电力变换器控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制电力变换器的技术，尤其涉及检测在从三相交流变换为直流的电 力变换器中流过的电流的技术。
【背景技术】
[0002] 已公知有如下的技术，在输入直流电压而输出三相交流电压的逆变器中，检测在 该逆变器及其负载之间流过的各个线电流，根据线电流控制负载的动作。
[0003] 并且，根据在逆变器及其负载之间流过三相的电流的情况，如果检测出二相的线 电流，则能够唯一地决定剩余一相的线电流。因此，通常分别检测线电流的传感器至少需要 两个。
[0004] 但是，使用多个传感器将导致高成本。因此还有如下的技术，在对逆变器供给直 流电压的一对直流母线的至少一方设置一个传感器，检测流过该传感器的电流（以下称为 "DC线路电流"）作为一个线电流。具体而言，通过考虑在DC线路电流流过时逆变器采用的 开闭模式（switchingpattern)，决定DC线路电流与哪相的线电流对应。
[0005] 在这种技术中，为了决定DC线路电流与哪相的线电流对应，在检测DC线路电流所 需要的时间中一种开闭模式必须是持续的。
[0006] DC线路电流根据逆变器的开闭而在逆变器内部的电流路径中转流，因而产生瞬 变。并且，也存在用于执行逆变器的开闭的开关部件的导通时间。另外，还需要A/D变换用 的时间，以便将DC线路电流的值作为数据进行处理。
[0007] S卩，为了将DC线路电流作为某相的线电流进行对应而使一种开闭模式持续的时 间，至少要比DC线路电流的瞬变、A/D变换时间、开关部件的导通之合计时间更长。或者， 也许还必须考虑其它原因例如开闭的死区时间（deadtime)。
[0008] 因此，为了测定DC线路电流并检测该DC线路电流作为线电流，存在最低限度地维 持开闭模式所需要的时间。以下，将该值称为最小限制时间。
[0009] 当然，仅仅强制增大采用得到线电流用的开闭模式的时间，将导致逆变器的输出 电压变形、进而从逆变器输出的线电流产生变形。
[0010] 另外，逆变器尤其是电压型逆变器的开闭模式能够采用所谓圆轨迹法（或者圆近 似法）决定。关于圆轨迹法，例如已通过专利文献1和非专利文献1~3等而被公知。在 圆轨迹法中，按照规定的控制周期控制负载中的磁通。
[0011] 另外，为了说明后述的课题，作为现有技术文献也列举了专利文献2~5。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1 :日本专利第3289281号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开平11 一 4594号公报
[0016] 专利文献3 :日本专利第3664040号公报
[0017] 专利文献4 :日本专利第4643404号公报
[0018] 专利文献5 :日本特开2011 - 234428号公报
[0019] 非专利文献
[0020] 非专利文献1 :大山等四人，「<外；1^制御(乙朽電流制御形4 ^《一夕①新 LU制御法」、電気学会論文誌B、電気学会、昭和60年、第105卷、第11号、p. 901-908
[0021] 非专利文献2 :大上等三人，「PWM 4 >八一夕T駆動$札§誘導電動機①磁気騷 音C関t 3 -考察」、電気学会論文誌D、電気学会、昭和63年、第108卷、第3号、p. 237-244
[0022] 非专利文献3 :大上等三人，「誘導機駆動用汎用彳>A-夕?PffM制御A夕一> 匕高調波解析法^OUT」、電気学会論文誌D、電気学会、平成元年、第109卷、第11号、 p.809-816
【发明内容】
[0023] 发明要解决的问题
[0024] 上述专利文献1和非专利文献1~3没有上述的关于最小限制时间的考虑，因此 在采用圆轨迹法的情况下，没有关于维持控制周期整体的磁通，并将检测线电流用的开闭 模式维持在最小限制时间以上的研究。
[0025] 在专利文献2~5中公开了如下的技术：在采用所谓电压向量的情况下，维持控制 周期整体的逆变器的输出电压，将检测线电流用的开闭模式设为最小限制时间以上。但是， 在这些文献中也没有关于使用电压向量的时间积分的控制的考虑，因此没有公开/披露能 够直接应用于圆轨迹法的技术。
