电力变换器的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力变换器的控制装置。电力变换器的控制电路具有：电压指令单元，发生电压指令信号；电压指令补偿单元，进行针对上述电压指令信号的补偿，发生补偿电压指令信号；以及开关模式运算单元，根据上述补偿电压指令信号和载波，发生针对电力变换器的各半导体开关元件的开关信号，在将上述电力变换器的变换基频设为ｆ，并将上述载波的载波频率设为ｆｃ时，上述电压指令补偿单元发生包括从用ｆｃ－ｎ×ｆ表示的组中选择的至少１个补偿频率分量的补偿信号，根据该补偿信号发生上述补偿电压指令信号，其中ｎ为连续的正以及负的整数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在直流电力与交流电力之间进行电力变换的电力变 换器的控制装置。
技术介绍
作为这种电力变换器，公知使用脉宽调制(PWM)来导通、断 开多个各半导体开关元件的PWM逆变器。该PWM逆变器在各相变 换电路的上下臂(arm)分别具有半导体开关元件，通过使用脉宽调 制后的开关信号互补地导通、断开构成这些上下臂的各半导体开关元 件，发生具有被控制的振幅和被控制的频率的交流输出电压。通过使 用PWM模式运算器，将电压指令信号与栽波进行比较，而生成净皮脉 宽调制的开关信号。在载波中大多使用三角波。在脉宽调制中，大多使用非同步的脉宽调制方式。在该非同步的 脉宽调制方式中，载波频率fc不拘泥于PWM逆变器的变换基频f、 即PWM逆变器的交流输出电压的基频f而被设为一定值。该非同步次数、并且电压指令的更新定时与载波的顶点同步而可以使用微型计 算机来容易地控制等理由而被广泛采用。也可以使用在微型计算机中 搭载有非同步的脉宽调制电路的计算机。在该非同步的脉宽调制方式中，需要设定成载波的载波频率fc 成为相对PWM逆变器的基频f充分高的频率。例如，在由总合电子 出版社发行的"AC寸一求、>77厶。理論&設計0実際(AC伺服系 统的理论和设计的实际)，，(1997年第4版)为题的文献的44页中， (fc/f)需要设为9以上。但是，对于应用了 PWM逆变器的领域， 作为半导体开关元件使用大容量的半导体开关元件，所以有时无法将载波频率fc设定成相对PWM逆变器的基频f充分高。在无法充分增 大(fc/f)的情况下，在PWM逆变器的交流输出电压中发生被称为 抖动(beat)的振动，因而PWM逆变器的交流输出电压的精度显著 降低，由此产生在负载电路中也发生脉动等恶劣影响。抖动成为具有 用fc-nxf (n为正以及负的整数)表示的至少1个频率的1个信号、 或具有这些频率的多个信号的組合。为了抑制该抖动，以往提出例如釆用同步脉宽调制方式的技术。 在该同步脉宽调制方式中，将载波频率fc根据PWM逆变器的基频f 的变化，而设为该基频f的整数倍的频率，或者使构成PWM逆变器 的各相变换电路的上下臂的半导体开关元件的开关动作与PWM逆变 器的基频f同步，而提高PWM逆变器的交流输出电压的精度。如果 采用该同步脉宽调制方式，则PWM逆变器的交流输出电压的波形与 电压指令波形同步，所以可以抑制抖动。但是，在非同步的脉宽调制 方式中，在进而采用该同步脉宽调制的情况下，需要为其追加、改造 特别的装置，存在成本上升的缺点。在日本特开平9- 238472号公报(专利文献l)中，公开出如下 的技术对针对PWM逆变器的半导体开关元件的开关模式的脉宽进 行积分，而估计出PWM逆变器的交流输出电压，向下次的电压指令 加上该估计出的交流输出电压与电压指令的差分而进行补偿，由此抑 制抖动。另外，在日本特开2005 -224093号公报(专利文献2)中， 公开出通过矫正载波的频率而抑制抖动这样的技术。专利文献l:日本特开平9-238472号公报专利文献2:日本特开2005 - 224093号/>报
技术实现思路
但是，在专利文献l中，通过脉宽的积分，估计出PWM逆变器 的交流输出电压，所以在该估计中产生延迟，而仅可以在下次的电压 指令中进行补偿，并且该补偿也是反馈控制，所以在抖动的频率高的情况等下难以抑制抖动。另外，在专利文献2中，为了矫正栽波的频5率，而需要追加特别的栽波的矫正电路。本专利技术提供一种改良后的电力变换器的控制装置，与这些现有技 术相比，可以更简单而且高精度地抑制抖动。本专利技术的电力变换器的控制装置对利用多个半导体开关元件在 直流电力与交流电力之间进行电力变换的电力变换器进行控制，其特征在于，具有电压指令单元，发生电压指令信号；电压指令补偿单 元，进行针对上述电压指令信号的补偿，发生补偿电压指令信号；以 及开关模式运算单元，根据上述补偿电压指令信号和载波，发生针对 上述各半导体开关元件的开关信号，在将上述电力变换器的变换基频 设为f,并将上述载波的载波频率设为fc时，上述电压指令补偿单元 发生包括从用fc-nxf表示的组中选择的至少l个补偿频率分量的补 偿信号，根据该补偿信号发生上述补偿电压指令信号，其中n为连续 的正以及负的整数。