所公開的實施方式涉及電力變換裝置、控制裝置以及控制方法。

背景技術(shù)：

以往，已知有如下電力變換裝置：該電力變換裝置控制多個開關(guān)元件以使從具有多個開關(guān)元件的電力變換部輸出多個不同的電壓矢量，來進行電力變換。

該電力變換裝置在電力變換部輸出電壓矢量的期間檢測電力變換部的電流，因此，在電壓矢量的輸出時間微少的情況下，有時難以穩(wěn)定地進行電流的檢測。

因此，提出了如下技術(shù)：在PWM信號的1個載波周期或半個載波周期中，將PWM信號的占空比校正成可進行電流檢測的占空比值，且在下一個載波周期對占空比的增減量進行修正(例如參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2003－189670號公報

然而，在專利文獻1所記載的技術(shù)中，例如在輕負荷的情況下，在對PWM信號的占空比的增減量進行修正的期間，占空比過短而無法檢測電流，從而有可能相對于電流的急劇變化而產(chǎn)生延遲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實施方式的一個方式的目的在于提供恰當?shù)乜刂齐妷菏噶恳员隳軌蚍€(wěn)定地進行電流的檢測的電力變換裝置、控制裝置以及控制方法。

實施方式中的一個方式的電力變換裝置具備：具有多個開關(guān)元件的電力變換部和控制所述多個開關(guān)元件的控制部。所述控制部具備指令生成部、合成部、調(diào)整部和校正矢量生成部。所述指令生成部生成電壓指令矢量。所述合成部將所述電壓指令矢量與校正矢量進行合成而生成合成矢量。所述調(diào)整部調(diào)整從所述電力變換部輸出與所述合成矢量對應(yīng)的多個電壓矢量的輸出時間，所述校正矢量生成部基于所述調(diào)整部的調(diào)整結(jié)果，生成所述校正矢量。

發(fā)明效果

根據(jù)實施方式中的一個方式，可提供恰當?shù)乜刂齐妷菏噶恳员隳軌蚍€(wěn)定地進行電流的檢測的電力變換裝置、控制裝置以及控制方法。

附圖說明

圖1是示出實施方式的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖2是示出合成矢量的相位、區(qū)域以及基本電壓矢量之間的關(guān)系的圖。

圖3是示出合成矢量的相位、區(qū)域以及基本電壓矢量之間的關(guān)系的圖。

圖4是示出圖1所示的控制部的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖5是示出區(qū)域與電壓矢量模式之間的關(guān)系的圖。

圖6是示出基本電壓矢量、PWM信號以及母線電流之間的關(guān)系的圖。

圖7是示出3相電壓的調(diào)制率與區(qū)域之間的關(guān)系的圖。

圖8是示出在區(qū)域1包含合成矢量的情況下從電力變換部輸出的基本電壓矢量、PWM信號以及檢測電流之間的關(guān)系例的圖。

圖9是在αβ軸坐標系中表示合成矢量存在于區(qū)域1中的情況下的合成矢量與輸出時間比率之間的關(guān)系的圖。

圖10是在αβ軸坐標系中表示由時間比率差分確定的校正矢量、在下一個運算周期中運算出的電壓指令矢量以及合成矢量之間的關(guān)系的圖。

圖11是在αβ軸坐標系中表示下一個運算周期中的合成矢量與輸出時間比率之間的關(guān)系的圖。

圖12是示出區(qū)域與電流極性之間的關(guān)系的圖。

圖13是示出補償系數(shù)表的一例的圖。

圖14是示出由控制部進行的處理流程的流程圖。

標號說明

1：電力變換裝置；2：直流電源；3：電動機；10：電力變換部；11：電容器；12：開關(guān)部；13：電流檢測部；14：電壓檢測部；15、15a、15b：直流母線；20：控制部；31：3相電流檢測部；32：指令生成部；33：合成部；34：運算部；35：調(diào)整部；36：校正矢量生成部；37：PWM信號輸出部；51、61、62：相加部；52：積分部；54、57：旋轉(zhuǎn)坐標變換部；55：電流指令輸出部；56：電流控制部；71：區(qū)域判定部；72：時間比率運算部；73：輸出矢量通知部；81：相減部；82：校正矢量運算部；90：限制器。

具體實施方式

以下，參照附圖，詳細地說明本申請所公開的電力變換裝置、控制裝置以及控制方法的實施方式。此外，本發(fā)明不限定于以下所示的實施方式。

[1.電力變換裝置]

圖1是示出實施方式的電力變換裝置1的結(jié)構(gòu)例的圖。圖1所示的電力變換裝置1配置在直流電源2與電動機3之間。該電力變換裝置1具備電力變換部10和控制部20。

電力變換部10具備電容器11、開關(guān)部12、電流檢測部13和電壓檢測部14，且將從直流電源2供給的直流電變換成3相交流電而輸出到電動機3。電容器11與直流電源2并聯(lián)地連接。該電容器11是連接于直流母線15a、15b(以下有時記為直流母線15)之間的電容器，也被稱作主電路電容器。

開關(guān)部12例如是3相橋接電路，如圖1所示，具有多個開關(guān)元件Swup、Swun、Swvp、Swvn、Swwp、Swwn(以下有時記為開關(guān)元件Sw)。由控制部20對這多個開關(guān)元件Sw進行接通/斷開(ON/OFF)控制，由此，從直流電源2供給的直流電被變換成3相交流電而輸出到電動機3。此外，電力變換裝置1也可以取代電動機3而向電力系統(tǒng)輸出3相交流電。

開關(guān)元件Sw例如是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣柵雙極型晶體管)等半導(dǎo)體開關(guān)元件。另外，開關(guān)元件Sw也可以是下一代半導(dǎo)體開關(guān)元件SiC、GaN。此外，以下有時將開關(guān)元件Swup、Swvp、Swwp稱作上臂、將開關(guān)元件Swun、Swvn、Swwn稱作下臂。

電流檢測部13檢測流過直流母線15的電流。該電流檢測部13例如具有作為磁電變換元件的霍爾元件、分流電阻或電流互感器，檢測流過直流母線15的電流的瞬時值I_dc(以下記為母線電流I_dc)。電壓檢測部14檢測直流母線15a、15b之間的電壓的瞬時值V_dc(以下記為母線電壓V_dc)。

控制部20具備3相電流檢測部31、指令生成部32、合成部33、運算部34、調(diào)整部35、校正矢量生成部36和PWM信號輸出部37。

該控制部20例如包含具有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)、RAM(Random Access Memory：隨機存取存儲器)、輸入輸出端口等的微型計算機和各種電路。該微型計算機的CPU通過讀出并執(zhí)行ROM中存儲的程序，來實現(xiàn)3相電流檢測部31、指令生成部32、合成部33、運算部34、調(diào)整部35、校正矢量生成部36以及PWM信號輸出部37的功能。

另外，3相電流檢測部31、指令生成部32、合成部33、運算部34、調(diào)整部35、校正矢量生成部36以及PWM信號輸出部37各自一部或全部例如可以由ASIC(Application Specific Integrated Circuit：專用集成電路)或FPGA(Field Programmable Gate Array：現(xiàn)場可編程門陣列)等硬件構(gòu)成。

3相電流檢測部31基于由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc，檢測流過電力變換部10與電動機3的U相、V相、W相之間的電流的瞬時值i_u、i_v、i_w(以下記為相電流i_u、i_v、i_w)。相電流i_u是U相的電流，相電流i_v是V相的電流，相電流i_w是W相的電流。

指令生成部32基于相電流i_u、i_v、i_w，生成電壓指令矢量v_αβ^*，例如使得相電流i_u、i_v、i_w成為目標電流。電壓指令矢量v_αβ^*例如包含固定坐標上的正交的2軸的作為αβ成分的α軸電壓指令v_α^*和β軸電壓指令v_β^*。合成部33將電壓指令矢量v_αβ^*與校正矢量Δv_αβ合成而生成合成矢量v_αβ^**。該合成矢量v_αβ^**包含α軸電壓指令v_α^**和β軸電壓指令v_β^**。

運算部34運算出與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y(電壓矢量的一例)從電力變換部10輸出的輸出時間比率ζ_x、ζ_y。圖2及圖3是示出合成矢量v_αβ^**的相位θv、區(qū)域1～6以及基本電壓矢量V₁～V₇之間的關(guān)系的圖。

基本電壓矢量是能夠通過設(shè)置于電力變換部中的開關(guān)元件的接通/斷開的組合而從電力變換部輸出的電壓矢量。在圖1所示的電力變換部10中，基本電壓矢量是與6個開關(guān)元件Sw的接通/斷開的8種組合對應(yīng)的8種電壓矢量V₀～V₇。

基本電壓矢量V₀～V₇包含2種作為零電壓矢量的基本電壓矢量V₀、V₇和6種作為有效電壓矢量的基本電壓矢量V₁～V₆。此外，在后述的例子中，作為零電壓矢量使用了1個基本電壓矢量V₀，但也可以在基本電壓矢量V₀的基礎(chǔ)上或者取而代之而使用基本電壓矢量V₇。

運算部34運算出與包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域?qū)?yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y的輸出時間比率ζ_x、ζ_y。運算部34例如將隔著合成矢量v_αβ^**的具有60度相位差的2種基本電壓矢量V_x、V_y所夾著的區(qū)域判定為存在合成矢量v_αβ^**的區(qū)域。

運算部34例如可基于合成矢量v_αβ^**的相位θv(＝atan(v_β^**/v_α^**))，判定包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域，但也可以通過其他方法來判定包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域。

例如，運算部34在0≤θv＜60的情況下，如圖3所示，將基本電壓矢量V₁、V₃作為基本電壓矢量V_x、V_y且將基本電壓矢量V₁、V₃的輸出時間比率ζ₁、ζ₃作為輸出時間比率ζ_x、ζ_y而進行運算。

調(diào)整部35具備限制器90，利用該限制器90調(diào)整輸出時間比率ζ_x、ζ_y使得輸出時間比率ζ_x、ζ_y不小于下限值ζ_th而作為輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}來輸出。

例如，調(diào)整部35在輸出時間比率ζ_x小于下限值ζ_th的情況下，將下限值ζ_th作為輸出時間比率ζ_{x_lim}來輸出。另外，調(diào)整部35在輸出時間比率ζ_y小于下限值ζ_th的情況下，將下限值ζ_th作為輸出時間比率ζ_{y_lim}來輸出。

另一方面，調(diào)整部35在輸出時間比率ζ_x是下限值ζ_th以上的情況下，將輸出時間比率ζ_x作為輸出時間比率ζ_{x_lim}來輸出。另外，調(diào)整部35在輸出時間比率ζ_y為下限值ζ_th以上的情況下，將輸出時間比率ζ_y作為輸出時間比率ζ_{y_lim}來輸出。

校正矢量生成部36基于調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果，生成校正矢量Δv_αβ。校正矢量Δv_αβ包含αβ軸坐標系中的作為α軸成分的α軸校正值Δv_α和作為β軸成分的β軸校正值Δv_β。例如，校正矢量生成部36可基于調(diào)整部35的調(diào)整量、例如輸出時間比率ζ_x、ζ_y與輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}之差，生成校正矢量Δv_αβ。

在由調(diào)整部35將輸出時間比率ζ_x、ζ_y中的至少一個調(diào)整成下限值ζ_th以上的情況下，由校正矢量生成部36生成該校正矢量Δv_αβ，以便在下一個運算周期對該調(diào)整產(chǎn)生的誤差進行校正。

PWM信號輸出部37生成PWM信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn(以下有時記為PWM信號S)，這些PWM信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn控制電力變換部10，使得按照與下限值ζ_th以上的輸出時間比率ζ_x、ζ_y相應(yīng)的時間T_x(＝ζ_x×T)、T_y(＝ζ_y×T)來輸出基本電壓矢量V_x、V_y。此外，“T”是PWM控制的調(diào)制周期。