[0026] 因此，本申请的目的在于提供如下的技术，在使用圆轨迹法的控制中，维持控制周 期整体的磁通，并将检测相电流或者线电流用的开闭模式维持在最小限制时间以上。
[0027] 用于解决问题的手段
[0028] 本发明的电力变换器控制装置的第一方式，该电力变换器控制装置6按照规定周 期TO控制电力变换器3,该电力变换器3对感应性负载5施加三相电压Vu、Vv、Vw而供给 三相电流Iu、Iv、Iw。
[0029] 所述电力变换器具有三条电流路径。在所述各条电流路径中具有：连接点Pu、Pv、 Pw;以及成对的开关4up、4un，4vp、4vn，4wp、4wn，它们通过所述连接点串联连接在能够在 任意一方检测电流的一对直流母线LULH之间，根据三对所述开关的导通/非导通状态而 从三个所述连接点输出所述三相电流。所述导通/非导通状态基于多种开闭模式。
[0030] 与所述开闭模式对应的电压向量VO~V7被分类成一对零电压向量V0、V7和除所 述零电压向量以外的6个非零电压向量Vl~V6。第一所述零电压向量VO与所述感应性负 载仅连接至第一所述直流母线LL的第一所述开闭模式对应，第二所述零电压向量V7与所 述感应性负载仅连接至第二所述直流母线LL的第二所述开闭模式对应。所述非零电压向 量在复平面上以所述零电压向量为始点每隔/3角度进行配置。对于在所述复平面上形 成2 /3角度而配置的成对的所述非零电压向量的任意一个而言，与该成对的所述非零电 压向量中一方对应的所述开闭模式和与另一方对应的所述开闭模式，在一条所述电流路径 中是相同的，在其它两条所述电流路径中是不同的。对于在所述复平面上形成JT角度而配 置的成对的所述非零电压向量的任意一个而言，与该成对的所述非零电压向量中一方对应 的所述开闭模式和与另一方对应的所述开闭模式，在三条所述电流路径中是不同的。
[0031] 所述电力变换器控制装置具有差分指令生成部62、向量指令生成部63、64、65、开 闭信号生成部67和相电流运算部61。
[0032] 所述差分指令生成部62生成差分指令A丨（0 )，该差分指令与施加给所述感应 性负载的所述三相电压在所述复平面上的一个所述规定周期的时间积分等价。
[0033] 所述向量指令生成部输出多个向量指令[TV]*，所述多个向量指令[TV]*分别 是所述电压向量的时间积分，且合成所述差分指令。
[0034] 所述开闭信号生成部根据所述向量指令生成控制所述三对开关的所述导通/非 导通状态的开闭信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn。
[0035] 所述相电流运算部检测流过所述直流母线的电流Id，根据所述电流及所述向量指 令得到所述三相电流的估计值，
[0036] 所述向量指令中不同的所述非零电压向量的时间积分中的至少两个时间积分的 大小在规定值Tmin以上，该规定值Tmin与最低限度地维持所述开闭模式以便所述相电流 运算部检测所述电流所需要的时间相对应。
[0037] 本发明的电力变换器控制装置的第二方式是根据第一方式所述的电力变换器控 制装置，向量指令生成部具有原向量生成部63、校正向量生成部64、补偿向量生成部65和 向量整合部66。
[0038] 所述原向量生成部按照所述规定周期TO生成包括成对的原非零向量T4 ?V4、 丁6 46在内的原向量丁0 40、丁7 47、丁4，、丁6 46〇
[0039] 所述校正向量输出部按照所述规定周期TO输出成对的校正向量t4' *V4、 T6' ?V6，T4'a?V4、T6'a?V6，T4'b?V4、T2'b?V2，T6'b?V6、T5'b?V5〇
[0040] 所述补偿向量输出部按照所述规定周期TO输出成对的补偿向量T4"*V4、 t6'，.V6，T3'，a.V3、Tl'，a.Vl，T5'，b.V5、Tl'，b.Vl，T2'，b.V2、T3'，b.V3〇
[0041] 所述向量整合部将所述成对的所述校正向量和所述成对的所述补偿向量和至少 一个无值向量T0 ?V0，T7 ?V7进行整合，输出所述向量指令。
