[发明专利]直流至三相交流的逆变器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流至三相交流的逆变器系统(此后称为DC至三相AC的逆变器系统)，其中直流电源(此后称为DC电源)在中性点连接到三相电机。

背景技术

在用于三相电机的逆变器电路中当直流电压(此后称为DC电压)降低时，逆变器电路需要大电流来获得与在DC电压降低之前输出的电压相同的输出电压。为了满足这一要求，具有大额定电流的开关元件或升压器电路可以设置在逆变器电路中。如果采用这样的措施，增大了开关元件的尺寸，并且要求升压器电路被增加到逆变器电路中，所以逆变器电路的尺寸变大由此增加了逆变器电路的成本。

为了解决这一问题，例如在日本专利申请公布No.10-337047中公开了一种DC至三相AC逆变器，其中，对连接到三相电机的中性点的DC电源的电压进行增压以便对电容器进行充电，并且将电容器的DC电转换成三相AC电以便提供给三相电机。在上述公布中公开的DC至三相AC逆变器系统中，可以通过在逆变器操作的零电压矢量区域中执行升压操作来完成逆变器操作和升压操作。由此，该逆变器电路不再需要针对大电流应用的大尺寸的开关元件。在DC至三相AC逆变器系统中，三相电机的零相位电感可以用作升压操作的反应器，以便在DC至三相AC逆变器系统中除了逆变器电路以外不需要增加升压器电路。

为了减少DC至三相AC逆变器系统中的开关损耗，需要减少开关元件针对每相的开关频率。

在DC至三相AC逆变器系统中，当开关元件针对每相的开关频率降低时，增大了电流纹波，所述电流纹波是通过组合各相的开关纹波而形成的零相位电流纹波或在三相电机的中性点流动的电流的纹波，所以担心恶化升压操作的可控性。因此，本发明涉及提供一种DC至三相AC逆变器系统，其中DC电源在三相电机中性点连接到三相电机并且该DC至三相AC逆变器系统可以减少开关损耗和零相位电流纹波。

发明内容

根据本发明，一种DC至三相AC逆变器系统包括三相电机、用于三相电机的逆变器电路、多个开关元件、电容器、直流电源和控制电路。三相电机具有三个相。开关元件布置在逆变器电路中。开关元件分别用作三相电机的相应三个相的上臂和下臂。电容器与相应成对上臂和下臂并联连接。直流电源布置在三相电机的中性点和相应下臂或相应上臂之间。控制电路控制开关元件的开关操作，使得至少开关元件针对具有最大值的电流流过的一相的开关频率低于其它相的其它成对开关元件的开关频率。

通过以下结合附图借助于实施例来说明本发明的原理的描述，本发明的其它方面和优势将变得明显。

附图说明

通过参考以下描述的当前的优选实施例以及附图，本发明及其目的和优势可以得到最佳理解，在附图中：

图1是示出根据本发明优选实施例的DC至三相AC逆变器系统的电路图；

图2是示出图1的DC至三相AC逆变器系统中的电流Iu、Iv、Iw的时序图；以及

图3是示出图1的DC至三相AC逆变器系统中三角波T1的频率n和组合波Y的幅度之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下将参考图1至3描述根据本发明优选实施例的DC至三相AC逆变器系统。DC至三相AC逆变器系统总体由附图标记1来表示，包括电容器2、逆变器电路3、三相电机4(如用于压缩机的一种)、DC电源5、转动角度传感器6(如分解器或编码器)、电流传感器7、控制电路8(诸如中央处理单元(CPU))以及驱动电路9。DC至三相AC逆变器系统1可以省去转动角度传感器6，而可以被配置成通过计算来确定转动角度，即“无传感器控制”。

用于三相电机4(具有U相、V相和W相的三个相)的逆变器电路3包括六个开关元件10至15(如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或与二极管并联的双极晶体管)。开关元件10、11彼此串联，并且分别用作三相电机4的U相的上臂和下臂。开关元件12、13彼此串联，并且分别用作三相电机4的V相的上臂和下臂。开关元件14、15彼此串联，并且分别用作三相电机4的W相的上臂和下臂。开关元件对10、11、开关元件对12、13、开关元件对14、15相互并联并且连接到电容器2。换句话说，电容器2与开关元件对10、11、开关元件对12、13、开关元件对14、15中的各个对并联。用作各个相的下臂的开关元件11、13、15的低电压端连接到DC电源5的负极端，而DC电源5的正极端连接到三相电机4的中性点。