逆变器装置制造方法及图纸

在利用经由切换元件(Q1)输入的直流电源(1)的正电压(V1)、经由切换元件(Q2)输入的直流电源(1)的负电压(V2)、及经由双向开关元件(BS1)输入的零电压(Vz)或经由双向开关元件(BS2)输入的交流电压(Vs)来输出交流电压(Vout)的动作模式下，在输出电压(Vout)的极性与输出电流(Iout)的极性相同的期间，通过利用第1频率的载波信号(S)进行脉冲宽度调制，来生成进行导通截止动作的元件的控制信号，在输出电压(Vout)的极性与输出电流(Iout)的极性不同的期间，通过利用比第1频率要低的第2频率的载波信号进行脉冲宽度调制，来生成进行导通截止动作的元件的控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆变器装置
本专利技术涉及即使有相位相对于交流输出的电压滞后的电流流过的期间存在、也能降低输出电压的波形失真的逆变器装置。
技术介绍
已知有对于一个相、分别反并联连接有二极管的2个切换元件以及将该2个切换元件的连接点与双向开关的一端连接而构成的3电平逆变器装置(专利文献1)。该3电平逆变器装置中，各相的2个切换元件串联连接到直流电源的两端。双向开关的另一端连接到直流电源的中间电位点。该3电平逆变器装置的各元件基于利用输出电压指令和频率比该输出电压指令的频率要高的载波信号进行脉冲宽度调制后的控制信号，来进行导通截止动作。其结果是，该3电平逆变器装置输出经脉冲宽度调制后的相电压。这种3电平逆变器装置记载于专利文献2。图8是说明这种3电平逆变器装置的U相电路的结构的图。图8中，1为直流电源，2为逆变器电路，3为滤波电路，4为负载。直流电源1为将正侧电源Psp和负侧电源Psn串联连接的电源。直流电源1的输出端子为正侧电源Psp的正侧端子P、负侧电源Psn的负侧端子N、及作为正侧电源Psp与负侧电源Psn的连接点的中性点端子C。正侧端子P输出正侧电源Psp的正电压V1。负侧端子N输出负侧电源Psn的负电压-V2。中性点端子C输出作为直流电源1的中间电压的零电压Vz。逆变器电路2由切换元件Q1、Q2和开关元件S1、S2构成。切换元件Q1、Q2串联连接，并连接到直流电源1的两端。切换元件Q1、Q2的连接点为输出交流电压Vout的输出端子U。开关元件S1、S2反并联连接，从而构成双向开关BS。该双向开关BS连接到中性点端子C与输出端子U之间。滤波电路3为将电抗器Lf和电容器Cf串联连接而成的电路。滤波电路3连接到输出端子U与中性点端子C之间。负载4连接到电容器Cf的两端。在电容器Cf的两端输出从逆变器电路2的输出电压Vout去除高次谐波分量后得到的正弦波状的负载电压Vload。首先，说明输出正极性的负载电压Vload时的逆变器电路2的动作。图9是表示各元件的控制信号与输出电压Vout的关系的图。各元件在控制信号为高电平(以下称为H。)时导通，在控制信号为低电平(以下称为L。)时截止。图9(a)表示第1脉冲宽度调制信号(PWM信号1)的时间变化。PWM信号1是作为用于生成切换元件Q1和开关元件S2的控制信号的基准的信号。PWM信号1交替重复H和L。切换元件Q1的控制信号与PWM信号1同步地变化为H或L(图9(c))。开关元件S2的控制信号为将PWM信号1的H和L反转、且附加了停止期间Td的信号(图9(f))。停止期间Td是为了防止切换元件Q1和开关元件S2的短路而使两元件均截止的期间。图9(b)表示第2脉冲宽度调制信号(PWM信号2)的时间变化。PWM信号2是作为用于生成切换元件Q2和开关元件S1的控制信号的基准的信号。PWM信号2在此期间始终为L。切换元件Q2的控制信号与PWM信号2相对应，始终为L(图9(d))。开关元件S1的控制信号与将PWM信号2的H和L反转后的信号相对应，始终为H(图9(e))。若各元件基于上述控制信号进行导通截止动作，则在输出端子U与中性点端子C之间(以下设为端子U-C间)输出正极性的脉冲序列的电压Vout。电压Vout经脉冲宽度调制，其振幅为直流电源Psp的电压V1。另外，对于上述U相电路输出负极性的电压时的动作，替换PWM信号1和PWM信号2的动作，并替换切换元件Q1和切换元件Q2的控制信号，再替换开关元件S1和开关元件S2的控制信号来考虑即可。