专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用多个开关单元、例如半导体开关元件将直流电力变换为交流电力的电力变换装置，特别涉及其电流检测技术。
背景技术：
在作为电力变换装置的三相的逆变器中，为了检测三相的电流，一般采用如下方法在三相中的二相中设置电流传感器，并检测这些二相的电流，利用三相电流之和是零来运算剩余的一相的电流，从而检测三相电流。但是，存在如果设置二个电流传感器，则相应地成本变高且体积增加这样的问题。 为了消除该问题，开发了在逆变器的直流母线中设置一个电流传感器，根据该直流母线电流和逆变器的半导体开关元件的开关状态再生三相电流的方法。具体而言，如果在不同的二个相电流流过直流母线电流的开关模式下检测电流， 则可以利用三相电流之和是零来检测三相电流(例如，参照专利文献1)。但是，在上述方法中，在三相电压指令小的情况、三相电压指令中的二相的电压指令之差小的情况下，存在开关模式的持续时间变短，而电流检测变得困难这样的课题。因此，开发了在PWM(脉冲宽度调制)周期前半部分中，校正成三相电压指令之差成为为了检测电流而充分的大小，在PWM周期后半部分中，校正成前半部分和后半部分的电压指令的平均等于原来的电压指令的方法。根据该方法，可以在每个PWM周期中，检测不同的二相的电流，运算三相电流(例如，参照专利文献2)。专利文献1日本特开平2-197295号公报专利文献2日本特开2001-327173号公报
发明内容
但是，在以往的电力变换装置中，没有叙述根据所检测到的直流母线电流运算三相电流的方法。假设，当将在不同的定时检测到的二相的电流视为在相同的时间轴检测到的电流而用于负载电流的控制的情况下，负载电流会与基于检测定时之差的误差相应地变形。另外，当根据在不同的定时检测到的二相的电流，利用三相电流之和是零来运算三相电流的情况下也是同样的。本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于得到一种电力变换装置，当采用使用在逆变器的直流侧设置的一个电流传感器通过运算求出交流侧的各相电流这样的简便的电流检测方法的情况下，可以降低由于各相电流检测定时不同而产生的误差。本发明的电力变换装置，具备直流电源；逆变器，具有η相的上臂开关元件和η 相的下臂开关元件，该上臂开关元件的一端与直流电源的正侧连接，该下臂开关元件与各相的上臂开关元件串联连接且一端与直流电源的负侧连接，在各相的上臂开关元件和下臂开关元件的连接点连接感应性负载，对上臂开关元件和下臂开关元件进行接通关断控制，从而对感应性负载供给η相交流电压，其中η是3以上的整数；电流传感器，检测在直流电源与逆变器之间流过的电流；以及接通关断信号制作部，对上臂开关元件和下臂开关元件输出接通关断信号，该电力变换装置具备接通关断信号制作部的定时信号制作单元，制作定时信号，该定时信号用于设定检测在感应性负载中流过的各相电流的定时；接通关断信号制作部的相判定信号制作单元，制作相判定信号，该相判定信号用于在用该定时信号设定的定时判定在电流传感器中流过的电流的相类别；以及检测电流校正部，根据定时信号以及相判定信号，求出用该定时信号设定的定时下的来自电流传感器的电流检测值和该电流检测值的相类别，将在规定的周期内求出的各定时下的各相电流检测值校正为规定的基准定时下的值。本发明如上所述，特别具备接通关断信号制作部的定时信号制作单元、相判定信号制作单元以及检测电流校正部，将由电流传感器在相互不同的定时检测到的各相电流检测值校正为相互相同的基准定时下的值，所以可以可靠地得到基于检测定时之差的误差被降低了的各相电流值。
图1是示出作为本发明的实施方式1的电力变换装置的结构的图。图2是示出实施方式1中的各部的动作波形的图。图3是用于说明式(1)、式O)的电压VI、V2的计算依据的图。图4是示出本发明的实施方式2的电力变换装置中的各部的动作波形的图。图5是利用接通关断信号波形示出本发明的实施方式3的电力变换装置中的动作原理的图。图6是作为用于说明本发明的实施方式4中的电力变换装置的动作的参考，示出将依次成为接通的相顺序固定了的情况下的接通关断信号和交流电流的波形的图。图7是示出实施方式4中的接通关断信号和交流电流的波形的图。图8是示出作为本发明的实施方式5的电力变换装置的结构的图。
