本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置和電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行三相交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的電力轉(zhuǎn)換裝置中，通過(guò)基于任意的三相交流電壓指令對(duì)開(kāi)關(guān)電路的on/off進(jìn)行控制，來(lái)將交流或直流電壓轉(zhuǎn)換成任意的三相交流電壓后輸出。

開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)的生成通常使用對(duì)各相電壓指令與三角波進(jìn)行比較的方法，但在各相電壓指令超出三角波的振幅的情況下，無(wú)法適當(dāng)?shù)厣缮鲜隹刂菩盘?hào)。為此，存在一種在三相交流電壓指令中注入零序電壓來(lái)減小各相電壓指令的振幅，從而提高電壓的利用率的方法。

并且，還存在為了降低開(kāi)關(guān)電路的損失而注入零序電壓的情況。

此外，將使開(kāi)關(guān)電路的三相中的任一相的開(kāi)關(guān)停止的控制方式稱為兩相調(diào)制(兩相開(kāi)關(guān))，將利用三相進(jìn)行開(kāi)關(guān)的控制方式稱作三相調(diào)制(三相開(kāi)關(guān))。

就以這些為代表的零序電壓的注入而言，在零序電壓注入的有無(wú)的切換和所注入的零序電壓的切換之時(shí)，相電壓會(huì)變得不連續(xù)，存在三相交流電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的電流發(fā)生脈動(dòng)的情況，或發(fā)生過(guò)大的電流跳變導(dǎo)致電力轉(zhuǎn)換裝置或三相交流電動(dòng)機(jī)燒毀的可能。

為了抑制上述電流脈動(dòng)或電流跳變，存在日本特開(kāi)2012-70497(專利文獻(xiàn)1)中記載的技術(shù)。

該公報(bào)中記載了這樣的內(nèi)容，“一種包括整流部和多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的逆變器裝置，其中整流部將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流，多個(gè)開(kāi)關(guān)元件用于通過(guò)基于兩相開(kāi)關(guān)和三相開(kāi)關(guān)的pwm控制將直流電壓轉(zhuǎn)換為任意頻率的交流電壓，在切換上述兩相開(kāi)關(guān)與三相開(kāi)關(guān)時(shí)，設(shè)置同時(shí)存在兩相開(kāi)關(guān)和三相開(kāi)關(guān)的過(guò)渡期間，在上述過(guò)渡期間輸出由三相開(kāi)關(guān)—兩相開(kāi)關(guān)間過(guò)渡處理部生成的電壓指令”。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2012-70497

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

根據(jù)專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)，由于在同時(shí)存在兩相開(kāi)關(guān)與三相開(kāi)關(guān)的過(guò)渡期間中，相電壓會(huì)瞬間地變得不連續(xù)，所以對(duì)于例如電氣時(shí)間常數(shù)較小的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，存在發(fā)生上述電流脈動(dòng)和電流跳變的情況。

為此，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在電氣時(shí)間常數(shù)較小的電動(dòng)機(jī)中也不發(fā)生上述電流脈動(dòng)和電流跳變的電力轉(zhuǎn)換裝置。

用于解決課題的方法

為解決上述問(wèn)題，例如采用權(quán)利要求書(shū)中記載的技術(shù)方案。

本申請(qǐng)包括多個(gè)解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案，舉其一例如下，一種電力轉(zhuǎn)換裝置，利用開(kāi)關(guān)電路的動(dòng)作將交流電壓或直流電壓轉(zhuǎn)換成任意的電壓來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，其包括使對(duì)各相的電壓指令注入的第一調(diào)制的零序電壓根據(jù)頻率、電壓或時(shí)間而變化的控制電路。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在切換零序電壓時(shí)相電壓也不會(huì)變得不連續(xù)，能夠抑制電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的電流的脈動(dòng)和跳變的電力轉(zhuǎn)換裝置，以及電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法。

上述以外的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)特征和技術(shù)效果可通過(guò)以下實(shí)施方式的說(shuō)明而明確。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

圖2是實(shí)施例1中的電壓指令頻率、零序電壓、電壓指令之一例。

圖3是實(shí)施例2的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

圖4是實(shí)施例2中的電壓指令頻率、零序電壓、電壓指令之一例。

圖5是實(shí)施例3的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

圖6是實(shí)施例3中的電壓指令頻率、零序電壓、電壓指令之一例。

具體實(shí)施方式

以下使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在以下說(shuō)明中，對(duì)各圖通用的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注同一標(biāo)記，省略它們的重復(fù)的說(shuō)明。

(實(shí)施例1)

圖1是實(shí)施例1的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

對(duì)三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電力轉(zhuǎn)換裝置101包括：整流電路102、平滑電路103、開(kāi)關(guān)電路控制器107、開(kāi)關(guān)電路109、零序電壓生成器112、零序電壓調(diào)整器114和零序電壓注入器116。

從單相交流電源100輸出的單相交流電壓被整流電路102整流，并由平滑電路103平滑而生成直流電壓。

開(kāi)關(guān)電路控制器107生成開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)108，使得三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110被施加基于零序電壓注入后的電壓指令106的電壓。

開(kāi)關(guān)電路109基于開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)108將直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓。

零序電壓生成器112基于零序電壓注入前的電壓指令111，生成用于提高開(kāi)關(guān)電路109所輸出的電壓的利用率的零序電壓113。作為所生成的零序電壓，例如可以是零序電壓注入前的電壓指令111的三次的整數(shù)倍的高次諧波等。

零序電壓調(diào)整器114基于零序電壓注入前的電壓指令111的頻率調(diào)整零序電壓113。也可以基于零序電壓注入后的電壓指令106的頻率調(diào)整零序電壓113。

零序電壓注入器116對(duì)零序電壓注入前的電壓指令111注入調(diào)整后的零序電壓115。

此處，在零序電壓注入前的電壓指令111的頻率較低的情況下，不注入零序電壓，即零序電壓為零(zero)，而在零序電壓注入前的電壓指令111的頻率較高的情況下，考慮注入用于提高開(kāi)關(guān)電路109所輸出的電壓的利用率的零序電壓。

圖2是實(shí)施例1中的電壓指令頻率、零序電壓、電壓指令之一例。

頻率201、202、203、204分別是電壓指令頻率200的任意點(diǎn)，按上述順序增大。

零序電壓205、206、207、208分別是頻率201、202、203、204處的零序電壓。

零序電壓注入后電壓指令209、210、211、212分別是頻率201、202、203、204處的零序電壓注入后電壓指令。

如圖2所示，通過(guò)隨著電壓指令頻率200使注入的零序電壓逐漸增大，能夠使電壓指令連續(xù)地變化。從而，由于施加在三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110上的電壓連續(xù)地變化，所以能夠抑制三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110中流動(dòng)的電流的脈動(dòng)和跳變。

(實(shí)施例2)

圖3是實(shí)施例2的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

對(duì)三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)310進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電力轉(zhuǎn)換裝置301包括：直流電壓檢測(cè)器304、開(kāi)關(guān)電路控制器307、開(kāi)關(guān)電路109、零序電壓生成器312、零序電壓調(diào)整器314和零序電壓注入器116。

從直流電源300輸出的直流電壓被輸入到開(kāi)關(guān)電路109。

直流電壓檢測(cè)器304檢測(cè)輸入到開(kāi)關(guān)電路109的直流電壓。

開(kāi)關(guān)電路控制器307生成開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)108，使得三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)310被施加基于零序電壓注入后的電壓指令106的電壓。

零序電壓生成器312基于零序電壓注入前的電壓指令111和檢測(cè)直流電壓305，生成用于減少開(kāi)關(guān)電路109的開(kāi)關(guān)次數(shù)的零序電壓。例如，可以是零序電壓注入前的電壓指令111的最大相與開(kāi)關(guān)電路109可輸出的最大電壓之間之差，或零序電壓注入前的電壓指令111的最小相與開(kāi)關(guān)電路109可輸出的最低電壓之間之差等。

零序電壓調(diào)整器314基于零序電壓注入前的電壓指令111的范數(shù)(norm)調(diào)整零序電壓113。也可以基于零序電壓注入后的電壓指令106的范數(shù)調(diào)整零序電壓113。

此處，在零序電壓注入前的電壓指令111的范數(shù)較低的情況下，不注入零序電壓，即零序電壓為零，而在零序電壓注入前的電壓指令111的范數(shù)較高的情況下，考慮注入用于減少開(kāi)關(guān)電路109的開(kāi)關(guān)次數(shù)的零序電壓。

圖4是實(shí)施例2中的電壓指令范數(shù)、零序電壓、電壓指令之一例。

范數(shù)401、402、403、404分別是電壓指令范數(shù)400的任意點(diǎn)，按上述順序增大。

零序電壓405、406、407、408分別是范數(shù)401、402、403、404處的零序電壓。

零序電壓注入后電壓指令409、410、411、412分別是范數(shù)401、402、403、404處的零序電壓注入后電壓指令。

如圖4所示，通過(guò)隨著電壓指令范數(shù)400使注入的零序電壓逐漸增大，能夠使電壓指令連續(xù)地變化。從而，由于施加在三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)310上的電壓連續(xù)地變化，所以能夠抑制三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)310中流動(dòng)的電流的脈動(dòng)和跳變。

(實(shí)施例3)

圖5是實(shí)施例3的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)之一例。

對(duì)三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電力轉(zhuǎn)換裝置501包括：整流電路102、平滑電路103、直流電壓檢測(cè)器304、開(kāi)關(guān)電路控制器107、開(kāi)關(guān)電路109、零序電壓生成器512、零序電壓調(diào)整器514和零序電壓注入器116。

從三相交流電源500輸出的三相交流電壓被整流電路102整流。

零序電壓生成器512基于零序電壓注入前的電壓指令111和檢測(cè)直流電壓305，生成用于提高開(kāi)關(guān)電路109輸出的電壓的利用率的零序電壓113、和用于減少開(kāi)關(guān)電路109的開(kāi)關(guān)次數(shù)的零序電壓。這樣生成的零序電壓113可以為2個(gè)或多個(gè)。

零序電壓調(diào)整器514基于自零序電壓注入前的電壓指令111的頻率到達(dá)規(guī)定值起的時(shí)間，調(diào)整零序電壓113。也可以代替零序電壓注入前的電壓指令111的頻率，采用零序電壓注入前的電壓指令111的范數(shù)。規(guī)定值和至零序電壓調(diào)整結(jié)束為止的時(shí)間可在內(nèi)部預(yù)先設(shè)定，或者也可從外部設(shè)定，也可以例如隨直流電壓、電壓指令等電力轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)、以及例如電流等電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)而變化。

此處，在零序電壓注入前的電壓指令111的頻率較低的情況下，考慮注入用于提高開(kāi)關(guān)電路109輸出的電壓的利用率的零序電壓，而在零序電壓注入前的電壓指令111的頻率較高的情況下，考慮注入用于減少開(kāi)關(guān)電路109的開(kāi)關(guān)次數(shù)的零序電壓。

圖6是實(shí)施例3中的電壓指令頻率、零序電壓、電壓指令之一例。

時(shí)間601、602、603、604分別是自零序電壓注入前的電壓指令111的頻率到達(dá)規(guī)定值起的時(shí)間600の任意點(diǎn)，按上述順序增大。

零序電壓605、606、607、608分別是時(shí)間601、602、603、604處的零序電壓。

零序電壓注入后電壓指令609、610、611、612分別是時(shí)間601、602、603、604處的零序電壓注入后電壓指令。

如圖6所示，通過(guò)隨著自零序電壓注入前的電壓指令111的頻率到達(dá)規(guī)定值起的時(shí)間600而使注入的零序電壓逐漸變化，能夠使電壓指令連續(xù)地變化。從而，由于施加在三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110上的電壓連續(xù)地變化，所以能夠抑制三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)110中流動(dòng)的電流的脈動(dòng)和跳變。

上述中，零序電壓是基于輸入到開(kāi)關(guān)電路的直流電壓、電壓指令而生成的，但也可以檢測(cè)或估測(cè)電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的電流，基于檢測(cè)或估測(cè)出的電流來(lái)生成。此外，也可以生成3個(gè)以上的零序電壓，使它們各自根據(jù)頻率、范數(shù)而連續(xù)地變化。

另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于將交流直接轉(zhuǎn)換為交流的電力轉(zhuǎn)換裝置，或1個(gè)相中搭載有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的多重電力轉(zhuǎn)換裝置。

此外，上述說(shuō)明主要針對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也能夠應(yīng)用于多相交流電動(dòng)機(jī)的情況。

另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，還包括各種各樣的變形例。例如，上述實(shí)施例中，為了易于理解地說(shuō)明本發(fā)明而進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于必需包括所說(shuō)明的全部結(jié)構(gòu)。其中，可以將某一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分替換為其它實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，或在某一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上添加其它實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。而且，對(duì)于各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分，能夠添加、刪除、置換成其它結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于上述各結(jié)構(gòu)、功能、處理部、處理單元等而言，它們的一部分或全部可例如通過(guò)設(shè)計(jì)集成電路的方式以硬件實(shí)現(xiàn)。并且，上述各結(jié)構(gòu)、功能等也可以由處理器解釋并執(zhí)行實(shí)現(xiàn)各功能的程序來(lái)以軟件實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)各功能的程序、表、文件等信息能夠存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器、硬盤、ssd(solidstatedrive)等記錄裝置，或ic卡、sd卡、dvd等記錄介質(zhì)中。

附圖標(biāo)記的說(shuō)明

100……單相交流電源，

101……電力轉(zhuǎn)換裝置，

102……整流電路，

103……平滑電路，

106……零序電壓注入后的電壓指令，

107……開(kāi)關(guān)電路控制器，

108……開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)，

109……開(kāi)關(guān)電路，

110……三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，

111……零序電壓注入前的電壓指令，

112……零序電壓生成器，

113……零序電壓，

114……零序電壓調(diào)整器，

115……調(diào)整后的零序電壓，

116……零序電壓注入器，

200……電壓指令頻率，

201、202、203、204……頻率，

205、206、207、208……零序電壓，

209、210、211、212……零序電壓注入后電壓指令，

300……三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，

304……直流電壓檢測(cè)器，

305……檢測(cè)直流電壓，

307……開(kāi)關(guān)電路控制器，

310……三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，

312……零序電壓生成器，

314……零序電壓調(diào)整器，

400……電壓指令范數(shù)，

401、402、403、404……范數(shù)，

405、406、407、408……零序電壓，

409、410、411、412……零序電壓注入后電壓指令，

500……三相交流電源，

501……電力轉(zhuǎn)換裝置，

512……零序電壓生成器，

514……零序電壓調(diào)整器，

600……自零序電壓注入前的電壓指令111的頻率到達(dá)規(guī)定值起的時(shí)間，

601、602、603、604……時(shí)間，

605、606、607、608……零序電壓，

609、610、611、612……零序電壓注入后電壓指令。