若各元件基于该控制信号进行导通截止动作，则在端子U-C间输出负极性的脉冲序列的电压Vout。电压Vout经脉冲宽度调制，其振幅为直流电源Psn的电压V2。如上所述，输出电压Vout为经脉冲宽度调制后的脉冲序列的电压，包含高次谐波分量。输出电压Vout中包含的高次谐波分量由滤波电路3去除。同样，逆变器电路2的输出电流Iout中包含的高次谐波分量由滤波电路3去除。其结果是，对负载4施加正弦波状的交流电压Vload。此外，负载4中流过正弦波状的交流电流Iload。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2007-028860号公报专利文献2：日本专利特开2011-061883号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，上述逆变器装置中，在连接有LR负载等功率因数滞后负载的情况下，相对于输出电压Vout，输出电流Iout具有滞后相位。即，在输出电压Vout的周期中，存在输出电压Vout的极性与输出电流Iout的极性不同的期间。上述逆变器装置在该期间，无法输出与PWM信号1、2对应的输出电压Vout。图10是用于说明逆变器装置具有的这种问题的图。图10(a)是表示输出电压Vout的一个周期内的PWM信号1的时间变化的图。此外，图10(b)是表示输出电压Vout的一个周期内的PWM信号2的时间变化的图。PWM信号1为在控制角为0度～180度的期间内进行脉冲宽度调制、在控制角为180度～360度的期间内为L的信号。另一方面，PWM信号2为在控制角为0度～180度的期间内为L、在控制角为180度～360度的期间内进行脉冲宽度调制的信号。若逆变器电路2基于上述PWM信号1、2进行动作，则输出图10(c)所示的电压Vout。此处，输出电压Vout的脉冲宽度为在期间A内对PWM信号1的脉冲前后附加停止期间Td后的宽度。这是由于，在期间A，若开关元件S2截止，则电流Iout会流过与切换元件Q1反并联连接的二极管。此处，输出电压Vout的脉冲宽度为在期间B内对PWM信号2的脉冲前后附加停止期间Td后的宽度。这是由于，在期间B，若开关元件S1截止，则电流Iout会流过与切换元件Q2反并联连接的二极管。在期间A、B，由于由PWM信号1、2指令的脉冲的宽度较窄，因此，因附加停止期间Td而产生的输出电压Vout的波形失真变大。因此，滤波电路3中，产生由输出电压Vout的阶梯变化所引起的电压振动。其结果是，在期间A、B，负载电压Vload的振动、波形失真变大(图10(d))。为了降低这样产生的负载电压Vload的振动、波形失真，不得不增大滤波电路3。本专利技术是为了解决这种现有技术具有的问题而完成的。即，本专利技术的目的在于提供一种逆变器装置，其在输出电压的极性与输出电流的极性不同的期间，能输出抑制了波形失真的增加的电压。这通过在输出电压的极性与输出电流的极性不同的期间降低使切换元件及开关元件导通截止的频率来实现。解决技术问题所采用的技术方案为了达到上述目的，本专利技术的一个实施方式为包括由第1切换元件及第2切换元件、以及双向开关构成的功率转换器的逆变器装置。第1切换元件及第2切换元件分别包括反并联连接的二极管。该第1切换元件及第2切换元件串联连接到直流电源的两端。双向开关将第1开关元件及第2开关元件反串联或反并联连接而构成。该双向开关连接到第1切换元件及第2切换元件的连接点与直流电源的中间电位点之间。这样构成的功率转换器具有利用经由第1切换元件输入的直流电源的正电压、经由第2切换元件输入的直流电源的负电压、及经由双向开关输入的直流电源的中间电压(零电压)来输出交流电压的动作模式。