电力转换装置和电力转换装置的控制方法与流程

本发明涉及电力转换装置和电力转换装置的控制方法。

背景技术：

在进行三相交流电动机的驱动控制的电力转换装置中，通过基于任意的三相交流电压指令对开关电路的on/off进行控制，来将交流或直流电压转换成任意的三相交流电压后输出。

开关电路控制信号的生成通常使用对各相电压指令与三角波进行比较的方法，但在各相电压指令超出三角波的振幅的情况下，无法适当地生成上述控制信号。为此，存在一种在三相交流电压指令中注入零序电压来减小各相电压指令的振幅，从而提高电压的利用率的方法。

并且，还存在为了降低开关电路的损失而注入零序电压的情况。

此外，将使开关电路的三相中的任一相的开关停止的控制方式称为两相调制(两相开关)，将利用三相进行开关的控制方式称作三相调制(三相开关)。

就以这些为代表的零序电压的注入而言，在零序电压注入的有无的切换和所注入的零序电压的切换之时，相电压会变得不连续，存在三相交流电动机中流动的电流发生脉动的情况，或发生过大的电流跳变导致电力转换装置或三相交流电动机烧毁的可能。

为了抑制上述电流脉动或电流跳变，存在日本特开2012-70497(专利文献1)中记载的技术。

该公报中记载了这样的内容，“一种包括整流部和多个开关元件的逆变器装置，其中整流部将输入的交流电压转换为直流，多个开关元件用于通过基于两相开关和三相开关的pwm控制将直流电压转换为任意频率的交流电压，在切换上述两相开关与三相开关时，设置同时存在两相开关和三相开关的过渡期间，在上述过渡期间输出由三相开关—两相开关间过渡处理部生成的电压指令”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-70497

技术实现要素：

发明要解决的课题

根据专利文献1记载的技术，由于在同时存在两相开关与三相开关的过渡期间中，相电压会瞬间地变得不连续，所以对于例如电气时间常数较小的电动机来说，存在发生上述电流脉动和电流跳变的情况。

为此，本发明的目的在于，提供一种即使在电气时间常数较小的电动机中也不发生上述电流脉动和电流跳变的电力转换装置。

用于解决课题的方法

为解决上述问题，例如采用权利要求书中记载的技术方案。

本申请包括多个解决上述问题的技术方案，举其一例如下，一种电力转换装置，利用开关电路的动作将交流电压或直流电压转换成任意的电压来对电动机进行控制，其包括使对各相的电压指令注入的第一调制的零序电压根据频率、电压或时间而变化的控制电路。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种在切换零序电压时相电压也不会变得不连续，能够抑制电动机中流动的电流的脉动和跳变的电力转换装置，以及电力转换装置的控制方法。

上述以外的技术问题、技术特征和技术效果可通过以下实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是实施例1的实施方式结构之一例。

图2是实施例1中的电压指令频率、零序电压、电压指令之一例。

图3是实施例2的实施方式结构之一例。

图4是实施例2中的电压指令频率、零序电压、电压指令之一例。

图5是实施例3的实施方式结构之一例。

图6是实施例3中的电压指令频率、零序电压、电压指令之一例。

具体实施方式

以下使用附图对本发明的实施例进行说明。在以下说明中，对各图通用的结构要素标注同一标记，省略它们的重复的说明。

(实施例1)

图1是实施例1的实施方式结构之一例。

对三相交流感应电动机110进行驱动控制的电力转换装置101包括：整流电路102、平滑电路103、开关电路控制器107、开关电路109、零序电压生成器112、零序电压调整器114和零序电压注入器116。

从单相交流电源100输出的单相交流电压被整流电路102整流，并由平滑电路103平滑而生成直流电压。

开关电路控制器107生成开关电路控制信号108，使得三相交流感应电动机110被施加基于零序电压注入后的电压指令106的电压。

开关电路109基于开关电路控制信号108将直流电压转换为三相交流电压。

零序电压生成器112基于零序电压注入前的电压指令111，生成用于提高开关电路109所输出的电压的利用率的零序电压113。作为所生成的零序电压，例如可以是零序电压注入前的电压指令111的三次的整数倍的高次谐波等。

