电力变换装置的制造方法
【专利摘要】得到一种通用性高的电力变换装置，该电力变换装置通过双桥臂PWM调制控制进行电力变换，能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。一种电力变换装置，其通过双桥臂PWM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力，该电力变换装置具有：主电路(1)，其是由多个开关元件桥接而构成的；电压指令生成部(2)，其生成主电路(1)的电压指令值；电流检测部(3)，其对主电路(1)的输出电流中的至少1个输出电流进行检测；功率因数运算部(4)，其基于输出电流以及电压指令值对功率因数进行运算；载波信号生成部(5)，其生成与功率因数相应的频率的载波信号；以及PWM信号生成部(6)，其对电压指令值和载波信号进行比较，生成对开关元件进行通断控制的PWM信号。
【专利说明】
电力变换装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种电力变换装置。
【背景技术】
[0002]当前，作为电力变换装置的脉冲宽度调制(PffM调制)方式，通常使用所谓的双桥臂PffM调制控制，其中，该电力变换装置使用了由6个开关元件桥接而构成的主电路。
[0003]双桥臂PWM调制控制是使三相中的一相的通断控制在一定期间停止而对剩下的两相进行通断控制的调制控制方式，通过不进行一相的通断控制，从而能够实现开关损耗的降低。
[0004]在双桥臂PffM调制控制中，如果考虑到开关损耗的降低效果，则将使一相的通断控制停止的期间设为主电路的三相输入输出电流的峰值附近是最有效的。因此，公开了例如如下技术，即，对任意相的相电压及线电流进行检测而求出功率因数角，基于该功率因数角对各相PffM信号进行控制，以使将通断停止的区间追随于相电流的峰值附近(例如专利文献
Do
[0005]专利文献1:日本特开平7 — 46855号公报
【发明内容】
[0006]但是，在上述现有技术中，由于需要相应于所求得的功率因数角而针对电压指令值的相位进行通断停止区间的控制，因此控制复杂化。另一方面，在双桥臂PWM调制控制中，通常将使一相的通断控制停止的区间设为三相电压指令值的峰值附近的60°区间，在该情况下，需要进行与预先设想的功率因数相应的设计，但在功率因数比设想的大的情况下成为品质过剩，有时不能充分地利用电力变换装置的能力。另外，在功率因数比设想的小的情况下，如果为了防止因开关损耗变得比设想的大所导致的故障而对功率因数设置限制，则通用性下降。
[0007]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种通用性高的电力变换装置，该电力变换装置通过双桥臂PWM调制控制进行电力变换，能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0008]为了解决上述课题，实现目的，本发明所涉及的电力变换装置通过双桥臂PWM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力，该电力变换装置的特征在于，具有:主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的；电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值；电流检测部，其对所述主电路的输出电流中的至少I个输出电流进行检测；功率因数运算部，其基于所述输出电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算;载波信号生成部，其生成与所述功率因数相应的频率的载波信号；以及PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号。
[0009]发明的效果
[0010]根据本发明，具有能够得到通用性高的电力变换装置的效果，该电力变换装置通过双桥臂PffM调制控制而进行电力变换，能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
【附图说明】
[0011]图1是表示作为实施方式I所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。
[0012]图2是表示通常的双桥臂PffM调制控制的3相电压指令值的一个波形例的图。
[0013]图3是表示通常的双桥臂PWM调制控制的电压指令值、载波信号、以及输出电压的各波形例的图。
[0014]图4是表示通常的双桥臂PWM调制控制的各相电压指令值和输出电流之间的关系的图(功率因数= 1)。
[0015]图5是表示通常的双桥臂PWM调制控制的各相电压指令值和输出电流之间的关系的图(功率因数= 0)。
[0016]图6是表示作为实施方式I所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。
[0017]图7是表示作为实施方式2所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。
