进行反馈控制的变流器控制装置和方法制造方法及图纸

一种变流器控制装置，包括减法器（２６ｃ），用来检测与变流器输出电流信号（Ｉ↓［ｏ］）的波形同步而产生的参考电流信号（Ｉ↓［ｃ］）和变流器输出电流信号（Ｉ↓［ｏ］）之间的误差（ｅ）；延迟部分（２８），用来把信号（ｆ）延迟一指定的时间间隔，该信号（ｆ）是通过放大误差（ｅ）并且经过滤波消除其高频成分后得到的；误差波形积分部分（２９），用来积分延迟部分（２８）输出的延迟信号ｆ；比例控制部分（３１），用来放大误差（ｅ）；和一个相加部分（３２），用来将比例控制部分（３１）输出的误差放大信号（ｅ２）与误差波形积分部分（２９）输出的变流器驱动波形图（Ｐ）进行相加。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制电源转换器或类似装置中使用的变流器的输出波形的变流器控制装置和变流器控制方法。现有的一种变流器(inverter)装置如在附图说明图1中所示。变流器装置50控制一变流器主体电路53，电路53输出用来驱动负载52的交流电，它的输入是来自直流电源51的直流电。在变流器装置50中，由数字信号处理器(DSP)形成的变流器控制装置54同时控制来自变流器主体电路53的输出电流值。下面描述由变流器装置54实现的控制方法。电流检测器55检测来自变流器主体电路53的输出电流，这个输出电流值在指定的取样频率下由模拟数字(A/D)转换器56进行模拟数字转换。由A/D转换提供的输出电流信号IO与参考电流信号IC一起作为变流器控制装置54的输入信号。变流器控制装置54包括由DSP中的软件编程来实现的一个误差放大部分57和一个脉宽调制(PWM)运算部分58。根据输出电流信号IO和参考电流信号IC，误差放大部分57计算出误差放大信号E＝K(IC-IO)，这里K表示比例增益。PWM运算部分58根据误差放大信号E计算出组成变流器主体电路53的切换元件(图中未标出)的导通(gate on)时间Ton。由变流器控制装置54算出的导通时间Ton输出到定时计数器电路59。根据输入的导通时间Ton，定时计数器电路59为每一个切换元件产生一个门驱动信号G，并把它输出到门驱动电路60。在门驱动(gate driving)电路60中，根据输入其中的门驱动信号G进行变流器主体电路53的切换作用。至于输出电流信号IO和参考电流信号IC的输入，误差放大信号E的计算，以及导通时间Ton的计算和输出，这些在指定的取样期间被连续地执行下去。如在下面所述的，可以把变流器控制装置54描述为比例控制系统。参考图2所示的控制方框图，变流器71(包括PWM运算部分58，定时计数器电路59，门驱动电路60，变流器主体电路53等)的输出电流信号IO通过电流检测器70(它对应电流检测器55和A/D转换器56)被检测，并且其电流值输入到误差放大部分57。在误差放大部分57中，减法部分57a从另外输入的参考电流信号IC中减去输出电流信号IO(IC-IO)。相减的结果通过从比例控制部分57b中得到的比例增益K而获得成比例地补偿，并且它的输出(＝误差放大信号)E输入到变流器71中。根据来自比例控制部分57b的输出E，变流器71产生输出电流信号IO。因此，在如此产生的输出电流信号IO上，叠加有由于变流器71的结构造成的不可避免的扰动N。例如，由于如下的作用而产生的扰动N。具体地，当切换元件例如IGBT(绝缘栅双极性晶体管)处于导通状态时，集电极电流并不与实际的导通时间成正比，源于这个事实的非线性引起扰动N。如果产生出这种扰动N，基频的谐波失真就叠加在输出电流上。通过无限地增加比例控制部分57b的比例增益K，有可能消除这种扰动N的影响。比例增益K越大，扰动N对输出电流信号IO的影响就越小。因此，在理想条件下，当比例增益K为无限大时，参考电流信号IC与输出电流信号IO之间的误差可能为0。然而，在实际的变流器控制装置50中，变流器主体电路53和其它外围电路均有包含延迟的频率特性。因此，当比例增益K增加时，控制系统将变得不稳定，从而导致振荡。因此，无限制地增加比例增益K并非是可行的解决方法。鉴于以上，在传统的变流器控制装置50中，一个低通滤波器61(如图1所示)提供在误差放大部分57的输出侧以便抑制输出电流信号IO的高频振荡。已经提出用低通滤波器61来滤波比例控制部分57b的输出(＝误差放大信号)E，以便在高频区域减少比例增益K，并且让PWM运算部分58用滤波后的输出F来进行PWM运算。