[發明專利]電力變換裝置和電氣設備

在審

• 申請號: 201911036259.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112751493A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 林明贊;歐陽毅翔;游欣璋
• 申請（專利權）人: 日本電產株式會社
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M3/00;H02M3/10;H02P27/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 樊一槿;陶海萍

本申請實施例提供一種電力變換裝置和電氣設備，所述電力變換裝置對三相電機的各相進行供電，其中，電力變換裝置包括：升壓電路單元，其連接于直流電源，根據脈沖寬度調制升壓信號對從所述直流電源輸入的輸入電壓進行升壓；逆變器單元，其連接于所述升壓電路單元，具有由多個開關元件構成的三相開關電路，所述逆變器單元還具有輸出部，所述輸出部與所述三相開關電路連接，為所述三相電機的各相進行供電；控制單元，其向所述升壓電路單元輸出所述脈沖寬度調制升壓信號，并在檢測到所述升壓電路單元處于升壓狀態時，向所述逆變器單元輸出脈沖寬度調制切換信號，控制所述三相開關電路中的兩相的開關元件在一個脈沖寬度調制周期中不進行導通切換。

技術領域

本申請涉及機電領域。

背景技術

在一些直流/交流逆變器的應用場景中，逆變器的輸出電壓需要高于輸入電源電壓。因此，需要在逆變器前端加入升壓轉換器以提高逆變器直流鏈(DC BUS)電壓，進而可提高逆變器輸出電壓。然而，由于增加了升壓轉換器，不可避免地增加了電路損失，從而造成升壓轉換器的效率降低。

現有技術提出了一些解決方案。

第一解決方案，在三相全橋整流器與平滑電容之間使用一個傳統升壓轉換器以提高平滑電容直流鏈上的電壓，再由三相全橋逆變器調制輸出三相交流電壓驅動電機，根據電機的工作條件決定升壓轉換器的輸出電壓，從而達到提高電機效率的目的。

第二解決方案，采用分段式的升壓轉換器電路架構，針對交流電機需要超過額定轉速時，驅動器需要輸出較高的電壓，因此，利用升壓轉換器升高逆變器直流鏈電壓，達到提高輸出電壓的目的，并且，根據交流電機轉速與負載需求，控制升壓轉換器工作在三種工作模式下，輸出適當電壓，達到提高交流電機運轉效率的目的。

第三解決方案，在逆變器中使用振幅調制(PAM)方法，以六步方波電壓形式產生可變頻率的三相交流電源，而輸出電壓振幅則由升壓轉換器控制決定。因六步方波調制在一個電源周期中改變六種開關切換狀態，因此可大幅減少開關的切換損失，而提高驅動器效率。

第四解決方案，利用空間向量脈沖寬度調制(Space Vector Pulse WidthModula-tion，SVPWM)減少電力開關切換次數達到減少切換損失的目的。例如，傳統的SVPWM是將一個周期的三相脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation，PWM)信號的波形分割為七段(也即，七段式SVPWM切換方法)，在每周期的PWM共有六次的開關切換?；蛘呃梦宥问絊VPWM切換方法，將一個周期的三相PWM波形分割為五段，在每周期的PWM共有四次的開關切換，與七段式SVPWM切換方法相比，可減少1/3的切換損失?；蛘呃盟亩问椒菍ΨQSVPWM切換方法，將PWM波形由對稱式改成非對稱式，使得電流取樣更為容易，但每個周期的PWM同樣有四次的開關切換，與五段式相比，沒有進一步減少切換損失。

第五解決方案，采用組合式SVPWM調制方法，根據交流電機的轉速(定子頻率)與電壓需求，采用不同的SVPWM切換方法。例如，當交流電機的定子頻率位于低頻段時，采用半頻式SVPWM方法，與七段式SVPWM切換方法相比，可減少1/2切換損失；當交流電機的定子頻率位于中低頻段時，采用平頂式SVPWM方法，可減少1/3切換損失；當交流電機的定子頻率位于中高頻段時，采用七段式SVPWM方法；當交流電機的定子頻率位于高頻段，采用FFC SVPWM方法，切換損失最小。上述四種方法，在逆變器的功率損耗上，一般情況下是七段式SVPWM平頂式SVPWM半頻式SVPWMFFC SVPWM，因此，根據不同的運轉條件改變不同的SVPWM切換方法可減少驅動器切換損失以提高效率。