脉宽调制逆变装置制造方法及图纸

本发明专利技术的ＰＷＭ逆变器通过对应于所述输出电压的输出电压要求和基波频率要求中至少一种要求产生电压脉冲把直流电压转换成交流电压，所述电压脉冲的宽度进行调制，所述逆变装置包含周期改变装置，用于对应于输出电压要求和基波频率要求中至少一种改变电压脉冲输出周期。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种把直流电转换成交流电的PWM逆变装置。如已有技术，在名称为“电源转换装置”的JP-A-227085/1995中揭示了一种组合异步调制模式和异步过调制模式来控制输出电压的PWM逆变器。这种装置具有开关特性，其中每个电压脉冲的输出周期在异步调制模式和异步过调制模式时都相等且恒定不变。在现有的技术中，如果电压脉冲的输出周期比以高频开关操作的基波的基频周期短得多，则不会产生问题。然而，如果把开关频率抑制在低频上以减少开关元件的开关损耗，则在逆变器的输出电流内会产生低频脉动，尤其是在异步过调制模式下。产生低频脉动的原因如下。在异步过调制模式时，在基波的每个零交叉的附近内产生的较窄的宽度电压脉冲不利地影响逆变电流控制的精度。在电压脉冲输出周期与基波周期不同步(即所谓的异步PWM方式)的情况下，在要输出的电压的基波的每个周期内，上述窄的宽度脉冲的输出定时或数量产生弥散。虽然在高频开关操作情况下，在逆变器的输出电流内产生低频脉动，但由于该脉动的电平非常低，所以它们的影响可略忽不计。然而，在低开关操作情况下，由于窄宽度脉冲的数量不多，并且上述弥散对逆变器的输出电流影响较大，所以电流脉冲变得突出。本专利技术的目的在于用PWM逆变装置来控制逆变器，使其在逆变电流内不产生低频脉冲，实现在逆变器内产生稳定的电流。上述的问题是通过提供用于对应于输出电压的要求设置电压脉冲输出周期的装置来解决的，其中在异步过调制操作时电压脉冲输出周期以输出电压要求的增加成比例地逐渐减小。在本专利技术中，由于通过减小异步过调制模式的脉冲输出周期来增加输出电压基波每个零交叉附近的窄宽度电压脉冲的数量，所以基波的每个周期的窄宽度电压脉冲数也增加，窄宽度电压脉冲的输出定时和数量的弥散的影响也变小，从而防止在异步过调制模式时产生电流低频脉动。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的组织结构。图2示出了在异步调制模式下调制波、载波和电压脉冲图形的波形。图3示出了在异步过调制模式下的调制波、载波和电压脉冲图形的波形。图4是电流波形曲线图，指出了已有相关方法的逆变电流脉动问题的例子。图5之图示出了输出电压要求与电压输出周期关系。图6示出了在PWM模式从异步调制模式转换到异步过调制模式时实施例的调制波、载波和电压脉冲图形的波形。图7是用本专利技术实现的没有脉动的电流波形的曲线图。下面参照附图详细解释本专利技术的实施例。图1示出了本专利技术的第一实施例，其中PWM逆变器通过组合异步调制模式操作与异步过调制模式操作来控制两电平逆变的输出电压。在图1中，标号1表示输出输出电压要求E*和输出电压基波频率F*的上控制单元，标号2表示异步PWM控制计算装置，标号3表示两电平逆变器的主电路，标号4表示逆变器的负载(感应电动机)。异步PWM控制计算装置2由电压脉冲输出周期设置装置21、输出电压要求转换成调制波幅度转换装置22、积分器23、函数y＝sin(x)的计算装置24和电压脉冲图形计算装置25组成。在下面，作为获得电压脉冲图形的方法的例子，解释三角波比较PWM方法。输出电压脉冲的输出周期Tp与载波的频率Fc相反。异步调制模式和异步过调制模式下脉冲图形、的调制波和载波的波形分别图示在图2和图3中。在图2和图3中，“A”表示调制波的幅度，Tp表示电压脉冲的输出周期，Fc表示载波的频率。在图2所示的异步调制操作下，以恒定不变的脉冲输出定时产生电压脉冲。而且，在图3所示的异步过调制操作下，产生一个宽脉冲，该脉冲延伸到中央两侧，即一个周期的输出电压基波内的峰值。而且，在异步过调制模式操作的电压脉冲图形波形中，为方便起见，把延伸到输出电压基波的峰值两侧的宽脉冲称为宽脉冲，把在输出电压基波的零交叉点附近的狭窄的脉冲称为窄脉冲。实际上，载波的频率Fc常通过得到逆变器主电路的开关元件的损耗来确定。