由此，能夠?qū)碾娏ψ儞Q部10輸出的基本電壓矢量V_x、V_y的輸出寬度抑制在一定值以上，能夠穩(wěn)定地進行電流的檢測。另外，每當運算輸出時間比率ζ_x、ζ_y、ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}時，在下一個運算周期將校正矢量Δv_αβ與電壓指令矢量v_αβ^*進行合成，由此能夠提高從電力變換部10輸出的電壓的精度。以下，進一步詳細地說明控制部20的結(jié)構(gòu)。

[2.控制部20]

圖4是示出圖1所示的控制部20的結(jié)構(gòu)例的圖。如上所述，控制部20具備3相電流檢測部31、指令生成部32、合成部33、運算部34、調(diào)整部35、校正矢量生成部36和PWM信號輸出部37。以下，按照PWM信號輸出部37、3相電流檢測部31、指令生成部32、合成部33、運算部34、調(diào)整部35、校正矢量生成部36的順序進行說明。

[2.1.PWM信號輸出部37]

PWM信號輸出部37以與多個基本電壓矢量V_x、V_y及基本電壓矢量V₀相應(yīng)的電壓矢量模式進行輸出，其中多個基本電壓矢量V_x、V_y對應(yīng)于圖3所示的區(qū)域1～6中的包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域。

圖5是示出區(qū)域1～6與電壓矢量模式之間的關(guān)系的圖。如圖5所示，PWM信號輸出部37例如在0≤θv＜60的情況下，生成如下這樣的PWM信號S，該PWM信號S控制電力變換部10，以使得按照V₀→V₁→V₃→V₃→V₁→V₀的順序輸出基本電壓矢量。

PWM信號輸出部37生成PWM信號S，使得按照經(jīng)過了調(diào)整部35后的輸出時間比率ζ_{1_lim}來輸出基本電壓矢量V₁、且按照經(jīng)過了調(diào)整部35后的輸出時間比率ζ_{3_lim}來輸出基本電壓矢量V₃。

此外，圖5所示的電壓矢量模式是在PWM控制的調(diào)制周期T內(nèi)同一基本電壓矢量被輸出2次的模式。因而，在1個調(diào)制周期T中，T₁(＝ζ₁×T)/2的長度的基本電壓矢量V₁和T₃(＝ζ₃×T)/2的長度的基本電壓矢量V₃分別從電力變換部10各輸出2次。

另外，PWM信號輸出部37生成PWM信號S，使得按照輸出時間比率ζ₀來輸出基本電壓矢量V₀，所述輸出時間比率ζ₀是基于經(jīng)過了調(diào)整部35后的輸出時間比率ζ_{1_lim}、ζ_{3_lim}計算出的。此外，與基本電壓矢量V₁、V₃同樣，基本電壓矢量V₀在1個調(diào)制周期T中按照T₀(＝ζ₀×T)/2的長度從電力變換部10輸出2次。

該PWM信號輸出部37例如可通過下式(1)的運算來求出基本電壓矢量V₀的輸出時間比率ζ₀。另外，關(guān)于下式(1)的運算，也可以不是由PWM信號輸出部37運算而是由運算部34運算，且從運算部34通知給PWM信號輸出部37。PWM信號輸出部37基于輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}、ζ₀，生成PWM信號S，輸出對該PWM信號S實施了接通延遲(on delay)校正的PWM信號S。

ζ₀＝T-(ζ_{x_lim}+ζ_{y_lim})…(1)

圖6是示出基本電壓矢量、PWM信號以及母線電流I_dc之間的關(guān)系的圖。如圖6所示，在輸出基本電壓矢量V₁的情況下，PWM信號輸出部37將PWM信號Sup設(shè)為激活電平(例如高電平)，且將PWM信號Svp、Swp設(shè)為非激活電平(例如低電平)。

另外，在輸出基本電壓矢量V₃的情況下，PWM信號輸出部37將PWM信號Sup、Svp設(shè)為激活電平(例如高電平)，將PWM信號Swp設(shè)為非激活電平(例如低電平)。另外，在輸出基本電壓矢量V₀的情況下，PWM信號輸出部37將PWM信號Sup、Svp、Swp設(shè)為非激活電平(例如低電平)。

PWM信號輸出部37例如將分別反轉(zhuǎn)PWM信號Sup、Svp、Swp而得到的信號作為PWM信號Sun、Svn、Swn，且對該PWM信號S實施接通延遲校正而作為PWM信號S輸出到電力變換部10。此外，電力變換部10也可以具備放大電路，該放大電路對PWM信號S進行放大而輸出到開關(guān)元件Sw。

圖7是示出3相電壓的調(diào)制率與區(qū)域之間的關(guān)系的圖。PWM信號輸出部37例如如圖7所示，可基于輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}，運算出與區(qū)域相應(yīng)的3相電壓v_u、v_v、v_w的調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w。PWM信號輸出部37例如通過對調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w與可逆計數(shù)器(up down counter)的計數(shù)值進行比較，能夠生成與調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w相應(yīng)的占空比的PWM信號S。

[2.2.3相電流檢測部31]

3相電流檢測部31基于由運算部34運算出的取得時機，取得由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc，求出相電流i_u、i_v、i_w。

如圖6所示，3相電流檢測部31根據(jù)從電力變換部10輸出的基本電壓矢量的種類，來獲知基于母線電流I_dc檢測出的相電流是相電流i_u、i_v、i_w中的哪個。

圖8是示出在區(qū)域1包含合成矢量v_αβ^**的情況下從電力變換部10輸出的基本電壓矢量、PWM信號Sup、Svp、Swp以及檢測電流之間的關(guān)系例的圖。如圖8所示，輸出PWM信號Sup、Svp、Swp，使得在調(diào)制周期T中按照V₀→V₁→V₃→V₃→V₁→V₀的順序輸出基本電壓矢量。

在從電力變換部10輸出基本電壓矢量V₁的情況下，電流從電動機3的U相流入V相及W相。因此，在該情況下由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc與相電流i_u一致。因而，3相電流檢測部31取得在輸出基本電壓矢量V₁的時機由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc，由此能夠檢測相電流i_u。

另外，在從電力變換部10輸出基本電壓矢量V₃的情況下，電流從電動機3的U相及V相流入W相。因此，在該情況下由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc與相電流i_w的反轉(zhuǎn)值一致。因而，3相電流檢測部31取得在輸出基本電壓矢量V₃的時機由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc，且反轉(zhuǎn)該母線電流I_dc，由此能夠檢測相電流i_w。

同樣，3相電流檢測部31可取得輸出基本電壓矢量V₂的時機下的母線電流I_dc來檢測相電流i_w，并取得輸出基本電壓矢量V₄的時機下的母線電流I_dc來檢測相電流i_v。另外，3相電流檢測部31可通過取得并反轉(zhuǎn)輸出基本電壓矢量V₆的時機下的母線電流I_dc來檢測相電流i_u，通過取得并反轉(zhuǎn)輸出基本電壓矢量V₅的時機下的母線電流I_dc來檢測相電流i_v。

這樣，在各區(qū)域中，能夠利用2個基本電壓矢量V_x、V_y來檢測2個相電流。3相電流檢測部31例如可利用0＝i_u+i_v+i_w，基于所檢測出的2個相電流，檢測其余的相電流。3相電流檢測部31例如在區(qū)域1包含合成矢量v_αβ^**的情況下，可根據(jù)相電流i_u和相電流i_w來檢測相電流i_v。

3相電流檢測部31可從運算部34取得從電力變換部10輸出的基本電壓矢量的信息，且基于母線電流I_dc，檢測相電流i_u、i_v、i_w。例如，3相電流檢測部31在從電力變換部10輸出的基本電壓矢量是V₁的情況下，可基于由電流檢測部13檢測出的母線電流I_dc，檢測相電流i_u。

此外，如圖6所示，輸出基本電壓矢量V₁、V₂、V₄的情況下的母線電流I_dc是正極性的相電流i_u、i_v、i_w，以下為了方便而有時將基本電壓矢量V₁、V₂、V₄稱作正極性基本電壓矢量。另外，輸出基本電壓矢量V₃、V₅、V₆的情況下的母線電流I_dc是負極性的相電流i_u、i_v、i_w，以下為了方便而有時將基本電壓矢量V₃、V₅、V₆稱作負極性基本電壓矢量。

[2.3.指令生成部32]

如圖4所示，指令生成部32具備相加部51、積分部52、3相2相變換部53、旋轉(zhuǎn)坐標變換部54、電流指令輸出部55、電流控制部56和旋轉(zhuǎn)坐標變換部57。

相加部51將頻率指令f^*與差頻f_slip相加。積分部52對相加部51的相加結(jié)果進行積分來求出相位θ。此外，相位θ也可以使用其他公知的方法來求出，檢測相位θ的結(jié)構(gòu)不限定于圖4所示的結(jié)構(gòu)。

3相2相變換部53通過公知的3相2相變換，根據(jù)相電流i_u、i_v、i_w，求出固定坐標上的正交的2軸的作為α軸成分的α軸電流i_α和作為β軸成分的β軸電流i_β。旋轉(zhuǎn)坐標變換部54通過公知的αβ/dq變換，基于相位θ，將作為αβ軸坐標系的成分的α軸電流i_α和β軸電流i_β變換成作為旋轉(zhuǎn)坐標系的dq軸坐標系的作為d軸成分的d軸電流i_d和作為q軸成分的q軸電流i_q。

電流指令輸出部55輸出d軸電流指令i_d^*和q軸電流指令i_q^*。電流控制部56以使d軸電流指令i_d^*與d軸電流i_d之間的偏差為零的方式進行PI(比例積分)控制，生成d軸電壓指令v_d^*。另外，電流控制部56以使q軸電流指令i_q^*與q軸電流i_q之間的偏差為零的方式進行PI控制，生成q軸電壓指令v_q^*。

旋轉(zhuǎn)坐標變換部57通過公知的dq/αβ變換，將作為dq軸坐標系的成分的d軸電壓指令v_d^*及q軸電壓指令v_q^*進行坐標變換而變換成作為αβ軸坐標系的成分的電壓指令矢量v_αβ^*。此外，指令生成部32不限定于圖4所示的結(jié)構(gòu)，例如只要是生成電壓指令矢量v_αβ^*的結(jié)構(gòu)即可。

[2.4.合成部33]

合成部33將電壓指令矢量v_αβ^*與校正矢量Δv_αβ合成而生成合成矢量v_αβ^**。如圖4所示，該合成部33具備相加部61、62，進行下式(2)的運算。

相加部61將α軸電壓指令v_α^*與α軸校正值Δv_α相加而求出α軸電壓指令v_α^**。相加部62將β軸電壓指令v_β^*與β軸校正值Δv_β相加而求出β軸電壓指令v_β^**。α軸電壓指令v_α^**是合成矢量v_αβ^**的α軸成分，β軸電壓指令v_β^**是合成矢量v_αβ^**的β軸成分。

[2.5.運算部34]

運算部34運算出與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y從電力變換部10輸出的輸出時間比率ζ_x、ζ_y。

如圖4所示，運算部34具備區(qū)域判定部71、時間比率運算部72和輸出矢量通知部73。區(qū)域判定部71判定包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域存在于區(qū)域1～6(參照圖2、圖3)中的哪個區(qū)域。例如，區(qū)域判定部71可求出合成矢量v_αβ^**的相位θv，基于該相位θv，判定包含合成矢量v_αβ^**的區(qū)域。

時間比率運算部72運算出與由區(qū)域判定部71判定出的區(qū)域?qū)?yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y的輸出時間比率ζ_x、ζ_y?！芭c區(qū)域?qū)?yīng)的多個基本電壓矢量”是隔著合成矢量v_αβ^**的具有60度相位差的2個作為有效電壓矢量的基本電壓矢量V_x、V_y。

