shù)Rvn 、 Fvn 、 Avn、 Rthn、 Fthn、 Athn。
如上所述實施方式3向?qū)嵤┓绞?中的電壓指令補償器3組合電 壓反饋控制器11和調(diào)整信號發(fā)生器13來使用。電壓反饋控制器11 矯正補償電壓指令信號4以抑制包含在檢測電壓信號112中的抖動， 所以可以進一步抑制抖動。調(diào)整信號發(fā)生器13可以利用包含在檢測 信號中的抖動分量來自動地求出各補償表TAB或各運算器ARS的參 數(shù)表的各參數(shù)，可以容易地制成各補償表TAB或各運算器ARS的參 數(shù)表。在各補償表TAB或各運算器ARS的參數(shù)表被預(yù)先制成的情況
18下，可以利用調(diào)整信號發(fā)生器13對其進行微調(diào)整。
在實施方式3中，對實施方式1的電壓指令補償器3附加了電壓 反饋控制器ll、調(diào)整信號發(fā)生器13、加法器15，但還可以將這些附 加到實施方式2的電壓指令補償器3A。在該情況下，反饋信號12加 到圖10的各加法器381、 382，或者在坐標(biāo)變換器6的輸出側(cè)設(shè)置加 法器15，而利用反饋信號Sf來矯正靜止坐標(biāo)上的電壓指令信號7。
另外，在圖11所示的實施方式3中，向電壓反饋控制器11直接 輸入了電壓檢測信號112，但還可以在對電壓檢測信號112進行坐標(biāo) 變換而變換成dq軸上的信號之后，輸入到電壓反饋控制器11。另外， 在圖11所示的實施方式3中，向調(diào)整信號發(fā)生器13直接輸入了電壓 檢測信號112，但還可以對電壓檢測信號12進行坐標(biāo)變換而變換成 dq軸上的信號之后，輸入到調(diào)整信號發(fā)生器13。在這些變更中，選 擇處理的情況良好的優(yōu)選的形式即可。另外，在圖11所示的實施方 式3中，使用了電壓反饋控制器11和調(diào)整信號發(fā)生器13這雙方，但 還可以僅使用一方、例如調(diào)整信號發(fā)生器13。
實施方式4
圖12是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式4的框圖。
在本實施方式4中，實施方式1中的控制電路10被置換成控制 電路10c。電力變換器100在本實施方式4中也構(gòu)成為PWM逆變器 1001。該PWM逆變器100I通過交流線102與交流負載110連接。交 流線102包括交流線102U、 102V、 102W。在交流線102上，配置有 電流檢測器113。該電流檢測器113發(fā)生與PWM逆變器1001的變換 電壓、即交流輸出電壓對應(yīng)的電流檢測信號114。 PWM逆變器IOOI 的交流輸出電壓中包含的抖動導(dǎo)致針對交流負載110的交流輸出電流 中的脈動。電流檢測信號114包括由該抖動引起的脈動分量。
控制電路10C具有電流指令發(fā)生器21、電流反饋控制器23、電 壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6、 PWM模式運算器8、調(diào)整信號發(fā)生 器13。電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6、 PWM模式運算器8構(gòu)成
19為與實施方式1相同。電流指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成 電壓指令發(fā)生器1。電流指令發(fā)生器21發(fā)生dq軸上的電流指令信號 22。該電流指令信號22包括d軸上的電流指令信號IcP和q軸上的電 流指令信號Iq*，被供給到電流反饋控制器23。電流反饋控制器23 從電流檢測器113接收電流檢測信號114，根據(jù)該電流檢測信號114 對電流指令信號Id、 IqA進行反饋控制，發(fā)生電壓指令信號2。該電 壓指令信號2與實施方式1同樣地，包括d軸上電壓指令信號VW和 q軸上的電壓指令信號Vq*，被供給到電壓指令補償器3。電流反饋 控制器23對應(yīng)于包括由抖動引起的脈動分量的電流檢測信號114,所 以電流反饋控制器23為了抑制該抖動，而發(fā)生電壓指令信號2。
調(diào)整信號發(fā)生器13從電流檢測器113接收電流檢測信號114, 根據(jù)該電流檢測信號114發(fā)生調(diào)整信號14。將該調(diào)整信號14設(shè)為Sad。 由于在交流線102的交流輸出電流中包含有與抖動相伴的脈動分量 (交流分量)，所以調(diào)整信號Sad根據(jù)電流檢測信號112，抽取包含 在其中的脈動分量的振幅、相位。該脈動分量由于是與抖動相伴的交 流分量，所以調(diào)整信號發(fā)生器13使用濾波器來抽取脈動分量。還可 以在調(diào)整信號發(fā)生器13中設(shè)置傅立葉變換器，并利用該傅立葉變換 器抽取脈動分量。該調(diào)整信號Sad被供給到電壓指令補償信號發(fā)生器 34。具體而言，該調(diào)整信號Sad被供給到圖5所示的第1、第2補償 信號發(fā)生器341、 342的各補償表TAB、并且被供給到圖6所示的第 1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各運算器ARS。對圖5的各補償 表TAB供給的調(diào)整信號Sad用于準備各補償表TAB中存儲的多個補 償值。另外，對圖6的各運算器ARS供給的調(diào)整信號Sad用于準備 各運算器ARS的參數(shù)表中的各參數(shù)Rvn、 Fvn、 Avn、 Rthn、 Fthn、 Athn。
如上所述實施方式4向?qū)嵤┓绞?中的電壓指令補償器3組合電 流反饋控制器23和調(diào)整信號發(fā)生器13來使用。電流反饋控制器11 為了抑制與包含在電流檢測信號114中的抖動相伴的脈動分量，而發(fā) 生電壓指令信號2，所以可以進一步抑制抖動。調(diào)整信號發(fā)生器13可以利用與包含在電流檢測信號114中的抖動相伴的脈動分量，自動地 求出各補償表TAB或各運算器ARS的參數(shù)表的各參數(shù)，可以容易地 制成各補償表TAB或各運算器ARS的參數(shù)表。在各補償表TAB或 各運算器ARS的參數(shù)表被預(yù)先制成的情況下，可以利用調(diào)整信號發(fā) 生器13對其進行微調(diào)整。
在實施方式4中，在實施方式1的電壓指令補償器3中，由電流 指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成電壓指令發(fā)生器1，進而附 加了針對電壓指令補償器3的調(diào)整信號發(fā)生器13，但還可以將這些結(jié) 構(gòu)采用于實施方式2的控制電路10A中。在該情況下，在實施方式2 的控制電路10A中，電壓指令發(fā)生器1也由電流指令發(fā)生器21和電 流反饋控制器23構(gòu)成，并且附加了針對電壓指令補償器3A的調(diào)整信 號發(fā)生器13。
另外，在圖12所示的實施方式4中，向電流反饋控制器23直接 輸入了電流檢測信號114，但還可以在對電流檢測信號114進行坐標(biāo) 變換而變換成dq軸上的信號之后，輸入到電流反饋控制器23。另夕卜， 在圖12所示的實施方式4中，向調(diào)整信號發(fā)生器13直接輸入了電流 檢測信號114,但還可以在對電流檢測信號114進行坐標(biāo)變換而變換 成dq軸上的信號之后，輸入到調(diào)整信號發(fā)生器13。在這些變更中， 選擇處理的情況良好的形式即可。另外，在圖12所示的實施方式4 中，使用了電流反饋控制器23和調(diào)整信號發(fā)生器13這兩方，但還可 以僅使用某一方、例如調(diào)整信號發(fā)生器13。
實施方式5
圖13是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式5的框 圖。本實施方式5將電力變換器IOO設(shè)為PWM逆變器1001，并將該 PWM逆變器1001應(yīng)用于交流電動機111M的驅(qū)動系統(tǒng)。
在實施方式5中，如圖13所示，PWM逆變器100I通過交流線 102與交流電動才幾111M連接，PWM逆變器1001對該交流電動機 111M進行驅(qū)動。在交流線102上連接有電流檢測器113，該電流檢 測器113輸出與從PWM逆變器1001流向交流電動機111M的交流驅(qū)動電流對應(yīng)的電流檢測信號114。在交流電動才幾111M中設(shè)置有編碼 器116。該編碼器116接收交流電動機111M的軸的旋轉(zhuǎn)115，輸出 編碼器信號117。編碼器信號是包括交流電動機111M的速度信息和 位置信息的信號。在交流電動機111M中，可以使用感應(yīng)電動機、同 步電動機等各種交流電動機。
