电力转换装置的制作方法

本发明涉及通过逆变器电路生成三相交流输出的电力转换装置。

背景技术：

1、以往，用于驱动马达的电力转换装置通过uvw各相的上下臂开关元件构成三相的逆变器电路，并且对各相的开关元件进行pwm(脉冲宽度调制，pulse width modulation)控制，对马达施加接近正弦波的电压波形(三相交流输出)进行驱动。

2、另外，以降低开关元件的损失以及发热为目的，也提出了应用被称为二相调制的方式的电力转换装置。该二相调制方式的电力转换装置通过固定uvw的各相中的任意一相的上下臂开关元件的接通/断导通状态，仅对其他二相的上下臂开关元件的接通/断导通状态一边进行调制一边进行控制，从而与三相调制方式相比减少开关元件的开关次数，减少开关损失以及发热量并且进行pwm控制(例如参照专利文献1)。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本专利公开公报特开平9-149660号

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题

2、此处，在进行使用一定频率的载波信号的pwm控制的电力转换装置中，噪声成分集中于载波频率。因此，大多采用将载波频率设为可听范围外的20khz、人难以感觉到噪声的10khz以上的方法，但是在使用以上述这样的二相调制方式为代表的线间调制的情况下，输出的pwm信号的脉冲宽度的变化变成不是作为正弦波的变化，出现pwm的脉冲宽度急剧变化的情况。

3、该脉冲宽度是用于生成各相的相电压的指令值，该指令值的急剧的变化会使pwm信号的产生定时产生较大偏差。并且，该pwm信号的产生定时的偏差瞬间产生比载波频率高的频率或低的频率的噪声成分，其结果，如图6的上侧所示，以载波频率为中心的噪声特性在10khz以及20khz的两侧具有边带。存在以该载波频率为中心的噪声的边带成分成为刺耳的电磁噪声的问题。

4、本发明是为了解决这样的现有的技术问题而完成的，本发明的目的在于提供一种通过改善二相调制的指令值而能够抑制指令值的急剧的变动并改善电磁噪声的电力转换装置。

5、用于解决技术问题的技术方案

6、本发明的电力转换装置的特征在于，具备：逆变器电路，通过各相的上下臂开关元件的开关生成三相交流输出；以及控制装置，控制逆变器电路的各相的上下臂开关元件的开关，控制装置具备指令值运算部，指令值运算部运算用于生成各相的相电压的三相调制指令值，并运算将该三相调制指令值成为最小的相的下臂开关元件设为导通状态而停止开关或者将指令值成为最大的相的上臂开关元件设为导通状态而停止开关的二相调制指令值，该指令值运算部具有指令值校正部，指令值校正部在包括将下臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间内，对各相的二相调制指令值施加将二相调制指令值成为最大的相的该二相调制指令值固定的校正，或者，在包括将上臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间内，对各相的二相调制指令值施加将二相调制指令值成为最小的相的该二相调制指令值固定的校正。

7、技术方案2的发明的电力转换装置的特征在于，在上述发明中，在将u相作为基准相位的电压相位的情况下，将下臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位为0°、120°和240°中的任意一个或者它们中的两个的组合或者它们的全部，在将u相作为基准相位的电压相位的情况下，将上臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位为60°、180°和300°中的任意一个或者它们中的两个的组合或者它们的全部。

8、技术方案3的发明的电力转换装置的特征在于，在上述各发明中，指令值校正部具有判断部，判断部根据停止开关的相进行切换的相位以及预定的相位宽度设定规定区间，判断当前的相位是否包含在该规定区间内。

9、技术方案4的发明的电力转换装置的特征在于，在上述各发明中，指令值校正部在调制率越高则越窄、调制率越低则越宽的方向上变更规定区间的宽度。

10、技术方案5的发明的电力转换装置的特征在于，在上述各发明中，指令值校正部将规定区间的宽度设为60°以下。

11、技术方案6的发明的电力转换装置的特征在于，在上述各发明中，指令值运算部具有：相电压指令运算部，运算各相的相电压指令值；以及脉冲宽度指令运算部，根据各相的相电压指令值，运算作为三相调制指令值的各相的脉冲宽度指令值，该脉冲宽度指令运算部运算将脉冲宽度指令值成为最小的相的下臂开关元件设为导通状态而停止开关或者将脉冲宽度指令值成为最大的相的上臂开关元件设为导通状态而停止开关的二相调制指令值，并且，指令值校正部对脉冲宽度指令值运算得出的各相的二相调制指令值施加校正。

