单相输出逆变器及其输出电流检测方法技术

提供一种单相输出逆变器及其输出电流检测方法，该单相逆变器能够以高精度通过较少数量的元件检测电流。在第一臂（８）中将第一电流检测器（６）布置在直流电源的正电极Ｐ侧和并联连接器（１）之间，在第二臂（９）中则将第二电流检测器（７）布置在直流电源的负电极Ｎ侧和并联连接器（４）之间，利用第一电流检测器（６）检测在第一传导模式中的电流，利用第二电流检测器（７）检测在第二传导模式中的电流，并根据从第一电流检测器（６）和第二电流检测器（７）输出的信号来检测输出电流。

【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单相输出逆变器，更具体地，涉及一种包含电流 检测器的。
技术介绍
现有技术1常规地，已经公开了一种检测流过耦合到在一个臂的直流电源中 的正电极侧的并联连接器的电流和流过耦合到在该一个臂的直流电源 中的负电极侧的并联连接器的电流，由此检测输出电流的方法(例如， 参见专利文献l)。图4是示出了根据第一种现有技术的逆变器设备的电流检测电路 的示意图。在图4中，数字61至66表示分别由半导体开关元件11至16以 及二极管21至26组成的并联连接器。该二极管21至26与这些半导 体开关元件以相反方向并联连接。数字31至34表示电流检测电阻。 数字41至44表示用于分别放大跨电流检测电阻两端的电压的放大器。 数字50表示耦合到每个臂的输出端U、 V、 W的电力负载。P表示逆 变器的直流总线的正电极，而N表示负电极。此外，数字67表示U臂，数字68表示V臂，以及69表示W臂， 并且这些臂中的每一个具有串连连接的两个并联连接器。而且，U臂 67包括分别在正电极P和并联连接器61之间以及在负电极N和并联 连接器62之间的电流检测器31和32。 W臂69包括分别在正电极P 和并联连接器65之间以及在负电极N和并联连接器66之间的电流检测器33和电流检测器34。 接下来，将描述操作。图5A至图5D是说明该现有技术的电流检测操作的时序图。图5A示出了 U相的输出电流。图5B示出了跨电流捡测电阻31 两端的电压。图5C示出了跨电流检测器32两端的电压。通过分别用放大器41和42放大电流检测器31和32的电压并通 过放大器(未示出)将它们相加，可以获得在图5D中所示的U相的电 流检测信号。更具体地，通过耦合到U臂的两个电流检测电阻来检测U相的输 出电流，并通过耦合到W臂的两个电流检测电阻来检测W相的输出电 流。现有技术2此外，已经公开了一种向三相逆变器的每个臂提供电流检测器， 用于检测流向耦合到直流电源的负电极N侧的并联连接器的电流的方 法。在这种方法中，同时检测在PWM控制中具有较短关闭时间的两相 的负电极侧上的并联连接导体的电流，并将该电流设为该逆变器的输 出电流(例如参见专利文献2)。图6是示出了根据第二种现有技术的逆变器设备的电流检测电路 的示意图。在图6中，数字61至66表示并联连接器。数字35至37表示电 流检测器，用于检测流向耦合到每个臂的直流电源的负电极N侧的并 联连接器的电流。数字50.表示耦合到输出的电负载。数字71表示用于选择检测相的检测相选择部分。数字72表示用于对通过该选择部分 获得的电流检测值进行取样的电流检测部分。接下来，将描述操作。图7是示出了该现有技术的操作的操作波形图。分别用u相、V相和W相电压命令来比较载波，并产生U臂、V 臂、W臂驱动信号。分别通过电流检测器35、 36、 37检测流向如图6 所示的U臂67、 V臂68和W臂69的负电极N侧上的并联连接器62、 64和66的电流，接着将电流输入到检测相选择部分71。该检测相选 择部分71在直流电源的负电极N侧上选择具有较长的半导体开关装置 导通时间的两个相，然后将这两个相位输入到该电流检测部分72。电 流检测部分71同时还基于采样定时信号在所选择的两个相的导通电流 上执行采样，然后将采样值设置作为所选择相的输出电流。专利文献1: JP-A-2000-166247 专利文献2: JP-A-2003-7915
技术实现思路