因此，载波频率Fc有时被抑制在低频上。在低频开关的情况下，在异步过调制模式操作下，图3所示的窄脉冲只有几个。因此，由于异步调制模式操作产生的在输出电压基波的每个周期上脉冲输出定时或脉冲输出数的弥散的影响变得突出，在逆变器电流内产生如图4所示的低频脉动。上述的弥散是由于在异步调制模式下把载波的频率设置到与异步过调制模式下的输出电压调制波相同的低频值而引起的。由于在异步过调制模式操作时，在调制波幅度的绝对值超过载波幅度的绝对值时，即，在每个宽脉冲期间，开关操作停止，所以可以减少逆变器主电路内元件的开关损耗。现在请注意，可以把载波频率增加到使开关操作在每个宽脉冲期间停止相当的数量，如图1所示，所以在异步PWM控制计算装置2内设置了电压脉冲输出周期设置装置21。电压脉冲输出周期设置装置21与输出电压要求E*有关，并与输出电压E*的减小(载波频率Fc的提高)成比例地连续减小电压脉冲的输出周期Tp。在图5中，示出了输出电压要求E*与电压脉冲Tp的输出周期之间的关系。在异步过调制模式下，当输出电压要求E*增加时，电压脉冲的输出周期Tp与输出电压要求E*的增加成比例地线性减小，即线性增加载波的频率Fc。虽然在图5中，电压脉冲的输出周期Tp根据用％(额定率为100％)描述的输出电压要求E*的变化而变化，但也可以根据考虑了主电路内的元件的损耗以及由于在过调制模式下改变了开关频率而引起的磁力产生的噪声音色变化的预定函数来改变电压脉冲的输出周期Tp。而且，虽然，在异步调制模式下把电压脉冲的输出周期Tp设置成恒定不变，但它也可以根据输出电压要求E*改变周期Tp。下面，解释实施例的操作情况。当异步PWM控制计算装置2接收到输出电压要求E*和基频要求F*时，输出电压要求转换成调制波幅度装置22根据输出电压要求E*输出调制波的幅度“A”。而且，输出电压要求转换到调制波幅度装置22通过对基波频率要求F*进行积分得到基波相位θ，并利用函数y＝sin(x)24的计算装置计算基波相位的正弦值，sinθ。把该正弦值sinθ与调制波的幅度“A”相乘得到瞬时幅度“a”，并把它输入到电压脉冲图形计算装置25内。而且，把根据图5所示的关系得到的电压脉冲的输出周期Tp从已接收了输出电压要求E*的电压脉冲输出周期设置装置21输入到电压脉冲图形计算装置25。电压脉冲图形计算装置25在每个输出周期Tp对应于调制波的瞬时幅度“a”输出电压脉冲。在该实施例中，如图6所示，由于当PWM模式从异步调制模式转换到异步过调制模式时电压脉冲的输出周期减少，所以在零交叉附近的窄脉冲数量增加，它还为输出电压基波的每个电压脉冲输出周期增加了电压脉冲数。因此，在该实施例中，改善了异步过调制模式下的控制精度，还可以抑制逆变器电流内产生的低频脉动。图7示出了在异步过调制模式操作期间产生的逆变器电流的波形。从图7可以证明，在异步过调制模式操作下抑制了逆变器电流内产生的低频脉动。在电压脉冲图形计算装置25中，在应用三角波比较方法的情况下，比较输出电压基波的瞬时幅度与载波瞬时幅度，但也可以利用微型计算机计算电压脉冲图形。虽然，以两电平逆变器作为例子解释了本专利技术，但本专利技术还可以应用于三电平或更多的电平逆这器。如上所解释的，应用本专利技术，可以增加输出电压基波每个零交叉附近的窄脉冲数量，消除异步PWM方法本身固有的作为其特性的窄宽度脉冲的输出定时和数量弥散的影响。因此，可以抑制异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过产生电压脉冲，把直流电压转换成交流电压的ＰＷＭ逆变装置，它对所述电压脉冲的宽度进行调制，至少异步过调制模式的一个ＰＷＭ模式在输出电压基波的峰值附近产生宽度比所述基波的每个零交叉附近内产生的脉冲宽度更宽的脉冲，其特征在于，所述ＰＷＭ逆变装置包含：电压脉冲周期改变装置，用于在所述异步过调制模式中对应于所述输出电压要求和基波频率要求中至少一个要求的值改变所述电压脉冲的输出周期。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安田高司，丰田瑛一，铃木优人，仲田清，稻荷田，照沼睦弘，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]