具有静电电容计算部的pwm整流器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种使用PWM信号（脉冲宽度调制信号）来控制开关元件从而将交流 电力变换成直流电力的PWM整流器。
【背景技术】
[0002] 在驱动机床、产业机械、锻压机械、注射成形机或各种机器人内的电动机的电动机 控制装置中，在将从交流电源侧输入的交流电力暂时变换成直流电力后再变换成交流电 力，将该交流电力作为对每个驱动轴设置的电动机的驱动电力来使用。电动机控制装置具 备：整流器，其对从交流电源侧供给的交流电力进行整流后输出直流电力；W及逆变换器， 其与整流器的直流侧即直流链路连接，将直流链路的直流电力与电动机的驱动电力或再生 电力的交流电力进行相互电力变换，控制与该逆变换器的交流侧连接的电动机的速度、扭 矩或转子的位置。
[0003] 作为运样的整流器，有二极管整流方式的整流器。二极管整流方式的整流器具有 廉价的优点，但存在电源高次谐波或无效电力大的缺点。
[0004] 与此相化近年来，根据降低电源高次谐波W及降低无效电力的要求，广泛采用应 用了脉冲幅度调制（Pulse Wi化h Mo化Iation :PWM)的整流器（W下，称为"PWM整流器")。
[0005] 图4是表示具有PWM整流器的一般的电动机控制装置的结构的图。电动机控制装 置101具备：PWM整流器1，其将来自商用=相交流电源（W下，简单地称为"交流电源"）3 的交流电力变换成直流电力；W及逆变换器2,其将从PWM整流器1输出的直流电力变换成 作为电动机4的驱动电力供给的期望的频率的交流电力或者将从电动机4再生的交流电力 变换成直流电力，控制与该逆变换器2的交流侧连接的电动机4的速度、扭矩或转子的位 置。PWM整流器1与逆变换器2经由直流链路连接。如后所述，在直流链路上设置平滑电容 器5。在PWM整流器1的交流电源3侧连接升压电抗器6。
[0006] PWM整流器1主要由主电路部11和PWM控制部12构成，其中，主电路部1由开关 元件W及与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成；PWM控制部12生成用于控制主电路部 11内的开关元件的开关动作的PWM控制信号。 阳007] PWM整流器1的主电路部11由与交流电源3的相数对应的相数的桥接电路构成。 例如，在交流电源3为=相的情况下，与此对应PWM整流器1的主电路部11为=相全桥电 路。在PWM整流器1的主电路部11的直流侧，为了使PWM整流器1的直流输出平滑化并联 连接了平滑电容器5。 阳00引 PWM整流器1的PWM控制部12根据由交流电压检测部32检测出的交流电源3侧 的交流电压値、由交流电流检测部33检测出的交流电源3侧的交流电流值W及由直流电压 检测部13检测出的平滑电容器5的直流电压（即，位于PWM整流器1的主电路部11与逆 变换器2之间的直流链路的直流电压）生成PWM控制信号。为了使PWM整流器1的主电路 部11产生功率因数1的交流电力并且将PWM整流器1的输出即直流电压（即，平滑电容器 5的两端的直流电压）保持为期望的值，生成PWM控制信号，并将其施加给PWM整流器1的 主电路部11内的开关元件。在通过电动机控制装置101的控制使电动机4减速时，在电动 机4产生再生电力，但PWM整流器1通过PWM控制信号控制其内部的开关元件的开关动作， 从而进行将直流电力变换成交流电力的再生动作（逆变换动作），能够使经过逆变换器2返 回的再生能量再次返回到交流电源3侦U。
[0009] 平滑电容器5在电动机控制装置101刚启动后直到电动机4开始驱动前（即，逆 变换器2的电力变换动作开始前）的期间需要进行充电。W下，将电动机4开始驱动前的 平滑电容器5的充电称为"初始充电"。当在开始初始充电时在平滑电容器5中没有积蓄能 量的状态下，在PWM整流器1的主电路部11流过大的突入电流。特别是平滑电容器5的电 容越大，产生越大的突入电流。作为该突入电流的对策，一般在PWM整流器1的主电路部11 与平滑电容器5之间，或在PWM整流器1的主电路部11的S相交流输入侧设置初始充电电 路31。在图4所示的例子中表示了在PWM整流器1的主电路部11与平滑电容器5之间设 有初始充电电路31的情况。