在此，輸出時間比率為ζ_k(k＝x、y、0)的基本電壓矢量V_k(k＝x、y、0)的平均值即平均電壓矢量v例如可表示為下式(3)。此外，可以取代基本電壓矢量V₀而使用基本電壓矢量V₇，也可以使用2個基本電壓矢量V₀、V₇。

v＝∑ζ_kV_k …(3)

另外，輸出時間比率ζ_k可由下式(4)來表示，輸出時間比率ζ_x、ζ_y、ζ₀的累計值可表示為下式(5)。此外，在式(4)中，“t_k”是基本電壓矢量V_k的輸出時間。

ζ_k＝t_k/T …(4)

∑ζ_k＝1 …(5)

如圖3所示，在合成矢量v_αβ^**存在于區(qū)域1中情況下，合成矢量v_αβ^**的作為α軸成分的α軸電壓指令v_α^**和作為β軸成分的β軸電壓指令v_β^**分別可表示為下式(6)。

在上式(6)中，“V_α1”是基本電壓矢量V₁的α軸調(diào)制率(V_α1＝1)，“V_β1”是基本電壓矢量V₁的β軸調(diào)制率(V_β1＝0)。另外，“V_α3”是基本電壓矢量V₃的α軸調(diào)制率(V_α3＝1/2)，“V_β3”是基本電壓矢量V₃的β軸調(diào)制率

因而，例如輸出時間比率ζ₁、ζ₃可表示為下式(7)、(8)。時間比率運算部72例如可進行下式(7)、(8)的運算來求出輸出時間比率ζ₁、ζ₃。

時間比率運算部72在合成矢量v_αβ^**存在于區(qū)域1(參照圖3)以外的情況下也同樣地可基于基本電壓矢量V_x、V_y的α軸調(diào)制率及β軸調(diào)制率和α軸電壓指令v_α^**及β軸電壓指令v_β^**，運算出輸出時間比率ζ_x、ζ_y。

輸出矢量通知部73向3相電流檢測部31通知從電力變換部10輸出的基本電壓矢量的信息。由此，3相電流檢測部31能夠判定母線電流I_dc與相電流i_u、i_v、i_w中的哪個對應(yīng)。

[2.6.調(diào)整部35]

調(diào)整部35具備限制器90。限制器90對輸出時間比率ζ_x、ζ_y進行調(diào)整，使得輸出時間比率ζ_x、ζ_y不小于下限值ζ_th而作為輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}來輸出。

例如，限制器90在輸出時間比率ζ_x小于下限值ζ_th的情況下，將下限值ζ_th作為輸出時間比率ζ_{x_lim}來輸出。另外，限制器90在輸出時間比率ζ_y小于下限值ζ_th的情況下，將下限值ζ_th作為輸出時間比率ζ_{y_lim}來輸出。

另一方面，限制器90在輸出時間比率ζ_x為下限值ζ_th以上的情況下，將輸出時間比率ζ_x作為輸出時間比率ζ_{x_lim}來輸出。另外，限制器90在輸出時間比率ζ_y為下限值ζ_th以上的情況下，將輸出時間比率ζ_y作為輸出時間比率ζ_{y_lim}來輸出。

[2.7.校正矢量生成部36]

校正矢量生成部36基于調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果，生成校正矢量Δv_αβ。例如，校正矢量生成部36從輸出時間比率ζ_x、ζ_y中減去輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}，基于該相減結(jié)果，運算出校正矢量Δv_αβ。校正矢量Δv_αβ包含有αβ軸坐標系中的作為α軸成分的α軸校正值Δv_α和作為β軸成分的β軸校正值Δv_β。

該校正矢量生成部36具備相減部81和校正矢量運算部82。相減部81從輸出時間比率ζ_x、ζ_y中減去輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}來求出時間比率差分Δζ_x、Δζ_y。相減部81例如通過下式(9)的運算，求出時間比率差分Δζ_x、Δζ_y。

接著，校正矢量生成部36例如通過下式(10)的運算，基于時間比率差分Δζ_x、Δζ_y，求出校正矢量Δv_αβ。此外，在下式(10)中，“V_αx”是基本電壓矢量V_x的α軸成分，“V_βx”是基本電壓矢量V_x的β軸成分，“V_αy”是基本電壓矢量V_y的α軸成分，“V_βy”是基本電壓矢量V_y的β軸成分。

另外，校正矢量生成部36在直流母線15的電壓(以下記為母線電壓V_dc)變動的情況下，可考慮預(yù)先設(shè)定的基準電壓V_dcz而求出校正矢量Δv_αβ。校正矢量生成部36例如可通過下式(11)的運算，求出校正矢量Δv_αβ。

在此，在αβ軸坐標上說明輸出時間比率ζ_x、ζ_y、ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}與合成矢量v_αβ^**之間的關(guān)系。此外，為了便于說明，以下對某個運算周期中的運算結(jié)果標注“(0)”的下標且對下一個運算周期中的運算結(jié)果標注“(1)”的下標而進行說明。

圖9是在αβ軸坐標系中表示合成矢量v_αβ(1)^**存在于區(qū)域1(參照圖3)中的情況下的合成矢量v_αβ(0)^**與輸出時間比率ζ₁₍₀₎、ζ₃₍₀₎、ζ_{1(0)_lim}、ζ_{3(0)_lim}之間的關(guān)系的圖。

在圖9所示的例子中，根據(jù)合成矢量v_αβ(0)^**運算出的輸出時間比率ζ₁₍₀₎、ζ₃₍₀₎均比下限值ζ_th短，因此將輸出時間比率ζ_{1(0)_lim}、ζ_{3(0)_lim}設(shè)定為下限值ζ_th。由此，能夠抑制無法進行電流檢測那樣短的輸出基本電壓矢量的情況。

