矩阵变换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能高精度地切换换流方法的矩阵变换器。所述矩阵变换器具有第一换流控制部、第二换流控制部和选择部。第一换流控制部进行采用第一换流方法的换流控制。第二换流控制部进行采用不同于第一换流方法的第二换流方法的换流控制。选择部根据来自电力转换部的输出电流或输出电压的矢量，或根据从交流电源向电力转换部输入的输入电压或输入电流的矢量，从第一换流控制部以及第二换流控制部中选择执行换流控制的换流控制部。
【专利说明】矩阵变换器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种矩阵变换器。
【背景技术】
[0002] 矩阵变换器具有用于连接交流电源与负载的多个双向开关，通过控制这些双向开 关并对交流电源的各相电压直接进行开关，从而向负载输出任意的电压、频率。
[0003] 在所述矩阵变换器中，在由双向开关来切换与负载连接的交流电源的相时，进行 按照规定的顺序对构成双向开关的开关元件进行单独控制的换流动作。由此，能够防止输 入相的相间短路和输出相的开路等。
[0004] 作为所述换流动作，已知有采用电流换流法的换流动作和采用电压换流法的换流 动作。在电流换流法中，例如在输出电流较小时，若产生极性切换的滞后或电流检测误差 等，有时会发生输出相的开路等换流失败的情况。另外，在电压换流法中，例如在输入相电 压的大小关系之差较小时，若产生输入相电压的大小关系的切换滞后或电压检测误差等， 可能会发生输入相的相间短路等换流失败的情况。
[0005] 对此，提出如下一种技术：在输出电流的绝对值较小或输入相电压的绝对值的大 小关系之差较小时，从电流换流法切换至电压换流法或者进行相反的切换来进行换流动作 (例如，参照专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2003-333851号公报
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的问题
[0010] 然而，在根据输出电流的绝对值或输入电压的绝对值来切换换流方法的技术中， 为了避免因所述绝对值的检测误差或极性等的切换滞后而产生的影响，切换水平间隔增 大，存在换流方法的切换精度问题。
[0011] 本发明的一个技术方案是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够高精 度地切换换流方法的矩阵变换器。
[0012] 用于解决问题的方法
[0013] 本发明的一个技术方案涉及的矩阵变换器具有电力转换部和控制部。所述电力转 换部具有能够利用多个开关元件控制导通方向的多个双向开关，所述多个双向开关设置在 与交流电源的各相连接的多个输入端子和与负载的各相连接的多个输出端子之间。所述控 制部控制所述多个双向开关。所述控制部具有第一换流控制部、第二换流控制部和选择部。 所述第一换流控制部进行采用第一换流方法的换流控制。所述第二换流控制部进行采用不 同于所述第一换流方法的第二换流方法的换流控制。所述选择部根据来自所述电力转换部 的输出电流或输出电压的矢量，或者根据从所述交流电源向电力转换部输入的输入电压或 者输入电流的矢量，从所述第一换流控制部以及所述第二换流控制部中选择执行换流控制 的换流控制部。
[0014] 发明效果
[0015] 采用本发明的一个技术方案，能够提供一种可以高精度地切换换流方法的矩阵变 换器。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是表示第一实施方式的矩阵变换器的结构例的图。
[0017] 图2是表示图1所示的双向开关的结构例的图。
[0018] 图3是表示图1所示的控制部的结构例的图。
[0019] 图4是表不切换向各输出相输出的输入相电压的图。
[0020] 图5是表示多个双向开关的单向开关与门信号之间的对应关系的图。
[0021] 图6A是表示四步电流换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之间的关 系的图。
[0022] 图6B是表示四步电流换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之间的关 系的图。
[0023] 图7是表示图6A所示的四步电流换流法中单向开关的状态的图。
[0024] 图8是表示四步电压换流法中输出相电压、门信号和换流动作的各步骤之间的关 系的图。
