[發明專利]用于旋轉電機的功率轉換裝置

有效

• 申請號: 201110404593.4
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102570890A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 鈴木崇志;鹽見和敏;蛭間淳之;早川新吾
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02P27/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及用于旋轉電機的功率轉換裝置。

背景技術

如專利號為3687861的日本專利(專利號為5933344的美國專利)和專利號為2577738的日本專利(專利號為4847743的美國專利)中所公開的，傳統的功率轉換裝置通過脈沖寬度調制(在下文中稱為PWM)來控制與旋轉電機的驅動有關的電流。如OHM公司在日本電氣工程師學會(1987)的“Semiconductor?Power?Conversion?Circuit”中所公開的，在旋轉電機是三相電動機的情況下，進行兩相電壓調制以提高PWM控制中的電壓使用率，其中，一相電壓固定，并且僅對另外兩相進行調制。

作為控制PWM的方法，已知三角波比較法和瞬時電壓矢量選擇法。例如，在三角波比較法中，當與施加到旋轉電機的每相線圈的電壓有關的任一相命令信號(在下文中稱為占空比命令值，duty?command?value)恒定為100％或0％時，進行上述兩相調制，從而可以輸出最高線電壓。另外，占空比命令值越接近0％或100％，施加的線電壓越高。

另外，在傳統的功率轉換裝置中，為了防止因每相的高電位側開關器件和低電位側開關器件同時導通而構成短路，設置死區時間(dead?time)，從而使得高電位側開關器件和低電位側開關器件關斷。在設置死區時間的情況下，根據微型計算機，不能輸出接近0％或100％的占空比命令值，并且可應用的線電壓有限。因此，在專利號為3687861的日本專利(US5933344)中，通過改變微型計算機內設置的計數器電路的配置，可以輸出接近0％或100％的占空比命令值。然而，根據專利號為3687861的日本專利(US5933344)，需要專用電路，因此結構復雜化。

另外，在設置死區時間的情況下，由于死區時間的影響導致線電壓畸變，從而電流畸變。因此，產生轉矩波動，或產生振蕩或噪聲。因此，根據專利號為2577738的日本專利(US4847743)，在低電壓時進行三相調制，并且在高電壓時進行兩相調制，從而降低由于死區時間的影響導致的電壓畸變。然而，在專利號為2577738的日本專利(US4847743)中，在高電壓時，不能避免死區時間的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于提高電壓使用率并降低線電壓畸變的功率轉換裝置。

提供一種功率轉換裝置，其通過脈沖寬度調制控制供應至與旋轉電機的每相相對應的線圈的功率。該功率轉換裝置具有逆變器單元和控制單元。該逆變器單元包括對應于旋轉電機的每相線圈而設置在高電位側的高電位側開關器件和設置在低電位側的低電位側開關器件。在存在高電位側開關器件的導通時間或低電位側開關器件的導通時間短于預定時間的相的情況下，控制單元通過控制所有相的高電位側開關器件和低電位側開關器件的導通和關斷之間的切換，使得導通時間等于或長于該預定時間，以改變作為施加到每相線圈的電壓的平均值的輸出電壓平均值，其中，基于為了防止與每相線圈相對應的高電位側開關器件和低電位側開關器件同時導通而設置的死區時間確定該預定時間。

優選地，控制單元包括占空比轉換部、調制部和移位部。占空比轉換部基于施加到每相線圈的電壓命令值計算每相具有不同相位的占空比轉換值。調制部計算通過對如下占空比進行調制而獲得的調制后的占空比命令值，其中所述占空比基于由所述占空比轉換部計算出的每相的占空比轉換值。在當基于由調制部調制的調制后的占空比命令值導通或關斷高電位側開關器件和低電位側開關器件時存在高電位側開關器件或低電位側開關器件的導通時間短于所述預定時間的相的情況下，移位部計算通過基于移位值對每相的調制后的占空比命令值進行移位而獲得的移位后的占空比命令值，其中，所述移位值被設置為使得導通時間等于或長于所述預定時間，從而根據基于移位后的占空比命令值計算出的占空比命令值控制高電位側開關器件和低電位側開關器件的導通和關斷之間的切換。

可以將死區時間設置為有效地防止高電位側開關器件和低電位側開關器件同時導通的任意值。可以將死區時間設置為輸出用于關斷開關器件的關斷信號的時間段、開關器件被關斷的時間段。

附圖說明

根據以下參照附圖進行的詳細描述，功率轉換裝置的上述和其它目的、特征和優點將變得明顯。在附圖中：

圖1是示出根據第一實施例的功率轉換裝置的電路圖；

圖2是示出根據第一實施例的電壓矢量的矢量圖；

圖3A和圖3B是示出在不設置死區時間的情況下低側兩相調制的示意圖，其中圖3A示出低側兩相調制的調制后波形，圖3B示出線電壓；