[0018]图8是表示作为实施方式2所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。
[0019]图9是表示作为实施方式3所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。
[0020]图10是表示作为实施方式3所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。
[0021]图11是表示作为实施方式4所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。
[0022]图12是表示作为实施方式4所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0023]下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的电力变换装置进行说明。此外，本发明不限定于以下所示的实施方式。
[0024]实施方式I
[0025]图1是表示作为电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。在图1所示的例子中，示出从直流电源100供给直流电力、将交流电力供给至作为负载7而连接的IM电动机的结构例。
[0026]实施方式I所涉及的电力变换装置具有:主电路I，其构成为包含三相桥臂，该桥臂是由2个开关元件(未图示)串联连接而构成的；电压指令生成部2，其生成针对构成主电路I的各相桥臂的三相电压指令值；电流检测部3，其对主电路I的各相桥臂的输出电流进行检测；功率因数运算部4，其基于主电路I的各相桥臂的输出电流以及各相的电压指令值而对功率因数进行运算;载波信号生成部5，其生成与功率因数相应的频率的载波信号；以及PWM信号生成部6，其对电压指令值和载波信号进行比较，生成用于对构成主电路I的各相桥臂的各开关元件进行通断控制的PWM信号。此外，对于主电路I，由于是公知的，因此在这里省略图示。另外，电流检测部3至少能够检测I相桥臂的输出电流即可。假设功率因数运算部4根据所检测的输出电流以及与该输出电流相对应的相的电压指令值而进行功率因数运算。
[0027]下面，说明通常的双桥臂HVM调制控制的控制例，该通常的双桥臂PWM调制控制是指，使三相桥臂中的一相桥臂的通断控制在一定期间停止而对剩下的两相桥臂进行通断控制。
[0028]图2是表示通常的双桥臂PWM调制控制的3相电压指令值的一个波形例的图。在图2中，实线表示U相电压指令值的波形例，虚线表示V相电压指令值的波形例，点划线表示W相电压指令值的波形例。另外，图3是表示通常的双桥臂PWM调制控制的电压指令值、载波信号、以及输出电压的各波形例的图。
[0029]在双桥臂HVM调制控制中，通常如图2所示那样在各相电压指令值的峰值处，分别设置60°的通断停止区间，如图3所示，通过利用对每个相的电压指令值和载波信号进行比较而生成的PWM信号对各相桥臂的各开关元件进行PWM控制，从而在使相位每次改变60°的同时，分别产生各相桥臂的通断停止区间。由此，能够使相间的电压保持为正弦波状，与此同时，减少通断次数，其结果，还能够降低开关损耗。
[0030]在这里，对双桥臂PWM调制控制时各相的输出电流和开关损耗之间的关系进行说明。图4及图5是表示通常的双桥臂PWM调制控制的各相电压指令值和输出电流之间的关系的图。图4示出功率因数为I的情况的例子，图5示出功率因数为O的情况的例子。
[0031]开关损耗与通断时的输出电流的瞬时绝对值成正比，在输出电流的峰值处进行了通断的情况下变得最大。如图4所示，在功率因数为1、即电压指令值的相位和输出电流的相位一致的情况下，通断停止区间和输出电流的峰值区间一致，由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果表现得最大。
[0032]另一方面，如果电压指令值的相位和输出电流的相位偏离，则在通断停止区间和输出电流的峰值区间之间发生偏离，在输出电流的峰值区间进行通断动作，如图5所示，在电压指令值的相位和输出电流的相位偏离了90°、功率因数为O的情况下，最难得到由双桥臂PffM调制控制所实现的开关损耗降低效果。
[0033]另一方面，由于功率因数根据作为负载而连接的设备而不同，因此开关损耗的大小也根据作为负载而连接的设备而不同。即，需要设想作为负载而连接的设备来进行载波频率、过电流保护、过热保护设计等。
[0034]另外，在实际运用阶段，在功率因数比设计阶段的设想小的情况下，可想到损失会变大，超过设计阶段的输出电流的额定值、开关元件的散热设计的裕量而发生故障，因此需要预先对功率因数设置限制，或者设为将裕量增大、即使例如功率因数为O也能够承受的设计，但如果对功率因数设置限制，则通用性受损，如果将裕量增大，则在功率因数大的情况下，成为品质过剩，不能充分地利用装置的能力。