[0025] 图9是表示图8所示的四步电压换流法中单向开关的状态的图。
[0026] 图10是表示输出电流的波形的图。
[0027] 图11是表示图3所示的选择部的结构的图。
[0028] 图12是表示输出电流矢量的一例的图。
[0029] 图13是表示当Pa= 1时的U相中规定范围的一例的图。
[0030] 图14A是表示当A0 1 = 〇时，输出相电流、换流方法的选择周期和所选择的换流 方法之间的示意性关系的图。
[0031] 图14B是表示当A0 1 > 0时，输出相电流、换流方法的选择周期和所选择的换流 方法之间的示意性关系的图。
[0032] 图15是表示当Pa= 2时的U相中规定范围的一例的图。
[0033] 图16是表示当Pa= 2时，输出相电流、换流方法的选择周期和所选择的换流方法 之间的示意性关系的图。
[0034] 图17是表示当Pa= 3时的U相中规定范围的一例的图。
[0035] 图18是表示当Pa= 4时的U相中规定范围的一例的图。
[0036] 图19是表示当Pa= 5时的U相中规定范围的一例的图。
[0037] 图20是表示当Pa= 6时的U相中规定范围的一例的图。
[0038] 图21是表示当Pa= 7时的U相中规定范围的一例的图。
[0039] 图22是表示对于输出电流的极性的依赖度与换流方法的种类之间的关系的图。
[0040] 图23A是表示一步电流换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0041] 图23B是表示一步电流换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0042] 图24A是表示两步电流换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0043] 图24B是表示两步电流换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0044] 图25A是表示三步电流换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0045] 图25B是表示三步电流换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0046] 图26A是表示三步电压电流换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之 间的关系的图。
[0047] 图26B是表示三步电压电流换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之 间的关系的图。
[0048] 图27A是表示三步电压换流法中输出相电流为正时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0049] 图27B是表不三步电压换流法中输出相电流为负时输出相电压与门信号之间的 关系的图。
[0050] 图28是表示两步电压换流法中输出相电压、门信号和换流动作的各步骤之间的 关系的图。
[0051] 图29是表示第二实施方式的矩阵变换器的结构例的图。
[0052] 图30是表示第三实施方式的矩阵变换器的结构例的图。
[0053] 图31是表示输入相电压的大小关系与输入电压相位之间的关系的图。
[0054] 图32是表示第四实施方式的矩阵变换器的结构例的图。
[0055] 附图标记说明
[0056] 1、1A、1B、1C:矩阵变换器
[0057] 2 :三相交流电源
[0058] 3 :负载
[0059] 10:电力转换部
[0060] 11:LC滤波器
[0061] 12:输入电压检测部
[0062] 13:输出电流检测部
[0063] 14、14A、14B、14C:控制部
[0064] 15:输出电压检测部
[0065] 30 :电压指令运算部
[0066] 31 :PWM占空比运算部
[0067] 32、32A、32B、32C:换流部
[0068] 41、41B:第一换流控制部
[0069] 42、42B:第二换流控制部
[0070] 43、43A、43B、43C:选择部
[0071] 45、46、47 :三相两相转换器
[0072] 47 :矢量长度比例运算器
[0073] 48 :矢量相位差运算器
[0074] 50、50A:U相判定器
[0075] 52、52A:V相判定器
[0076] 54、54A:W相判定器
[0077] 62 :U相切换器
[0078] 62B:切换器
[0079] 64 :V相切换器
[0080] 66:W相切换器
【具体实施方式】
[0081] 下面，参照附图详细说明本申请的矩阵变换器的实施方式。此外，本发明并不限于 下面所示的实施方式。
[0082] [1?第一实施方式]
[0083] [1. 1.矩阵变换器的结构]
[0084] 图1是表示第一实施方式的矩阵变换器的结构例的图。如图1所示，第一实施方 式的矩阵变换器1设在三相交流电源2(下面简称为交流电源2)与负载3之间。负载3例 如为交流电动机。下面将交流电源2的R相、S相以及T相记为输入相，将负载3的U相、V 相以及W相记为输出相。
[0085] 矩阵变换器1具有：输入端子Tr、Ts、Tt;输出端子Tu、Tv、Tw;电力转换部10;LC 滤波器11 ;输入电压检测部12 ;输出电流检测部13 ;和控制部14。矩阵变换器1将从交流 电源2经由输入端子Tr、Ts、Tt所供给的三相交流电转换为任意的电压及频率的三相交流 电，并从输出端子Tu、Tv、Tw输出到负载3。
[0086] 电力转换部10具有用于连接交流电源2的各相与负载3的各相的多个双向开关 Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw(下面有时统称为双向开关S)。
[0087] 双向开关Sru、Ssu、Stu对交流电源2的R相、S相、T相与负载3的U相分别进行 连接。双向开关Srv、Ssv、Stv对交流电源2的R相、S相、T相与负载3的V相分别进行连 接。双向开关Srw、Ssw、Stw对交流电源2的R相、S相、T相与负载3的W相分别进行连接。
[0088] 图2是表示双向开关S的结构例的图。如图2所示，双向开关S具有将单向开关 Sio和二极管Dio串联连接的电路、与将单向开关Soi和二极管Doi串联连接的电路，这两 个串联电路被反向并联连接。另外，只要双向开关S具有多个单向开关并能够控制导通方 向即可，并不限于图2所示的结构。例如，在图2所示的例中，二极管Dio、Doi的阴极相互 连接，然而双向开关S也可以采用二极管Dio、Doi的阴极相互不连接的结构。
[0089] 另外，单向开关Sio、Soi例如是M0SFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT(InsulatedGate BipolarTransistor:绝缘栅双极型晶体管）等半导体开关元件。另外，也可以是下一代半 导体开关元件Sic、GaN。
[0090] 返回图1继续说明矩阵变换器1。LC滤波器11设在交流电源2的R相、S相以及 T相与电力转换部10之间。该LC滤波器11包含三个电抗器Lr、Ls、Lt和三个电容器Crs、 Cst、Ctr，用于去除开关双向开关S而产生的高频成分。
[0091] 输入电压检测部12用于检测出交流电源2的R相、S相、T相的各相电压。具体地 说，输入电压检测部12用于检测出交流电源2的R相、S相、T相的各相电压的瞬时值Er、 Es、Et(下面记为输入相电压Er、Es、Et)。另外，有时将交流电源2的R相、S相、T相的各 相电压统称并记为输入电压Vi。
[0092] 输出电流检测部13用于检测出电力转换部10与负载3之间流动的电流。具体地 说，输出电流检测部13用于检测出电力转换部10与负载3的U相、V相、W相的各相之间分 别流动的电流的瞬时值Iu、Iv、Iw(下面记为输出相电流Iu、Iv、Iw)。另外,下面有时将输 出相电流Iu、Iv、Iw统称并记为输出电流1〇。另外，有时将从电力转换部10分别输出到负 载3的U相、V相、W相的各相的电压瞬时值记为输出相电压￥11、￥^^，将从电力转换部10 输出到负载3的U相、V相、W相的各相的相电压统称并记为输出电压Vo。
[0093] 控制部14根据输入相电压Er、Es、Et和输出相电流Iu、Iv、Iw，生成门信号Slu? S6u、Slv?S6v、Slw?S6w。下面有时将门信号Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w统称为 门信号Sg。
[0094] 如后面叙述的那样，控制部14根据输出电流Io的矢量切换换流方法。由此，能够 高精度地切换换流方法。下面具体说明换流动作。
[0095] [1. 2.控制部14的结构]
[0096] 图3是表示控制部14的结构例的图。如图3所示，控制部14具有电压指令运算 部30、PWM占空比运算部31和换流部32。
