脉冲宽度调制变换装置的控制方法制造方法及图纸

一种用于控制带有交直流变换电力变换器的脉宽调制变换装置的方法，它包括：在该变换装置中给与交流电源相位相同的电压，即同相电压设定一同相电压极限值；当同相电达到该极限值时，产生一无功电流，使同相电压不超过极限值，从而控制前述电力变换器。采用本发明专利技术，可以获得成本低、结构紧凑并且有高精度的稳定控制的ＰＷＭ变换装置。（*该技术在2010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PWM变换装置改进的控制方法。交直流变换装置中控制无功电力的装置可见于特公昭61-37864号公报。它是采用电压型脉幅调制反相器的交流电动机的控制装置，测出交流电源一侧的无功电力和交直流变换器的直流输出电压，对于电源电压，控制同相成分电压的大小，以使无功电力处于设定值，同时，对于电源电压，控制90°相位差成分电压的大小，以使直流电压处于设定值。藉此，电动机能够电动运转和再生制动，并且能够有高的交流电源功率。另外，PWM反相装置中修正电压信号的装置可见于特开昭60-229676号公报。已有的象PWM变换器之类的交直流变换装置因为象上面那样构成，故在电源电压上升，尤其是再生的时候，如果再生电流增加，则正交电压设定值V＊d和同相电压设定值V＊q增大，因此，三相交流电的电压指令值V＊d、V＊v和V＊w变大。这样的问题用图3的向量图进行说明。图中以电源电压E作为基准，在无功电流Id＝0的条件下，如果存在有功电流Iq的话，输出电流I与有功电流Iq相等，与电源电压E同相。再有，如考虑到插入在交流电源与电力变换器之间的电抗线圈上的电压降，则它为WLI。因此，根据V＊＝E-WLI，电压指令值V＊成为图中那样，与电压指令值V＊的电源电压E正交的成分用正交电压设定值V＊d表示，同相的成分用同相电压设定值V＊q表示。亦即，在功率因数良好的状态下，V＊变得很大。其结果是，因为能够输出的三相交流电压受直流电压Ed限制，所以存在的问题是会引起电压饱和，使控制变得不稳定。另外，如果做到直流电压Ed能大到有充分余量，则为了确保耐压，装置变得庞大。本专利技术就是为了解决上述问题而作出的，它不会引起电压饱和。本专利技术目的在于提供成本低、结构紧凑的PWM变换装置，它能够有高精度的稳定控制，同时，没有因直流电压大到具有充分余量而确保耐压的必要。本专利技术的控制PWM变换装置的方法是，设定同相电压设定值V＊q的极限值，如果同相电压设定值达到极限值，即控制PWM变换器，通以无功电流，以避免其超过极限值。在本专利技术中，无功电流的设定使得在同相电压设定值达到其极限值时即通以与此相符合的无功电流，以免该同相电压设定值超过极限值。附图说明图1是基于本专利技术一个实施例的PWM变换装置的框图，图2是示出本专利技术PWM变换装置的动作的向量图，图3是显示已有PWM变换装置的动作的向量图。(1)是三相交流电源，(2)是电感，(3)是电力变换器，(11)、(12)是无功电流控制装置，(13)、(14)、(15)是直流电压控制装置，(16)、(17)是有功电流控制装置，(33)是同相电压极限值设定电路，(34)是减法器，(35)是同相电压控制器。另外，附图中相同的符号表示相同或相当的部分。下面通过图1的PWM变换装置的框图说明本专利技术的一个实施例。图中，1是交流电源，供给三相交流电力，即U相、V相和W相，在各相的输出端分别连接了电抗线圈2。3是电力变换器，由多个晶体管3a-3f(开关元件)和多个二极管3g-3l(整流元件)构成，每一对晶体管3a-3f和二极管3g-3l的连接点通过电抗线圈2连接在交流电源1的输出端上。从而通过下面将描述的PWM信号形成电路产生的PWM信号，将交流电源1输出的交流电变换成所需要的直流电。4是滤波电容器，使电力变换器3的晶体管对及二极管对的两端之间的直流电压Ed平均化。该滤波电容器4的两端之间连接电压检测器5和负载6。7是电流检测器，设置在电抗线圈2与电力变换器3之间，用于检测交流电源1与电力变换器之间流动的三相交流的输出电流Iu、Iv和Iw。8是相位检测器，连在交流电源的输出端上，检测三相交流电压Eu、Ev、和Ew的各个电压相位θEu、θEv和θEw。9是座标变换器，根据电压相位θEu、θEv和θEw，将输出电流Iu、Iv和Iw变换成以具有正交二根轴的交流电源为基准的输出电流的正交成分电流Id(下文称为无功电流Id)和同相成分电流Iq(下文称为有功电流Iq)。11是减法器，将无功电流Id从无功电流设定值I＊d中减去。12是电流控制器，根据减法器11来的电流差值信号，输出以交流电源为基准的三相交流电的电压指令的正交成分电压设定值V＊d(下文称为正交电压设定值)。13是直流电压设定电路，输出相当于直流电压Ed的电压设定值E＊d。14是减法器，从电压设定值E＊d中减去直流电压Ed。15是电压控制器，根据减法器14来的电压差值信号，输出相当于有功电流Iq的有功电流设定值I＊q。16是减法器，从有功电流设定值I＊q中减去有功电流Iq。17是电流控制器，根据减法器16来的电流差值信号，输出以交流电源为基准的三相交流电的电压指令的同相成分电压设定值V＊q(下文称为同相电压设定值)。18是座标变换器，与电流控制器12及17连接，根据电压相位θEu、θEv和θEw，将正交二根轴上的正交电压设定值V＊d和同相电压设定值V＊q变换成三相的电压指令值V＊u、V＊v和V＊w。19-21是3个PWM信号形成电路，分别由相同的构成元件构成，输出具有与各个电压指令值V＊u、V＊v和V＊w相应的脉冲幅值的PWM信号Pa-Pf。例如，用于W相的PWM信号形成电路21配置有判别输出电流Iw极性的比较器22、响应比较器22的输出信号而输出呈矩形波状的电压修正信号△V的调节器23、在电压指令值V＊w上加上电压修正信号△V的加法器24、输出三角形载波Vc的载波发生器25、从通过加法器24修正后的电压指令值V＊w中减去载波Vc的减法器26、响应减法器26的输出信号而输出开信号Q和Q的比较器27、使开信号Q和Q的上升时间延迟与电压补正信号△V成比例的时间并把它作为PWM信号Pe和Pf加以输出的延迟元件28和29。30、31是补偿器，32是补偿电源电压的电源电压补偿器，33是同相电压极限值设定电路，受到直流电压Ed限定，并把同相电压设定值V＊q的极限值VqLM设定成三相交流电压Vu、Vv、Vw不引起电压饱和，34是从同相电压极限值设定电路33的输出，即同相电压极限值VqLM中减去同相电压设定值V＊q的减法器，35是同相电压控制器，例如将上述减法器34的输出进行积分运算而输出无功电流设定值I＊d。下面对图1的动作进行说明。电流检测器7测出输出电流Iu、Iv和Iw，输入到座标变换器9及PWM信号形成电路19-21。另外，相位检测器8测出交流电压Eu、Ev和Ew的电压相位θEu、θEv和θEw，输入座标变换器9及18。各个电压相位θEu、θEv和θEw由次式表示θEu＝θθEv＝θ-(2/3)πθEw＝θ+(2/3)π座标变换器9以相当于交流电压Eu、Ev和Ew的直流量的电源电压E为基准，输出相当于输出电流Iu、Iv和Iw直流量的输出电流I的、与电源电压E相对应的正交成分Id(无功电流)和同相 座标变换器18根据正交电压设定值V＊d和同相电压设定值V＊q，从下式算出三相交流电的电压指令值V＊u、V＊v和V＊w 通过这个运算，相当于直流量的正交电压设定值V＊d和同相电压设定值V＊q变换成交流量的电压指令值V＊u、V＊v和V＊w，输入各个PWM信号形成电路19-21。在这里，就W相的PWM信号形成电路21对电压修正信号△V为零的情况进行说明。电压指令值V＊w利用减法器26减去载波V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉宽调制变换装置的控制方法，在带有对交流电源来的交流电进行控制并将它变换成直流电的脉宽调制控制电力变换器的变换装置中，其特征在于，它包括：　　第一步骤：对于和用于控制前述电力变换器的指令电压的交流电源相位相同的电压设定极限值，　　第二步骤，设定从前述交流电源流出的无功电流值，以免超越上述所设定的极限值，并控制前述电力变换器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：荒木博司，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]