[0035]在本实施方式中，在进行上述双桥臂PffM调制控制时，使载波信号的频率相应于功率因数而变化。如果载波信号的频率高，则控制的响应性提高，在负载7为IM电动机等电机的情况下能够降低从电动机发生的噪音，但另一方面，由于通断次数增加，因此开关损耗变大。在功率因数小的情况下，如上所述，由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果变小，其结果，开关损耗增大。
[0036]因此，在本实施方式中，功率因数运算部4使用由电流检测部3所检测的输出电流、和从电压指令生成部2输出的电压指令值而求出功率因数，载波信号生成部5随着由功率因数运算部4所求出的功率因数接近于O而降低载波信号的频率。这样，在功率因数大的情况下确保必要的裕量，并且，即使在功率因数小、由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果小的情况下，也能够防止超过裕量而发生故障。
[0037]另外，例如，如果在功率因数为I的状态下运用进行了将功率因数设想为O的设计的电力变换装置，则发生的损失比设想的小。因此，通过有效地利用该损失裕量，随着功率因数接近于I而提高载波信号的频率，从而能够降低从作为负载7而连接的IM电动机发生的噪音。
[0038]如上所述，在本实施方式所涉及的电力变换装置中，进行与功率因数相应的载波信号的频率的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0039]此外，对于载波信号生成部5如何来设定载波信号的频率，既可以使用将与功率因数相应的系数和输入至载波信号生成部5的载波频率指令值相乘等计算式进行计算，也可以将功率因数和载波信号的频率之间的关系保存为表格，使用该表格而导出与功率因数相对应的频率。
[0040]图6是表示作为实施方式I所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。在图6所示的例子中，示出从交流电源200供给3相交流电力、将直流电力供给至负载7的结构例。
[0041]在图6所示的例子中，电流检测部3对主电路I的各相桥臂的输入电流进行检测，功率因数运算部4基于主电路I的各相桥臂的输入电流以及各相的电压指令值而对功率因数进行运算。
[0042]当然，在图6所示的结构中，通过进行在本实施方式中说明的控制，从而也得到与图1所示的结构相同的效果。
[0043]如以上说明所示，根据实施方式I的电力变换装置，由于使载波信号的频率相应于功率因数而变化，因此通过在功率因数大的情况下确保必要的裕量，并且随着功率因数接近于O而降低载波信号的频率，从而即使在功率因数小、由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果小的情况下，也能够防止超过裕量而发生故障。另外，在发生的损失比设想的小的情况下，通过有效地利用该损失裕量而提高载波信号的频率，从而能够降低从作为负载而连接的IM电动机等发生的噪音。即，通过进行与功率因数相应的载波信号的频率的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0044]实施方式2
[0045]在本实施方式中，说明使检测出过电流时的电流保护等级可相应于功率因数而变化的例子。
[0046]图7是表示作为实施方式2所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。在图7所示的例子中也示出如下的结构例，即，与在实施方式I中说明的图1的结构同样地，从直流电源100供给直流电力、将交流电力供给至作为负载7而连接的頂电动机。此夕卜，对与在实施方式I中说明的图1的结构相同或者等同的结构部标注同一标号，省略其详细说明。
[0047]在实施方式2所涉及的电力变换装置中，在图1所示的实施方式I的结构的基础上，还具有:电流保护等级运算部8，其对与从功率因数运算部4输出的功率因数相应的电流保护等级进行运算；以及电流保护监视部9，其在主电路I的输出电流超过电流保护等级的情况下，使主电路I的动作停止。此外，电流保护监视部9既可以是在使主电路I的动作停止时，通过使PWM信号生成部6的PWM信号的生成停止，从而将主电路I的动作停止，也可以是将例如从直流电源100供给的直流电力的供给路径切断。或者，也可以是同时使用上述两种方法。
[0048]下面，对实施方式2所涉及的电力变换装置的动作进行说明。在本实施方式中，也对通过双桥臂PWM调制控制而使主电路I进行动作的例子作出说明。
[0049]在本实施方式中，使电流保护等级相应于功率因数而变化。更具体地说，电流保护等级运算部8随着由功率因数运算部4所求出的功率因数接近于O而降低电流保护等级。或者，随着功率因数接近于I而提高电流保护等级。
[0050]例如，如果在功率因数为I的状态下运用进行了将功率因数设想为O的设计的电力变换装置，则发生的损失比设想的小。因此，通过有效地利用该损失裕量而提高电流保护等级(过电流保护动作电流)，从而能够应用于更大的负载7。
[0051]如上所述，在本实施方式所涉及的电力变换装置中，进行与功率因数相应的电流保护等级的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0052]此外，对于电流保护等级运算部8如何来设定电流保护等级，既可以使用将与功率因数相应的系数和预先确定的电流保护等级的基准值相乘等计算式进行计算，也可以将功率因数和电流保护等级之间的关系保存为表格，使用该表格而导出与功率因数相对应的电流保护等级。
