[发明专利]电动机驱动用功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及适合于控制交流电动机的电动机驱动用功率转换装置。

背景技术

近些年，交流电动机被应用于产业设备或家电领域、汽车或电气车辆等的交通领域的动力用途。为驱动交流电动机，需要直流电源或交流电源。在以直流电源为输入电源的电动机驱动用功率转换装置中，一般构成为：将由直流电源供给的直流电压作为输入，通过逆变器电路生成任意频率的交流电压来驱动交流电动机。此外，在以交流电源为输入电源的电动机驱动用功率转换装置中，一般构成为：在输入侧具有整流器电路，通过此整流器电路将接受的交流电压暂时转换为直流电压，将此直流电压供给逆变器电路来驱动交流电动机。

在这里，就电动机驱动用功率转换装置的构成等，以使用于交流电气铁路的电动机驱动用功率转换装置为一例来进行说明。交流电源即架线电压，为20kV～25kV的单相交流电压。用变压器将此单相交流电压降为1kV～2kV左右之后输入到电动机驱动用功率转换装置内的整流器电路。整流器电路，以1kV～2kV的单相交流电压为输入，转换为1500V～3000V左右的直流电压并输出到逆变器电路。

此时，可知在整流器电路的输出即直流电压中，含有交流电源频率二倍的频率成分(以下称作“电源2f成分”)的脉动。如果交流电动机的频率与此电源2f成分接近，则交流电动机的电流会成为过电流，或者在交流电动机的转矩上会发生较大的脉动等，有给稳定的运转带来障碍的担忧。

再有，在下述专利文献1中示出，抽取包含于这样的直流电压的电源2f成分，调整逆变器电路的PWM脉冲的宽度以消除此影响。

专利文献1：日本特开第昭56-49693号公报

发明内容

但是，如专利文献1所示的消除电源2f成分的控制，并不能适用于所有应用例。例如，向这样的电气车辆等的应用是困难的：为将向交流电动机的施加电压设为最大，作为逆变器电路的开关状态，选择使用所谓单脉冲模式的电气车辆。

这里，所谓单脉冲模式，是使用包含于逆变器的输出线间电压半周期的脉冲数成为1的开关状态的模式，但在使用此单脉冲模式的工作区域中，不能调整脉冲宽度。在假设将专利文献1的技术应用到选择使用单脉冲模式的电气车辆等的情况下，则会产生交流电动机成为过电流，或者发生过大的转矩脉动等问题。从而，以调整对于逆变器电路的PWM脉冲宽度为要旨的专利文献1的技术，难以应用于选择使用单脉冲模式的电气车辆等。

本发明是鉴于上述而完成的，目的有提供这样的电动机驱动用功率转换装置：在作为逆变器电路的切换状态选择使用单脉冲模式的应用例中，抑制交流电动机中的过电流或过大的转矩脉动的发生，并且能够对电源2f成分进行消除控制。

为解决上述课题并达成目的，本发明所涉及的电动机驱动用功率转换装置的特征在于，具有下述部件而构成：第一功率转换部，连接到交流电源，将来自所述交流电源的交流电压转换为直流电压；第二功率转换部，连接到所述第一功率转换部，将直流电压转换为交流电压并向交流电动机输出；第一控制部，控制所述第一功率转换部；以及第二控制部，控制所述第二功率转换部，其中，所述第二控制部具有：电流指令生成部，基于至少转矩指令，生成所述交流电动机的电流指令；电压振幅指标运算部，基于所述电流指令计算应施加于所述交流电动机的电压振幅指标；电流指令调整部，基于至少所述电压振幅指标和所述交流电动机的频率，生成用于调整所述电流指令的电流指令调整量；脉动抑制信号生成部，基于所述直流电压生成脉动抑制信号；以及PWM信号生成部，根据控制信号生成向所述第二功率转换部的PWM信号，所述控制信号包含根据所述电流指令调整量调整后的所述电流指令和所述脉动抑制信号。

依据本发明所涉及的电动机驱动用功率转换装置，设为根据控制信号生成第二功率转换部PWM信号，所述控制信号包含根据用于调整电流指令的电流指令调整量调整后的电流指令，和用于抑制电源2f成分的脉动成分的脉动抑制信号，所以，能够得到这样的效果：在作为逆变器电路的开关状态选择使用单脉冲模式的应用例中，抑制交流电动机中的过电流或过大的转矩脉动的发生，并且能够对电源2f成分进行消除控制。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1中的电动机驱动用功率转换装置的构成例的图。

图2是示出图1所示的电流指令生成部的详细的构成例的图。

图3是示出图1所示的电压指令/PWM信号生成部的详细的构成例的图。

图4是示出图3所示的脉动抑制信号运算部的详细的构成例的图。

图5是示出实施方式1中的脉动抑制信号运算部的内部状态例的图。