然而，即使采取了这种措施，高频振荡也不能总是得到很好地抑制，这是因为低通滤波器61本身有延迟特性，这意味着作为解决方案的低通滤波器引入了新的延迟。一般来说，为了通过使用低通滤波器61有效地减少比例增益K，截止频率取得较小，同时衰减量增加了。但是，这些措施也导致了低通滤波器61的较大的延迟。因此，比例增益K不能容易地减少。在日本专利申请公开号为No.7-267495中，本专利技术的专利技术者提出了可以消除上述的延迟影响的变流器控制装置，这个方案将描述如下。在该变流器控制装置中，变流器输出通过一个周期性成分控制部分调整到所期望的输出波形。更具体地说，首先，变流器输出波形与所期望的输出波形之间的误差通过把变流器输出的基波的一个周期作为单位周期而计算出来，这样就产生基波的一个周期内的误差波形图。由此形成的误差波形图案在相位上被相对提前与所述的延迟大小相对应的数值，并且如此相位提前了的图案被叠加到变流器驱动波形图案中，变流器已根据变流器驱动波形图在最后周期内被驱动。换句话说，周期性成分控制部分积分经过相位提前处理的误差波形图，并且由此提供变流器驱动波形图。根据按这种方式产生的变流器驱动波形图，变流器的输出受到了控制。因此，对于变流器控制装置，有可能通过逐渐调整变流器输出波形直到它与所期望的输出波形相匹配，同时延迟所带来的影响得到了消除。进一步，通过使用变流器控制装置，有可能消除基频的谐波失真，这种失真是由于当IGBT导通时其集电极电流并不与实际的导通时间成正比这个事实引起的。然而，当负载突然发生变化时，这种能够消除延迟的影响和去除谐波失真的传统的变流器控制装置并不能提供足够的波形控制。因此，正如下面将要描述的，系统会发生不希望有的现象，例如不规则的电流波形和过大的电流。在传统的变流器控制装置中，其中变流器驱动波形图是通过积分经历了规定的相位提前处理的误差波形图而得到的，误差波形图在相位上提前以消除延迟的影响。然而，在实际的波形处理过程中，不可能使误差波形图提前。因此，相位提前处理是相对于变流器驱动波形图来说的，在实际中通过延迟误差波形图来实现的。因此，误差波形图的信息反映在延迟了一个周期的变流器输出上。如果与变流器71相连接的负载52处于稳定状态，这种方法显示了足够的控制效果。然而，如果负载突然发生变化，对这种突然变化产生响应的控制至少延迟接近一个周期，在这段时间滞后阶段内系统经历了不希望有的现象，例如不规则的电流波形和过大的电流。本专利技术的目的是提供一种变流器控制装置，这种变流器控制装置可以通过补偿引起高频振荡的延迟来在变流器输出的反馈控制中进行稳定的控制；同时，该变流器控制装置能改善输出波形的失真和对负载变动的响应。本专利技术的另一个目的是提供控制变流器的方法，其可以通过补偿引起高频振荡的延迟来在变流器输出的反馈控制中产生稳定的控制；并且能改善输出波形的失真和对负载变动的响应。根据本专利技术的一个方面，变流器控制装置包括一个用来检测所期望的输出波形和变流器输出波形之间的误差的误差检测部分；一个用来控制变流器输出以便降低误差的周期性成分的周期性成分控制部分；和一个用来控制变流器输出以便降低误差的不稳定成分的不稳定成分控制部分。当与变流器装置相连接的负载处于稳定状态时，变流器输出的波形主要由周期性成分控制部分来控制。负载的微小变动产生的换流器输出的不稳定成分由不稳定成分控制部分来校正。因此，当变流器控制装置中的IGBT处于导通状态时集电极电流并不与导通时间成正比这个事实引起的基频的谐波失真由周期性成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器控制装置，包括： 误差检测装置，用来检测所期望的输出波形和变流器输出波形之间的误差； 周期性成分控制装置，用来控制所述的变流器输出波形以便降低由所述的误差检测装置检测到的所述误差的周期性成分；和 不稳定成分控制装置，用来控制所述的变流器输出波形以降低由所述的误差检测装置检测到的所述误差的不稳定成分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：江口政树，小玉博一，竹林司，中田浩史，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]