具体实施例方式实施方式1.图1是示出本发明的实施方式1中的电力变换装置的结构的电路结构图。该电力变换装置由直流电源1、逆变器2、电流传感器3、以及控制部4构成，其输出被供给到感应性负载5。逆变器2由一端与直流电源1的正侧连接的η (η是3以上的整数)相的上臂开关元件6、和与各相的上臂开关元件6串联连接且一端与直流电源1的负侧连接的η相的下臂开关元件7构成。另外，作为直流电源1，可以考虑电池、二极管整流电路、PWM转换器等各种电源。控制部4由接通关断信号制作部8、检测电流校正部9、电流控制部11、以及电感存储部12构成。接下来，说明动作。在电流控制部11中，输入来自检测电流校正部9的η相校正电流il、i2、…、in，并以对感应性负载5供给期望的电力的方式，输出上臂开关元件6的
5各相接通期间tl、t2、…、tn。在接通关断信号生成部8中，制作使上臂开关元件6的Qpl、Qp2、…、Qpn以及下臂开关元件7的Qnl、Qn2、…、Qrm成为接通关断的接通关断信号。图2示出该接通关断信号的例子。在接通关断信号为H时开关元件是接通、在L时是关断，作为使上臂开关元件6的Qpl、Qp2、…、Qpn成为接通关断的信号的Gpl、Gp2、…、 Gpn和作为使下臂开关元件7的Qnl、Qn2、…、Qrm成为接通关断的信号的&il、&ι2、…、 Gnn处于互补关系，S卩，例如，在Gpl为H时Gnl是L。另外，在该例子中，接通期间tl、-αη-l具有为了从电流传感器3取得电流检测值而充分的长度，但接通期间tn短，所以无法取得电流检测值。另外，图2中的il、…、in 是从逆变器2输出到感应性负载5的各相电流的波形，示出了基于根据接通关断信号而逆变器2输出的电压，各相交流电流变化的样子。接通关断信号制作部8具备定时信号制作单元，根据接通关断信号，制作设定对由电流传感器3得到的电流检测值进行采样保持的定时的定时信号tsl、ts2、…、tsn-1 ； 以及相判定信号制作单元，制作判定在用该定时信号设定的定时由电流传感器3检测的电流相当于哪个相的电流的相判定信号phi、ph2、…、phn-1。在图2的例子中，通过定时信号tsl从电流传感器3能够检测出的电流是第1相电流il、在定时信号ts2下是第2相电流i2、···、在定时信号tsn-Ι下是第n_l相电流in_l。另外，第m个(m是1至η的整数)定时信号tsm从第m个成为H的接通信号的上升沿定时延迟了 tdelaym。检测电流校正部9具备采样保持部和电流运算部。在检测电流校正部9中，如果对其采样保持部输入了定时信号tsl、ts2、…、 tsn-1，则保持该时刻的来自电流传感器3的电流检测值并作为直流保持电流idcl、 idc2、...、idcn-l 输出。在检测电流校正部9的电流运算部中，根据直流保持电流idcl、idc2、…、idcn-1、 相判定信号phl、ph2、…、phn-1、以及由电感存储部12存储的感应性负载5的电感L，通过后述要领，对交流侧的各相电流进行校正运算。在图2的例子中，由于是phi = 1，所以根据直流保持电流idcl求出第1相电流 il，根据idc2求出i2，…，根据idcn-1求出in-Ι，利用η相的电流之和是零来求出in。但是，η相的电流之和成为零的前提为，所有相的电流是相同的时间下的值。当然，从图2可知，检测各相的电流的定时根据相而不同。因此，将在定时信号tsl、ts2、…、 tsn-Ι下检测到的电流例如校正为图2的时间t0 (基准定时)下的电流值。以下，说明其校正运算的要领。在该实施方式1中，以在上臂开关元件6或者下臂开关元件7的各相的接通期间不会产生相互重叠的方式制作了接通关断信号，所以例如，如果假设检测第1相的电流的定时tsl，则在该定时下，在上臂开关元件6中，第1相的Qpl成为接通，其他元件全部成为关断，在下臂开关元件7中，第1相的Qnl成为关断，其他所有元件成为接通。如果将直流电源1的电压设成Vdc、感应性负载5的各相阻抗相等并将其设成Z， 则如图3那样表示该情况的等价电路。根据该图3，以感应性负载5的虚拟中性点为基准通过下式提供与第1相相关的电压VI。数1
权利要求
1.一种电力变换装置，具备直流电源；逆变器，具有η相的上臂开关元件和η相的下臂开关元件，该上臂开关元件的一端与所述直流电源的正侧连接，该下臂开关元件与所述各相的上臂开关元件串联连接且一端与所述直流电源的负侧连接，在所述各相的上臂开关元件和下臂开关元件的连接点连接感应性负载，对所述上臂开关元件和下臂开关元件进行接通关断控制，从而对所述感应性负载供给η相交流电压，其中η是3以上的整数；电流传感器，检测在所述直流电源与所述逆变器之间流过的电流；以及接通关断信号制作部，对所述上臂开关元件和下臂开关元件输出接通关断信号，该电力变换装置的特征在于，具备所述接通关断信号制作部的定时信号制作单元，制作定时信号，该定时信号用于设定检测在所述感应性负载中流过的各相电流的定时；所述接通关断信号制作部的相判定信号制作单元，制作相判定信号，该相判定信号用于在用该定时信号设定的定时判定在所述电流传感器中流过的电流的相类别；以及检测电流校正部，根据所述定时信号以及所述相判定信号，求出用该定时信号设定的定时下的来自所述电流传感器的电流检测值和该电流检测值的相类别，将在规定的周期内求出的所述各定时下的所述各相电流检测值校正为规定的基准定时下的值。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述检测电流校正部根据所述直流电源的电压的值以及所述感应性负载的电感的值， 将在所述规定的周期内求出的所述各定时下的所述各相电流检测值校正为所述规定的基准定时下的值。
