电力转换器制造技术

本发明专利技术的目的在于得到如下的电力转换器：能够精度良好地修正输出电流的零交叉点附近的空载时间引起的电压误差，电力转换单元能够按照交流电压指令来输出交流电力。设置在电力转换单元与电压指令运算单元之间的电压指令修正单元，针对检测出的输出电流设置包含其零电平的预定的电流范围，并且在上述输出电流的值从上述电流范围的外部进入内部的第１时刻，根据上述第１时刻和频率ｆ（以及上述输出电流）将切换用于修正上述电压指令运算单元计算并输出的交流电压指令的修正电压的极性的时刻设定为上述输出电流的零交叉定时，即，在上述输出电流的零交叉点实施用于修正空载时间引起的电压误差的修正电压的极性切换，由此，在上述输出电流的零交叉的前后，能够以与上述输出电流的极性相同极性的修正电压，进行上述交流电压指令的修正。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及向交流负载供给交流电力的电力转换器。
技术介绍
在电力转换器中，构成设置在输出级上的电力转换单元的上下臂 的功率器件元件根据电压指令进行开关动作来生成交流电压，并向交 流负载输出，但以防止由于上下臂的功率器件元件同时导通而引起的 短路为目的，设置将上下臂的功率器件元件控制成同时断开动作状态的期间。该期间-故称为空载时间(dead time)，由于该空载时间，已 知在电力转换单元接受的电压指令与电压转换单元基于此而向负载 实际输出的电压之间会产生误差。该空载时间引起的误差电压是与电 压转换单元的输出相电流的极性相反极性的电压。为了修正该空载时间引起的电压误差，已知有如下方法利用电力转换器中具备的电流检测单元检测电力转换单元的输出相电流，将 在电压指令上加上与检测出的上述输出相电流的极性相同极性的电压而修正过的电压指令提供给电力转换单元(例如非专利文献1)。 另外，作为电流检测方法，除了直接检测电力转换单元的输出相电流 外，还已知根据从电力转换器的DC链电流来检测的方法(例如非专 利文献2)。但是，在输出相电流的极性进行切换的电流零交叉点附近，输出 相电流的绝对值小，因此电流检测单元难以正确地检测出上述输出相 电流的极性。另外，在电流零交叉点附近，上述输出相电流引起抖动 (chattering)，因此在电压指令上加上与输出相电流的极性相同极 性的电压的上述修正方法会导致产生加在电压指令上的修正电压的 极性错误，或者产生修正电压的极性正负交替地连续切换的现象。6因此，以往为了避免在上述输出相电流的绝对值小的电流零交叉点附近的空载时间修正的问题，提出过种种方案(例如专利文献1 ~ 4 等)。即，在专利文献l中，公开了如下例子由检测逆变器装置的输 出电流的电流检测单元、判别由该电流检测单元检测出的输出电流的 极性的电流极性判别单元、以及电压误差修正单元，构成用于修正逆 变器装置的输出电压的防止短路期间引起的输出电压误差的逆变器 装置的输出电压误差修正装置，其中，上述电压误差修正单元对于针 对输出电流设定的阈值，如果逆变器装置的输出电流在阁值外，则利 用所判别的输出电流的极性来进行输出电压误差的修正，如果在阈值 内，则利用电压指令的极性来进行输出电压修正。另外，在专利文献2中，对作为半导体开关元件的臂进行桥连接， 构成将直流转换成交流的逆变器，将通过电压指令信号与载波信号的 大小关系的比较得到的、经过脉宽调制的电压信号提供给上述桥连接 的上侧臂元件或下侧臂元件，从而对上述逆变器进行控制时，由电流 极性判别单元、电压极性判别单元、第一补偿量运算单元、补偿量分 配单元和相加单元，构成设置有防止上侧臂元件和下侧臂元件同时接 通的接通延迟时间的脉宽调制控制逆变器的控制电路，其中，上述电 流极性判别单元在上述逆变器的输出电流超过正或负的预定值时输 出判别该输出电流的极性的信号，上述电压极性判别单元输出判别上 述电压指令信号的极性的信号，上述第一补偿量运算单元运算补偿由 于上述接通延迟时间而在该逆变器的输出电压中产生的误差电压的 量，上述补偿量分配单元对应于上述电流极性和电压极性地来输出该 第一补偿量运算值的极性，上述相加单元将在上述电压指令信号上加 上该补偿量分配单元的输出值后的值作为新的电压指令信号。另外，专利文献3公开了如下例子 一种AC电机驱动装置，具 有检测流向AC电机的电流的电流检测单元；根据指令电流和检测 电流计算偏差电流的偏差电流运算单元；根据上述偏差电流进行指令 电压的运算的电流控制部；具有决定电流极性的电流极性判断单元并且输出空载时间补偿电压的空载时间补偿单元；在上述电流控制部计 算的指令电压上加上上述空载时间补偿电压，来运算最终指令电压的电压相加运算单元；以及使用由上述电压相加运算单元得到的最终指 令电压的信息，进行从直流电压到交流电压的转换的PWM电力装置 装置，其中，上述空载时间补偿单元由根据指令电流判断指令电流极 性的指令电流极性判断单元、根据检测电流判断检测电流极性的检测 电流极性判断单元、根据上述指令电流极性和检测电流极性的信息判 断最终电流极性的最终电流极性判断单元构成。另外，在专利文献4中公开了如下例子 一种PWM控制逆变器 装置，利用使用上下臂短路防止期间、PWM载波频率和直流电压算 出的误差电压来修正逆变器输出电压的电压修正单元，在逆变器输出 电流的绝对值大于预定值时，根据逆变器输出电流的极性修正逆变器 输出电压，在逆变器输出电流的绝对值小于预定值时，根据逆变器输 出电压的极性修正逆变器输出电压，在该PWM控制逆变器装置中， 设定上述PWM载波频率的PWM载波设定单元构成为使PWM载波 频率变化，以使得在误差电压小于逆变器输出电压时，将PWM载波 频率保持在该值，在误差电压大于逆变器输出电压时，将误差电压与 逆变器输出电压之比保持为一定。专利文献l:特许第2756049号公报(第16页、图11) 专利文献2:特许第3245989号公报(第12页、图7) 专利文献3:特开2004- 112879号公报(第6页、图2) 专利文献4:特许第3287186号公报(第8页、图3 ) 非专利文献l:杉本、小山、玉井AC伺服系统的理论与设计 的实际，综合电子出版社(第55页第9行~第57页第5行)非专利文献2: "Three-Phase Current-Waveform-Detection on PWM Inverters from DC Link Cerrent -Steps" IPEC-Yokohama，95 p.p.271 - 275
技术实现思路
但是，在以往提出的这些修正方法中，不能在上述输出相电流的 零交叉点可靠地切换修正电压的极性，其极性反转的瞬间偏离上述输 出相电流的零交叉点的前后，因此在输出相电流的零交叉点附近，输 入到电力转换单元的修正后的电压指令、即加上了修正电压后的电压 指令，与来自电力转换单元的输出电压之间产生电压误差。特別是，在从电力转换单元输出低频率的交流电力的情况下，该 电压误差变得显著。在连接了旋转机的情况下，由于该电压误差，旋 转不均匀性变大，驱动性能降低。另外存在低速驱动时旋转不均匀性 变得显著的问题。本专利技术鉴于上述问题而作出，其目的在于得到如下的电力转换器能够精度良好地修正输出电流的零交叉点附近的空载时间引起的 电压误差，电力转换单元能够按照电压指令来输出交流电力。为了实现上述目的，本专利技术提供一种电力转换器，其特征在于， 具备电力转换单元，按照所输入的交流电压指令生成供给交流负栽 的交流电力；电压指令运算单元，计算应提供给上述电力转换单元的 频率f的交流电压指令；和电流检测单元，得到作为上述电力转换单 元供给上述交流负载的交流电力中的电流成分的输出电流，其中，在 上述电力转换单元与上述电压指令运算单元之间设置电压指令修正 单元，该电压指令修正单元计算用于修正上述电压指令运算单元求出 的交流电压指令的修正电压，将该修正电压加到上述电压指令运算单 元求出的交流电压指令上，并提供给上述电力转换单元；上述电压指 令修正单元针对上述输出电流设置包含其零电平的预定的电流范围， 并且在上述输出电流的值从上述电流范围的外部进入内部的第1时 刻，利用上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换器，其特征在于，具备：　电力转换单元，按照所输入的交流电压指令生成供给交流负载的交流电力；　电压指令运算单元，计算应提供给上述电力转换单元的频率ｆ的交流电压指令；和　电流检测单元，得到作为上述电力转换单元供给上 述交流负载的交流电力中的电流成分的输出电流，　其中，在上述电力转换单元与上述电压指令运算单元之间设置电压指令修正单元，该电压指令修正单元计算用于修正上述电压指令运算单元求出的交流电压指令的修正电压，将该修正电压加到上述电压指令运算单元 求出的交流电压指令上，并提供给上述电力转换单元；　上述电压指令修正单元针对上述输出电流设置包含其零电平的预定的电流范围，并且在上述输出电流的值从上述电流范围的外部进入内部的第１时刻，利用上述第１时刻和上述频率ｆ求出上述输出电流的零交叉 定时，将切换上述修正电压的极性的时刻设定为该求出的上述零交叉定时。

【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：小林贵彦，金原义彦，吉村学，
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]