[0053]图8是表示作为实施方式2所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。在图8所示的例子中也示出如下的结构例，S卩，与在实施方式I中说明的图6的结构同样地，从交流电源200供给3相交流电力、将直流电力供给至负载7。
[0054]在图8所示的例子中，电流检测部3对主电路I的各相桥臂的输入电流进行检测，功率因数运算部4基于主电路I的各相桥臂的输入电流以及各相的电压指令值而对功率因数进行运算。
[0055]当然，在图8所示的结构中，通过进行在本实施方式中说明的控制，从而也得到与图7所示的结构相同的效果。
[0056]如以上说明所示，根据实施方式2的电力变换装置，通过使电流保护等级相应于功率因数而变化，从而在发生的损失比设想的小的情况下，通过有效地利用该损失裕量而提高电流保护等级，从而能够应用于更大的负载。即，通过进行与功率因数相应的电流保护等级的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0057]实施方式3
[0058]在本实施方式中，说明使进行过热保护时的过热保护等级可相应于功率因数而变化的例子。
[0059]图9是表示作为实施方式3所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。在图9所示的例子中也示出如下的结构例，S卩，与在实施方式I中说明的图1的结构同样地，从直流电源100供给直流电力、将交流电力供给至作为负载7而连接的頂电动机。此夕卜，对与在实施方式I中说明的图1相同或者等同的结构部标注同一标号，省略其详细说明。
[0060]在实施方式3所涉及的电力变换装置中，在图1所示的实施方式I的结构的基础上，还具有:温度检测部10，其对主电路I的温度进行检测;过热保护等级运算部11，其对与从功率因数运算部4输出的功率因数相应的过热保护等级进行运算；以及过热保护监视部12，其在主电路I的温度超过过热保护等级的情况下，使主电路I停止。此外，过热保护监视部12既可以是在使主电路I的动作停止时，通过使PWM信号生成部6的PWM信号的生成停止，从而将主电路I的动作停止，也可以是将例如从直流电源100供给的直流电力的供给路径切断。或者，也可以是同时使用上述两种方法。另外，作为温度检测部10，例如既可以是对安装于主电路I的散热部件(heat sink)等散热器(未图示)的温度进行检测，也可以是对主电路I的表面温度进行检测，只要能够检测可以对构成主电路I的开关元件的结(junct1n)温进行推定的温度即可。
[0061 ]下面，对实施方式3所涉及的电力变换装置的动作进行说明。在本实施方式中，也对通过双桥臂PWM调制控制而使主电路I进行动作的例子作出说明。
[0062]开关元件的结温的上限值通常为150°C左右，通常针对该上限值设置主电路I动作时的温度裕量。在本实施方式中，对于不能对结温直接进行检测的结构，通过将从温度检测部10至开关元件的结为止的热阻和开关元件的损失相乘并与由温度检测部10所检测的温度相加，从而对开关元件的结温进行推定。
[0063]在主电路I的热设计中，例如，相对于将功率因数设想为I而进行了设计的情况下的发热量，如果在功率因数为O的状态下运用电力变换装置，则由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果变小，因此发生的损失比设想的大，实际的发热量变大。因此，需要降低过热保护监视部12的与温度检测部10的检测温度相对的过热保护等级(过热保护动作温度)。
[0064]因此，在本实施方式中，使过热保护等级相应于功率因数而变化。更具体地说，过热保护等级运算部11随着由功率因数运算部4所求出的功率因数接近于O而使与温度检测部10的检测温度相对的过热保护等级降低。这样，在发生的损失比预先设想的大的情况下，也能够在超过开关元件的结温的上限值之前使主电路I停止，能够事先防止因过热导致的故障。或者，通过随着功率因数接近于I而提高过热保护等级，从而能够扩大运用温度范围。
[0065]如上所述，在本实施方式所涉及的电力变换装置中，进行与功率因数相应的过热保护等级的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0066]此外，对于过热保护等级运算部11如何来设定过热保护等级，既可以使用将与功率因数相应的系数和预先确定的过热保护等级的基准值相乘等计算式进行计算，也可以将功率因数和过热保护等级之间的关系保存为表格，使用该表格而导出与功率因数相对应的过热保护等级。
[0067]图10是表示作为实施方式3所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。在图1O所示的例子中也示出如下的结构例，即，与在实施方式I中说明的图6的结构同样地，从交流电源200供给3相交流电力、将直流电力供给至负载7。