3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，在所述感应性负载是旋转机械的情况下，所述检测电流校正部根据所述直流电源的电压的值、所述旋转机械的感应电压的值以及所述感应性负载的电感的值，将在所述规定的周期内求出的所述各定时下的所述各相电流检测值校正为所述规定的基准定时下的值。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，在所述逆变器采用脉冲宽度调制即PWM控制的情况下，所述检测电流校正部针对每个所述PWM周期将在该PWM周期内求出的所述各定时下的所述各相电流检测值校正为规定的基准定时下的值。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述接通关断信号制作部制作如下接通关断信号所述上臂开关元件或者所述下臂开关元件的所有相从关断的状态变成各相依次按照规定的定时间隔接通。
6.根据权利要求1 4中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述接通关断信号制作部制作如下接通关断信号所述上臂开关元件或者所述下臂开关元件的所有相从关断的状态变成按照相的接通期间变短的顺序以规定的定时间隔接通。
7.根据权利要求1 4中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述接通关断信号制作部制作如下接通关断信号所述上臂开关元件或者所述下臂开关元件的所有相从关断的状态变成各相依次按照规定的定时间隔接通、并且针对每个规定的周期变更所述依次接通的相的顺序。
8.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，使所述上臂开关元件或者所述下臂开关元件的各相的接通期间不产生相互重叠。
9.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，对于所述η相电流中的(η-1)相的电流，采用通过所述检测电流校正部校正为所述基准定时下的值的值，对于剩余的1相的电流，设成(所述校正了的(η-1)相的电流值的总和)Χ(_1)的值。
10.根据权利要求1 9中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，具备 电流控制部，以对所述感应性负载供给期望的η相交流电压的方式，根据通过所述检测电流校正部校正为所述基准定时下的值的各相电流检测值，运算所述上臂开关元件以及所述下臂开关元件的各相接通期间，并输出到所述接通关断信号制作部。
11.根据权利要求1 10中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，在所述感应性负载是旋转机械的情况下，所述接通关断信号制作部以使与所述旋转机械的运转频率不同的频率的电压分量重叠于所述逆变器的输出电压的方式，制作所述接通关断信号，所述电力变换装置具备转子位置推测单元，该转子位置推测单元根据从通过所述检测电流校正部校正为所述基准定时下的值的各相电流检测值抽出的所述重叠的电压频率分量，对所述旋转机械的旋转位置进行推测运算。
全文摘要
具备接通关断信号制作部(8)的定时信号制作单元以及相判定信号单元和检测电流校正部(9)，根据定时信号ts1…以及相判定信号ph1…，求出用该定时信号设定的定时下的来自直流母线电流传感器(3)的电流检测值和该电流检测值的相类别，将在PWM周期内求出的各定时下的各相电流检测值idc1…校正为基准定时t0下的值，降低由于各相电流检测定时不同而产生的误差。
文档编号H02M7/5387GK102460934SQ20108002529
公开日2012年5月16日 申请日期2010年2月9日 优先权日2009年6月8日
发明者小岛铁也, 金原义彦 申请人:三菱电机株式会社