电力变换装置制造方法及图纸

在电力变换装置中，在将非对称三角波设为载波信号来进行脉冲宽度调制时，产生高次谐波。为了抑制该高次谐波，以使指令值失真的方式预先进行校正，根据校正后的指令值和非对称载波信号来确定开关动作的栅极信号，进行脉冲宽度调制，得到没有失真的输出电压或者输出电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置
本专利技术涉及将半导体器件用于开关元件的电力变换装置，特别涉及将非对称波形的信号用作载波(carrier)信号的电力变换装置。
技术介绍
以往以来，通过使绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化膜半导体场效应晶体管(MOSFET)或晶闸管这样的半导体器件进行开关而将输入电力变换成任意形态的输出电力的电力变换装置在各种用途中被使用。在该电力变换装置中，如果在输入输出电力中包含失真，则成为设备类的噪声或振动的原因，所以实施抑制该输入输出电力的失真的应对措施。作为其一，使用脉冲宽度调制方式，高速地进行控制，使输出尽可能与正弦波接近。另外，在这里，为了生成开关信号，执行载波比较方式这样的方法。该载波比较方式是指对被称为载波信号或者载波的高频信号与基于电压或者电流的指令值进行比较而确定开关信号，具体来说，在指令值大于载波信号的情况下将开关信号设为“高”，在指令值小于载波信号的情况下将开关信号设为“低”。作为该载波信号，通常使用对称三角波。该“对称三角波”特别是指从最大值单调减少到最小值所需的信号减少期间与从最小值单调增加至最大值的信号增加期间相等的左右对称的三角波波形。使用对称三角波的理由在于，根据对称三角波具有的高次谐波分量与非对称三角波具有的高次谐波分量的比较，后者比前者的低阶高次谐波较多。但是，与生成对称三角波的电路结构相比，生成非对称三角波的电路结构更简单，所以，一般考虑代替对称三角波而使用信号增加期间与信号减少期间不相等的三角波波形、即“非对称三角波”，但在将非对称三角波用作载波信号的情况下，由于低阶高次谐波引起输出的失真，所以如专利文献1中提出的内容那样，即使使用非对称三角波，也并非将非对称三角波直接用作与指令值进行比较的比较信号，而是对锯齿波形的信号施加校正而调整成对称三角波，将该调整后的对称三角波作为载波信号来进行与指令值的比较，并非将非对称三角波直接用作载波信号。专利文献1：日本专利第3326790号公报
技术实现思路
在以往的电力变换装置中，在将非对称波形的信号用作载波信号的情况下设想高次谐波的问题，所以一般认为使用对称三角波作为载波信号是当然的，所以未研究将非对称波形的信号用作载波信号的电力变换装置。本专利技术的目的在于提供将非对称波形的信号用作载波信号而能够抑制输出波形的高次谐波的电力变换装置。本专利技术的电力变换装置具备：电力变换电路，通过半导体器件的开关动作进行电力变换；非对称载波信号发生单元，产生信号减少期间与信号增加期间不同的非对称载波信号，其中所述信号减少期间是载波信号从最大值向最小值变化所需的期间，所述信号增加期间是所述载波信号从最小值向最大值变化所需的期间；指令值发生单元，产生指令值；指令值校正单元，接受来自所述非对称载波信号发生单元的所述非对称载波信号和所述指令值发生单元的所述指令值，根据所述非对称载波信号校正所述指令值，输出校正后指令值；以及比较单元，对来自所述指令值校正单元的所述校正后指令值与所述非对称载波信号进行比较，确定所述电力变换电路的所述开关动作的栅极信号。根据本专利技术的电力变换装置，在以重叠想要去除的阶数的高次谐波信号的方式校正指令值之后，利用非对称载波信号进行脉冲宽度调制，从而能够得到失真小的输出波形。因此，即使将非对称波形的信号用作载波信号，也能够抑制电力变换装置的输出电力的波形的高次谐波。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的结构图。图2是示出相对于本专利技术的实施方式1的比较例的电力变换装置的结构的结构图。图3是示出本专利技术的实施方式1的电力变换装置的动作状态的信号波形图。图4是示出相对于本专利技术的实施方式1的比较例的电力变换装置的动作状态的波形图。图5是示出在本专利技术的实施方式1的电力变换装置中使用锯齿波形的信号作为载波信号的情况下的载波频谱的图。图6是对对称三角波与非对称三角波的傅里叶系数进行比较的图。图7是本专利技术的实施方式2的电力变换装置的结构图。图8是本专利技术的实施方式3的电力变换装置的结构图。图9是本专利技术的实施方式3的电力变换装置的高次谐波参照单元的振幅频谱的说明图。图10是示出本专利技术的实施方式3的电力变换装置的高次谐波电压失真校正单元的效果的说明图。图11是本专利技术的实施方式4的电力变换装置的结构图。图12是本专利技术的实施方式5的电力变换装置的结构图。图13是本专利技术的实施方式6的电力变换装置的结构图。图14是本专利技术的实施方式7的电力变换装置的结构图。图15是说明本专利技术的实施方式7的相电流复原方法的原理的说明图。具体实施方式实施方式1.以下，根据图1说明本专利技术的实施方式1的电力变换装置。图1是实施方式1的电力变换装置110的概略结构图，示出实现脉冲宽度调制控制的载波比较方式的结构。在该电力变换装置110中具备将半导体器件用于开关元件的电力变换电路3，比较单元5被连接到电力变换电路3，从比较单元5对电力变换电路3供给控制开关动作的栅极信号。