[0068]在图10所示的例子中，电流检测部3对主电路I的各相桥臂的输入电流进行检测，功率因数运算部4基于主电路I的各相桥臂的输入电流以及各相的电压指令值而对功率因数进行运算。
[0069 ]当然，在图1O所示的结构中，通过进行在本实施方式中说明的控制，从而也得到与图9所示的结构相同的效果。
[0070]如以上说明所示，根据实施方式3的电力变换装置，由于使与温度检测部的检测温度相对的过热保护等级相应于功率因数而变化，因此在发生的损失比设想的大的情况下，通过降低过热保护等级，从而能够在超过开关元件的结温的上限值之前使主电路停止，事先防止因过热导致的故障。即，通过进行与功率因数相应的过热保护等级的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0071]实施方式4
[0072]在本实施方式中，对在如下结构中使冷却机构的冷却能力可相应于功率因数而变化的例子进行说明，即，主电路具备散热部件等散热器，且在该结构中，具有能够使该散热器的冷却能力可变的风扇等前述的冷却机构。
[0073]图11是表示作为实施方式4所涉及的电力变换装置而构成了逆变器装置的一个例子的图。在图11所示的例子中也示出如下的结构例，即，与在实施方式I中说明的图1的结构同样地，从直流电源100供给直流电力、将交流电力供给至作为负载7而连接的頂电动机。此夕卜，对与在实施方式I中说明的图1相同或者等同的结构部标注同一标号，省略其详细说明。
[0074]在实施方式4所涉及的电力变换装置中，在图1所示的实施方式I的结构的基础上，还具有:冷却机构13，其对主电路I进行冷却；以及冷却机构控制部14，其相应于功率因数而对冷却机构13的冷却能力进行控制。此外，作为冷却机构13，例如设想为能够使安装于主电路I的散热部件等散热器(未图示)的冷却能力可变的风扇等，但不限于此，只要能够使冷却能力可变即可。
[0075]下面，对实施方式4所涉及的电力变换装置的动作进行说明。在本实施方式中，也对通过双桥臂PWM调制控制而使主电路I进行动作的例子作出说明。
[0076]如在实施方式3中说明的那样，在主电路I的热设计中，例如，相对于将功率因数设想为I而进行了设计的情况下的发热量，如果在功率因数为O的状态下运用电力变换装置，则由双桥臂PWM调制控制所实现的开关损耗降低效果变小，因此发生的损失比设想的大，实际的发热量变大。另外，例如，相对于将功率因数设想为O而进行了设计的情况下的发热量，如果在功率因数为I的状态下运用电力变换装置，则由双桥臂PffM调制控制所实现的开关损耗降低效果变大，因此发生的损失比设想的小，实际的发热量变小。
[0077]在实施方式3中说明了使与检测温度相对的过热保护等级(过热保护动作温度)变化的例子，但在本实施方式中，使冷却机构13的冷却能力相应于功率因数而变化。更具体地说，冷却机构控制部14随着由功率因数运算部4所求出的功率因数接近于O而提高冷却机构13的冷却能力。或者，随着功率因数接近于I而降低冷却机构13的冷却能力。这样，在发生的损失比预先设想的大的情况下，也能够通过提高冷却机构13的冷却能力，从而事先防止因过热导致的开关元件的故障。
[0078]另外，在发生的损失比预先设想的小的情况下，通过降低冷却机构13的冷却能力，从而能够减少由冷却机构13所消耗的能量，能够得到节能效果。
[0079]如上所述，在本实施方式所涉及的电力变换装置中，进行与功率因数相应的冷却机构13的冷却能力的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0080]此外，对于冷却机构控制部14如何来决定冷却机构13的冷却能力，既可以使用将与功率因数相应的系数和预先确定的冷却能力的基准值相乘等计算式进行计算，也可以将功率因数和冷却能力之间的关系保存为表格，使用该表格而导出与功率因数相对应的冷却能力。
[0081]下面，作为冷却机构13的一个例子，说明具备能够使安装于主电路I的散热部件等散热器(未图示的)的冷却能力可变的风扇的例子。
[0082]在该情况下，作为冷却机构13的冷却能力的指标，使风扇的转速可变即可。更具体地说，冷却机构控制部14随着由功率因数运算部4所求出的功率因数接近于O而提高风扇的转速。或者，随着功率因数接近于I而降低风扇的转速。
[0083]另外，对于冷却机构控制部14如何来决定风扇的转速，既可以使用将与功率因数相应的系数和预先确定的风扇的转速的基准值相乘等计算式进行计算，也可以将功率因数和风扇的转速之间的关系保存为表格，使用该表格而导出与功率因数相对应的风扇的转速。
[0084]图12是表示作为实施方式4所涉及的电力变换装置而构成了转换器装置的一个例子的图。在图12所示的例子中也示出如下的结构例，即，与在实施方式I中说明的图6的结构同样地，从交流电源200供给3相交流电力、将直流电力供给至负载7。
[0085]在图12所示的例子中，电流检测部3对主电路I的各相桥臂的输入电流进行检测，功率因数运算部4基于主电路I的各相桥臂的输入电流以及各相的电压指令值而对功率因数进行运算。
[0086]当然，在图12所示的结构中，通过进行在本实施方式中说明的控制，从而也得到与图11所示的结构相同的效果。