[0010] 初始充电电路31具有开关部41和与开关部41并联连接的充点电阻42。开关部 41仅在电动机控制装置101刚启动后的平滑电容器5的初始充电期间断开（开路），在电 动机控制装置101驱动电动机4的通常动作期间维持接通（闭路）的状态。更具体而言， 在从电动机控制装置101刚启动后到电动机4开始驱动前的初始充电期间断开（开路）开 关部41，从而从主电路部11输出的直流电力经过充点电阻42流入平滑电容器5,对平滑电 容器5进行充电。当平滑电容器5被充电至交流电源3的交流电压的峰值时，断开（开路） 开关部41初始充电动作完成。 W11] 此外，在PWM整流器1中，原理上需要输出交流电源3的交流电压的峰值W上的值 的直流电压。因此，在针对平滑电容器5的初始充电动作完成后，通过PWM控制部12进行 主电路部11内的开关元件的开关动作，将平滑电容器5的两端的直流电压升压至比交流电 源3侧的交流电压的峰值大的电压。W下，将从平滑电容器5的初始充电完成后至电动机 4开始驱动前的针对平滑电容器5的升压称为"初始升压"。在初始充电动作和初始升压动 作完成后，逆变换器2开始电力变换动作转移至向电动机4供给驱动电力的通常动作模式， 电动机4根据从逆变换器2输出的交流的驱动电力进行驱动。
[0012] 一般，已知平滑电容器5是通过重复充放电其静电电容（也被称为"电容器电容"） 减少的有限寿命的部件。当平滑电容器5的静电电容下降时，流过直流链路的纹波电流增 加，产生直流电压的变动变大的问题。因此，重要的是准确地测定平滑电容器5的静电电 容。作为测定的结果，需要对判定为性能恶化的平滑电容器5进行更换。
[0013] 作为用于推定在整流器的直流链路中设置的平滑电容器的静电电容的方法，例如 像日本特开平5 - 76180号公报所示，具有根据平滑电容器两端的初始充电时的直流电压 (直流链路中的直流电压）的值计算时间常数，并除W充电电阻的电阻值来求出静电电容 的方法。图5是表示日本特开平5-76180号公报中记载的发明的初始充电时的电容器电压 的图。在时刻t = 0开始针对平滑电容器（电解电容器）的初始充电时，平滑电容器两端 的直流电压如图5所示一阶滞后地上升。在将充电电阻设为R [ Q ]，将平滑电容器的电容设 为C[円时，用RC表示一阶滞后时间常数。由此，测量直流电压达到交流电源侧的交流电压 的峰值V的0. 63倍的电压即0. 63V的时刻tl，将其除W充电电阻的电阻值R，由此来推定 平滑电容器的静电电容C。
[0014] 此外，例如像国际公开第2010/055556号中记载的那样，具有在平滑电容器的初 始充电时推定向直流链路流入的电荷量，将该电荷量除W初始充电完成时的直流电压由此 来求出静电电容的方法。根据该方法，初始充电期间中的向平滑电容器的流入电流与交流 电源侧的交流电流的绝对值相等或近似，根据初始充电时的积分值求出在平滑电容器中累 积的电荷量，通过将该电荷量除W充电完成时的直流电压来求出静电电容。
[0015] 如上所述，与直流输出侧并联连接的平滑电容器由于重复进行充放电，其静电电 容减少时，产生流过直流链路的纹波电流增加，直流电压的变动变大的问题，因此重要的是 准确地测定平滑电容器的静电电容。如果不能准确地测定平滑电容器的静电电容，则有可 能错过平滑电容器的更换定时而在直流链路中产生大的纹波电流或直流电压变动。或者， 有可能提前更换尚有寿命的平滑电容器。
[0016] 例如在日本特开平5 - 76180号公报中所记载的发明中，推定的平滑电容器的静 电电容依存于交流电源侧的交流电压的峰值和充电电阻的电阻值，因此当在交流电压的峰 值和充电电阻的电阻值中包含误差时，无法准确地测定平滑电容器的静电电容。
[0017] 此外，例如根据在国际公开第2010/05555