电力转换装置、具备其的电动机驱动装置、具备其的鼓风机、压缩机、以及具备这些的空调 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力转换装置、具备其的电动机驱动装置、具备其的鼓风机、压缩机、以及具备这些的空调机、冰箱和制冷机。
【背景技术】
[0002]在电力转换装置中，例如对流入电动机等的3相负载的各相电流进行检测，并基于该各相电流来控制负载，其中，该电力转换装置是通过将构成PWM调制方式的3相逆变器的开关元件的导通/断开(0N/0FF)状态组合来生成3相交流电压并供给负载的。
[0003]作为检测流入3相负载的各相电流的方法，存在有设置与构成逆变器的开关元件串联连接的电流传感器或分流电阻的方式。作为设置分流电阻的结构存在:设置对直流电源与逆变器装置间的电流进行检测的电源分流电阻的结构；以及在下桥臂开关元件与直流电源的负极侧之间，设置检测该相的相电流的下桥臂分流电阻的结构。在设置电源分流电阻或下桥臂分流电阻的结构中，由于需要按各相位确定检测的相电流，而使得控制软件复杂化。此外，在设置有电源分流电阻的结构中，在仅能够检测一相电流的情况下，为了检测两相电流而需要进行通电调节。也就是说，在I个开关周期内，将检测各相电流的期间限定为较窄的范围。因此，例如公开了下述逆变器装置:通过“设置电源分流电阻和至少两相的下桥臂分流电阻，利用电源分流电阻对无法由下桥臂分流电阻检测的相电流进行检测”，从而不需要进行各相位的检测电流的确定、通电调节、时间序列的电流检测，而以简单的控制软件就能够检测相电流(例如专利文献I)。
[0004]专利文献1:日本特开2006-67747号公报
【发明内容】
[0005]例如在使用微处理器这样的数字控制装置作为检测相电流及进行其后的控制的装置的情况下，模拟值的各分流电阻的电压的模/数转换(AD转换)、相电流的检测及其后的控制方面要花费一定的处理时间。在上述专利文献I记载的技术中，由下桥臂分流电阻进行相电流的检测，判断是否能检测出相电流之后，在无法由下桥臂分流电阻检测出相电流的情况下，由电源分流电阻来检测相电流，因此在载波频率较高的情况下或者由于逆变器的调制度，而开关的导通/断开(0N/0FF)状态的变化变快，使得由控制装置进行的处理产生延迟，或者出现无法检测出相电流的情况，而基于相电流的检测值进行的后级处理的精度下降。特别是，在使载波频率变化来提高搭载电力转换装置的设备和装置的性能时，存在难以检测相电流的问题。
[0006]本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种电力转换装置，其能够同时扩大相电流的检测期间并简化检测步骤，并且控制载波频率来提高设备和装置的性能。
[0007]为了解决上述问题实现上述目的，本发明涉及的电力转换装置，其将由直流电源供给的直流电转换为3相交流电并供给到负载装置，上述电力转换装置包括:逆变器，将由上桥臂开关元件以及下桥臂开关元件构成的桥臂以3相并联连接而构成；电源分流电阻，其设置于上述直流电源的负电压侧与上述逆变器之间；各相下桥臂分流电阻，其分别设置于上述各相下桥臂开关元件与上述电源分流电阻之间；各相下桥臂电压检测部，其对上述各相下桥臂开关元件和上述各相下桥臂分流电阻的各连接点与上述直流电源的负电压侧之间的电压进行检测；以及控制部，其基于上述各相下桥臂电压检测部的各检测值，计算流入上述负载装置的各相电流，并基于该各相电流，生成与上述各相上桥臂开关元件及上述各相下桥臂开关元件对应的6个驱动信号，上述控制部根据特定的控制参数的变化，对上述驱动信号的基准频率、即载波信号的载波频率进行控制。
[0008]根据本发明，能够同时扩大相电流的检测期间并简化检测步骤，并且控制载波频率来提高设备和装置的性能。
【附图说明】
[0009]图1是表示实施方式涉及的电力转换装置的一个结构示例的图。
[0010]图2是表示实施方式涉及的电力转换装置的控制部的一个结构示例的图。
[0011]图3是表示空间矢量调制方式下的各相上桥臂开关元件的导通/断开(0N/0FF)状态与逆变器的输出电压矢量的关系的图。
[0012]图4是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量Vl (100)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0013]图5是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量V2 (010)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0014]图6是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量V3 (001)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0015]图7是表示逆变器的输出电压矢量为零矢量VO (000)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0016]图8是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量V4 (110)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0017]图9是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量V5(011)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0018]图10是表示逆变器的输出电压矢量为实矢量V6 (101)的情况下流入逆变器的各部的电流的图。