另一方面，從電力變換部10以比輸出時間比率ζ₁₍₀₎、ζ₃₍₀₎大的輸出時間比率ζ_{1(0)_lim}、ζ_{3(0)_lim}來輸出基本電壓矢量，因此產(chǎn)生輸出電壓的誤差。

因此，如圖10所示，校正矢量生成部36求出輸出時間比率ζ₁₍₀₎、ζ₃₍₀₎與下限值ζ_th之間的差分即時間比率差分Δζ₁₍₀₎、Δζ₃₍₀₎。用基本電壓矢量V₆的輸出時間比率來表示時間比率差分Δζ₁₍₀₎，用基本電壓矢量V₄的輸出時間比率來表示時間比率差分Δζ₃₍₀₎。圖10是在αβ軸坐標系中表示由時間比率差分Δζ₁₍₀₎、Δζ₃₍₀₎確定的校正矢量Δv_αβ(0)、在下一個運算周期中運算出的電壓指令矢量v_αβ(1)^*以及合成矢量v_αβ(1)^**之間的關(guān)系的圖。

而且，如圖10所示，校正矢量生成部36將由時間比率差分Δζ₁₍₀₎、Δζ₃₍₀₎確定的校正矢量Δv_αβ(0)與在下一個運算周期由運算部34運算出的電壓指令矢量v_αβ(1)^*進行合成，求出合成矢量v_αβ(1)^**。由此，能夠校正由于上一次運算周期而產(chǎn)生的輸出電壓的誤差，能夠抑制輸出電壓的精度降低。

圖11是在αβ軸坐標系中表示下一個運算周期中的合成矢量v_αβ(1)^**與輸出時間比率ζ₄₍₁₎、ζ₅₍₁₎、ζ_{4(1)_lim}、ζ_{5(1)_lim}之間的關(guān)系的圖。如圖11所示，根據(jù)合成矢量v_αβ(1)^**運算出的輸出時間比率ζ₁₍₁₎、ζ₃₍₁₎均比下限值ζ_th短，因此將輸出時間比率ζ_{1(1)_lim}、ζ_{3(1)_lim}設(shè)定為下限值ζ_th。由此，能夠抑制無法進行電流檢測那樣短的輸出基本電壓矢量的情況。

校正矢量生成部36以后進行同樣的處理，由此，能夠抑制無法進行電流檢測那樣短的輸出基本電壓矢量的情況，同時能夠高精度地抑制輸出電壓的精度降低。

但是，在由PWM信號輸出部37對調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w實施了接通延遲校正和接通電壓補償?shù)那闆r下，基本電壓矢量的輸出寬度會變短，有可能無法穩(wěn)定地進行相電流的檢測。

因此，校正矢量生成部36可將基于接通延遲校正和接通電壓補償?shù)恼{(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w的補償量作為電壓誤差加在校正矢量Δv_αβ上，在下一個運算周期作為合成矢量v_αβ^**來輸出。

由此，即使在對3相電壓的調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w進行了接通延遲校正和接通電壓補償?shù)那闆r下，也能夠抑制無法進行電流檢測那樣短的輸出基本電壓矢量的情況，同時能夠高精度地抑制輸出電壓的精度降低。

此外，接通延遲校正是指對由于接通延遲而產(chǎn)生的電壓誤差進行補償?shù)奶幚?，所述接通延遲是延遲PWM信號S從接通成為斷開的時機來避免出現(xiàn)上臂與下臂同時成為接通的狀態(tài)。另外，接通電壓補償是指對電力變換部10的開關(guān)元件Sw的接通電壓降所造成的電壓誤差進行補償?shù)奶幚怼?/p>

在對3相電壓的調(diào)制率ζ_u、ζ_v、ζ_w進行接通延遲校正的情況下，如果U相、V相以及W相這3相中進行開關(guān)動作的2相的電流極性是同極性，則2相的PWM的寬度一致地增大或減小，因此，正極性基本電壓矢量的時間比率在接通延遲校正前后沒有變化，但對于負極性基本電壓矢量的時間比率而言，會產(chǎn)生與接通延遲校正量相應(yīng)的變化。

另外，在U相、V相以及W相的3相中進行開關(guān)動作的2相的電流極性是不同極性的情況下，對于負極性基本電壓矢量而言，與同極性的情況是相同的，但對于正極性基本電壓矢量而言，如果1相的PWM寬度增大則其余相的PWM寬度減小，因此與同極性的情況相比產(chǎn)生2倍的變化。

因此，校正矢量生成部36在由PWM信號輸出部37進行接通延遲校正的情況下，基于圖12所示的表，決定進行開關(guān)動作的相的電流極性。圖12是表示區(qū)域與電流極性之間的關(guān)系的圖。

如圖12所示，校正矢量生成部36例如在合成矢量v_αβ^**存在于區(qū)域1中的情況下，將相電流i_u的sign函數(shù)的運算結(jié)果設(shè)為I_{sig_p}，且將相電流i_v的sign函數(shù)的運算結(jié)果設(shè)為I_{sig_n}。

例如，校正矢量生成部36在相電流i_u為正的情況下設(shè)為I_{sig_p}＝1，在相電流i_u為負的情況下設(shè)為I_{sig_p}＝－1。另外，校正矢量生成部36在相電流i_v為正的情況下設(shè)為I_{sig_n}＝1，在相電流i_v為負的情況下設(shè)為I_{sig_n}＝－1?！癐_{sig_p}”是正極性基本電壓矢量輸出時發(fā)生變化的相的電流極性，“I_{sig_n}”是負極性基本電壓矢量輸出時發(fā)生變化的相的電流極性。

此外，校正矢量生成部36基于I_{sig_p}與I_{sig_n}的相乘結(jié)果，決定補償系數(shù)V_{p_compk}、V_{n_compk}?！癡_{p_compk}”是正極性電壓補償系數(shù)，“V_{n_compk}”是負極性電壓補償系數(shù)。

