为了使三电平电力变换器之直流侧分压电容器所分电压均等，从而将直流电压变换为三电平交流相电压，提供了这样一种装置，它根据两个分压电容器的差值电压和交流电流的极性对三电平交流电压脉冲的上升和下降时刻进行补偿，从而调节交流电压的零电压周期。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【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电力变换器，它将直流电变换为交流电或将交流电逆变为直流电，尤其是关于控制电力变换器的直流侧跨接在电容器上的电压，从而控制三电平交流电压。通常的三电平电力变换器以下述方式运作串联的电容器将一个直流电压分为两个直流电压以产生三电平电压，所述三电平电压包括高、中、低电位，接通或断开立电路的开关器件以有选择地将三电平电源引入电力变换器的交流侧。一种交流输出电压的控制方法，其中，将电力变换器用作将直流电变换为交流电的逆变器，所述方法在1988年4月的PESC88年度记录中P1255-1262的“三电平脉冲宽度调节波形之产生与优化的新颖方法”一文(以下称为文件1)中已作了揭示。文件1提出了一种双极调制方法，其中通过零电压交替地输出正向和负向脉冲电压，它用作进行波形改进及三电平逆变器的精确电压控制的一种调制方法。然而，三电平电力变换器存在这样的问题用来将直流电压一分为两的电容器(下文称为分压电容器)上的电压是不平衡的。这种不平衡是由于分压电容器的不均等电压分配而造成的。由于流入分压电容器之串联接点(下文中称为中性点)的直流电流成分造成了不均等的电压分配。这种不合需要的电流流通是由于分压电容器电容值的不同、电力变换器之交流电压的离散(正向和负向脉冲的不平衡)或输出电流的失真(正向和负向电流波形的不平衡有可能是由高次谐波的重叠而引起的)。电气工程师协会半导体电源研究组SPC-91-37于1991年6月第111-120页所刊登的日本专利公开第2-101969(1995)号、题为“NPC逆变器之直流输入电容器的平衡控制”(下文称为文件2)文中揭示了一种限制分压电容器之电压不平衡的技术。日本专利公开第2-101969(1995)中揭示的限制两个直流成分电压不平衡的技术即文件1的双极调制方法，它改变两个正弦调制波形的幅度以限制电压不平衡。同样的，文件2中所揭示的限制两直流成分的电压不平衡的技术即文件1的双极调制方法，与日本专利公开第2-101969(1995)中一样，根据驱动或再生状态将一个相应于两直流电压之差电压的直流成分的信号叠加在逆变器的电压指令上。然而，上述一般技术的缺点在于，它们无论如何也不能限制电压的不平衡，或即便它们对差电压进行了限制控制它们的限制能力也太弱。为了解决现有技术中上的上述问题，本专利技术的一个目的是使三电平电力变换器直流侧电力变换器的直流侧分压电容器能进行均等的电压分配。简单地说，根据本专利技术的电力变换器实现了上述目的。所述电力变换器带有串联连接的、用来对直流电压进行分压的电容器，其中，在将直流电压变换为具有三个电位的相电压之前，由电容器输出该直流电压，所述三电位包括正电位、零电位和负电位。所述变换器包括零电压调节装置，它用来根据电源变换装置的输出电流极性和串联连接的电容器的差值电压来调节零电压的持续时间。专利技术人对一般技术产生缺点的原因进行详细研究。应用这种一般的技术，即便对差值电压进行了限制控制，它们根本无法限制电压不平衡或其限制能力太弱。他们发现在低负载功率因数区域，控制作用很小。由于上述一般技术根据电力变换器的输出电压进行限制控制，这使它们存在这样的区域，在该区域内，即便以限制方向进行控制，实际的控制都不合需要地使差值电压变大。这是因为，除非负载为电阻性负载情况，电力变换器输出电流相位与输出电压相位不会一致，或者说功率因数不等于1，因此，存在这样的时间间隔，期间使补偿电流按其原来必须注入中性点相反地反向流通。因此，无法由来自规定方向的差值获得控制作用。特别地，如果功率因数为0，就完全没有不能获得的控制效能。本专利技术检测电力变换器输出电流的极性是否与中性点电流相同，以确定补偿电流的极性，从而可进行控制，使差值电压减小。