[0087]如以上说明所示，根据实施方式4的电力变换装置，由于使冷却机构的冷却能力相应于功率因数而变化，因此在发生的损失比设想的大的情况下，通过提高冷却机构的冷却能力，从而能够事先防止因过热导致的开关元件的故障，另外，在发生的损失比预先设想的小的情况下，通过降低冷却机构的冷却能力，从而能够减少由冷却机构所消耗的能量，得到节能效果。即，通过进行与功率因数相应的冷却机构的冷却能力的控制，从而能够得到通用性高的电力变换装置，该通用性高的电力变换装置能够缓和对功率因数的限制，能够有效地利用电力变换装置的能力，而不依赖于功率因数。
[0088]此外，在上述实施方式中，假定为功率因数运算部根据所检测的电流以及与该电流相对应的相的电压指令值进行功率因数运算而作出了说明，但当然也可以设为取代由电流检测部所检测的电流而使用在装置内部生成的电流指令值进行功率因数运算的结构，或者，也可以设为取代电压指令值而使用输出电压的实测值进行功率因数运算的结构。
[0089]另外，以上的实施方式所示的结构是本发明的结构的一个例子，当然也能够与其他公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围以将一部分省略等方式进行变更而构成。
[0090]工业实用性
[0091]如上所述，本发明对于使用永磁铁作为转子的3相同步电动机是有用的，特别地，适用于通过双桥臂PWM调制控制进行电力变换的电力变换装置。
[0092]标号的说明
[0093]I主电路，2电压指令生成部，3电流检测部，4功率因数运算部，5载波信号生成部，6PWM信号生成部，7负载，8电流保护等级运算部，9电流保护监视部，10温度检测部，11过热保护等级运算部，12过热保护监视部，13冷却机构，14冷却机构控制部，100直流电源，200交流电源。
【主权项】
1.一种电力变换装置，其通过双桥臂PWM调制控制而将直流电力变换为三相交流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输出电流中的至少I个输出电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输出电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成与所述功率因数相应的频率的载波信号；以及PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号。2.—种电力变换装置，其通过双桥臂PffM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输入电流中的至少I个输入电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输入电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成与所述功率因数相应的频率的载波信号；以及PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号。3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于， 所述载波信号生成部基于所述功率因数和所述载波信号的频率之间的关系而对所述载波信号的频率进行计算。4.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于， 所述载波信号生成部随着所述功率因数接近于O而降低所述载波信号的频率。5.—种电力变换装置，其通过双桥臂PffM调制控制而将直流电力变换为三相交流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输出电流中的至少I个输出电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输出电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； 电流保护等级运算部，其对与所述功率因数相应的电流保护等级进行运算； PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 电流保护监视部，其在所述输入输出电流超过所述电流保护等级的情况下使所述主电路停止。6.—种电力变换装置，其通过双桥臂PffM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输入电流中的至少I个输入电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输入电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； 电流保护等级运算部，其对与所述功率因数相应的电流保护等级进行运算； PffM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 电流保护监视部，其在所述输入输出电流超过所述电流保护等级的情况下使所述主电路停止。7.根据权利要求5或6所述的电力变换装置，其特征在于， 所述电流保护等级运算部基于所述功率因数和表示所述电流保护等级的电流信息之间的关系而对所述电流保护等级进行计算。8.根据权利要求5或6所述的电力变换装置，其特征在于， 所述电流保护等级运算部随着所述功率因数接近于O而降低所述电流保护等级。9.一种电力变换装置，其通过双桥臂PffM调制控制而将直流电力变换为三相交流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 温度检测部，其对所述主电路的温度进行检测； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输出电流中的至少I个输出电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输出电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； 过热保护等级运算部，其对与所述功率因数相应的过热保护等级进行运算； PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 过热保护监视部，其在所述主电路的温度超过所述过热保护等级的情况下使所述主电路停止。10.—种电力变换装置，其通过双桥臂PWM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 温度检测部，其对所述主电路的温度进行检测； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输入电流中的至少I个输入电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输入电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； 过热保护等级运算部，其对与所述功率因数相应的过热保护等级进行运算； PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 过热保护监视部，其在所述主电路的温度超过所述过热保护等级的情况下使所述主电路停止。11.根据权利要求9或10所述的电力变换装置，其特征在于， 所述过热保护等级运算部基于所述功率因数和表示所述过热保护等级的温度信息之间的关系而对所述过热保护等级进行计算。12.根据权利要求9或10所述的电力变换装置，其特征在于， 所述过热保护等级运算部随着所述功率因数接近于O而降低所述过热保护等级。13.—种电力变换装置，其通过双桥臂PWM调制控制而将直流电力变换为三相交流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 冷却机构，其对所述主电路进行冷却； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输出电流中的至少I个输出电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输出电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 冷却机构控制部，其相应于所述功率因数而对所述冷却机构的冷却能力进行控制。14.一种电力变换装置，其通过双桥臂PWM调制控制而将三相交流电力变换为直流电力， 该电力变换装置的特征在于，具有: 主电路，其是由多个开关元件桥接而构成的； 冷却机构，其对所述主电路进行冷却； 电压指令生成部，其生成所述主电路的电压指令值； 电流检测部，其对所述主电路的输入电流中的至少I个输入电流进行检测； 功率因数运算部，其基于所述输入电流以及所述电压指令值对功率因数进行运算； 载波信号生成部，其生成载波信号； PWM信号生成部，其对所述电压指令值和所述载波信号进行比较，生成对所述开关元件进行通断控制的PWM信号；以及 冷却机构控制部，其相应于所述功率因数而对所述冷却机构的冷却能力进行控制。15.根据权利要求13或14所述的电力变换装置，其特征在于， 所述冷却机构控制部基于所述功率因数和表示所述冷却机构的冷却能力的各电气量之间的关系而对所述冷却机构的冷却能力进行计算。16.根据权利要求13或14所述的电力变换装置，其特征在于， 所述冷却机构控制部随着所述功率因数接近于O而提高所述冷却机构的冷却能力。17.根据权利要求13或14所述的电力变换装置，其特征在于， 所述冷却机构是能够使安装于所述主电路的散热器的冷却能力可变的风扇，所述冷却机构控制部将所述风扇的转速作为所述冷却机构的冷却能力的指标而使所述风扇的转速可变。18.根据权利要求17所述的电力变换装置，其特征在于， 所述冷却机构控制部基于所述功率因数和所述风扇的转速之间的关系而对所述风扇的转速进行计算。19.根据权利要求17所述的电力变换装置，其特征在于， 所述冷却机构控制部随着所述功率因数接近于O而提高所述风扇的转速。
【文档编号】H02M7/48GK105900325SQ201480072558
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年1月9日
【发明人】平良哲
【申请人】三菱电机株式会社