[0097] 控制部 14例如包括具有CPU(CentralProcessingUnit:中央处理器）、R0M(Read OnlyMemory:只读存储器）、RAM(RandomAccessMemory:随机存取存储器）、输入输出端 口等的微型计算机和各种电路。微型计算机的CPU通过读取并执行存储在ROM中的程序而 起到电压指令运算部30、PWM占空比运算部31以及换流部32的功能。另外，控制部14也 可以不使用程序而仅由硬件构成。
[0098] [1.3?电压指令运算部30]
[0099] 电压指令运算部30根据频率指令f*和输出相电流Iu、Iv、Iw，生成并输出各输出 相的电压指令Vu*、Vv*、Vw* (下面有时统称为Vo*)。频率指令f*是输出相电压Vu、Vv、Vw 的频率的指令。
[0100] [1.4.PWM占空比运算部31]
[0101]PWM占空比运算部31根据电压指令Vu*、Vv*、Vw*和输入相电压Er、Es、Et,生成 PWM电压指令Vul*、Vvl*、Vwl*。生成PWM电压指令Vul*、Vvl*、Vwl*的技术是公知技术， 例如可采用日本特开2008-048550号公报、日本特开2012-239265号公报等中记载的技术。
[0102] 例如，在输入相电压Er、Es、Et的大小的大小关系不变的期间内，PWM占空比运算 部31按照输入相电压Er、Es、Et由大到小的顺序设为输入相电压￡口4111411。？11占空比运 算部31将电压指令Vu*、Vv*、Vw*转换为与输入相电压Ep、Em、En的各电压值相对应的脉 宽调制信号，并分别作为PWM电压指令Vul*、Vvl*、Vwl*进行输出。另外，下面有时将PWM 电压指令Vul*、Vvl*、Vwl*统称为PWM电压指令Vol*。
[0103] [1.5?换流部 32]
[0104] 换流部32执行用双向开关S切换与负载3连接的交流电源2的相的换流控制。具 体地说，换流部32针对PWM电压指令Vul*、Vvl*、Vwl*，根据每个输出相电流Iu、Iv、Iw的 极性和输入相电压Ep、Em、En，来确定换流时的双向开关S的切换顺序。换流部32根据所 确定的切换顺序，生成门信号Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w。
[0105] 门信号Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w分别被输入到构成电力转换部10的双 向开关S的单向开关Sio、Soi，由此单向开关Sio、Soi被接通/断开控制。
[0106] 图4是表不切换向各输出相输出的输入相电压Ep、Em、En的图。如图4所不，通过 基于门信号Sg对双向开关S的控制，在脉宽调制信号即PWM电压指令Vol*的一个周期Tc 内，输出到各输出相的输入相电压按照En-Em-Ep-Em-En的方式被切换。另外，输 出到输出相的输入相电压的切换不限于En-Em-Ep-Em-En。
[0107] 图5是表不多个双向开关Sru、Ssu、Stu、Srv、Ssv、Stv、Srw、Ssw、Stw的单向开关 Sio、Soi和门信号Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w之间的对应关系的图。另外，在图5 中，省略了LC滤波器11和输出电流检测部13。
[0108] 双向开关Sru、Ssu、Stu的单向开关Sio(参照图2)分别被门信号Slu、S3u、S5u控 制，双向开关Sru、Ssu、Stu的单向开关Soi(参照图2)分别被门信号S2u、S4u、S6u控制。 同样，双向开关Srv、Ssv、Stv的单向开关Sio、Soi被门信号Slv?S6v控制。另外，双向 开关Srw、Ssw、Stw的单向开关Sio、Soi被门信号Slw?S6w控制。
[0109] 返回图3继续说明控制部14。换流部32具有第一换流控制部41、第二换流控制 部42以及选择部43。第一换流控制部41和第二换流控制部42均能确定双向开关S的切 换顺序并生成门信号Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w。
[0110] 选择部43根据输出电流1〇的矢量（下面记为输出电流矢量Ioa0 )，选择第一 换流控制部41或第二换流控制部42。然后，选择部43从所选择的换流控制部输出门信号 Slu?S6u、Slv?S6v、Slw?S6w。由此，能够抑制输出相的开路等换流失败而提高输出电 压Vo的精度。下面具体说明第一换流控制部41、第二换流控制部42以及选择部43的结 构。
[0111] [1.5. 1?第一换流控制部41]
