[发明专利]用于旋转电机的功率转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于旋转电机的功率转换装置。

背景技术

如专利号为3687861的日本专利(专利号为5933344的美国专利)和专利号为2577738的日本专利(专利号为4847743的美国专利)中所公开的，传统的功率转换装置通过脉冲宽度调制(在下文中称为PWM)来控制与旋转电机的驱动有关的电流。如OHM公司在日本电气工程师学会(1987)的“Semiconductor Power Conversion Circuit”中所公开的，在旋转电机是三相电动机的情况下，进行两相电压调制以提高PWM控制中的电压使用率，其中，一相电压固定，并且仅对另外两相进行调制。

作为控制PWM的方法，已知三角波比较法和瞬时电压矢量选择法。例如，在三角波比较法中，当与施加到旋转电机的每相线圈的电压有关的任一相命令信号(在下文中称为占空比命令值，duty command value)恒定为100％或0％时，进行上述两相调制，从而可以输出最高线电压。另外，占空比命令值越接近0％或100％，施加的线电压越高。

另外，在传统的功率转换装置中，为了防止因每相的高电位侧开关器件和低电位侧开关器件同时导通而构成短路，设置死区时间(dead time)，从而使得高电位侧开关器件和低电位侧开关器件关断。在设置死区时间的情况下，根据微型计算机，不能输出接近0％或100％的占空比命令值，并且可应用的线电压有限。因此，在专利号为3687861的日本专利(US5933344)中，通过改变微型计算机内设置的计数器电路的配置，可以输出接近0％或100％的占空比命令值。然而，根据专利号为3687861的日本专利(US5933344)，需要专用电路，因此结构复杂化。

另外，在设置死区时间的情况下，由于死区时间的影响导致线电压畸变，从而电流畸变。因此，产生转矩波动，或产生振荡或噪声。因此，根据专利号为2577738的日本专利(US4847743)，在低电压时进行三相调制，并且在高电压时进行两相调制，从而降低由于死区时间的影响导致的电压畸变。然而，在专利号为2577738的日本专利(US4847743)中，在高电压时，不能避免死区时间的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提高电压使用率并降低线电压畸变的功率转换装置。

提供一种功率转换装置，其通过脉冲宽度调制控制供应至与旋转电机的每相相对应的线圈的功率。该功率转换装置具有逆变器单元和控制单元。该逆变器单元包括对应于旋转电机的每相线圈而设置在高电位侧的高电位侧开关器件和设置在低电位侧的低电位侧开关器件。在存在高电位侧开关器件的导通时间或低电位侧开关器件的导通时间短于预定时间的相的情况下，控制单元通过控制所有相的高电位侧开关器件和低电位侧开关器件的导通和关断之间的切换，使得导通时间等于或长于该预定时间，以改变作为施加到每相线圈的电压的平均值的输出电压平均值，其中，基于为了防止与每相线圈相对应的高电位侧开关器件和低电位侧开关器件同时导通而设置的死区时间确定该预定时间。

优选地，控制单元包括占空比转换部、调制部和移位部。占空比转换部基于施加到每相线圈的电压命令值计算每相具有不同相位的占空比转换值。调制部计算通过对如下占空比进行调制而获得的调制后的占空比命令值，其中所述占空比基于由所述占空比转换部计算出的每相的占空比转换值。在当基于由调制部调制的调制后的占空比命令值导通或关断高电位侧开关器件和低电位侧开关器件时存在高电位侧开关器件或低电位侧开关器件的导通时间短于所述预定时间的相的情况下，移位部计算通过基于移位值对每相的调制后的占空比命令值进行移位而获得的移位后的占空比命令值，其中，所述移位值被设置为使得导通时间等于或长于所述预定时间，从而根据基于移位后的占空比命令值计算出的占空比命令值控制高电位侧开关器件和低电位侧开关器件的导通和关断之间的切换。

可以将死区时间设置为有效地防止高电位侧开关器件和低电位侧开关器件同时导通的任意值。可以将死区时间设置为输出用于关断开关器件的关断信号的时间段、开关器件被关断的时间段。

附图说明

根据以下参照附图进行的详细描述，功率转换装置的上述和其它目的、特征和优点将变得明显。在附图中：

图1是示出根据第一实施例的功率转换装置的电路图；

图2是示出根据第一实施例的电压矢量的矢量图；

图3A和图3B是示出在不设置死区时间的情况下低侧两相调制的示意图，其中图3A示出低侧两相调制的调制后波形，图3B示出线电压；