该逆变器装置在输出电压的极性与输出电流的极性相同的期间，使规定的两个元件以第1频率导通截止，从而输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器装置，其特征在于，包括：第1切换元件及第2切换元件，该第1切换元件及第2切换元件分别反并联连接有二极管，并串联连接到直流电源的两端；及双向开关，该双向开关将第1开关元件及第2开关元件反串联或反并联连接而构成，该双向开关的一端连接到所述第1切换元件及第2切换元件的连接点，该双向开关的另一端连接到所述直流电源的中间电位点，在利用经由所述第1切换元件输入的所述直流电源的正电压、经由所述第2切换元件输入的所述直流电源的负电压、及经由所述双向开关输入的所述直流电源的中间电压来输出交流电压的动作模式时，在输出电压的极性与输出电流的极性相同的期间，使规定的两个元件以第1频率交替导通截止，在输出电压的极性与输出电流的极性不同的期间，使规定的两个元件以比第1频率要低的第2频率交替导通截止，从而输出规定的交流电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种逆变器装置，其特征在于，包括：第1切换元件及第2切换元件，该第1切换元件及第2切换元件分别反并联连接有二极管，并串联连接到直流电源的两端；及双向开关，该双向开关将第1开关元件及第2开关元件反串联或反并联连接而构成，该双向开关的一端连接到所述第1切换元件及第2切换元件的连接点，该双向开关的另一端连接到所述直流电源的中间电位点，在利用经由所述第1切换元件输入的所述直流电源的正电压、经由所述第2切换元件输入的所述直流电源的负电压、及经由所述双向开关输入的所述直流电源的中间电压来输出交流电压的动作模式时，在输出电压的极性和输出电流的极性均为正极性的期间，使所述第2切换元件截止，使所述第1开关元件导通，使所述第1切换元件和所述第2开关元件以第1频率交替导通截止，在输出电压为正极性且输出电流为负极性的期间，使所述第2切换元件截止，使所述第1开关元件导通，使所述第1切换元件和所述第2开关元件以比所述第1频率低的第2频率交替导通截止，在输出电压和输出电流的极性均为负极性的期间，使所述第1切换元件截止，使所述第2开关元件导通，使所述第2切换元件和所述第1开关元件以所述第1频率交替导通截止，在输出电压为负极性且输出电流为正极性的期间，使所述第1切换元件截止，使所述第2开关元件导通，使所述第2切换元件和所述第1开关元件以所述第2频率交替导通截止，从而输出规定的交流电压。2.一种逆变器装置，其特征在于，包括：第1切换元件及第2切换元件，该第1切换元件及第2切换元件分别反并联连接有二极管，并串联连接到直流电源的两端；及双向开关，该双向开关将第3开关元件及第4开关元件反串联或反并联连接而构成，该双向开关的一端连接到所述第1切换元件及第2切换元件的连接点，该双向开关的另一端连接到交流电源的一端，所述交流电源的另一端连接到所述直流电源的中间电位点，所述直流电源的正电压和负电压的大小设定为大于所述交流电源的电压的振幅值，在利用经由所述第1切换元件输入的所述直流电源的正电压、经由所述第2切换元件输入的所述直流电源的负电压、及经由所述双向开关输入的所述交流电源的电压来输出交流电压的动作模式时，在输出电压的极性和输出电流的极性均为正极性的期间，使所述第2切换元件截止，使所述第3开关元件导通，使所述第1切换元件和所述第4开关元件以第1频率交替导通截止，在输出电压为正极性且输出电流为负极性的期间，使所述第2切换元件截止，使所述第3开关元件导通，使所述第1切换元件和所述第4开关元件以比所述第1频率低的第2频率交替导通截止，在输出电压和输出电流的极性均为负极性的期间，使所述第1切换元件截止，使所述第4开关元件导通，使所述第2切换元件和所述第3开关元件以所述第1频率交替导通截止，在输出电压为负极性且输出电流为正极性的期间，使所述第1切换元件截止，使所述第4开关元件导通，使所述第2切换元件和所述第3开关元件以所述第2频率交替导通截止，从而输出规定的交流电压。3.一种逆变器装置，其特征在于，包括：第1切换元件及第2切换元件，该第1切换元件及第2切换元件分别反并联连接有二极管，并串联连接到直流电源的两端；第1双向开关，该第1双向开关将第1开关元件及第2开关元件反串联或反并联连接而构成，并连接到所述第1切换元件及第2切换元件的连接点与所述直流电源的中间电位点之间；及第2双向开关，该第2双向开关将第3开关元件及第4开关元件反串联或反并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启臣，藤田悟，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP