电力变换装置制造方法及图纸

在电力变换装置(100)中具有：电力变换部(1)，其与由多个开关元件的通断参数的组合决定的通断状态量对应地将直流电力电力变换为交流电力而供给至负载(3)；电压输出计算部(11)，其基于通断状态量对来自电力变换部(1)的电压输出值进行计算；积分值计算部(12)，其对电压指令值、由电压输出计算部(11)计算出的电压输出值进行积分，求出电压指令积分值和电压输出积分值；通断更新判定部(13)，其基于电压指令积分值、电压指令积分值的允许值、电压输出积分值，输出通断状态量的更新信号；以及通断决定表格(14)，其基于由积分值计算部(12)求出的电压指令积分值及电压输出积分值、通断更新判定部(13)的更新信号，决定电力变换部(1)的多个开关元件的通断状态量。(1)的多个开关元件的通断状态量。(1)的多个开关元件的通断状态量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置


[0001]本专利技术涉及电力变换装置。

技术介绍

[0002]在使用PWM(脉宽调制：Pulse Width Modulation)方式的电力变换装置中，通常使用对三角波载波和电压指令值进行比较而决定开关元件的通断状态的三角波载波比较PWM方式，但由于输出电压成为模拟出正弦波的矩形脉冲，因此除了作为基波的正弦波之外还产生谐波，在流过旋转电机的电流或所产生的转矩中产生脉动(也称为ripple)。
[0003]因此，为了解决该问题而提出了直接决定电力变换部的多个开关元件的通断状态的方式(直接通断控制方式)。作为直接通断控制方式之一，已知存在直接转矩控制，直接转矩控制是下述方式，即，对旋转电机的转矩和磁通的指令值设定允许值，在这些值超过允许值时对通断状态进行切换。由于以对磁通和转矩脉动进行抑制的方式决定通断状态，因此相对于前述PWM方式，能够减小流过旋转电机的电流或所产生的转矩脉动。另外，通过将允许值设定得大，从而电力变换部的多个开关元件的通断状态转变的次数变少，因此也能够减小在通断状态转变时产生的通断损耗。
[0004]另外，作为对所述直接转矩控制进行改良后的直接通断控制方式，已知存在模型预测控制。模型预测控制是下述方式，即，基于旋转电机的状态方程式对电力变换部的所有候选的通断状态下的流过旋转电机的电流、所产生的转矩或磁通进行计算，基于计算出的这些值而决定通断状态。这样，基于旋转电机的驱动状态的预测值，对通断状态进行控制，由此与前述PWM方式、前述直接转矩控制相比，能够提高过渡状态下的电流、转矩、磁通的时间常数，降低稳定状态下的电流或转矩脉动，通断状态的转变次数也变少，也能够减小通断损耗。
[0005]但是，为了对全部候选的通断状态下的旋转电机的值进行计算，需要对旋转电机的状态方程式进行计算，计算量变得非常多。另外，存在所使用的旋转电机的参数多，容易受到参数误差的影响这样的缺点。
[0006]例如，在下述专利文献1所记载的现有技术中，研究了基于对电压值进行积分而得到的值的直接通断控制方式。就该控制方式而言，对电压指令值矢量和电压输出矢量的误差进行积分，在该积分值超过对电压指令值矢量设定的边界圆的情况下，输出最接近边界圆中心的方向的电压输出矢量。因此，为了以使电压指令矢量和电压输出矢量的电压积分误差长期地停留于边界圆的方式决定通断状态，将电力变换部中的开关元件的通断转变次数抑制为所需最低限度，并且将输出电压控制为正弦波状。
[0007]另外，在下述专利文献2所记载的现有技术中，对基于旋转电机的磁通的直接通断控制方式进行了研究。该控制方式预先对旋转电机的磁通的基准旋转磁通进行设定，适当输出零电压矢量和非零电压矢量，以使得计算出的磁通的偏差落入对基准旋转磁通设定的允许范围。因此，以使旋转电机的磁通沿通过圆周设定的基准旋转磁通的方式进行控制，因此能够对由流过旋转电机的谐波电流引起的铁损和铜损及转矩脉动进行抑制。
[0008]并且，在下述专利文献3所记载的现有技术中，通过基于模型预测控制的直接转矩控制对直接通断控制方式进行了研究。该控制方式基于旋转电机的状态方程式，在规定的区间中对旋转电机的转矩和定子磁通进行预测运算，在预测出的区间中对转矩和定子磁通满足所期望的允许值，并且各相开关元件的通断转变次数最小的通断模式(多个通断状态的组合)进行搜索。因此，在稳定状态下，在所希望的转矩和定子磁通的脉动的条件下，成为最小限度的通断转变次数。另外，在与转矩相关的步进(step)指令等的过渡状态下，在旋转电机的转矩和定子磁通的预测值中，对最追随于转矩指令的通断状态进行选择，因此能够实现高速的转矩响应时间。
[0009]专利文献1：日本特开平11
‑
89244号公报
[0010]专利文献2：日本特开昭59
‑
025592号公报
[0011]专利文献3：日本特开2011
‑
152038号公报

技术实现思路

[0012]在专利文献1所记载的基于对电压值进行积分而得到的值的直接通断控制方式中，在电压指令矢量与电压输出矢量的误差的积分值超过对电压指令值矢量设定的边界圆的情况下，以通断转变次数变少的方式对通断状态进行切换。但是，由于始终选择最接近边界圆中心的方向的电压输出矢量，因此无法积极地选择零电压矢量，通断状态转变的次数的降低效果有限。
[0013]另外，专利文献2所记载的基于旋转电机的磁通的直接通断控制方式以旋转电机的磁通落入对基准旋转磁通设定的圆状的允许范围内的方式适当选择零电压矢量和非零电压矢量。因此，与专利文献1相比，通过选择零电压矢量，从而容易减少通断转变次数，但需要针对包含旋转电机的磁通的各个区域对所要选择的电压矢量进行切换，因此决定通断状态的表格变得复杂。另外，由于基于对基准旋转磁通的矢量设定的圆状的允许范围而判定是否切换电压矢量，因此切换判定时的计算量变多。
[0014]并且，专利文献3所记载的基于模型预测控制的直接转矩控制与专利文献1和专利文献2相比，对作为控制对象的旋转电机的转矩和定子磁通的预测值进行计算而决定通断状态，因此能够维持过渡状态的高速的转矩响应时间，并且降低稳定状态的通断损耗，但由于基于旋转电机的状态方程式对通断状态进行计算，因此除了大量地使用旋转电机的参数之外，还使用旋转电机的速度和流过旋转电机的电流值，因此在各参数产生了误差的情况下，通断损耗的降低效果变差。
[0015]本专利技术公开了用于解决上述课题的技术，其目的在于提供如下电力变换装置，即，基于对根据电力变换部的通断状态量求出的多相交流的各相的电压值进行积分而得到的值和对电压指令值进行积分而得到的值，决定通断状态量，由此降低也可安装于廉价的微型计算机中的电力变换部的通断损耗。
[0016]本专利技术所公开的电力变换装置具有：
[0017]电力变换部，其具有多个开关元件，与各开关元件的通断状态量对应地，将直流电力变换为交流电力而供给至负载；
[0018]电压输出计算部，其基于所述通断状态量对从所述电力变换部供给的多相交流的电压输出值进行计算；
[0019]积分值计算部，其分别对所述多相交流的电压指令值、由所述电压输出计算部计算出的所述多相交流的电压输出值进行积分，计算而求出电压指令积分值和电压输出积分值；以及
[0020]通断决定部，其使用所述电压指令积分值、所述电压输出积分值，决定而输出所述电力变换部的通断状态量。
[0021]专利技术的效果
[0022]根据本专利技术所公开的电力变换装置，能够提供如下电力变换装置，即，基于对根据电力变换部的通断状态量求出的多相交流的各相的电压值进行积分而得到的值和对电压指令值进行积分而得到的值，决定通断状态量，由此降低也可安装于廉价的微型计算机中的电力变换部的通断损耗。
附图说明
[0023]图1是表示实施方式1涉及的电力变换装置的结构的框图。
[0024]图2是实施方式1涉及的电力变换装置的硬件结构图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力变换装置，其特征在于，具有：电力变换部，其具有多个开关元件，与各开关元件的通断状态量对应地，将直流电力变换为交流电力而供给至负载；电压输出计算部，其基于所述通断状态量对从所述电力变换部供给的多相交流的电压输出值进行计算；积分值计算部，其分别对多相交流的电压指令值、由所述电压输出计算部计算出的多相交流的电压输出值进行积分，计算而求出电压指令积分值和电压输出积分值；以及通断决定部，其使用所述电压指令积分值、所述电压输出积分值，决定而输出所述电力变换部的通断状态量。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断决定部具有：通断计算部，其基于所述电压指令积分值、所述电压输出积分值、从外部输入的允许范围，输出用于决定所述电力变换部的通断状态量的设定信号；以及通断输出部，其基于所述设定信号，决定所述电力变换部的通断状态量。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断计算部根据所述电压指令积分值、所述电压输出积分值、所述允许范围之间的关系对通断状态量进行计算。4.根据权利要求2或3所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断计算部将所述电力变换部的通断状态量输出作为所述设定信号。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断计算部将所述电力变换部的通断状态量、所述通断状态量的持续时间输出作为所述设定信号。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断计算部在持续使用当前的通断状态量时，计算直至所述电压输出积分值与对所述电压指令积分值设定的所述允许范围的极限值交叉为止的持续时间，基于所述交叉的相、决定所述通断状态量的通断决定表格、所述交叉时的电压指令积分值的相位或电压输出积分值的相位中的任意一者，对所述通断状态量进行计算，将所述持续时间、所述通断状态量输出作为所述设定信号。7.根据权利要求2、3、5中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述通断计算部在持续使用当前的通断状态量时，计算直至对所述电压指令积分值设定的所述允许范围的极限值与所述电压输出积分值交叉为止的第一持续时间，基于多个通断状态量对从交叉的位置至接下来所述允许范围的极限值与所述电压输出积分值交叉为止的第二持续时间进行计算，对第二持续时间最长的第一通断状态量进行选择，作为所述设定信号，输出所述第一持续时间、所述第一通断状态量。8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：樋渡天次郎，佐野壮太，佐竹彰，大石洁，横仓勇希，小林勇斗，
申请(专利权)人：国立大学法人长冈技术科学大学，
类型：发明
国别省市：