例如，校正矢量生成部36具有圖13所示的補償系數(shù)表，在I_{sig_p}與I_{sig_n}的相乘結(jié)果為零以上的情況下，設(shè)為V_{p_compk}＝0且V_{n_compk}＝1。另外，校正矢量生成部36在I_{sig_p}與I_{sig_n}的相乘結(jié)果為負的情況下，設(shè)為V_{p_compk}＝2且V_{n_compk}＝1。圖13是示出補償系數(shù)表的一例的圖。

另外，關(guān)于接通電壓補償，也可以同樣地考慮，因此，接通延遲及接通電壓所造成的電壓誤差的時間比率ζ_{p_compk}、ζ_{n_compk}可表示為下式(12)。

此外，上式(12)中，“DT”是接通延遲時間，“fc”是PWM控制的調(diào)制頻率。另外，“V_on”是接通電壓補償電壓值，“ζ_{p_compk}”是正極性電壓矢量的因接通延遲校正及接通電壓造成的電壓誤差的時間比率，“ζ_{n_compk}”是負極性電壓矢量的因接通延遲校正及接通電壓造成的電壓誤差的時間比率。

校正矢量生成部36例如通過下式(13)的運算，求出校正矢量Δv_αβ。在下式(13)中，“V_αp”是正極性基本電壓矢量的α軸成分，“V_βp”是正極性基本電壓矢量的β軸成分，“V_αn”是負極性的基本電壓矢量的α軸成分，“V_βn”是負極性的基本電壓矢量的β軸成分。另外，在下式(13)中，“Δζ_p”是與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的正極性基本電壓矢量的輸出時間比率經(jīng)過限制器90后的輸出時間比率，“Δζ_n”是與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的負極性基本電壓矢量的輸出時間比率經(jīng)過限制器90后的輸出時間比率。

[3.由控制部20進行的處理]

圖14示出由控制部20進行的處理流程的流程圖。圖14所示的處理例如是以規(guī)定的運算周期反復(fù)執(zhí)行的處理。

如圖14所示，指令生成部32生成電壓指令矢量v_αβ^*(步驟S10)。接著，合成部33將電壓指令矢量v_αβ^*與校正矢量Δv_αβ合成而生成合成矢量v_αβ^**(步驟S11)。

接著，運算部34運算出與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y從電力變換部10輸出的輸出時間比率ζ_x、ζ_y(步驟S12)。調(diào)整部35對輸出時間比率ζ_x、ζ_y進行調(diào)整，使得輸出時間比率ζ_x、ζ_y不小于下限值ζ_th而作為輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}來輸出(步驟S13)。

PWM信號輸出部37生成PWM信號S，使得按照輸出時間比率ζ_{x_lim}來輸出基本電壓矢量V_x、且按照輸出時間比率ζ_{y_lim}來輸出基本電壓矢量V_y(步驟S14)。校正矢量生成部36從輸出時間比率ζ_x、ζ_y中減去輸出時間比率ζ_{x_lim}、ζ_{y_lim}，基于該相減結(jié)果，運算出校正矢量Δv_αβ(步驟S15)。

這樣，控制部20在步驟S10中生成電壓指令矢量v_αβ^*，且在步驟S11中將電壓指令矢量v_αβ^*與校正矢量Δv_αβ合成來生成合成矢量v_αβ^**。此外，控制部20通過步驟S12、S13，調(diào)整與合成矢量v_αβ^**相應(yīng)的多個基本電壓矢量的輸出時間，在步驟S15中，基于步驟S12、S13中的調(diào)整的結(jié)果，生成校正矢量Δv_αβ?？刂撇?0通過反復(fù)執(zhí)行該處理，能夠?qū)碾娏ψ儞Q部10輸出的基本電壓矢量的輸出寬度抑制在一定值以上，能夠提高從電力變換部10輸出的電壓的精度。

此外，在上述實施方式中，運算部34運算出輸出時間比率ζ_x、ζ_y作為基本電壓矢量的輸出時間的信息，但運算部34也可以運算出輸出時間T_x(＝T×ζ_x)、T_y(＝T×ζ_y)作為基本電壓矢量的輸出時間的信息。在該情況下，調(diào)整部35對輸出時間T_x、T_y進行調(diào)整使得輸出時間T_x、T_y不小于下限值T_th而作為輸出時間T_{x_lim}、T_{y_lim}來輸出。校正矢量生成部36的相減部81從輸出時間T_x、T_y中減去輸出時間T_{x_lim}、T_{y_lim}來求出時間差分ΔT_x(＝T_x－T_{x_lim})、ΔT_y(＝T_y－T_{y_lim})。校正矢量生成部36基于時間差分ΔT_x、ΔT_y和PWM控制的調(diào)制周期T，運算出時間比率差分Δζ_x＝(ΔT_x/T)、Δζ_y＝(ΔT_y/T)。

另外，在上述實施方式中，控制部20是生成與多個基本電壓矢量的調(diào)整前后的輸出時間的信息之差(例如輸出時間比率ζ_x、ζ_y、時間差分ΔT_x、ΔT_y)相應(yīng)的校正矢量，但校正矢量的生成不限定于該處理。即，只要能夠生成校正矢量，使得可利用下一個合成矢量v_αβ^**來調(diào)整如下兩個輸出電壓之差即可：第一個輸出電壓是基于電力變換部10根據(jù)合成矢量v_αβ^**本身而輸出的基本電壓矢量的輸出電壓，第二個輸出電壓是基于調(diào)整了輸出時間后的基本電壓矢量的輸出電壓。

如以上那樣，實施方式的電力變換裝置1具備：具有多個開關(guān)元件Sw的電力變換部10和控制多個開關(guān)元件Sw的控制部20(電壓矢量的控制裝置的一例)?？刂撇?0具備指令生成部32、合成部33、調(diào)整部35和校正矢量生成部36。指令生成部32生成電壓指令矢量v_αβ^*。合成部33將電壓指令矢量v_αβ^*與校正矢量Δv_αβ合成而生成合成矢量v_αβ^**。調(diào)整部35調(diào)整從電力變換部10輸出與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的多個基本電壓矢量V_x、V_y、(多個電壓矢量的一例)的輸出時間。校正矢量生成部36基于調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果，生成校正矢量Δv_αβ。