12、技术方案7的发明的电力转换装置的特征在于，在技术方案1至5的发明中，指令值运算部具有：相电压指令运算部，运算作为三相调制指令值的各相的相电压指令值；以及脉冲宽度指令运算部，根据各相的相电压指令值，运算各相的脉冲宽度指令值，相电压指令运算部运算将相电压指令值成为最小的相的下臂开关元件设为导通状态而停止开关或者将相电压指令值成为最大的相的上臂开关元件设为导通状态而停止开关的二相调制指令值，并且，指令值校正部对相电压指令值运算得出的各相的二相调制指令值施加校正。

13、技术方案8的发明的电力转换装置的特征在于，在技术方案6或7的发明中，将各相的上下臂开关元件的连接点处的相电压作为三相交流输出向马达施加，并且，相电压指令运算部针对每个控制周期使用马达的磁极位置信息对各相的相电压指令值进行瞬时值运算。

14、技术方案9的发明的电力转换装置的特征在于，在技术方案6至8的发明中，指令值校正部对二相调制指令值施加避免各相的脉冲宽度指令值比能够输出的最小脉冲宽度窄或者比最大脉冲宽度宽的窄幅脉冲避免处理。

15、技术方案10的发明的电力转换装置的特征在于，在上述各发明中，将各相的上下臂开关元件的连接点处的相电压作为三相交流输出向马达施加。

16、发明效果

17、根据本发明，设成如下的构成：电力转换装置具备：逆变器电路，通过各相的上下臂开关元件的开关生成三相交流输出；以及控制装置，控制该逆变器电路的各相的上下臂开关元件的开关，控制装置具备指令值运算部，所述指令值运算部运算用于生成各相的相电压的三相调制指令值，并运算将该三相调制指令值成为最小的相的下臂开关元件设为导通状态而停止开关或者将指令值成为最大的相的上臂开关元件设为导通状态而停止开关的二相调制指令值，该指令值运算部具备指令值校正部，所述指令值校正部在包括将下臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间内对各相的二相调制指令值施加将二相调制指令值成为最大的相的该二相调制指令值固定的校正，或者，在包括将上臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间内对各相的二相调制指令值施加将二相调制指令值成为最小的相的该二相调制指令值固定的校正。

18、通过利用这样的指令值校正部的校正，能够使包括将下臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间或者包括将上臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位的预定的规定区间中的二相调制指令值的变化平缓，能够抑制急剧的变化，能够抑制边带。

19、由此，例如如技术方案10的发明那样，能够有效地降低对马达施加三相交流输出而运转的情况下的电磁噪声。

20、在该情况下，如技术方案2的发明那样，在将u相作为基准相位的电压相位的情况下，将下臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位为0°、120°和240°中的任意一个或者它们中的两个的组合或者它们的全部，在将u相作为基准相位的电压相位的情况下，将上臂开关元件设为导通状态而停止开关的相进行切换的相位为60°、180°和300°中的任意一个或者它们中的两个的组合或者它们的全部，从而能够更高效地抑制边带，能够减少噪声的边带成分。

21、另外，如技术方案3的发明那样，如果指令值校正部具备判断部，所述判断部根据停止开关的相进行切换的相位以及预定的相位宽度设定规定区间，判断当前的相位是否包含在该规定区间内，则通过判断部能够准确地掌握当前的相位是否在规定区间内，能够更有效地抑制在停止开关的相进行切换的相位的附近产生的噪声。

22、此处，规定区间中的二相调制指令值的变化平缓意味着对开关元件进行开关的次数增加。另一方面，也不会介意在运转噪声变高的调制率高的区域中因边带而引起的电磁噪声。

23、于是，如技术方案4的发明那样，如果指令值校正部在调制率越高则越窄、调制率越低则越宽的方向上变更规定区间的宽度，则能够在调制率高的区域中缩窄规定区间，抑制开关元件的开关次数的增加，在变更率低的区域中加宽规定区间，实现更有效的静音化。

24、另外，如技术方案5的发明那样，指令值校正部将规定区间的宽度设为60°以下，从而能够仅校正二相调制指令值的变化急剧的区域，能够实现更有效的静音化。

25、另外，指令值校正部施加校正的二相调制指令值可以如技术方案6的发明那样，是脉冲宽度指令值，也可以如技术方案7的发明那样，是相电压指令值。

26、此处，如技术方案8的发明那样，在将各相的上下臂开关元件的连接点处的相电压作为三相交流输出向马达施加的情况下，如果相电压指令运算部针对每个控制周期使用马达的磁极位置信息对各相的相电压指令值进行瞬时值运算，则能够在抑制电磁噪声的同时依次运算马达驱动所需的电压指令值，因此能够更有效地得到本发明的优点。

27、此外，如技术方案9的发明那样，如果指令值校正部对二相调制指令值施加避免各相的脉冲宽度指令值比能够输出的最小脉冲宽度窄或者比最大脉冲宽度宽的窄幅脉冲避免处理，则能够避免无法输出目标的脉冲宽度的不良情况。