[0112] 第一换流控制部41采用第一换流方法进行换流控制。相比第二换流方法，第一换 流方法为对输出电流1〇的极性的依赖度相对较高的换流方法。该第一换流方法例如为四 步电流换流法，当弄错输出电流1〇的极性时，换流动作中的输出开路时间相对较长。
[0113] 在四步电流换流法中，为了防止输入相间的短路和输出相的开路，根据输出电流 1〇的极性，按照由下面步骤1?步骤4构成的开关模式进行换流动作。
[0114] 步骤1 :断开构成切换源的双向开关S的单向开关中的、极性与输出电流1〇相反 的单向开关。
[0115] 步骤2 :接通构成切换目标的双向开关S的单向开关中的、极性与输出电流1〇相 同的单向开关。
[0116] 步骤3 :断开构成切换源的双向开关S的单向开关中的、极性与输出电流1〇相同 的单向开关。
[0117] 步骤4 :接通构成切换目标的双向开关S的单向开关中的、极性与输出电流1〇相 反的单向开关。
[0118] 下面参照图6A、图6B、图7说明四步电流换流法。另外，下面以U相为例来说明各 换流法，对于相同换流动作的V相、W相省略其说明。另外，设从交流电源2流向负载3的 输出电流1〇的极性为正（1〇 > 0)。
[0119] 图6A以及图6B是表示四步电流换流法中输出相电压Vu与门信号Slu?S6u之 间的关系的图。图6A表示输出相电流Iu为正时的换流动作，图6B表示输出相电流Iu为 负时的换流动作。另外，图7是表示图6A所示的时刻tl?t4的单向开关Sio、Soi的状态 的图。另夕卜，设为Ep=Er、Em=Es、En=Et的状态。
[0120] 如图6A所示，当输出相电流Iu为正时，在换流动作前的时刻t0,门信号S5u、S6u 为高电平，门信号Slu?S4u为低电平。该状态下，如图7所示，由于接通双向开关Stu且 断开其他的双向开关Ssu、Sru，因此输出到U相的输入相电压为En。
[0121]在开始换流动作的时刻tl，第一换流控制部41使门信号S6u从高电平向低电平变 化（步骤1)。由此，如图7所示，在切换源的双向开关Stu中，极性与输出相电流Iu相反的 单向开关Soi断开。此时，在切换源的双向开关Stu中，导通方向与输出相电流Iu所流动 的方向相同的单向开关Soi接通。因此，不会发生输出相的开路而使输出相电流Iu继续流 动。
[0122] 接着，在时刻t2,第一换流控制部41使门信号S3u从低电平向高电平变化（步骤 2) 。由此，如图7所示，在切换目标的双向开关Ssu中，极性与输出相电流Iu相同的单向开 关Sio接通。此时，在切换源的双向开关Stu中，导通方向与输出相电流Iu所流动的方向 相反的单向开关Soi断开。因此，不会发生交流电源2的相间短路，输出到U相的输入相电 压被从En切换为Em而使输出相电流Iu继续流动。
[0123] 接着，在时刻t3,第一换流控制部41使门信号S5u从高电平向低电平变化（步骤 3) 。由此，如图7所示，在切换源的双向开关Stu中，极性与输出相电流Iu相同的单向开关 Sio断开。此时，在切换目标的双向开关Ssu中，导通方向与输出相电流Iu所流动的方向相 同的单向开关Sio接通。因此，不会发生输出相的开路而使输出相电流Iu继续流动。
[0124] 接着，在时刻t4,第一换流控制部41使门信号S4u从低电平向高电平变化（步骤 4) 。由此，如图7所示，切换目标的双向开关Ssu的导通方向成为双向。另外，切换源的双 向开关Stu断开，将输出到U相的输入相电压从En切换为Em的换流动作结束。
[0125] 与图6A所示的tl?t4的情况相同，在图6A所示的时刻t5?tl7与图6B所示 的时刻tl?tl7也进行单向开关Sio、Soi的控制。
[0126] 如上所述，通过进行基于四步电流换流法的换流控制，不仅能够防止输入相 的相间短路和输出相的开路等，还能够将作为输出相电压Vu而输出的电压变更为 En-Em-Ep-Em-En。另外，输出相电压Vv、Vw也通过同样的控制来进行换流控制。
[0127] [1. 5. 2?第二换流控制部42]
[0128] 第二换流控制部42采用第二换流方法进行换流控制。相比第一换流方法，第二换 流方法为对输出电流1〇的极性的依赖度相对较低的换流方法。该第二换流方法例如为四 步电压换流法，当弄错输出电流1〇的极性时，换流动作中的输出开路时间相对较短。
[0129] 在四步电压换流法中，为了防止输出相间的短路和输出相的开路，根据输入相电 压Er、Es、Et的大小关系，按由如下步骤1?步骤4构成的开关模式来进行换流动作。这种 四步电压换流动作中，不需要通过输出电流10的极性来改变开关模式。
[0130] 步骤1 :接通切换目标的被反向偏压的单向开关。
[0131] 步骤2 :断开切换源的被反向偏压的单向开关。