技术问题单相逆变器可以由在上述第一种现有技术中公开的三相逆变器设 备的三个臂中的两个构成。但是，例如，当由U臂和V臂构成该单相 逆变器时，存在着这样的问题，由于V臂没有电流检测器，因而无法 检测由半导体开关元件故障导致的上臂和下臂中的短路电流。此外， 当由U臂和W臂构成该单相逆变器时，需要总共四个电流检测器。出 于这些原因，存在费用增加的问题。当把上述第二种现有技术中公开的三相逆变器的电流检测电路应 用于单相输出逆变器时，仅能够检测在第二传导(convection)模式中的电流，在该模式中电流经并联连接器和直流电源的负电极N侧流回。 因此，存在检测精度变低的问题。因此，出于上述考虑本专利技术应运而生，本专利技术的目的是提供一种 具有高可靠性的。该输出逆变器配备元件数量少，价格低廉并且能够i以很高的精度检测电流。此外， 即使由于噪声造成臂短路，该输出逆变器也能够检测短路电流。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术具有以下特征。根据本专利技术的第一个方面，在单相输出逆变器中，将两个并联连 接器串联连接，并联连接器中的每一个包含半导体开关元件和以相反 的方向与该半导体幵关元件并联连接的二极管，将具有适用作相输出 端的连接部分的该串联连接器设置为对应于一个相的臂，并且将两个 臂彼此并联耦合在直流电源的正负电极之间。为两臂之一的第一臂在 直流电源的正电极和并联连接器之间设有第一电流检测器，用于检测 流向耦合到第一臂的直流电源的正电极侧的并联连接器的电流。为另 一臂的第二臂在直流电源的负电极和并联连接器之间设有第二电流检 测器，用于检测流向耦合到第二臂的直流电源的负电极侧的并联连接 器的电流。根据本专利技术的第二个方面，在一种检测单相输出逆变器的电流的 方法中，将两个并联连接器串联连接，并联连接器中的每一个包含半 导体开关元件和以相反的方向与该半导体开关元件并联连接的二极 管，将具有适用作相输出端的连接部分的该串联连接器设置为对应于 一个相的臂，并且将两个臂彼此并联连接在直流电源的正负电极之间， 其中，为两臂之一的第一臂在直流电源的正电极和并眹连接器之间设 有第一电流检测器，用于检测流向耦合到第一臂的直流电源的正电极 侧的并联连接器的电流，以及其中，为另一臂的第二臂在直流电源的负电极和并联连接器之间设有第二电流检测器，用于检测流向耦合到 第二臂的直流电源的负电极侧的并联连接器的电流，该方法包括利 用第一电流检测器检测在第一传导模式中的电流，该电流通过耦合到 正电极的并联连接器流回；利用第二电流检测器检测在第二传导模式 中的电流，该电流通过耦合到负电极的并联连接器流回；并根据第一 电流检测器和第二电流检测器的输出信号来检测输出电流。根据本专利技术的第三个方面，该方法还包括将用于提供第一臂的 电压的命令的第一输出电压命令与用于产生PWM信号的载波进行比 较，由此产生用于驱动第一臂的半导体开关元件的第一臂驱动信号； 将用于提供第二臂的电压的命令的第二输出电压命令同该载波进行比 较，由此产生用于驱动第二臂的半导体开关元件的第二臂驱动信号； 在该载波的最低点上在第一传导模式中的电流上执行采样；和在该载 波的最高点上在第二传导模式中的电流上执行采样。本专利技术的优点根据本专利技术的第一个方面，使用了一种给每个臂设有一个电流检 测器的结构。因此，该结构与现有技术中的结构相比，具有的元件数 量更少，且更廉价。此外，每个臂设有电流检测器，并且由此上臂和 下臂短路电流以及地电流也都能够被检测。因此，可以实现具有高可 靠性的单相输出逆变器。根据本专利技术的第二个方面，具有在一个载波周期中对电流检测两 次时的时间。因此，可以在很短的检测周期中以高精度检测电流。附图说明图1是根据本专利技术实施例的单相输出逆变器的电路图； 图2是示出根据本专利技术实施例的电流流动的电路图； 图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相输出逆变器，其中将两个并联连接器串联连接，所述并联连接器中的每一个包含半导体开关元件和以相反的方向与所述半导体开关元件并联连接的二极管，将具有适用作相输出端的连接部分的该串联连接器设置为对应于一相的臂，并且将两个臂彼此并联连接在直流电源的正负电极之间，　其中，为所述臂之一的第一臂在所述直流电源的正电极和所述并联连接器之间设有第一电流检测器，用于检测流向耦合到所述第一臂的所述直流电源的正电极侧的所述并联连接器的电流，和　其中，为另一臂的第二臂在所述直流电源的所述负电极和所述并联连接器之间设有第二电流检测器，用于检测流向耦合到所述第二臂的所述直流电源的负电极侧的所述并联连接器的电流。

【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：樋口雅人，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]