[0042] 所述成对的所述原非零向量都是所述非零电压向量的时间积分，在所述复平面上 相互形成/3角度，合成所述差分指令A也（0 )的一半。
[0043] 所述成对的所述校正向量都是所述非零电压向量的时间积分，其大小在所述规定 值Tmin以上，并与彼此不同的所述非零电压向量对应。
[0044] 一个所述成对的所述校正向量T4' ?V4，T6' ?V6，T4'a?V4，T6'a?V6， x4'b.V4，T6'b.V6所对应的所述非零电压向量、与一个所述原非零向量t4.V4，T6 ?V6所对应的所述非零电压向量一致。
[0045] 所述成对的所述补偿向量都是所述非零电压向量的时间积分，并与彼此不同的所 述非零电压向量对应，而且与所述成对的所述校正向量相辅地合成所述差分指令。
[0046] 各个所述无值向量是所述零电压向量V0、V7的时间积分，而且没有大小。
[0047] 本发明的电力变换器控制装置的第三方式是根据第二方式所述的电力变换器控 制装置，在所述向量指令中，在所述规定周期的开始时刻ts及/或结束时刻te采用所述无 值向量。
[0048] 在所述向量指令中，在与所述无值向量所对应的所述电压向量V0、V7对应的所述 开闭模式中在所述连接点和所述直流母线中一方之间导通的所述开关的个数、和在与紧接 着所述无值向量之后被采用的所述向量指令所对应的所述电压向量V4、V6对应的所述开 闭模式中在所述连接点和所述直流母线中所述一方之间导通的所述开关的个数之差为1。
[0049] 本发明的电力变换器控制装置的第四方式是根据第三方式所述的电力变换器控 制装置，所述成对的所述校正向量所对应的各个所述非零电压向量V4、V6与所述成对的所 述原非零向量所对应的各个所述非零电压向量V4、V6 -致。
[0050]所述成对的所述补偿向量T4" ?V4、T6" ?V6，T6" ?V6、T2" ?V2，T2" ?V2、 T3" ?V3，T3" ?V3、T1" ?VI，T1" ?VI、T5" ?V5，T5" ?V5、T4" ?V4 在所述复平面上 相互形成/3角度。
[0051] 所述成对的补偿向量中的第一所述补偿向量T6" ?V6,T3" ?V3,T5" ?V5比第 二所述补偿向量T4" ?V4,T2" ?V2,T1" ?Vl先被采用。后述的第1数值、第2数值、第 3数值之间具有如下的关系：在所述第3数值为3时，所述第1数值大于所述第2数值，在 所述第3数值为0时，所述第1数值小于所述第2数值，在所述第3数值为1或2时，所述 第1数值与所述第3数值相等。
[0052] 所述第1数值表示在与所述第一所述补偿向量所对应的所述电压向量V6、V3、V5 对应的开闭模式中，在所述连接点和所述直流母线中所述一方之间导通的所述开关的个 数。
[0053] 所述第2数值表示在与所述第二所述补偿向量所对应的所述电压向量V4、V2、Vl 对应的开闭模式中，在所述连接点和所述直流母线中所述一方之间导通的所述开关的个 数。
[0054] 所述第3数值表示在与紧挨所述第一所述补偿向量前面被采用的所述向量指令 T7" ?V7，T7a" ?V7，T〇a" ?V0，T6' ?V6，T4' ?V4，T6'a?V6，T4'a?V4 所对应的 所述电压向量V7、V6、V4对应的所述开闭模式中，在所述连接点和所述直流母线中所述一 方之间导通的所述开关的个数。
[0055] 本发明的电力变换器控制装置的第五方式是根据第三方式所述的电力变换器 控制装置，在所述成对的所述原非零向量的大小（T4+T6)之和为所述规定值的一半 (Tmin/2)以下的情况下，下述关系成立。
[0056] 成对的所述校正向量T4'b?V4、T2'b?V2，T6'b?V6、T5'b?V5与在所述 复平面上相互形成2 31 /3角度的成对的所述非零电压向量对应。
[0057] 成对的所述补偿向量T5"b?V5、Tl"b?VI，T2"b?V2、T3"b?V3与在所述 复平面上相互形成/3角度的成对的所述非零电压向量对应。
[0058] 所述成对的校正向量中后被采用的校正向量T2'b*V2,T5'b*V5所对应的所述 非零电压向量V2、V5和所述成对的补偿向量中先被采用的补偿向量T5"b*V5,T2"b*V2 所对应的所述非零电压向量V5,V2在所述复平面上形成角度。
