[发明专利]电力变换装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测直流母线电流从而得到相电流信息的电力变换装置及其控制方法。

背景技术

在以逆变器为代表的电力变换装置中，通过脉冲宽度调制(以下记为“PWM”)实现了直流-交流变换或者交流-直流变换的功能。逆变器被用于同步电机或感应电机等的交流电动机(以下记为“电动机”)的驱动系统等。

在驱动电动机的电力变换装置中，为了实现精度高的控制，需要相电流的检测单元。近年来，例如在专利文献1、专利文献2及专利文献3等中提出了不使用电流传感器等的外部电流检测单元，而从电力变换装置的直流母线电流中取得流经电动机的交流电流的信息的方法。通过这些技术，不需要使用专用的电流传感器，装置的零件数减少，可实现节省空间化和制造成本的降低。

专利文献1：JP特开平8-19263号公报

专利文献2：JP发明专利第3664040号公报

专利文献3：JP特开2008-131770号公报

首先，为了进行后述的说明，在将三相电压指令的瞬时值按从大到小的顺序排列时，将最大的相称为最大相，将第二大的相称为中间相，将第三大的相称为最小相。

在专利文献2中，为了取得相电流信息，将生成PWM信号的三角波载波信号的一个周期划分为前半部分和后半部分，在前后半部分的任意一个期间内，对相电压指令值相加或相减规定值，暂时延长在直流母线中脉冲状流动的相电流的流通时间。这样一来，扩大线间电压值，暂时延长在直流母线中脉冲状流动的相电流(以下，将其称为脉冲状电流)的流通时间，而取得相电流信息。

这里，关于对上述电压指令的修正而言，对最大相相加修正量或者对最小相相减修正量为最优实施方式。

可是，一般地，在PWM脉冲生成器中，与三角波载波信号相比较的各相的电压指令值设有上限值和下限值，相加或相减修正量之后的结果有时会超过所述上限值或下限值。这样的情况下存在如下问题：无法充分确保上述脉冲状电流的流通时间，会产生无法进行电流检测的期间，电动机控制精度恶化。

上述状况在如下情况时发生，即：例如电动机高速旋转时那样，修正前的电压指令值的绝对值大且用小的修正量也会超过上限值或下限值的情况、所需要的修正量大的情况。作为修正量大的情况，存在载波频率高的情况、或者在脉冲状电流上升时产生并成为检测误差原因的振铃噪声(ringing noise)的持续时间长的情况等。

近年来，随着电动机的高效率化、小型化、低噪音化的推进，电压饱和区域的灵活运用及载波频率的高频化等导致上述状况越来越容易发生，而成为较大的问题。

另外，在专利文献3中，提出一种用于对因PWM的开关产生的电流脉动带来的检测误差进行抑制的三相电压指令的修正方法，但仍然没有与因电压的上限及下限引起的不可检测状态相关的记述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力变换装置及其控制方法，不会因电压指令值的上限或下限的制约而不能进行电流检测，实现了基于直流母线的相电流的检测，并实现了电动机稳定的高精度运转。

本发明的一个方面的电力变换装置，其具备：脉冲宽度调制单元，通过比较三相电压指令和三角波载波信号，将电压指令变换成PWM脉冲；电力变换器，基于所述PWM脉冲驱动开关元件，在直流电压与三相交流电压之间进行电力变换；电流检测单元，检测流经所述电力变换器的主电路的直流母线的脉冲状电流；和电压指令修正单元，在将所述三相电压指令的瞬时值按其大小顺序排列情况下，将最大的相设为最大相、第二大的相设为中间相、第三大的相设为最小相时，以最大相和中间相的线间电压以及中间相和最小相的线间电压分别在规定值以上的方式，修正所述最大相和最小相的电压指令，其中，所述电力变换装置具备的电压指令修正单元，在规定条件下，不仅修正所述最大相和/或最小相的电压指令还修正所述中间相的电压指令。

在本发明优选的实施方式中，将所述规定条件设定为：通过修正所述最大相或最小相的电压指令值从而超出电压指令值的上限值或下限值的情况。

另外，在本发明优选的实施方式中，通过电压指令修正单元将三角波载波信号周期的一半作为单位周期来修正电压指令，单位周期的整数倍的期间中的电压指令的修正量的平均值为零或大致为零。

此外，在本发明优选的实施方式中，将电压指令修正量的平均为零或大致为零的期间设定成单位周期的奇数倍，并且在相当于其中心的单位周期检测电流。