[0019]图11是表示实施方式涉及的电力转换装置中具备电力计算部的示例图。
[0020]图12是表示实施方式涉及的电力转换装置中具备直流母线电压检测部的示例图。
[0021]图13是表示采用对交流电源进行整流来得到直流电源的结构的示例图。
[0022]图14是表示在逆变器的前级设置有转换器的示例图。
[0023]图15是表示压缩机中使用的制冷剂的介电常数的温度特性的一个示例的图。
[0024]符号的说明
[0025]I直流电源
[0026]2逆变器
[0027]3a U相上桥臂开关元件
[0028]3b V相上桥臂开关元件
[0029]3c W相上桥臂开关元件
[0030]3d U相下桥臂开关元件
[0031]3e V相下桥臂开关元件
[0032]3f W相下桥臂开关元件
[0033]4a至4f 续流二极管
[0034]5电源分流电阻
[0035]6a U相下桥臂分流电阻
[0036]6b V相下桥臂分流电阻
[0037]6c W相下桥臂分流电阻
[0038]7控制部
[0039]8a U相下桥臂电压检测部
[0040]8b V相下桥臂电压检测部
[0041]8c W相下桥臂电压检测部
[0042]9 负载装置(电动机)
[0043]10 电流运算部
[0044]11电压指令值计算部
[0045]12驱动信号生成部
[0046]13载波信号生成部
[0047]31交流电源
[0048]32整流器
[0049]32a、32b、32c、32d 整流二极管
[0050]33转换器
[0051]100电力转换装置
【具体实施方式】
[0052]下面，参照附图，对本发明的实施方式涉及的电力转换装置进行说明。此外，本发明并不由以下所示的实施方式限定。
[0053]实施方式
[0054]图1是表示实施方式涉及的电力转换装置的一个结构示例的图。在图1所示的示例中，实施方式涉及的电力转换装置100构成为，将由直流电源I供给的直流电转换为对负载装置(在图1所示的示例中为电动机)9供给的3相交流电。
[0055]如图1所示，电力转换装置100具有以下用于向负载装置9供给3相交流电的主要构成要素:逆变器2，其由3个桥臂构成，该3个桥臂包括:上桥臂开关元件3a至3c (这里，3a:U相，3b:V相，3c:ff相)以及下桥臂开关元件3d至3f (这里，3d:U相，3e:V相，3f:W相)；以及控制部7，其生成与各相上桥臂开关元件3a至3c以及各相下桥臂开关元件3d至3f对应的6个驱动信号，并分别输出到各相上桥臂开关元件3a至3c以及各相下桥臂开关元件3d至3f。各相上桥臂开关元件3a至3c以及各相下桥臂开关元件3d至3f分别包括反向并联连接的续流二极管4a至4f(这里，4a:U相上桥臂，4b:V相上桥臂，4c:W相上桥臂，4d:U相下桥臂，4e:V相下桥臂，4f:ff相下桥臂)。
[0056]控制部7是运算/控制单元，例如由微处理器或CPU等构成，将输入的模拟电压信号转换为数字值，并进行与负载装置9的控制应用相对应的运算和控制。
[0057]此外，实施方式涉及的电力转换装置100包括:电源分流电阻5，其设置在直流电源I的负电压侧(在图1所示的示例中为GND)与逆变器2之间；各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c (这里，6a:U相，6b:V相，6c:W相)，其分别设置在各相下桥臂开关元件3d、3e、3f与电源分流电阻5之间；以及各相下桥臂电压检测部8a、Sb、Sc (这里，8a:U相，8b:V相，8c:ff相)，其检测各相下桥臂开关元件3d、3e、3f和各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各连接点与直流电源I的负电压侧(这里为GND)之间的各电压(以下，称为“各相下桥臂电压”)Vu、Vv、Vw。此外，在图1所示的示例中，设电源分流电阻5的电阻值为Rdc，各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的电阻值为Rsh。
[0058]各相下桥臂电压检测部8a、8b、8c例如由放大单元构成，用于使各相下桥臂电压Vu, Vv, Vw成为控制部7容易处理的电压值。
[0059]图2是表示实施方式涉及的电力转换装置的控制部的一个结构示例的图。实施方式涉及的电力转换装置100的控制部7包括:电流运算部10，其基于由各相下桥臂电压检测部8a、8b、8c检测出的各相下桥臂电压Vu、Vv, Vw，计算流入负载装置9的各相绕组的各相电流iu、iv、iw ;电压指令值计算部11，其基于电流运算部10的输出即各相电流iu、iv、iw，计算从逆变器2输出到负载装置9的各相绕组的各相电压指令值VLu*、VLv*, VLw* ;驱动信号生成部12，其基于从电压指令值计算部11输出的各相电压指令值VLu*、VLv*、VLw*，生成输出到各相上桥臂开关元件3a至3c以及各相下桥臂开关元件3d至3f的各驱动信号Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn ;以及载波信号生成部13，其根据特定的控制参数(图2中的A)的变化，生成作为各驱动信号Sup、Sun、Svp, Svn, Swp, Swn的基准频率的三角波或锯齿波等载波信号fc*。
[0060]电流运算部10基于从电压指令值计算部11输出的各相电压指令值VLu*、V