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_2

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Lv*,VLw*以及从载波信号生成部13输出的载波信号fc*,判断后述的空间矢量调制方式的各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态,并计算与该各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态对应的各相电流iu、iv、iw。与该空间矢量调制方式的各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态对应的各相电流iu、iv、iw的计算方法,将在后面阐述。
[0061]电压指令值计算部11根据从电流运算部10输出的各相电流iu、iv、iw,计算换算为从驱动信号生成部12输出的各驱动信号Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn的导通占空比(也就是说,在I个开关周期内,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的导通时间的比例)所得各相电压指令值VLu*、VLv*, VLw*ο
[0062]驱动信号生成部12对从电压指令值计算部11输出的各相电压指令值¥1^*、¥1^*、VLw*与从载波信号生成部13输出的载波信号fc*进行比较,并根据各相电压指令值VLu*、VLv*、VLw*与载波信号fc*的大小关系,生成输出到各开关元件3a至3f的各驱动信号Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn0
[0063]此外,上述控制部7的结构是用于控制作为负载装置的负载装置9的一个结构示例,本发明并不局限于该控制部7的结构和控制方法。此外,对于载波信号生成部13的根据控制参数A的变化来控制载波频率,将在后面说明。
[0064]接着,对基于PffM调制而生成针对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的驱动信号时的空间矢量调制方式进行说明。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。图3 (a)是表示各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态与逆变器2的输出电压矢量的关系的示意图,图3(b)表示逆变器2的输出电压矢量的定义。此外,在图3所示的示例中,将各相上桥臂开关元件3a至3c为导通(ON)状态的情况定义为“1”,各相上桥臂开关元件3a至3c为断开(OFF)状态的情况定义为“O”。
[0065]如图3所示,作为各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态,存在导通(ON)状态(即“I”)以及断开(OFF)状态(即“O”)这2种状态,并且如果与各相上桥臂开关元件3a至3c的导通/断开(0N/0FF)状态的组合相对应地,将逆变器2的输出电压矢量以下述形式定义,即,((U相上桥臂开关元件3a的状态)(V相上桥臂开关元件3b的状态)(W相上桥臂开关元件3c的状态)),则存在VO (000)、Vl (100)、V2 (010)、V3 (001)、V4 (110)、V5 (Oil)、V6 (101)、V7 (111)这8种矢量。将上述逆变器的输出电压矢量中不具有大小的VO (000)以及V7(lll)称为零矢量,将除此以外的大小相等且相互之间具有60度相位差的 Vl (100)、V2 (010)、V3 (001)、V4 (110)、V5 (011)、V6 (101)称为实矢量。
[0066]控制部7对上述各零矢量VO、V7以及各实矢量Vl至V6进行任意组合并合成,由此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3相PffM电压的驱动信号。
[0067]接着,参照图4至图10,对实施方式涉及的电力转换装置100的各相电流iu、iv,iw的计算方法进行说明。
[0068]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。在图4所示的示例中,设负载装置(这里为电动机)9的从各相绕组的高电位侦■向低电位侧的各相电流iu、iv, iw为正值。此外,在以下各图所示的示例中,也与图4为相同的记载。
[0069]如图4所示,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量Vl (100)的情况下,U相电流iu从直流电源I的正电压侧经由U相上桥臂开关元件3a流向电动机9,V相电流iv从电动机9经由V相下桥臂开关元件3e、V相下桥臂分流电阻6b、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧,W相电流iw经由W相下桥臂开关元件3f、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧。此时,U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw能够用以下的式(I)、⑵、(3)表示。
[0070]Vu = iuXRdc…(I)
[0071]Vv = iuXRdc+ivXRsh...(2)
[0072]Vw = iu X Rdc+iwX Rsh...(3)
[0073]也就是说,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量Vl (100)的情况下,能够使用上述式⑴、⑵、(3)计算各相电流iu、iv、iw。
[0074]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。
[0075]如图5所示,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V2 (010)的情况下,V相电流iV从直流电源I的正电压侧经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9,U相电流iu从电动机9经由U相下桥臂开关元件3d、U相下桥臂分流电阻6a、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧,W相电流iw经由W相下桥臂开关元件3f、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧端子。此时,U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw能够用以下的式⑷、(5)、(6)表示。
[0076]Vu = ivXRdc+iuXRsh…(4)
[0077]Vv = ivXRdc...(5)
[0078]Vw = iv X Rdc+iwX Rsh...(6)
[0079]也就是说,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V2 (010)的情况下,能够使用上述式⑷、(5)、(6)计算各相电流iu、iv、iw。
[0080]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。
[0081]如图6所示,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V3 (001)的情况下,W相电流iw从直流电源I的正电压侧经由W相上桥臂开关元件3c流向电动机9,U相电流iu从电动机9经由U相下桥臂开关元件3d、U相下桥臂分流电阻6a、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧,V相电流iv经由V相下桥臂开关元件3e、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧。此时,U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw能够用以下的式(7)、(8)、(9)表示。
[0082]Vu = iwXRdc+iuXRsh…(7)
[0083]Vv = iwXRdc+ivXRsh…(8)
[0084]Vw = iwXRdc...(9)
[0085]也就是说,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V3 (001)的情况下,能够使用上述式(7)、⑶、(9)计算各相电流iu、iv、iw。
[0086]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。在图7所示的示例中,作为一个示例,示出了在从实矢量Vl (100)转移为零矢量VO (000)的情况下流入逆变器2的电流。
[0087]如图7所示,在逆变器2的输出电压矢量从实矢量Vl (100)转移为零矢量VO (000)的情况下,电流几乎不流入电源分流电阻5,X点的电压几乎为零。此时,U相电流iu从X点经由续流二极管4d流向电动机9,V相电流iv从电动机9经由V相下桥臂开关元件3e、V相下桥臂分流电阻6b流向X点,W相电流iw经由W相下桥臂开关元件3e流向X点。此时,U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw能够用以下的式(10)、
(11)、(12)表示。
[0088]Vu = ( — iu) XRsh...(10)
[0089]Vv = ivXRsh…(11)
[0090]Vw = iwXRsh…(12)
[0091]也就是说,在逆变器2的输出电压矢量从实矢量Vl (100)转移为零矢量VO (000)的情况下,能够使用上述式(10)、(11)、(12)计算各相电流iu、iv、iw。
[0092]这样,在本实施方式涉及的电力转换装置100中,在为实矢量Vl (100)、V2 (010),V3 (OOl)以及零矢量VO(OOO)的情况下,通过检测U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw,能够计算流入电动机9的各相绕组的各相电流iu、iv、iw。
[0093]此外,由于不使用基尔霍夫第一定律、相电流的平衡条件而得到各相电流iu、iv,iw,所以也能够适用于电动机9是不平衡负载的情况。
[0094]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。
[0095]如图8所示,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V4 (110)的情况下,U相电流iu从直流电源I的正电压侧经由U相上桥臂开关元件3a流向电动机9,V相电流iv经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9,W相电流iw从电动机9经由W相下桥臂开关元件3f、W相下桥臂分流电阻6c、电源分流电阻5流向直流电源I的负电压侧。此时,U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv以及W相下桥臂电压Vw能够用以下的式(13)、(14)、(15)表示。
[0096]Vu = iwXRdc…(13)
[0097]Vv = iwXRdc…(14)
[0098]Vw = iwXRdc+iwXRsh…(15)
[0099]这里,在电动机9是3相平衡负载的情况下,根据相电流的平衡条件,成立:
[0100]iu+iv = iw...(16)
[0101]iu = iv = (1/2) iw…(17)
[0102]也就是说,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V4(110)且电动机9是3相平衡负载的情况下,能够使用上述式(13)、(14)、(15)中的任一式以及式(17)计算各相电流iu、iv、iw。
[0103]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。
[0104]如图9所示,在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V5 (011)的情况下,V相电流iV从直流电源I的正电压侧经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9,W相电流iw经由W相上桥臂开关元件3c流向电动机9,U相电流i
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