附图说明图1是示出了本专利技术之第一实施例的简图;图2是示出了中性点电压控制之控制方向的图表;图3是对电压电容器的电压不平衡进行补偿的工作波形的实例;图4(a)、4(b)是双极调制中相电压波形的一种实例;图5(a)、5(b)是单极调制中相电压波形的一种实例;图6是示出了本专利技术之第二实施例的简图;图7是第二实施例中相电压与电流间的关系;图8是第二实施例中对电压电容器电压的不平衡进行补偿的工作波形的实例;图9是示出了逆变器对应于频率的输出电压的示图;图10是根据基本调制波形的调制方法。以下参照附图、作为本专利技术的一种实施例描述了逆变器中使用的电力变换器中性点电压控制主电路的工作情况及原理，所述逆变器用来驱动一电动车。图1示出了三相基本电路的简图。图中示出了直流电压源5(电动车电源线)，直流电抗器60，分压电容器61和62，它们用来从直流电压源5的电压中得到中性点0。图中还示出了构成自熄弧开关装置的开关元件7a、7b和7c。根据加在开关器件上的选通信号，每一开关元件可有选择地输出高电位电压(P点电压)、中电位电压(O点电压)或低电位电压(N点电压)。例如，开关元件7a带有自熄弧开关器件70至73(这里是IGBT或作为一种替换可以是GTO或晶体管)、回流整流器件74至77，及辅助整流器件78和79。本实施例中采用的负载是感应电动机8。开关元件7a和7b与开关元件7a构成相同。作为一实例，参照下文的表1对U相开关元件7a的基本工作情况进行描述。应该注意，除非另有说明，参考电位系位于中性点O，而开关元件7a的输出电压是逆变器的输出相电压。 如表1中所示，根据三种导通模式来接通或断开形成开关元件7a的开关器件70至73。即，在其直流侧输出P电位的输出型式P中，接通开关器件70和71并断开72和73，馈送出输出电压+Vcp。在输出中性点电位的输出模式O中，接通开关器件71和72并断开70和73，馈送出零输出电压。在输出N点电位的输出模式N中，断开开关器件70、71并接通72和73，馈送出输出电压-Vcn。如果分压电容器电压完全平衡，Vcp＝Vcn。表中有单相开关元件电路和分压电容器的等效电路。开关元件等效于三向开关，它对电压脉冲的时间间隔和极性进行控制，从而控制输出电压eu。在日本专利公开第51-47848(1976)和56-74086(1981)中详细描述了三电平逆变器的主电路。接下来，下文中描述了中性点电压控制的原理。图2描述了仅基于所检测信号的单相控制方向。所检测信号包括分压电容器的差值电压△Vc(＝Vcp-Vcn和输出电流iu、iv和iw中之一。它们之积的极性确定了控制方向。根据分压电容器的差值电压△Vc来调节受控制的变量△T。根据分压电容器之差值电压的极性和输出电流的极性以下述四种方法来进行调节。(1)分压电容器的差值电压为正，或Vcp＞Vcn。(a)如果输出电流为正，假设由图1中箭头表示的电流iu为正，应进行控制以减小Vcp并增大Vcn。这种电压不平衡可通过在中性点电流iou上叠加新的补偿电流成分予以改善。应该注意到，即使补偿电流成分的极性相同，中性点电流iou持续时间的调节方向取决于输出电流的极性。这意味着应将负补偿电流成分叠加在中性点电流iou上，所述负补偿电流成分在图1中用虚线箭头表示，它流入中性点。使电流流入中性点意味着对正向侧的分压电容器61放电，对负向侧的分压电容器62充电。因此，可解决Vcp＞Vcn的电压不平衡。这种情况下，逆变器工作时输出电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力变换器，带有串联联接的、用来对直流电压进行分压的电容器，其特征在于，由电容器输出直流电压，然后将直流电压变换为具有三个电位的交流相电压，所述三个电位包括正、零和负电位，所述交换器包括零电压调节装置，用它来根据电源变换器的输出电流极性和串联联接的电容器的差值电压来调节零电压持续时间。
【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：仲田清，照沼睦弘，棚町德之助，中村清，
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]
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