电力变换装置制造方法及图纸

具有：高通滤波器(12)，其提取DC链部(5)的电压(Vdc)的交流成分；乘法器(13)，其将第一增益(K1)与来自该高通滤波器(12)的输出(VdcAC)相乘而输出；乘法器(15)，其将第二增益(K2)与该乘法器(13)的输出相乘而作为d轴电压校正信号(vdcmp*)输出；以及乘法器(16)，其将第三增益(K3)与乘法器(13)的输出相乘而作为q轴电压校正信号(vqcmp*)输出，栅极信号生成部(17)基于将d轴电压校正信号(vdcmp*)与d轴电压指令值(vd*)相加得到的信号(vd1)以及将q轴电压校正信号(vqcmp*)与q轴电压指令值(vq*)相加得到的信号(vq1)而生成栅极信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电力变换装置，该电力变换装置由转换器和逆变器构成，对交流电动机等进行驱动，在该转换器和逆变器之间设有电容器，特别地，本专利技术涉及下述技术，即，抑制由交流电源所具有的电感成分L和电容器C形成的LC共振现象所导致的过电压的发生。
技术介绍
这种电力变换装置的主电路由转换器和逆变器构成，该转换器将来自交流电源的交流电压变换为直流电压，供给至由用于进行平滑的电容器构成的直流链(link)部，该逆变器将直流链部的直流电压变换为可变电压可变频率的交流电压，供给至作为交流负载的交流电动机。如果将电力变换装置与交流电源连接，则由交流电源所具有的电感成分L和直流链部的电容器C形成LC共振电路。已知下述情况，即，如果由二极管构成的转换器对三相的交流电压进行整流，则在直流输出侧发生频率为电源频率的6倍的振动。因此，如果上述LC共振电路的共振频率与电源频率的6倍的频率一致，则电力变换装置内的直流链部的电压大幅振动。其结果，可能发生主电路部件的破损、交流电动机的控制不稳定。特别地，在采用小电容的电容器作为用于进行平滑的电容器的情况下，发生该LC共振现象的概率增高。对此，例如在专利文献1中介绍了抑制由该共振现象所导致的过电压的发生的技术。即，在该专利文献1的图15中记载有在通过矢量控制而对同步电动机进行驱动的电力变换装置中，抑制其直流链部的电压的振动的方法。具体而言，对直流链部的电压进行检测，提取该检测电压的交流成分，利用进一步将增益K与该交流成分相乘而得到的信号，对q轴电压指令进行校正。由此，能够防止直流链部的电压大幅振动而发生过电压。专利文献1：WO2012/060357A1号公报(段落0082～0085、图15)
技术实现思路
作为成为交流负载的交流电动机，例如在各种车辆等的用途中要求宽速度范围的驱动的情况下，如果使电动机进行高速旋转，则由于电动机的速度电动势，逆变器的输出电压变得过高，在绝缘方面和磁性方面均成为过于严格的条件。为了防止上述情况，采用所谓的弱磁通控制。该弱磁通控制通过将d轴电流控制为负，从而抑制逆变器的输出电压，防止电压饱和。然而，在现有的专利文献1的装置中，主要是仅对q轴电压指令进行校正，在如上所述要求同时还流过d轴电流的弱磁通控制的情况下，由共振导致的过电压的抑制效果变得不充分，由于其影响，直流链部的电压大幅振动，可能无法连续运转。本专利技术就是为了解决上述现有的课题而提出的，其目的在于得到一种电力变换装置，根据该电力变换装置，并不对交流电动机的运转方法进行限制，即，连同进行弱磁通控制的情况在内，都能够可靠地防止LC共振现象所导致的过电压的发生。本专利技术所涉及的电力变换装置具有：转换器，其将来自交流电源的交流电压变换为直流电压而供给至电容器；逆变器，其将电容器的直流电压变换为交流电压而供给至交流负载；d轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的d轴电流指令值和d轴电流检测值的偏差为零的方式生成d轴电压指令值；q轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的q轴电流指令值和q轴电流检测值的偏差为零的方式生成q轴电压指令值；以及栅极信号生成部，其基于d轴电压指令值及q轴电压指令值而生成驱动逆变器的栅极信号，在该电力变换装置中，具有：电压检测部，其对电容器的电压进行检测；滤波部，其提取由该电压检测部检测到的电压的交流成分；乘法器，其将第一增益与来自该滤波部的输出相乘而输出；d轴电压补偿部，其将第二增益与该乘法器的输出相乘而作为d轴电压校正信号输出；以及q轴电压补偿部，其将第三增益与乘法器的输出相乘而作为q轴电压校正信号输出，栅极信号生成部通过基于将d轴电压校正信号与d轴电压指令值相加得到的信号以及将q轴电压校正信号与q轴电压指令值相加得到的信号而生成栅极信号，从而抑制由交流电源所具有的电感成分和电容器形成的LC共振现象所导致的过电压的发生。