[0132] 步骤3 :接通切换目标的被正向偏压的单向开关。
[0133] 步骤4 :断开切换源的被正向偏压的单向开关。
[0134] 另外，在单向开关Sio中，将即将进行换流动作之前输入侧电压低于输出侧电压 的状态称为反向偏压，将即将进行换流动作之前输入侧电压高于输出侧电压的状态称为正 向偏压。另外，在单向开关Soi中，将即将进行换流动作之前输入侧电压低于输出侧电压的 状态称为正向偏压，将即将进行换流动作之前输入侧电压高于输出侧电压的状态称为反向 偏压。
[0135] 图8是表示四步电压换流法中输出相电压Vu、门信号Slu?S6u和换流动作的各 步骤之间的关系的图。图9是表示图8所示的时刻tl?t4的单向开关Sio、Soi的状态的 图。另夕卜，设为已口 = ￡1'、￡111 = ￡8、￡11 = ￡1:的状态。
[0136] 如图8所示，在时刻tl，第二换流控制部42使门信号S4u从低电平向高电平变化。 由此，如图9所示，在切换目标的双向开关Ssu中单向开关Soi接通（步骤1)。此时，由于 双向开关Ssu的单向开关Soi是导通方向与输出相电流Iu所流动的方向相反的单向开关， 因此不会发生输入相的相间短路。
[0137] 接着，在时刻t2,第二换流控制部42使门信号S6u从高电平向低电平变化。由此， 如图9所示，在切换源的双向开关Stu中单向开关Soi断开（步骤2)。此时，在双向开关 Stu中，由于导通方向与输出相电流Iu所流动的方向相同的单向开关Sio接通，因此不会发 生输出相的开路而使输出相电流Iu继续流动。
[0138] 接着，在时刻t3,第二换流控制部42使门信号S3u从低电平向高电平变化。由此， 如图9所示，在切换目标的双向开关Ssu中单向开关Soi接通（步骤3)。由此，输出到U相 的输入相电压被从En切换为Em而使输出相电流Iu继续流动。
[0139] 接着，在时刻t4,第二换流控制部42使门信号S5u从高电平向低电平变化（步骤 4)。由此，如图9所示，切换目标的双向开关Ssu的导通方向成为双向，另外，切换源的双向 开关Stu断开，将输出到U相的输入相电压从En切换为Em的换流动作结束。
[0140] 与时刻tl?t4的情况相同，在图8所示的时刻t5?t8、tlO?tl3、tl4?tl7 中，进行由步骤1?步骤4构成的开关处理。另外，步骤间隔Td设为比单向开关Sio、Soi 的接通时间和断开时间更长的时间。另外，为便于说明，步骤间隔Td取相同的值，但也可以 设为各自不同的值。这一点对于上述的四步电流换流法和后面叙述的换流法都是一样的。
[0141] 如此，在四步电压换流法中，不仅能够防止输入相的相间短路和输出相的开路等， 还能够将作为输出相电压Vu而输出的电压变更为En-Em-Ep-Em-En。另外，输出相 电压Vv、Vw通过同样的控制，既能够防止短路失败又能进行换流控制。
[0142] [1. 5. 3.选择部 43]
[0143] 接着说明选择部43。选择部43根据输出电流矢量Ioa0，从第一换流控制部41 以及第二换流控制部42中选择进行换流控制的换流控制部。如上所述，第一换流控制部41 采用第一换流方法进行换流控制，第二换流控制部42采用第二换流方法进行换流控制。
[0144] 第一换流方法对输出电流1〇的极性的依赖度相对较高，因此容易受到输出电流 检测部13的检测灵敏度或检测噪音等的影响。因此，如图10所示的区域RA那样，在输出 电流1〇较小的区域中，有可能会弄错输出电流1〇的极性而发生输出相的开路的问题。当 发生输出相的开路的情况时，会发生电涌电压而降低输出电压Vo的精度。
[0145] 另外，在第二换流方法中，由于对输出电流1〇的极性的依赖度相对较低，所以相 比第一换流方法，难以受到输出电流检测部13的检测灵敏度或检测噪音等的影响。因此， 在第一换流方法中可能发生换流失败的区域中，选择部43选择第二换流控制部42,通过第 二换流控制部42执行采用第二换流方法的换流控制。
[0146] 对于是否为第一换流方法中可能发生换流失败的区域，选择部43不是根据输出 电流1〇的绝对值进行判定，而是根据输出电流矢量I〇a0进行判定。具体地说，当输出电 流矢量I〇a0处于规定范围以外时，选择部43选择第一换流控制部41，当输出电流矢量 I〇a0处于规定范围以内时，选择部43选择第二换流控制部42。
[0147] 由此，选择部43能够高精度地判定第一换流方法中可能发生换流失败的区域，而 选择第二换流控制部42执行采用第二换流方法的换流控制。其结果，能够抑制因第一换流 控制部41的换流失败而导致的输出电压Vo的精度下降。