根据本专利技术的电力变换器的控制装置，在对电力变换器的各半导 体开关元件进行控制的控制电路中，向电压指令单元追加电压指令补 偿单元，而设为根据包括从用fc-nxf表示的组中选择的至少1个补 偿频率分量的补偿信号，补偿了电压指令信号的补偿电压指令信号， 其中n为连续的正以及负的整数，通过反馈控制，可以简单而且高精 度地抑制抖动。附图说明图1是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式1的框图。图2是详细示出实施方式1中的电压指令补偿器的框图。图3是示出实施方式1中的载波的波形图。图4是示出实施方式1中的电压指令的向量图。图5是详细示出实施方式1中的电压指令补偿信号发生器的框图。图6是详细示出实施方式1中的电压指令补偿信号发生器的变形例的框图。图7是示出与实施方式1的电力变换器的控制装置相关的各种波 形的波形图。图8是为了与图7进行比较而示出删除了上述实施方式1中的电 压指令补偿器的控制电路的各种波形的波形图。图9是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式2的框图。图10是详细示出实施方式2中的电压指令补偿器的框图。图11是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式3的框图。图12是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式4的框图。图13是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式5的框图。图14是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式6的框图。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术的几个实施方式进行说明。 实施方式1图1是示出本专利技术的电力变换器的控制装置的实施方式1的框 图。本实施方式1的电力变换器的控制装置包括电力变换器100和控 制电路10。电力变换器100在本实施方式1中，是PWM逆变器1001。 控制电路10构成针对电力变换器100的控制装置。该控制电路IO包 括作为电压指令单元的电压指令发生器1、作为电压指令补偿单元的 电压指令补偿器3、坐标变换器6、作为开关模式运算单元的PWM 模式运算器8。电压指令发生器l、电压指令补偿器3、坐标变换器6 是例如由微型计算机执行的单元。PWM逆变器1001例如是三相的PWM逆变器，包括U相变换电路100U、 V相变换电路100V、 W相变换电路100W。各相变换电 路100U、 IOOV、 IOOW相互并联连接在一对直流线IOIP、 IOIN之间。 U相变换电路100U具有上臂100UP和下臂IOOUN， V相变换电路 100V具有上臂IOOVP和下臂IOOVN， W相变换电路100W具有上臂 100WP和下臂IOOWN。 U相交流线102U连接在U相变换电路100U 的上臂100UP与下臂100UN之间。V相交流线102V连接在V相变 换电路100V的上臂100VP与下臂100VN之间。W相交流线102W 连接在W相变换电路100W的上臂100WP与下臂IOOWN之间。各上臂IOOUP、 IOOVP、 100WP以及各下臂IOOUN、 IOOVN、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器的控制装置，该控制装置对利用多个半导体开关元件在直流电力与交流电力之间进行电力变换的电力变换器进行控制，其特征在于，具有：　电压指令单元，发生电压指令信号；　电压指令补偿单元，进行针对上述电压指令信号的补偿，发生补 偿电压指令信号；以及　开关模式运算单元，根据上述补偿电压指令信号和载波，发生针对上述各半导体开关元件的开关信号，　在将上述电力变换器的变换基频设为ｆ，并将上述载波的载波频率设为ｆｃ时，上述电压指令补偿单元发生包括从用ｆｃ－ｎ×ｆ 表示的组中选择的至少１个补偿频率分量的补偿信号，根据该补偿信号发生上述补偿电压指令信号，其中ｎ为连续的正以及负的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：古谷真一，佐竹彰，泽木润，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]