专利技术的效果本专利技术所涉及的电力变换装置如上所述，利用基于针对d轴电压指令值及q轴电压指令值这二者分别加上了d轴电压校正信号及q轴电压校正信号后的信号而生成的栅极信号对逆变器进行控制，因此即使在以弱磁通控制进行除q轴电流以外还使电流流过d轴的运转的情况下，也能够可靠地抑制LC共振现象所导致的过电压的发生。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电力变换装置的整体结构的图。图2是表示图1的控制单元7的内部结构的图。图3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的直流链部的DC链(DClink)电压Vdc的图。图4是表示通常的构造下的直流链部的DC链电压Vdc的图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的电力变换装置中的控制单元7的内部结构的图。图6是表示交流电动机3的消耗电力和DC链电压Vdc之间的关系的图。图7是表示交流电动机3的消耗电力和DC链电压Vdc之间的关系的图。图8是用于对图5的波峰值导出部19的动作进行说明的波形图。图9是表示图5的表20的输入输出特性的图。图10是表示本专利技术的实施方式3所涉及的电力变换装置中的控制单元7的内部结构的图。图11是表示使电流控制系统的响应速度变化的情况下的DC链电压Vdc的变化的图。图12是表示使电流控制系统的响应速度变化的情况下的DC链电压Vdc的变化的图。图13是表示使电流控制系统的响应速度变化的情况下的DC链电压Vdc的变化的图。图14是表示本专利技术的实施方式4所涉及的电力变换装置中的控制单元7的内部结构的图。图15是表示本专利技术的实施方式5所涉及的电力变换装置中的控制单元7的内部结构的图。图16是对电流控制系统的响应速度充分高的情况下的动作进行说明的图。图17是表示本专利技术的实施方式6所涉及的电力变换装置中的控制单元7的内部结构的图。具体实施方式实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电力变换装置的整体结构的图。电力变换装置的主电路由三相交流电源1、直流链部5、转换器2以及逆变器4构成，该直流链部5由用于进行平滑的电容器6构成。转换器2将来自交流电源1的三相交流电压变换为直流电压，并且供给至直流链部5。另外，逆变器4将直流链部5的直流电压变换为可变电压可变频率的交流电压，供给至作为交流负载的交流电动机3。就转换器2而言，省略其内部的图示，但惯例是将二极管元件连接为三相电桥的结构，逆变器4如图所示，是将开关元件S和与之反向并联连接的二极管元件D连接为三相电桥而构成的。负责控制的控制单元7虽然会在后面详述，但其将由电压检测部8检测到的直流链部5的、即电容器6的DC链电压Vdc、速度指令值ω*以及速度检测值ω输入，生成用于对逆变器4的各开关元件S进行导通及截止驱动的栅极信号Gu+、Gu－、Gv+、Gv－、Gw+、Gw－。基于图2对图1的控制单元7的内部结构进行说明，并且进一步在下面对本专利技术的实施方式1所涉及的电力变换装置的控制结构及其动作进行详细说明。在本实施方式中，采用在dq二轴正交坐标系中进行运算的矢量控制方式，概略地说，由在q轴上执行的速度控制系统、在d轴上执行的励磁控制系统、和作为本专利技术的主要部分的共振抑制控制模块9构成。首先，在速度控制系统中，速度控制器10以使从上级控制系统输入的交流电动机3的速度指令值ω*和从未图示的速度检测部输入的速度检测值ω的偏差为零的方式，通过PI控制等而生成q轴电流指令值iq*。