[发明专利]脉宽调制型变流装置

说明书

该发明涉及输出可变电压、可变频率的交流的脉宽调制型变流装置，特别是涉及到为防止用作开关元件的可控元件间的短路而进行的控制的改进。

图16是现有的脉宽调制型变流装置（以下简称PWM型变流器）的结构图，图中，（10）是直流电源，（20）是由作为开关元件的可控元件和反向并联的二极管构成的，这是把由直流电源（10）供给的直流电压变换成可变电压、可变频率的交流电压的逆变器（为了简明起见用单相符号表示），（30）是由变流器驱动的电动机，（40）是相当于基准信号发生装置（该装置用于输出作为输出 电压基准的基准电压波形的基准电压发生器，（50）是利用三角波等波形来生成和输出频率fc的载波波形的载波发生器，（60）是相当于PWM信号发生装置（该装置借助基准电压发生器（40）和载波发生器（50）的信号来发生逆变器（20）的可控元件的触发信号（PWM信号））的PWM电路，（65）是处理装置，它根据PWM电路（60）的信号，为防止逆变器（20）各相的上、下可控元件间短路而生成已设定了防止短路时间Td的PWM信号，（70）是接收处理装置（65）的信号，驱动逆变器（20）的可控元件的驱动电路。

现以电路动作说明如下。图18表示这种PWM型变流器的PWM动作的典型实例，这是U、V、W三相PWM型变流器的一个相位（U相）的动作说明图。如图17所示，对作为变流器的输出电压、输出频率的基准的基准电压和为对其进行调制的信号（例如三角波形的载波波形）进行比较，当基准电压大于载波波形电压时即导通;当基准电压小于载波形电压时即截止，得出U相上侧的可控元件的PWM信号U_PO。U相下侧的可控元件的PWM信号U_NO作为上述U_PO的变流器信号求出。实际上，为了防止上、下的可控元件短路，对导通时间进行延迟，延迟时间的长短以短路防止时间Td为准。利用通过这种短路防止处理后的PWM信号U_P、U_N来驱动可控元件，其结果如图18（d）所示，获得的U相输出电压波形是经过脉宽调制而形成的正弦波。并且，V相、W相的输出电压波形也同样变成正弦波。图18（d）所示的电位表示直流一侧与假想中点对应的电位。

上述标准电压波形、载波波形示于图18（a），U_PO、U_NO示于图18（b），输出电压示于图18（d）。在图16中基标电压发生器（40）输出图18（a）所示的基准电压波形，载波发生器（50）生成图18（a）所示的三角形的载波波形，PWM电路（60）生成图18（c）所示的PWM信号，而处理装置（65）生成图（18）（c）所示的经过短路防止处理的PWM信号，驱动电路（70）利用处理装置（65）的短路防止处理后的PWM信号来驱动逆变器（20）的可控元件。这样即可从变流器获得经过波形控制的可变电压、可变频率的交流。

但是，如图19和图20所示，结果出现了上述短路防止时间Td所造成的影响。这种影响随输出电流的极性不同而异，当输出电流的极性为正时，在短路防止时间Td的期间内，。输出的电压低于基准电压;当极性为负时上述输出电压高于基准电压。所以，借助基准PWM信号获得的理想正弦波（例如图20和V_UNO）按输出电流极性周期对输出电压产生影响，结果如图20V_UN所示产生畸变。这种情况作为与电流极性相对应而产生的畸变（误差）也表示在图18（e）内。其中，V_U-O、U_UO-O均表示以直流一侧假想中点为基准的电位。

也就是说，相对于基准电压信号产生一定误差，其大小等于短路防止时间Td。该误差造成输出电压畸变、输出电压降低、转矩脉动增大等不良影响。

下面说明为消除这些不良影响而提出的PWM型变流器。

图21是专利公布号特开昭60-207494号公报所发表的现有PWM型变流器的结构图。图中，（55）是检测各相输出逻辑电平的电位检测器，（60a）是相当于PWM信号发生装置（借助基准电压发生器（40）和载波发生器（50）的信号以及电位检测器（55）的信号来生成逆变器（20）的可控元件的触发信号（PWM信号））的PWM电路。在该图中，与图16所示的符号相同的符号表示同样的部分，所以其说明从略。