电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力变换装置，该电力变换装置基于规定的条件切换HM控制模式和正弦波PWM控制模式，所述HM控制模式为，根据电角度交替地形成在不同的相上使上臂用的开关元件和下臂用的开关元件分别导通而从直流电源向电动机供给电流的第一期间、和在全相上使上臂用的开关元件或下臂用的开关元件中的任一者导通，并用蓄积于电动机的能量维持转矩的第二期间；所述正弦波PWM控制模式为，根据基于正弦波指令信号和载波的比较结果而确定的脉冲宽度，使开关元件导通，从直流电源向电动机供给电流。

Power conversion device

The invention provides a power conversion device, the power converter conditions switching HM control mode and PWM control mode based on sine wave, the HM control mode, according to the power angle alternately formed in different switching elements on the upper arm and the lower arm used for switching element are respectively conducted first during the period, the current from the DC power supply to the motor and the switching element in any phase on the upper arm with or lower arm switching element in the switch, and to maintain the energy accumulation of motor torque during the second; for the control mode of PWM sine wave, sine wave signal according to the comparison result and carrier based on the determined pulse width, the switching element is turned on, from a DC power supply to the motor current.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将直流电力变换为交流电力、或将交流电力变换为直流电力的电力变换装置。
技术介绍
接受直流电力且变换为用于将上述直流电力供给旋转电机的交流电力的电力变 换装置具备多个开关元件。通过上述开关元件反复开关动作，所供给的直流电力被变换为 交流电力。上述电力变换装置大部分还为通过上述开关元件的开关动作将感应于旋转电机 的交流电力变换为直流电力而使用。上述的开关元件通常是基于使用以规定频率进行变化 的载波的脉冲宽度调制方式(下记为PWM方式)进行控制的。通过提高载波的频率，控制 精度提高，而且具有使旋转电机的产生转矩趋于平稳的倾向。但是，上述开关元件在从切断状态向导通状态的切换时、或从导通状态向切断状 态的切换时，电力损失增大，发热量增大。电力变换装置的一个例子公开于特开昭63-234878号公报。在上述的开关元件从切断状态向导通状态、或从导通状态向切断状态的开关动作 的切换时，优选降低产生于开关元件的电力损失。通过降低电力损失，可以降低开关元件的 发热量。因此，优选降低上述开关元件的开关次数。如上所述，在通常使用的PWM方式中， 为了降低上述开关元件的每单位时间的开关动作的次数，需要降低载波的频率。但是，当降 低载波的频率时，从电力变换装置输出的交流电流的失真增大。这会导致基于该交流电流 的供给而三相交流电动机产生的转矩的波动增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种电力变换装置，其可实现交流电力的供给，所述交流 电力可以尽可能地抑制接受来自电力变换装置的交流电力产生转矩的三相交流电动机的 输出转矩的波动增大，并且能够实现开关损失的降低。下面说明的实施方式反映了作为产 品而优选的研究成果，解决了作为产品而优选的更具体的各种课题。通过下面的实施方式 的具体构成及作用解决的具体课题用下面的实施方式一栏进行说明。本专利技术至少具备一个以下记述的特征。根据本专利技术的特征之一，电力变换装置具有为接收直流电力的供给并变换为向 三相交流电动机等电感负荷供给的交流电力而具有多个开关元件的逆变电路、和用于控制 上述开关元件的导通及切断的控制电路。控制电路基于即将变换的交流电力的角度即相 位，控制上述开关元件的导通动作或切断动作。通过这种构成，能够降低上述开关元件的开 关次数。根据本专利技术的另一特征之一，在具有上述特征说明的构成的电力变换装置中，控 制电路控制逆变电路具有的开关元件的导通开始时刻，以使其与要输出的交流电力的相位 同步。另外，以开关元件的导通状态持续的角度(下记为导通持续角)以调制度比调制度 小的第一调制度大的调制度大的第二调制度增大，且开关元件的切断状态持续的角度(下 记为切断持续角)以比上述第一调制度使第二调制度减小的方式进行控制。另外，在调制 度比上述第二调制度还大的调制度大的第三调制度，当上述切断持续角减小到比上述开关 元件可以动作的角度小的规定的角度时，失去切断期间，以延续下一导通持续角的方式进 行控制。通过这样控制，除能够降低上述开关元件的开关次数以外，还能够提高可靠性。根据本专利技术的再另一特征之一，电力变换装置具有具有用于接收直流电力的供 给并变换为向三相交流电动机等电感负荷供给的交流电力的多个开关元件的逆变电路、和 输出用于控制上述开关元件的导通动作及切断动作的控制信号的控制电路。上述控制电路 基于要输出的交流电力的相位，控制上述开关元件的导通动作或切断动作。上述控制电路 在大致相同的调制度的状态下，例如，在作为电感负荷而动作的永久磁铁式同步旋转电机 或感应旋转电机那样的旋转电机的转速增大的情况下，或者，在上述旋转电机的转矩指令 值增大的情况下，以上述开关元件的开关动作的时间间隔缩短的方式控制上述开关元件。 即，在大致相同的调制度的状态下，在用于向电感负荷供给的交流电力的频率在比第一频 率高出1. 5倍或2倍程度的范围内进行变化的情况下，或者，在转矩指令值在所定范围内即 增加宽度小的情况下，以用于产生上述交流电力的每一循环的逆变电路的开关动作次数不 变的方式，控制开关元件。通过将上述逆变电路导通并将基于直流电力的电流供给于负荷 的导通动作位置设为适合抑制谐波的相位位置，可以抑制谐波。这样，既能够尽可能地抑制 要变换的交流电力的失真，又能够实现开关损失的降低。根据本专利技术的再另一特征，电力变换装置可以选择即将消除的谐波的次数，通过 消除即使不消除也可以的次数的谐波(或不选择)，能够防止开关元件的每单位相位的开 关次数增加。例如，在可以降低对旋转电机影响大的第5次谐波的交流输出的相位位置，使 逆变电路导通，在上述相位位置将直流电力的电流供给于负荷。通过这种构成、控制方法， 可以降低对旋转电机影响大的第5次谐波供给于负荷。根据本专利技术的再另一特征，电力变换装置按每单位相位、例如按每0〔rad〕 π〔 rad)使即将消除的次数的谐波重合并进行消除，因此能够降低开关元件的每单位相位的开 关次数。根据本专利技术的再另一特征之一，电力变换装置为将所供给的直流电力变换为用于 驱动旋转电机的三相交流电力而具备具有构成上臂和下臂的多个开关元件的桥式电路、 用于控制所述开关元件的导通及切断的控制电路、和产生使开关元件导通及切断的驱动信 号的驱动电路。在第一期间，基于即将输出的交流电力的相位，将驱动信号从所述驱动电路 供给到所述开关元件，基于所述驱动信号，使所述开关元件导通，向所述旋转电机供给交流 电流。在事先用所述控制电路求出的期间，使所述开关元件导通，向所述旋转电机蓄积能 量，接着，在第二期间，使所述桥式电路的上臂或下臂内的一方全部切断，并且使另一方全 部导通，基于所述蓄积的能量，使流动于旋转电机的电流持续流动。通过交替地设置所述第 一期间和第二期间，可以降低开关次数。根据本专利技术的再另一特征之一，电力变换装置在第一运转区域，基于即将输出的交流电力的相位，将控制开关元件的开关动作的驱动信号供给到开关元件，对应于即将输 出的交流电力的相位，使开关元件导通。另外，在所述即将输出的交流电力的频率比第一运 转区域低的第二区域，基于载波，进行控制开关元件的导通及切断的PWM控制。通过这种构 成，可以降低第二区域的失真增大，并且降低第一区域的开关次数，可以降低电力损失。本专利技术的再另一特征，除上述的各特征以外，还具有如下特征，S卩，基于电动机的 转速或即将输出的交流信号切换HM控制模式和正弦波PWM控制模式，所述HM控制模式是， 对应于输出的交流波形的相位，控制开关元件；所述正弦波PWM控制模式是，基于一定周期 的载波，控制开关元件。本专利技术的再另一特征之一，除上述的各特征以外，还具有如下特征，S卩，HM控制模 式还包含矩形波控制模式，该矩形波控制模式是，按电动机的每一转，使各相的开关元件分 别导通及切断一次。根据本专利技术的再另一特征，所述电力变换装置中，在HM控制模式时，使形成第一 期间的电角度位置、和第一期间的长度中的至少一方变化，从而使在电动机内流动的交流 电流的谐波成分变化为期望值，通过该谐波成分的变化，移至矩形波控制模式。本专利技术的再另一特征之一，电力变换装置还具备过渡电流补偿单元，该过渡电流 补偿单元输出用于补偿在电动机内流动的交流电流产生的过渡电流的补偿脉冲。该过渡电 流补偿单元在切换HM控制模式和正弦波PWM控制模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电力变换装置，其特征在于，具备：直流端子，用于接受直流电力；电源开关电路，具有多个将作为上臂发挥作用的开关元件和作为下臂发挥作用的开关元件串联地连接而成的串联电路，接受直流电力并输出交流电力；交流端子，用于输出交流电力；驱动电路，用于控制所述电源开关电路所具有的开关元件的开关动作；和控制电路，用于控制所述驱动电路，所述电源开关电路构成为，使多个所述串联电路分别相对于所述直流端子为并联连接的状态，并使在作为所述上臂发挥作用的开关元件和作为所述下臂发挥作用的开关元件的连接部产生的交流电压施加在所述交流端子上，所述控制电路，在即将输出的交流电力的频率低的第一动作区域，为了以ＰＷＭ方式控制所述开关元件的开关动作，产生信号并将其供给到所述驱动电路，所述控制电路，在即将输出的交流电力的频率比所述第一动作区域高的动作区域，为了以在基于所述即将输出的交流电力的相位的时刻进行所述开关元件的开关动作的方式进行控制，产生信号并将其供给到所述驱动电路，所述驱动电路基于来自所述控制电路的信号，控制所述开关元件的开关动作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大山和人，三井利贞，西口慎吾，古川公久，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP