[發明專利]電力變換器控制裝置及電力變換控制方法

有效

• 申請號: 201210269606.6
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102957376A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 伊藤雄太;名倉寬和;永田浩一郎;秋田佳稔;阿部重幸;金子大吾
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M5/458
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及基于輸出電壓指令值，對將直流電壓變換為期望頻率的交流電壓的電力變換器進行基于脈沖寬度調制(PWM)控制的交流電動機的控制的電力變換器控制裝置及電力變換控制方法。

背景技術

在使用了電力變換裝置的交流電動機驅動中，通過使用該電力變換裝置內部的二極管對由商用或者非商用的各種電源供給的交流電源進行整流，由平滑電容器進行平滑，從而將其變換為直流電壓。之后，由逆變器變換為任意交流電壓，輸出給電動機并進行可變速控制。具體地說，根據基于輸出電壓指令值和載波的大小比較的PWM控制，對逆變器進行開關，從而將正弦波狀的輸出電壓指令值的大小變換為輸出脈沖，并對交流電動機施加電壓。在這種PWM控制中，大致分為不同步PWM控制和同步PWM控制。

不同步PWM控制是不管輸出電壓指令值的頻率f_t的值如何，都將載波的頻率f_c始終設為恒定的方式，可用于通用逆變器、軋機驅動逆變器等。

另一方面，同步PWM控制是將載波的頻率f_c始終設為輸出電壓指令值的頻率f_t的K倍(K：3的倍數)的方式，可用于電動車或無功補償裝置等。在這種情況下，隨著輸出電壓指令值的頻率f_t的變化，使載波的頻率f_c和兩者的比率發生變化。

在不同步PWM控制中，輸出電壓指令值在載波的周期內認為基本是一定的，為了減小輸出電壓指令值和輸出脈沖的誤差，需要將載波的頻率f_c相對于輸出電壓指令值的頻率f_t設定得足夠大(f_c/f_t：10以上)。在該載波的頻率f_c和輸出電壓指令值的周期f_t的比率小的情況下，輸出電壓指令值在載波的周期內變化很大。因此，輸出電壓指令值和輸出脈沖的誤差變大，產生差拍(beat)現象等問題，并且在交流電動機驅動時電機輸出轉矩中產生脈動(ripple)。

因此，在專利文獻1中記載了一種抑制在載波的頻率f_c和輸出電壓指令值的頻率f_t的比率小的情況下發生的差拍現象的PWM控制方式。專利文獻1中記載了估計出在決定輸出脈沖寬度的載波的半周期時間中的輸出電壓指令值的平均值，并相應地產生輸出脈沖的控制方式。

另一方面，在對交流電動機施加的電壓中，由于PWM控制而產生下式(1)所示的邊帶波分量f_b。

f_b＝m·f_c+n·f_c????...(1)

m、n：整數

在不同步PWM控制中，因為載波的頻率f_c是一定的，所以邊帶波分量f_b根據輸出電壓指令值的基波頻率f_t而變化。而且，在輸出電壓指令值的基波頻率f_t附近也產生邊帶波分量f_b，成為幾Hz～幾十Hz低次成分的電機輸出轉矩脈動成分。如果該電機輸出轉矩脈動成分和幾十Hz這種低的機械系統固有振動頻率相一致，則產生機械性振動。上述專利文獻1不能充分地抑制這種現象。

在同步PWM控制中，因為將載波的頻率f_c始終設為輸出電壓指令值的基波頻率f_t的K倍(K：3的倍數)，故此可將式(1)所示的邊帶波分量f_b設為輸出電壓指令值的基波頻率f_t的整數倍。因此，可以防止輸出電壓指令值的基波頻率f_t以下的電機輸出轉矩脈動成分的產生。通過使用同步PWM控制，不會產生和幾十Hz的機械系統固有振動頻率相一致的低次的電機輸出轉矩脈動成分，所以可以防止上述的機械性振動。

在上述同步PWM控制中，在交流電動機運轉中使載波的頻率f_c變化。因此，作為抑制對切換時的交流電動機施加的電壓波形的畸變的方法，以往存在以相同的定時同步地變更載波和電壓指令值的方法(專利文獻2)。

專利文獻1：日本專利第3259571號公報

專利文獻2：日本特開2009-118599號公報