[0148] 图11是表示选择部43的结构的图。如图11所示，选择部43具有频率判定器44、 三相两相转换器45、U相判定器50、V相判定器52、W相判定器54、U相切换器62、V相切换 器64和W相切换器66。
[0149] 频率判定器44根据通过输出电流检测部13检测到的或者通过马达角速度检测器 (未图示）或输出电压指令等估计出的输出相电流Iu、Iv、Iw，来检测输出电流1〇的频率 ?0(下面记为输出电流频率《0)。频率判定器44具有例如PLL(PhaseLockedLoop:锁 相环）等。
[0150] 三相两相转换器45将输出相电流Iu、Iv、Iw转换成固定坐标上正交的两轴的a运 成分，求出将a轴方向的电流成分I〇a和0轴方向的电流成分1〇0作为矢量成分的输 出电流矢量I〇a3。
[0151] 图12是表示输出电流矢量Ioa0的一例的图。如图12所示，输出电流矢量 I〇a0是在两轴正交坐标中以原点0为起点的旋转矢量。三相两相转换器45例如通过进 行以下算式（1)的运算，来求出输出电流矢量I〇a3。
[0152] [公式 1]
【权利要求】
1. 一种矩阵变换器，其特征在于，具有： 电力转换部，其具有能够利用多个开关元件控制导通方向的多个双向开关，所述多个 双向开关设置在与交流电源的各相连接的多个输入端子和与负载的各相连接的多个输出 端子之间；以及 控制部，其控制所述多个双向开关， 所述控制部具有： 第一换流控制部，其进行采用第一换流方法的换流控制； 第二换流控制部，其进行采用不同于所述第一换流方法的第二换流方法的换流控制； 以及 选择部，其根据来自所述电力转换部的输出电流或输出电压的矢量，或者根据从所述 交流电源向电力转换部输入的输入电压或者输入电流的矢量，从所述第一换流控制部以及 所述第二换流控制部中选择执行换流控制的换流控制部。
2. 根据权利要求1所述的矩阵变换器，其特征在于， 当所述矢量处于规定范围以外时，所述选择部选择所述第一换流控制部，当所述矢量 处于所述规定范围以内时，所述选择部选择所述第二换流控制部。
3. 根据权利要求2所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述选择部根据所述输出电流的频率或所述输入电压的频率改变所述规定范围。
4. 根据权利要求2或3所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述矢量是在两轴正交坐标中以原点为起点的旋转矢量， 所述控制部具有： 检测器，其检测所述输出电流或者所述输入电压；以及 转换器，其将所述检测器的检测结果转换成所述矢量。
5. 根据权利要求4所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围以所述输出电流的值为零时的所述矢量的朝向为基准方向，相对于所述 基准方向倾斜设置。
6. 根据权利要求5所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围包含使从所述原点向所述基准方向以规定角度扩展的范围相对于所述 基准方向倾斜的范围。
7. 根据权利要求5或6所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围包含使从所述原点向所述基准方向以规定宽度延伸的范围相对于所述 基准方向倾斜的范围。
8. 根据权利要求4所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围包含以所述输出电流的值或所述输入电压的值为零时的所述矢量的朝 向为基准方向、并从所述原点向所述基准方向以规定角度扩展的范围。
9. 根据权利要求8所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围包含从所述原点向所述基准方向以规定宽度延伸的范围。
10. 根据权利要求5、6、8、9中任一项所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述规定范围包含从所述原点起规定长度内的范围。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的矩阵变换器，其特征在于， 所述选择部针对所述负载的各相，分别选择执行所述换流控制的换流控制部。
【文档编号】H02M5/297GK104518676SQ201410432366
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】猪又健太朗, 森本进也 申请人:株式会社安川电机