在實施方式5中，代替實施方式1中的控制電路10，而使用控 制電路10D。該控制電路10D具有電流指令發(fā)生器21、電流反饋控 制器32、電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6、 PWM模式運算器8、調(diào) 整信號發(fā)生器13、相位發(fā)生器24、坐標(biāo)變換器25。電壓指令補償器 3、坐標(biāo)變換器6、 PWM模式運算器8構(gòu)成為與實施方式1相同。
電流指令發(fā)生器21從編碼器116接收編碼器信號117，根據(jù)該 編碼器信號117，發(fā)生dq軸上的電流指令信號22。該電流指令信號 22包括d軸上的電流指令信號I(P和q軸上的電流指令信號Iq、被 供給到電流反饋控制器23。相位發(fā)生器24從編碼器116接收編碼器 信號117，發(fā)生坐標(biāo)變換用信號5、具體而言為坐標(biāo)變換用相位信號e。 該坐標(biāo)變換用相位信號e被供給到電壓指令補償器3和坐標(biāo)變換器6， 并且還被供給到坐標(biāo)變換器25。坐標(biāo)變換器25從電流檢測器113接 收電流檢測信號114，將該電流檢測信號114根據(jù)坐標(biāo)變換用相位信 號e變換成dq軸上的電流檢測信號26。
電流指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成電壓指令發(fā)生器 1。電流反饋控制器23從坐標(biāo)變換器25接收dq軸上的電流檢測信號 26，根據(jù)該電流檢測信號26，對電流指令信號Id*、 ^*進行反饋控制， 發(fā)生電壓指令信號2。該電壓指令信號2與實施方式1同樣地，包括 d軸上的電壓指令信號V(P和q軸上的電壓指令信號Vq*，被供給到 電壓指令補償器3。電流反饋控制器23對應(yīng)于包括由抖動引起的脈動 分量的電流檢測信號114，所以電流反饋控制器23為了抑制該抖動， 而發(fā)生電壓指令信號2。
調(diào)整信號發(fā)生器13在本實施方式5中，從坐標(biāo)變換器25接收 dq軸上電流檢測信號26，發(fā)生調(diào)整信號Sad,向電壓指令補償器3的電壓指令補償電壓發(fā)生器34供給該調(diào)整信號Sad。由于在交流線 102的交流驅(qū)動電流中包含有與抖動相伴的脈動分量，所以調(diào)整信號 Sad根據(jù)電流檢測信號26抽取與包含在其中的抖動相伴的脈動分量 的振幅、相位。該脈動分量由于是交流分量，所以調(diào)整信號發(fā)生器13 與實施方式4中的調(diào)整信號發(fā)生器13同樣地，使用濾波器或傅立葉 變換器抽取脈動分量。調(diào)整信號Sad與實施方式4同樣地，被供給到 圖5所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各補償表TAB、 或被供給到圖6所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各運算 器ARS。對圖5的各補償表TAB供給的調(diào)整信號Sad用于準備各補 償表TAB中存儲的多個補償值。另外，對圖6的各運算器ARS供給 的調(diào)整信號Sad用于準備各運算器ARS的參數(shù)表中的各參數(shù)Rvn、 Fvn、 Avn、 Rthn、 Fthn、 Athn。
在將該控制電路10D應(yīng)用于交流電動機111M的驅(qū)動系統(tǒng)的實 施方式5中，在無法將載波頻率fc設(shè)成充分大于PWM逆變器1001 的基頻f的非同步脈寬調(diào)制方式中，可以抑制PWM逆變器1001的抖 動，可以抑制與該抖動相伴的交流電動機111M的驅(qū)動電流進行l(wèi)^動。 如果交流電動4幾111M的驅(qū)動電流進行脈動，則在交流電動才幾111M 的扭矩中產(chǎn)生波動(ripple),并且噪聲也增加，但在實施方式5中， 可以抑制這樣的扭矩的波動(ripple)以及噪聲增加。另外如果驅(qū)動 電流進行脈動，則沒用的電流增加而電力損失也增大，但在實施方式 5中，還可以降低交流電動機111M的電力損失。另外，即使PWM 逆變器1001的基頻f增大至接近載波頻率fc也可以抑制抖動，所以 還可以直到PWM逆變器1001的基頻f的高的范圍為止，擴大交流電 動機111M的運轉(zhuǎn)速度區(qū)域。換言之，可以使載波頻率fc接近PWM 逆變器1001的基頻f,可以降低PWM逆變器1001中的開關(guān)損失。
在實施方式5中，在實施方式1的電壓指令補償器3中，由電流 指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成電壓指令發(fā)生器1,進而還 附加了針對電壓指令補償器3的調(diào)整信號發(fā)生器13，并追加了相位發(fā) 生器24、坐標(biāo)變換器25，但還可以將這些結(jié)構(gòu)釆用于實施方式2的控制電路10A。在該情況下，在實施方式2的控制電路10A中，電壓 指令發(fā)生器1也由電流指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成，并 且還附加有針對電壓指令補償器3A的調(diào)整信號發(fā)生器13，并且附加 了相位發(fā)生器24和坐標(biāo)變換器25。 實施方式6
圖14是示出本發(fā)明的電力變換器的控制裝置的實施方式6的框 圖。在本實施方式6中，將電力變換器IOO設(shè)為PWM轉(zhuǎn)換器100C， 將該PWM轉(zhuǎn)換器100C應(yīng)用于從交流電源120進4亍驅(qū)動，并向直流 負載130供電的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
在實施方式6中，如圖14所示，PWM轉(zhuǎn)換器IOOC通過交流線 102與交流電源120連接，并且通過直流線101與直流負載130連接。 交流電源120是商用交流電源，其頻率為50(Hz)或60(Hz)。 PWM 轉(zhuǎn)換器IOOC通過交流電源120進行驅(qū)動，而將來自交流電源120的 交流電壓變換成直流電壓，所以PWM轉(zhuǎn)換器100C的變換電壓是交 流電源120的交流電壓，其基頻f為50(Hz)或60(Hz)。另外PWM 轉(zhuǎn)換器100C的變換電流是從交流電源120流向PWM轉(zhuǎn)換器100C 的交流電流。
交流線102包括交流線102U、 102V、 102W,在該交流線102 上，連接有電壓檢測器111和電流檢測器113。電壓檢測器lll輸出 與PWM轉(zhuǎn)換器100C的變換電壓對應(yīng)的電壓檢測信號112。電流檢 測器113輸出與流向PWM轉(zhuǎn)換器100C的變換電流對應(yīng)的電流檢測 信號114。直流線101包括直流線IOIP、 IOIN，在該直流線101上， 連接有電壓檢測器131和電流檢測器133。電壓檢測器131輸出與直 流線101的直流電壓對應(yīng)的電壓檢測信號132。電流檢測器133輸出 與流過直流線101的直流電流對應(yīng)的電流檢測信號134。
在實施方式6中，代替實施方式1中的控制電路10，而使用控 制電路10E。該控制電路10E具有電流指令發(fā)生器21、電流反饋控制 器23、電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6、 PWM模式運算器8、調(diào)整 信號發(fā)生器13、相位發(fā)生器24、坐標(biāo)變換器25。電壓指令補償器3、坐標(biāo)變換器6和PWM模式運算器8構(gòu)成為與實施方式1相同。
電流指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成電壓指令發(fā)生器 1。電流指令發(fā)生器21從電壓檢測器131接收電壓檢測信號132,并 且從電流檢測器133接收電流檢測信號134，根據(jù)這些電壓檢測信號 132和電流檢測信號134，生成dq軸上的電流指令信號22。該電流指 令信號22包括d軸上的電流指令信號1(1*和q軸上的電流指令信號 Iq*，被供給到電流反饋控制器23。相位發(fā)生器24從電壓檢測器111 接收電壓檢測信號112，發(fā)生坐標(biāo)變換用信號5、具體而言為坐標(biāo)變 換用相位信號e。該坐標(biāo)變換用相位信號e被供給到電壓指令補償器 3和坐標(biāo)變換器6，并且還被供給到坐標(biāo)變換器25。坐標(biāo)變換器25從 電流檢測器113接收電流檢測信號114，將該電流檢測信號114根據(jù) 坐標(biāo)變換用相位信號0，變換成dq軸上的電流檢測信號26。
電流反饋控制器23從坐標(biāo)變換器25接收dq軸上的電流檢測信 號26,根據(jù)該電流檢測信號26,對電流指令信號Id、 "*進行反饋 控制，發(fā)生電壓指令信號2。該電壓指令信號2與實施方式1同樣地 包括d軸上的電壓指令信號V(P和q軸上的電壓指令信號Vq*，被供 給到電壓指令補償器3。電流反饋控制器23由于對應(yīng)于包括由抖動引 起的脈動分量的電流檢測信號114 ，所以電流反饋控制器23為了抑制 由該抖動引起的脈動分量，而發(fā)生電壓指令信號2。
調(diào)整信號發(fā)生器13在本實施方式6中，從坐標(biāo)變換器25接收 dq軸上的電流檢測信號26，發(fā)生調(diào)整信號Sad，向電壓指令補償器3 的電壓指令補償電壓發(fā)生器34供給該調(diào)整信號Sad。由于在交流線 102的交流電流中包含有與抖動相伴的脈動分量，所以調(diào)整信號Sad 根據(jù)電流檢測信號26，抽取包含在其中的脈動分量的振幅、相位。該 脈動分量由于是交流分量，所以調(diào)整信號發(fā)生器13與實施方式4中 的調(diào)整信號發(fā)生器13同樣地，使用濾波器或傅立葉變換器來抽取脈 動分量。調(diào)整信號Sad與實施方式4同樣地，被供給到圖5所示的第 1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各補償表TAB、并且被供給到圖 6所示的第1、第2補償信號發(fā)生器341、 342的各運算器ARS。對圖5的各補償表TAB供給的調(diào)整信號Sad用于準備各補償表TAB中存 儲的多個補償值。另外，對圖6的各運算器ARS供給的調(diào)整信號Sad 用于準備各運算器ARS的參數(shù)表中的各參數(shù)Rvn、 Fvn、 Avn、 Rthn、 Fthn、 Athn。
在將該控制電路10E應(yīng)用于PWM轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的實施方式6中， 通過降低載波頻率，可以降低PWM轉(zhuǎn)換器100C的開關(guān)損失。另外 即使降低載波頻率fc，抖動的發(fā)生也被抑制，所以可以實現(xiàn)抑制了高 頻電流的發(fā)生的高功率因數(shù)控制。在實施方式6中將交流電源120設(shè) 為了商用電源，但也可以設(shè)為發(fā)電機。通過在發(fā)電機中根據(jù)基頻來降 低載波頻率，當(dāng)然可以降低開關(guān)損失。
在實施方式6中，在實施方式1的電壓指令補償器3中，由電流 指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成電壓指令發(fā)生器1，進而附 加了針對電壓指令補償器3的調(diào)整信號發(fā)生器13，并追加了相位發(fā)生 器24和坐標(biāo)變換器25，但還可以將這些結(jié)構(gòu)采用于實施方式2的控 制電路10A。在該情況下，在實施方式2的控制電路10A中，電壓指 令發(fā)生器1也由電流指令發(fā)生器21和電流反饋控制器23構(gòu)成，并且 附加了針對電壓指令補償器3A的調(diào)整信號發(fā)生器13，并追加了相位 發(fā)生器24和坐標(biāo)變換器25。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的電力變換器的控制裝置可以利用于進行直流電力與交 流電力的電力變換的各種電力變換器的控制裝置。
2權(quán)利要求
1. 一種電力變換器的控制裝置，該控制裝置對利用多個半導(dǎo)體開關(guān)元件在直流電力與交流電力之間進行電力變換的電力變換器進行控制，其特征在于，具有電壓指令單元，發(fā)生電壓指令信號；電壓指令補償單元，進行針對上述電壓指令信號的補償，發(fā)生補償電壓指令信號；以及開關(guān)模式運算單元，根據(jù)上述補償電壓指令信號和載波，發(fā)生針對上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)信號，在將上述電力變換器的變換基頻設(shè)為f，并將上述載波的載波頻率設(shè)為fc時，上述電壓指令補償單元發(fā)生包括從用fc-n×f表示的組中選擇的至少1個補償頻率分量的補償信號，根據(jù)該補償信號發(fā)生上述補償電壓指令信號，其中n為連續(xù)的正以及負的整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上述電壓指令補償單元發(fā)生包括從上述組中選擇的多個補償頻率分 