[0059] 在本发明的电力变换器控制装置的第五方式中，优选的是，所述成对的所述校正 向量都具有与所述规定值Tmin相等的大小。所述成对的所述补偿向量中后被采用的补偿 向量Tl"b?VI，T3"b*V3具有从所述规定值Tmin减去所述成对的所述原非零向量的大 小（T4+T6)之和的二倍得到的大小（Tmin-2 (T4+T6))。
[0060] 更优选的是，在一个所述规定周期中的所述向量指令中，所述成对的所述补偿向 量和所述成对的所述校正向量之间不存在所述无值向量。
[0061] 在本发明的电力变换器控制装置的第二~第五方式中，优选的是，采用具有所述 规定值Tmin以上的大小的所述原非零向量作为所述校正向量。
[0062] 在本发明的电力变换器控制装置的第三~第五方式中，优选的是，所述原向量还 包括在所述规定周期的所述开始时刻ts及所述结束时刻te被采用的、彼此相等的成对的 所述无值向量T〇*VO，t7*V7。在所述向量指令中至少在所述规定周期的所述开始时刻 ts采用所述原向量中包含的一个所述成对的所述无值向量。
[0063] 发明效果
[0064] 根据本发明的电力变换器控制装置的第一方式，在控制电力变换器时，能够在不 破坏整体的磁通轨迹的情况下，根据流过直流母线的电流估计从电力变换器流向感应性负 载的每相的电流。
[0065] 根据本发明的电力变换器控制装置的第二方式，能够将向量指令中与不同的非零 电压向量对应的向量指令中至少两个向量指令的大小设为规定值以上。
[0066] 根据本发明的电力变换器控制装置的第三方式，能够减少开闭次数。
[0067] 根据本发明的电力变换器控制装置的第四方式，能够进一步减少开闭次数。
[0068] 根据本发明的电力变换器控制装置的第五方式，与将开闭次数设为最小的方式相 比，能够减小磁通偏差。
[0069] 本发明的目的、特征、方面和优点，根据以下的详细说明及附图将更加明确。
【附图说明】
[0070] 图1是说明各实施方式的电力变换器控制装置的框图。
[0071] 图2是示出在各实施方式中采用的电压向量的向量图。
[0072] 图3是表示旋转磁通的磁通向量、和在复平面上表示该磁通向量描画的轨迹的向 量图。
[0073] 图4是示出差分指令的向量图。
[0074] 图5是示出在规定周期中采用的原向量和磁通向量的向量图。
[0075] 图6是示出在规定周期中采用的原向量和磁通向量的向量图。
[0076] 图7是示出在第1实施方式中规定周期的原向量和校正向量和合成补偿向量的向 量图。
[0077] 图8是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成对 的补偿向量的向量图。
[0078] 图9是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成对 的补偿向量的向量图。
[0079] 图10是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0080] 图11是示出在第1实施方式中规定周期的原向量和校正向量和合成补偿向量的 向量图。
[0081] 图12是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0082] 图13是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0083] 图14是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0084] 图15是示出在第1实施方式中规定周期的原向量和校正向量和合成补偿向量的 向量图。
[0085] 图16是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0086] 图17是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0087] 图18是示出在第1实施方式中的合成补偿向量以及合成该合成补偿向量用的成 对的补偿向量的向量图。
[0088] 图19是示出在第1实施