比较单元5通过载波比较方式生成栅极信号，非对称载波信号发生单元4和指令值校正单元16被连接到比较单元5。另外，供给期望的波形的指令值的指令值发生单元15被连接到指令值校正单元16。期望的波形的指令值信号被从指令值发生单元15供给到指令值校正单元16，在该指令值校正单元16中校正指令值信号，生成校正后指令值信号。根据在非对称载波信号发生单元4中生成的非对称三角波的状态进行该校正。为了明确本专利技术的实施方式1与现有技术的差异，在图2中示出现有技术的概略结构。图2所示的结构是以往的实现脉冲宽度调制控制的电力变换装置，在图中对相同或者相当的部分附加相同的符号。如图所示，与本申请专利技术不同之处是与比较单元5连接的结构。即，该图2中示出的是对称载波信号发生单元140和指令值发生单元15被连接到比较单元5，从对称载波信号发生单元140供给对称三角波信号作为载波信号，直接从指令值发生单元15供给指令信号。如果对该图1与图2进行比较则可以明确，在本申请专利技术中，使用非对称波形的信号作为载波信号，根据该非对称载波信号的状态，对指令值信号施加校正而生成校正后指令值信号，对校正后指令值信号与载波信号进行比较。在用信号波形图表示图1所示的实施方式1的动作状态时，如图3所示。图3(a)示出信号的状态，在图中a是载波信号且是非对称三角波信号。b是期望的电压波形的指令值信号。c表示将非对称三角波信号a的2阶高次谐波重叠于指令值信号b而得到的校正后指令值信号。此外，图3(a)中的阶梯状的波形表示对校正后指令值信号c进行零阶保持而得到的信号。图3(b)示出使用图3(a)所示的非对称三角波信号a和校正后指令值信号c进行脉冲宽度调制控制而得到的输出信号(栅极信号)。图3(c)是对图3(b)所示的输出信号进行频率解析的结果，如此处所示，通过对指令值信号进行校正，2阶高次谐波频谱几乎未出现。在该例子中，在仅使2阶高次谐波重叠于指令值之后进行调制，但在想要抑制其它阶数的高次谐波的情况下，使该阶数的高次谐波重叠于指令值即可。当然也能够将阶数不同的2个以上的高次谐波同时重叠。在该方法中，重叠的高次谐波的振幅和相位极为重要，但求出它并不那么困难。与图3同样地，在图4中示出图2所示的比较例中的信号的状态。图4(a)示出信号的状态，a0是载波信号且是对称三角波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，其特征在于，具备：电力变换电路，通过半导体器件的开关动作进行电力变换；非对称载波信号发生单元，产生信号减少期间与信号增加期间不同的非对称载波信号，其中所述信号减少期间是载波信号从最大值向最小值变化所需的期间，所述信号增加期间是所述载波信号从最小值向最大值变化所需的期间；指令值发生单元，产生指令值；指令值校正单元，接受来自所述非对称载波信号发生单元的所述非对称载波信号和所述指令值发生单元的所述指令值，根据所述非对称载波信号校正所述指令值，输出校正后指令值；以及比较单元，对来自所述指令值校正单元的所述校正后指令值与所述非对称载波信号进行比较，确定所述电力变换电路的所述开关动作的栅极信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.14 JP 2015-1401871.一种电力变换装置，其特征在于，具备：电力变换电路，通过半导体器件的开关动作进行电力变换；非对称载波信号发生单元，产生信号减少期间与信号增加期间不同的非对称载波信号，其中所述信号减少期间是载波信号从最大值向最小值变化所需的期间，所述信号增加期间是所述载波信号从最小值向最大值变化所需的期间；指令值发生单元，产生指令值；指令值校正单元，接受来自所述非对称载波信号发生单元的所述非对称载波信号和所述指令值发生单元的所述指令值，根据所述非对称载波信号校正所述指令值，输出校正后指令值；以及比较单元，对来自所述指令值校正单元的所述校正后指令值与所述非对称载波信号进行比较，确定所述电力变换电路的所述开关动作的栅极信号。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述指令值校正单元是使用利用所述非对称载波信号产生的高次谐波来校正所述电力变换电路的输出的指令值的高次谐波电压失真校正单元，所述高次谐波电压失真校正单元抑制所述高次谐波中的2阶高次谐波。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述高次谐波电压失真校正单元具备减法器，在所述减法器中从所述指令值减去所述高次谐波，将所述校正后指令值输出到所述比较单元。4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，所述高次谐波电压失真校正单元具备高次谐波参照单元，该高次谐波参照单元基于所述指令值参照利用所述非对称载波信号产生的高次谐波分量，输出校正信号，使用所述校正信号来校正所述指令值，输出所述校正后指令值。5.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，所述高次谐波电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥健治，川村敏，
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