這樣，通過調(diào)整電壓矢量的輸出時間，能夠確保電壓矢量的輸出時間，由此能夠穩(wěn)定地進行相電流i_u、i_v、i_w的檢測。另外，基于該電壓矢量的輸出時間的調(diào)整結(jié)果來生成校正矢量Δv_αβ而與電壓指令矢量v_αβ^*進行合成，由此能夠?qū)τ捎陔妷菏噶康妮敵鰰r間的調(diào)整而產(chǎn)生的電壓誤差進行，能夠抑制電壓精度的降低。

另外，校正矢量生成部36基于作為調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果的調(diào)整部35的調(diào)整量，生成與調(diào)整量相應(yīng)的校正矢量Δv_αβ。

這樣，校正矢量生成部36生成與調(diào)整部35的調(diào)整量相應(yīng)的校正矢量Δv_αβ，因此能夠高精度地對由于輸出時間的調(diào)整而產(chǎn)生的電壓誤差進行補償。

另外，校正矢量生成部36將多個基本電壓矢量的由調(diào)整部35調(diào)整前后的輸出時間之差(例如時間比率差分Δζ_x、Δζ_y)作為調(diào)整部35的調(diào)整量，生成校正矢量Δv_αβ。

這樣，校正矢量生成部36生成與多個電壓矢量的調(diào)整前后的輸出時間之差相應(yīng)的校正矢量，因此能夠更高精度地對由于輸出時間的調(diào)整而產(chǎn)生的電壓誤差進行補償。

另外，運算部34運算出基本電壓矢量V_x、V_y的輸出時間的信息(例如輸出時間比率ζ_x、ζ_y)作為與合成矢量v_αβ^**對應(yīng)的多個基本電壓矢量從電力變換部10輸出的輸出時間的信息。調(diào)整部35具備限制器90，限制器90將輸出時間的信息調(diào)整成各自為下限值(例如下限值ζ_th)以上。

通過利用該限制器90使電壓矢量的輸出時間成為下限值以上，能夠容易地確保電壓矢量的輸出時間，由此能夠穩(wěn)定地進行電流的檢測。

另外，校正矢量生成部36將多個基本電壓矢量的輸出時間的信息各自經(jīng)過限制器90前后之差作為調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果，生成校正矢量Δv_αβ。

這樣，校正矢量生成部36基于經(jīng)過限制器90前后之差來生成校正矢量Δv_αβ，因此，在由限制器90調(diào)整了電壓矢量的輸出時間的情況下，生成與該調(diào)整結(jié)果相應(yīng)的校正矢量Δv_αβ，由此能夠抑制電壓精度的降低。

另外，輸出時間的信息例如是輸出時間比率ζ_x、ζ_y(表示輸出時間的比率的信息的一例)或輸出時間T_x、T_y(表示輸出時間的信息的一例)。

當被調(diào)整的輸出時間的信息是輸出時間比率ζ_x、ζ_y的情況下，例如根據(jù)PWM控制的調(diào)制周期T來設(shè)定下限的比率，由此能夠恰當?shù)卣{(diào)整輸出時間。另外，在被調(diào)整的輸出時間的信息是輸出時間T_x、T_y的情況下，能夠與PWM控制的調(diào)制周期T無關(guān)地，恰當?shù)卣{(diào)整輸出時間。

另外，電力變換裝置1具備PWM信號輸出部37(驅(qū)動信號生成部的一例)。PWM信號輸出部37基于經(jīng)過限制器90后的多個電壓矢量的輸出時間的信息，生成被實施了接通延遲校正的用于驅(qū)動多個開關(guān)元件Sw的PWM信號S(驅(qū)動信號的一例)。校正矢量生成部36生成校正矢量Δv_αβ，以對調(diào)整部35的調(diào)整所造成的電壓誤差以及接通延遲校正所造成的電壓誤差進行補償。

由此，能夠抑制由于接通延遲校正而引起的電壓誤差，并且能夠容易地確保電壓矢量的輸出時間。

另外，校正矢量生成部36生成校正矢量Δv_αβ，以對調(diào)整部35的調(diào)整所造成的電壓誤差以及開關(guān)元件Sw的接通電壓所造成的電壓誤差進行補償。

由此，能夠抑制由于開關(guān)元件Sw的接通電壓而引起的電壓誤差，并且能夠容易地確保電壓矢量的輸出時間。

另外，電力變換部10根據(jù)控制部20的控制將從直流母線15供給的直流電變換成交流電。校正矢量生成部36基于調(diào)整部35的調(diào)整結(jié)果和直流電壓變化V_dcz/V_dc(直流母線15的電壓的變化的一例)，生成校正矢量Δv_αβ。

由此，即使在母線電壓V_dc變動的情況下，也能夠生成用于抑制基于該變動的電壓誤差的校正矢量Δv_αβ。

上述電力變換裝置1具備電力變換部10、指令生成部32以及反復(fù)執(zhí)行如下處理的單元(以下記為處理單元)：在該處理中，在將與指令生成部32上一次生成的電壓指令矢量對應(yīng)的電壓矢量從電力變換部10輸出的輸出時間調(diào)整成為下限值以上的情況下，對指令生成部32本次生成的電壓指令矢量進行校正，以對由于該調(diào)整而產(chǎn)生的電壓誤差進行補償。合成部33、調(diào)整部35以及校正矢量生成部36是該處理單元的一例。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，能夠容易地推導(dǎo)出進一步的效果或變形例。因此，本發(fā)明的更廣泛的方式不限定于如以上那樣表示且描述的特定細節(jié)以及代表性的實施方式。因而，能夠在不脫離所附權(quán)利要求書及其均等物所定義的總括性的發(fā)明概念的精神或范圍內(nèi)進行各種變更。