具有调制方式选择部的电动机驱动用的PWM整流器制造技术

本发明专利技术提供一种具有调制方式选择部的电动机驱动用的PWM整流器。PWM整流器（1），具有：控制部（40），用于遵照三相调制方式、或者遵照两相调制方式，生成PWM信号；检测部（28），用于输出三相交流电流的电流检测值；和选择部（42），用于比较电流检测值和第一阈值和比第一阈值大的第二阈值，在电流检测值比第一阈值大、比第二阈值小的情况下选择两相调制方式，在那以外的情况下选择三相调制方式，作为用于生成PWM信号的调制方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用PWM信号(脉宽调制信号)控制开关元件把三相交流电力变换为直流电力的电动机驱动用的PWM整流器。
技术介绍
在驱动机床、产业机械、机器人等的电动机驱动装置中，使用把商用交流电力变换为直流电力、将其供给驱动电动机的逆变器的、电动机驱动用的整流器。作为这样的整流器，有二极管整流方式的整流器。二极管整流方式的整流器，虽然有廉价这样的优点，但是有电源高次谐波或者无效电流大这样的缺点。对此，近年来，从要求减低电源高次谐波或者减低无效电力出发，使用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation:PWM)的整流器(以下称“PWM整流器”)的应用正在增多。图9是表示一般的PWM整流器的结构的图。该PWM整流器100的主电路部10由图示那样连接的晶体管12 17、二极管18 23以及滤波电容器24构成。在主电路部10的输入侧，通过交流电抗器26连接三相交流电源30，在输出侧，连接PWM逆变器32等负荷。加法器36输出PWM整流器100的输出电压亦即滤波电容器24的电压的离开电压指令的偏差(电压偏差)。电压控制器34从加法器36输出的电压偏差和三相交流电源30的电压，输出电流指令。加法器38输出在PWM整流器100的交流输入侧设置的电流检测器28中检出的电流的离开电流指令的偏差(电流偏差)。电流控制器140比较从该电流偏差生成的PWM电压指令和恒定振幅恒定频率的PWM载波(脉宽调制载波)，根据其比较结果输出用于控制晶体管12 17的PWM信号(脉宽调制信号)。·图10是说明一般的PWM整流器中的三相调制方式的图。在图10中，用实线表示三相调制方式中的R相、S相以及T相的PWM电压指令，用虚线表示与它们比较的PWM载波。在电流控制器140中比较各相的PWM电压指令和三角波的PWM载波，在PWM电压指令比PWM载波大的情况下，使图9中上侧的晶体管12、14或者16导通，使下侧的晶体管13、15或者17关断，在PWM电压指令比PWM载波小的情况下，使图9中下侧的晶体管13、15或者17导通，使上侧的晶体管12、14或者16关断。如图10所示，与各相的PWM电压指令的值的变化一起，各相的晶体管导通的期间的比例变化，当PWM电压指令的值接近PWM载波的最大值时，该相上侧的晶体管导通的期间变长，当接近最小值时该相下侧的晶体管导通的期间变长。这样，在PWM整流器中，因为通过开关元件进行高速开关动作，所以开关损失增大。因此，PWM整流器与现有的二极管整流方式的整流器相比，有装置全体中的损失变大，装置的容积变大的问题。历来，为解决该问题，使用在交流输入侧的电流的振幅大的区域内降低PWM频率这样的方法。通过该方法，能够抑制开关元件中的开关损失(发热)以及装置的容积增大。但是在现有的方法中，因为伴随PWM频率的降低，反馈的采样周期变长，所以有控制系统的响应性恶化这样的问题。对此，例如在日本特开2010 - 200412号公报中记载的那样，提出了一种PWM整流器，其通过应用通过在开关损失增大的电流值大的区域内使三相PWM电压指令的某一相与PWM载波的最大值或者最小值一致，由此降低开关元件的开关次数的两相调制方式，从而能够不使控制性恶化，抑制开关损失。此外，例如在日本特开2004 - 048885号公报中记载的那样，提出了一种技术，即使在PWM逆变器中，也在使用PWM信号变换直流电压输出交流电压时，根据重视电流控制的精度还是重视发热的抑制，作为调制方式选择三相调制方式或者两相调整方式。另外，例如在日本特开平8 — 023698号公报中记载的那样，提出了一种技术，即使在相同的PWM逆变器中，也通过使调制方式从三相调制方式切换到两相调整方式，减低电动机再生状态下的实电流波形的失真，或者在从电动机再生状态向动力运行状态变化时抑制电流或者转据的过度变动。根据上述的两相调制方式，能够抑制开关元件中的开关损失(发热)，但是因为比三相调制方式开关次数少，所以对于交流输入侧的电流的基波成分的波动成分(高次谐波成分)的比率增大。亦即在假定在两相调制方式以及三相调制方式下交流输入侧的基波成分相同的情况下，有两相调制方式的一方交流电流的尖峰时的值变大这样的问题。一般，在PWM整流器中，为不使开关元件超过最大额定电流使用，设置保护功能，该功能实时监视交流输入侧的电流，在该电流值超过规定的值的情况下，强制使开关动作停止，以硬件方式限制电流，或者发出警报停止PWM动作。但是， 如上述，因为当成为两相调制方式时对于交流输入侧的电流的基波成分，波动成分的比率变大，所以两相调制方式与三相调制方式的情况相比有上述的保护功能动作快这样的问题。图1la是说明通过一般的PWM整流器中的三相调制方式产生的交流输入侧的电流的波动的图。图1lb是说明通过一般的PWM整流器中的两相调制方式产生的交流输入侧的电流的波动的图。在图1la以及图1lb中，用实线表示交流输入侧的电流的基波成分和波动成分，用虚线表示交流输入侧的电流的基波成分。与图1la所示那样的三相调制方式中的电流波动比较，在两相调制方式中，如图1lb所示，因为电流尖峰时开关元件的开关次数比三相调制方式的情况少，所以对于交流输入侧的电流的基波成分电流波动的比率变大。假定设定图1la以及图1lb所示那样的保护功能动作电平，在两相调制方式以及三相调制方式下交流输入侧的电流的基波成分相同的情况下，因为在两相调制方式中，与三相调制方式相比电流波动幅度变大，所以交流电流尖峰时的值变大，上述的保护功能容易动作。因此，根据作为PWM整流器的调制方式在交流输入侧的电流小的区域中应用三相调制方式在交流输入侧的电流大的区域中应用两相调制方式的方法，需要降低输出运行，不使上述保护功能驱动PWM整流器，与不管交流输入侧的电流值始终应用三相调制方式的方法相比，有不能够有效运用开关元件的电流，PWM整流器的最大输出降低这样的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种电动机驱动用的PWM整流器，其能够不降低最大输出，而且不使响应性恶化，减低开关元件的开关损失。一种使用PWM信号控制开关元件、把三相交流电力变换为直流电力的电动机驱动用PWM整流器，具有:控制部，用于遵照三相调制方式或者两相调制方式生成上述PWM信号，三相调制方式为:比较PWM电压指令与恒定振幅恒定频率的PWM载波生成PWM信号，两相调制方式为:将使构成上述三相调制方式中的PWM电压指令的三相中的被选择的一相的PWM电压指令在规定期间中与上述PWM载波的最大值或者最小值一致的一相以及将为了取得上述一致所必要的偏移量用于与上述被选择的一相不同的其他两相后的两相构成的PWM电压指令与上述PWM载波进行比较，生成上述PWM信号；检测部，用于检测三相交流的电流作为电流检测值输出；和选择部，用于比较电流检测值、比零大的第一阈值、和比第一阈值大的第二阈值，作为在控制部中的PWM信号的生成中使用的调制方式，在电流检测值、t匕第一阈值大比第二阈值小的情况下选择两相调制方式，在那以外的情况下选择三相调制方式。在用选择部进行第一阈值以及第二阈值的比较中使用的上述电流检测值，是三相交流的各相的电流振幅的绝对值的最大值、或者把三相交流的电流变换在两相坐标轴上得到的电流矢量的矢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动用的PWM整流器（1），使用PWM信号控制开关元件，把三相交流电力变换为直流电力，其特征在于，具有：控制部（40），用于遵照三相调制方式或者两相调制方式生成上述PWM信号，三相调制方式为：比较PWM电压指令与恒定振幅恒定频率的PWM载波生成PWM信号，两相调制方式为：将使构成上述三相调制方式中的PWM电压指令的三相中的被选择的一相的PWM电压指令在规定期间中与上述PWM载波的最大值或者最小值一致的一相以及将为了取得上述一致所必要的偏移量用于与上述被选择的一相不同的其他两相后的两相所构成的PWM电压指令与上述PWM载波进行比较，生成上述PWM信号；检测部（28），用于检测三相交流的电流作为电流检测值输出；和选择部（42），用于比较上述电流检测值、比零大的第一阈值、和比上述第一阈值大的第二阈值，作为在上述控制部（40）中的上述PWM信号的生成中使用的调制方式，在上述电流检测值比上述第一阈值大、比上述第二阈值小的情况下选择上述两相调制方式，在那以外的情况下选择上述三相调制方式。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岩下平辅，丹羽正一，山本健太，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：