零序电压调整器114基于零序电压注入前的电压指令111的频率调整零序电压113。也可以基于零序电压注入后的电压指令106的频率调整零序电压113。

零序电压注入器116对零序电压注入前的电压指令111注入调整后的零序电压115。

此处，在零序电压注入前的电压指令111的频率较低的情况下，不注入零序电压，即零序电压为零(zero)，而在零序电压注入前的电压指令111的频率较高的情况下，考虑注入用于提高开关电路109所输出的电压的利用率的零序电压。

图2是实施例1中的电压指令频率、零序电压、电压指令之一例。

频率201、202、203、204分别是电压指令频率200的任意点，按上述顺序增大。

零序电压205、206、207、208分别是频率201、202、203、204处的零序电压。

零序电压注入后电压指令209、210、211、212分别是频率201、202、203、204处的零序电压注入后电压指令。

如图2所示，通过随着电压指令频率200使注入的零序电压逐渐增大，能够使电压指令连续地变化。从而，由于施加在三相交流感应电动机110上的电压连续地变化，所以能够抑制三相交流感应电动机110中流动的电流的脉动和跳变。

(实施例2)

图3是实施例2的实施方式结构之一例。

对三相交流永磁同步电动机310进行驱动控制的电力转换装置301包括：直流电压检测器304、开关电路控制器307、开关电路109、零序电压生成器312、零序电压调整器314和零序电压注入器116。

从直流电源300输出的直流电压被输入到开关电路109。

直流电压检测器304检测输入到开关电路109的直流电压。

开关电路控制器307生成开关电路控制信号108，使得三相交流永磁同步电动机310被施加基于零序电压注入后的电压指令106的电压。

零序电压生成器312基于零序电压注入前的电压指令111和检测直流电压305，生成用于减少开关电路109的开关次数的零序电压。例如，可以是零序电压注入前的电压指令111的最大相与开关电路109可输出的最大电压之间之差，或零序电压注入前的电压指令111的最小相与开关电路109可输出的最低电压之间之差等。

零序电压调整器314基于零序电压注入前的电压指令111的范数(norm)调整零序电压113。也可以基于零序电压注入后的电压指令106的范数调整零序电压113。

此处，在零序电压注入前的电压指令111的范数较低的情况下，不注入零序电压，即零序电压为零，而在零序电压注入前的电压指令111的范数较高的情况下，考虑注入用于减少开关电路109的开关次数的零序电压。

图4是实施例2中的电压指令范数、零序电压、电压指令之一例。

范数401、402、403、404分别是电压指令范数400的任意点，按上述顺序增大。

零序电压405、406、407、408分别是范数401、402、403、404处的零序电压。

零序电压注入后电压指令409、410、411、412分别是范数401、402、403、404处的零序电压注入后电压指令。

如图4所示，通过随着电压指令范数400使注入的零序电压逐渐增大，能够使电压指令连续地变化。从而，由于施加在三相交流永磁同步电动机310上的电压连续地变化，所以能够抑制三相交流永磁同步电动机310中流动的电流的脉动和跳变。

(实施例3)

图5是实施例3的实施方式结构之一例。

对三相交流感应电动机110进行驱动控制的电力转换装置501包括：整流电路102、平滑电路103、直流电压检测器304、开关电路控制器107、开关电路109、零序电压生成器512、零序电压调整器514和零序电压注入器116。

从三相交流电源500输出的三相交流电压被整流电路102整流。

零序电压生成器512基于零序电压注入前的电压指令111和检测直流电压305，生成用于提高开关电路109输出的电压的利用率的零序电压113、和用于减少开关电路109的开关次数的零序电压。这样生成的零序电压113可以为2个或多个。

零序电压调整器514基于自零序电压注入前的电压指令111的频率到达规定值起的时间，调整零序电压113。也可以代替零序电压注入前的电压指令111的频率，采用零序电压注入前的电压指令111的范数。规定值和至零序电压调整结束为止的时间可在内部预先设定，或者也可从外部设定，也可以例如随直流电压、电压指令等电力转换装置的状态、以及例如电流等电动机的状态而变化。

此处，在零序电压注入前的电压指令111的频率较低的情况下，考虑注入用于提高开关电路109输出的电压的利用率的零序电压，而在零序电压注入前的电压指令111的频率较高的情况下，考虑注入用于减少开关电路109的开关次数的零序电压。

图6是实施例3中的电压指令频率、零序电压、电压指令之一例。

时间601、602、603、604分别是自零序电压注入前的电压指令111的频率到达规定值起的时间600の任意点，按上述顺序增大。

零序电压605、606、607、608分别是时间601、602、603、604处的零序电压。

零序电压注入后电压指令609、610、611、612分别是时间601、602、603、604处的零序电压注入后电压指令。

如图6所示，通过随着自零序电压注入前的电压指令111的频率到达规定值起的时间600而使注入的零序电压逐渐变化，能够使电压指令连续地变化。从而，由于施加在三相交流感应电动机110上的电压连续地变化，所以能够抑制三相交流感应电动机110中流动的电流的脉动和跳变。

上述中，零序电压是基于输入到开关电路的直流电压、电压指令而生成的，但也可以检测或估测电动机中流动的电流，基于检测或估测出的电流来生成。此外，也可以生成3个以上的零序电压，使它们各自根据频率、范数而连续地变化。

另外，本发明也能够应用于将交流直接转换为交流的电力转换装置，或1个相中搭载有多个开关元件的多重电力转换装置。

此外，上述说明主要针对三相交流电动机的情况进行了说明，但也能够应用于多相交流电动机的情况。

另外，本发明并不限定于上述实施例，还包括各种各样的变形例。例如，上述实施例中，为了易于理解地说明本发明而进行了详细说明，但本发明并不限定于必需包括所说明的全部结构。其中，可以将某一实施例的结构的一部分替换为其它实施例的结构，或在某一实施例的结构上添加其它实施例的结构。而且，对于各实施例的结构的一部分，能够添加、删除、置换成其它结构。另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等而言，它们的一部分或全部可例如通过设计集成电路的方式以硬件实现。并且，上述各结构、功能等也可以由处理器解释并执行实现各功能的程序来以软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息能够存储在存储器、硬盘、ssd(solidstatedrive)等记录装置，或ic卡、sd卡、dvd等记录介质中。

附图标记的说明

100……单相交流电源，

101……电力转换装置，

102……整流电路，

103……平滑电路，

106……零序电压注入后的电压指令，

107……开关电路控制器，

108……开关电路控制信号，

109……开关电路，

110……三相交流感应电动机，

111……零序电压注入前的电压指令，

112……零序电压生成器，

113……零序电压，

114……零序电压调整器，

115……调整后的零序电压，

116……零序电压注入器，

200……电压指令频率，

201、202、203、204……频率，

205、206、207、208……零序电压，

209、210、211、212……零序电压注入后电压指令，

300……三相交流永磁同步电动机，

304……直流电压检测器，

305……检测直流电压，

307……开关电路控制器，

310……三相交流永磁同步电动机，

312……零序电压生成器，

314……零序电压调整器，

400……电压指令范数，

401、402、403、404……范数，

405、406、407、408……零序电压，

409、410、411、412……零序电压注入后电压指令，

500……三相交流电源，

501……电力转换装置，

512……零序电压生成器，

514……零序电压调整器，

600……自零序电压注入前的电压指令111的频率到达规定值起的时间，

601、602、603、604……时间，

605、606、607、608……零序电压，

609、610、611、612……零序电压注入后电压指令。