量的補償信號，根據(jù)該補償信號發(fā)生上述補償電壓指令信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上述電壓指令補償單元包括存儲補償值的補償表，使用上述補償值， 發(fā)生上述補償信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 還具有輸出與上述電力變換器的變換電壓對應(yīng)的電壓檢測信號的電 壓檢測器，根據(jù)上述電壓檢測信號，準備上述補償表的補償值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 還具有輸出與上述電力變換器的變換電流對應(yīng)的電流檢測信號的電 流檢測器，根據(jù)上述電流檢測信號，準備上述補償表的補償值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上迷電壓指令補償單元使用與上述補償頻率分量對應(yīng)的相位基本信 號9b和參數(shù)R、 F、 A，根據(jù)運算式Rxcos ( 0b + F ) +A，運算出上述補償信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上述電壓指令補償單元包括存儲上述各參數(shù)R、 F、 A的參數(shù)表。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 還具有輸出與上述電力變換器的變換電壓對應(yīng)的電壓檢測信號的電 壓檢測器，根據(jù)上述電壓檢測信號，準備上述參數(shù)表的各參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于, 還具有輸出與上述電力變換器的變換電流對應(yīng)的電流檢測信號的電 流檢測器，根據(jù)上述電流檢測信號，準備上述參數(shù)表的各參數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 還具有輸出與上述電力變換器的變換電壓對應(yīng)的電壓檢測信號的電 壓檢測器；以及根據(jù)上述電壓檢測信號發(fā)生反饋信號的電壓反饋控制 單元，根據(jù)上述反饋信號矯正上述補償電壓指令信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 還具有輸出與上述電力變換器的變換電流對應(yīng)的電流檢測信號的電 流檢測器；以及根據(jù)上述電流檢測信號發(fā)生反饋信號的電流反饋控制 單元，根據(jù)上述反饋信號矯正上述補償電壓指令信號。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上述電力變換器構(gòu)成為將直流電力變換成交流電力的電力逆變器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換器的控制裝置，其特征在于， 上述電力變換器構(gòu)成為將交流電力變換成直流電力的電力轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力變換器的控制裝置。電力變換器的控制電路具有電壓指令單元，發(fā)生電壓指令信號；電壓指令補償單元，進行針對上述電壓指令信號的補償，發(fā)生補償電壓指令信號；以及開關(guān)模式運算單元，根據(jù)上述補償電壓指令信號和載波，發(fā)生針對電力變換器的各半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)信號，在將上述電力變換器的變換基頻設(shè)為f，并將上述載波的載波頻率設(shè)為fc時，上述電壓指令補償單元發(fā)生包括從用fc-n×f表示的組中選擇的至少1個補償頻率分量的補償信號，根據(jù)該補償信號發(fā)生上述補償電壓指令信號，其中n為連續(xù)的正以及負的整數(shù)。
文檔編號H02M7/48GK101427455SQ20068005432
公開日2009年5月6日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者佐竹彰, 古谷真一, 澤木潤 申請人:三菱電機株式會社