相位角导出部11通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，其具有：转换器，其将来自交流电源的交流电压变换为直流电压而供给至电容器；逆变器，其将所述电容器的直流电压变换为交流电压而供给至交流负载；d轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的d轴电流指令值和d轴电流检测值的偏差为零的方式生成d轴电压指令值；q轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的q轴电流指令值和q轴电流检测值的偏差为零的方式生成q轴电压指令值；以及栅极信号生成部，其基于所述d轴电压指令值及所述q轴电压指令值而生成驱动所述逆变器的栅极信号，在该电力变换装置中，具有：电压检测部，其对所述电容器的电压进行检测；滤波部，其提取由该电压检测部检测到的电压的交流成分；乘法器，其将第一增益与来自该滤波部的输出相乘而输出；d轴电压补偿部，其将第二增益与该乘法器的输出相乘而作为d轴电压校正信号输出；以及q轴电压补偿部，其将第三增益与所述乘法器的输出相乘而作为q轴电压校正信号输出，所述栅极信号生成部通过基于将所述d轴电压校正信号与所述d轴电压指令值相加得到的信号以及将所述q轴电压校正信号与所述q轴电压指令值相加得到的信号而生成所述栅极信号，从而抑制由所述交流电源所具有的电感成分和所述电容器形成的LC共振现象所导致的过电压的发生。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 JP 2014-1544001.一种电力变换装置，其具有：转换器，其将来自交流电源的交流电压变换为直流电压而供给至电容器；逆变器，其将所述电容器的直流电压变换为交流电压而供给至交流负载；d轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的d轴电流指令值和d轴电流检测值的偏差为零的方式生成d轴电压指令值；q轴电流控制器，其以使dq二轴正交坐标上的q轴电流指令值和q轴电流检测值的偏差为零的方式生成q轴电压指令值；以及栅极信号生成部，其基于所述d轴电压指令值及所述q轴电压指令值而生成驱动所述逆变器的栅极信号，在该电力变换装置中，具有：电压检测部，其对所述电容器的电压进行检测；滤波部，其提取由该电压检测部检测到的电压的交流成分；乘法器，其将第一增益与来自该滤波部的输出相乘而输出；d轴电压补偿部，其将第二增益与该乘法器的输出相乘而作为d轴电压校正信号输出；以及q轴电压补偿部，其将第三增益与所述乘法器的输出相乘而作为q轴电压校正信号输出，所述栅极信号生成部通过基于将所述d轴电压校正信号与所述d轴电压指令值相加得到的信号以及将所述q轴电压校正信号与所述q轴电压指令值相加得到的信号而生成所述栅极信号，从而抑制由所述交流电源所具有的电感成分和所述电容器形成的LC共振现象所导致的过电压的发生。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，在将所述d轴电流检测值设为id、将所述q轴电流检测值设为iq时，按照下式对所述第二增益K2及所述第三增益K3进行设定：3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其中，具有相位前移部，在所述电力变换装置是以预先设定的控制周期进行数据的采样和运算的情况下，为了对基于所述控制周期的无用时间进行补偿，该相位前移部将所述d轴电压校正信号及所述q轴电压校正信号分别前移相当于所述控制周期的1.5倍的相位。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力变换装置，其具有：d轴电流补偿部，其对由于将所述第二增益与所述乘法器的输出相乘得到的电压而流过的d轴电流成分进行运算，作为d轴电流校正信号输出；以及q轴电流补偿部，其对由于将所述第三增...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川秀太，加藤昌则，丸本祥太郎，竹泽龙一，西村隼一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP