專利名稱：3相pwm信號(hào)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置在使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的3相電壓型逆變器裝置中發(fā)生用于規(guī)定該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)方式的3相PWM(脈寬調(diào)制)信號(hào)。
背景技術(shù)：
例如在對(duì)制冷空調(diào)裝置的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的逆變器裝置中，使用3相電壓型逆變器裝置。下面，為了容易理解本發(fā)明，參照?qǐng)D36～圖42來(lái)說(shuō)明現(xiàn)有的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。
圖36是表示現(xiàn)有的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖36中示出的現(xiàn)有的逆變器裝置具備逆變器主電路1和逆變器控制部2，該控制部2發(fā)生作為逆變器主電路1所具備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的3相PWM信號(hào)。即，本發(fā)明涉及對(duì)逆變器控制部2的改良。
逆變器主電路1具備提供母線電壓Vdc的直流電源3；在連接于直流電源3的正極端的直流母線4a和連接于負(fù)極端的直流母線4b之間串聯(lián)連接的3組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(5a，5b)(5c，5d)(5e，5f)；以及并聯(lián)連接于各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的飛輪二極管(flywheel diode)6a～6f，該逆變器主電路1是將電動(dòng)機(jī)7連接于3組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(5a，5b)(5c，5d)(5e，5f)的各串聯(lián)連接端的眾所周知的電路。
而且，例如在直流母線4b上設(shè)置用于檢測(cè)逆變器控制部2所使用的直流母線電流Idc的直流電流檢測(cè)部件9。該直流電流檢測(cè)部件9具備插入到直流母線4b中的檢測(cè)元件(電阻器或變流器等)；和放大該檢測(cè)元件(電阻器)的兩端電壓或該檢測(cè)元件(變流器)的輸出電壓的放大器，通過(guò)對(duì)該放大器的輸出電壓進(jìn)行電流換算，得到直流母線電流Idc。
逆變器控制部2具備相電流判別部件11，根據(jù)從直流電流檢測(cè)部件9輸入的直流母線電流Idc來(lái)判別相電流Iu、Iv、Iw；求出勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)矩電流的部件12，根據(jù)相電流Iu、Iv、Iw算出勵(lì)磁電流Iγ(γ軸電流)及轉(zhuǎn)矩電流Iδ(δ軸電流)；電壓指令向量運(yùn)算部件13，根據(jù)勵(lì)磁電流Iγ及轉(zhuǎn)矩電流Iδ對(duì)下次控制中使用的電壓指令向量v*進(jìn)行運(yùn)算；PWM信號(hào)形成部件14，根據(jù)電壓指令向量V*形成作為1個(gè)載波周期中的3相PWM信號(hào)的通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn；以及PWM信號(hào)發(fā)生部件15，根據(jù)通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn發(fā)生作為施加到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a～5f上的3相PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Up，Un，Vp，Vn，Wp，Wn。另外，下標(biāo)的“p”意味著是正極側(cè)，“n”意味著是負(fù)極側(cè)。
下面，說(shuō)明逆變器控制部2的動(dòng)作。逆變器主電路1的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a～5f或者是連接于正極側(cè)的直流母線4a的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e進(jìn)行接通動(dòng)作，或者是連接于負(fù)極側(cè)的直流母線4b的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5b，5d，5f進(jìn)行接通動(dòng)作，有3相，所以總共存在8種(23＝8)的開(kāi)關(guān)模式或開(kāi)關(guān)方式。這是對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)。
因此，作為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的狀態(tài)表述，將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通動(dòng)作狀態(tài)表述為邏輯值1，將截止動(dòng)作狀態(tài)表述為邏輯值0，并且如下所述使對(duì)電動(dòng)機(jī)7的8種輸出狀態(tài)與V0～V7這8種電壓向量(基本電壓向量)相對(duì)應(yīng)。在這8種電壓向量中，V0～V6是對(duì)應(yīng)于具有向量長(zhǎng)度的6種開(kāi)關(guān)方式的電壓向量，剩下的V0，V7是對(duì)應(yīng)于不具有向量長(zhǎng)度的2種開(kāi)關(guān)方式的電壓向量。這里，電壓向量V0，V7特別稱為“零向量”。常常將電壓向量V1～V6稱為“基本電壓向量”，從而與“零向量”相區(qū)別。
即，在電壓向量V1～V6的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，在連接于直流母線4a(W相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)、V相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)、U相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài))時(shí)，將(0，0，1)的情況設(shè)為電壓向量V1，將(0，1，0)的情況設(shè)為電壓向量V2，將(0，1，1)的情況設(shè)為電壓向量V3，將(1，0，0)的情況設(shè)為電壓向量V4，將(1，0，1)的情況設(shè)為電壓向量V5，將(1，1，0)的情況設(shè)為電壓向量V6。
另外，在2個(gè)零向量V0，V7的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，在連接于直流母線4a(W相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)、V相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)、U相正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài))時(shí)，將(0，0，0)的情況設(shè)為零向量V0，將(1，1，1)的情況設(shè)為零向量V7。
在6個(gè)電壓向量V1～V6的發(fā)生過(guò)程中，由于在電動(dòng)機(jī)7的線圈中流過(guò)的電流流向直流母線4a、4b，所以可由直流電流檢測(cè)部件9檢測(cè)出來(lái)，并且可以觀測(cè)為直流母線電流Idc。另一方面，零向量V0，V7不能觀測(cè)為直流母線電流Idc。
圖37歸納表示出上述說(shuō)明的8種電壓向量(基本電壓向量)、對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)方式以及可觀測(cè)為直流母線電流Idc的相電流之間的關(guān)系。如圖37所示，相電流在零向量V0，V7中不可觀測(cè)，但在電壓向量V1中觀測(cè)為“Iu(U相電流)”，在電壓向量V2中觀測(cè)為“Iv(V相電流)”，在電壓向量V3中觀測(cè)為“-Iw(W相電流)”，在電壓向量V4中觀測(cè)為“Iw”，在電壓向量V5中觀測(cè)為“-Iv”，在電壓向量V6中觀測(cè)為“-Iu”。
為了使電動(dòng)機(jī)7平滑地旋轉(zhuǎn)，必須得到對(duì)應(yīng)于期望的電壓和頻率的磁通量。這可以通過(guò)適當(dāng)組合上述的8種電壓向量來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖38是說(shuō)明上述說(shuō)明的8種電壓向量(基本電壓向量)的相位關(guān)系、逆變器轉(zhuǎn)角和電壓指令向量的關(guān)系的圖。在圖38中，在逆變器旋轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針?lè)较驎r(shí)，6個(gè)電壓向量V1～V6在相位平面上沿順時(shí)針?lè)较虬碫1，V3，V2，V6，V4，V5的順序具有60度相位差地配置，在原點(diǎn)位置示出2個(gè)零向量V0，V7。
另外，在圖38中示出以電壓向量V1(U相)的方向?yàn)槌跏枷辔坏哪孀兤鬓D(zhuǎn)角θ給出電壓指令向量V*的相位。而且，將在逆變器旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生的上述6個(gè)電壓向量中的一個(gè)與電壓指令向量v*之間的相位角稱為空間向量轉(zhuǎn)角θ*。另外，空間向量轉(zhuǎn)角θ*的角度范圍為0度≤θ*＜60度。
各電壓向量的發(fā)生比例由作為輸出電壓相對(duì)于母線電壓的比例的調(diào)制率來(lái)確定。另外，各電壓向量的發(fā)生時(shí)間由電壓指令向量V*和空間向量轉(zhuǎn)角θ*決定。因此，相電流判別部件11在各電壓向量的發(fā)生過(guò)程中，按照?qǐng)D37示出的一覽表，根據(jù)直流母線電流Idc求出相電流Iu，Iv，Iw。
接著，求出勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)矩電流的部件12例如使用如式(1)所示的3相-2相變換矩陣“C1”以及如式(2)所示的旋轉(zhuǎn)矩陣“C2”，將相電流判別部件11求出的相電流Iu，Iv，Iw變換成勵(lì)磁電流Iγ(γ軸電流)及轉(zhuǎn)矩電流Iδ(δ軸電流)。另外，在式(2)中，θ是逆變器轉(zhuǎn)角，表示旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針的情況。
(式1)[C1]=231-12-12032-32---(1)]]>(式2)[C2]=cosθsinθ-sinθcosθ---(2)]]>這里，說(shuō)明求出勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)矩電流的部件12所依據(jù)的座標(biāo)系不是d-q軸、而是γ-δ軸這一點(diǎn)。即，在電動(dòng)機(jī)7的轉(zhuǎn)子上設(shè)N極側(cè)為d軸，設(shè)沿旋轉(zhuǎn)方向前進(jìn)了90度(電氣角)的相位為q軸。但是，在同步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中不使用脈沖編碼器等檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器時(shí)，逆變器控制部2不能正確捕捉轉(zhuǎn)子的d-q軸座標(biāo)，實(shí)際上是與d-q軸座標(biāo)系偏移相位差Δθ地進(jìn)行控制。該偏移了相位差Δθ的座標(biāo)系一般稱為γ-δ軸座標(biāo)，使用該座標(biāo)系是慣例。在本說(shuō)明書(shū)中依據(jù)于此。
接著，電壓指令向量運(yùn)算部件13根據(jù)求出勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)矩電流的部件12所求出的勵(lì)磁電流Iγ(γ軸電流)及轉(zhuǎn)矩電流Iδ(δ軸電流)，進(jìn)行包含速度控制的各種向量控制運(yùn)算，求出用于下面的控制的電壓指令向量V*的大小和相位。該相位角如上所述是逆變器轉(zhuǎn)角θ。
PWM信號(hào)形成部件14利用后述的各種方式，根據(jù)電壓指令向量，形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。由此，PWM信號(hào)發(fā)生部件15根據(jù)通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn，發(fā)生作為施加在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a～5f上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的3相PWM信號(hào)Up，Un，Vp，Vn，Wp，Wn，控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a～5f，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7。
作為在PWM信號(hào)形成部件14中發(fā)生PWM信號(hào)的方式，現(xiàn)在主要使用以下2種方式即，使用具有60度相位差的2種基本電壓向量和通過(guò)僅開(kāi)關(guān)該2種基本電壓向量的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中的1相得到的不具有大小的2種零向量、合計(jì)4種基本電壓向量來(lái)發(fā)生的方式(下面稱為“3相調(diào)制方式”)；和使用具有60度相位差的2種基本電壓向量和上述不具有大小的2種零向量中的一個(gè)、合計(jì)3種基本電壓向量來(lái)發(fā)生的方式(下面稱為“2相調(diào)制方式”)。
具體地說(shuō)，這是如下方法通過(guò)在對(duì)應(yīng)的2個(gè)基本電壓向量的方向上分解來(lái)自電壓指令向量運(yùn)算部件13的電壓指令向量V*，形成各基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率，計(jì)算1個(gè)載波周期中各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間(或非通電時(shí)間)。在該方式中存在如下缺點(diǎn)。
即，如果將輸出電壓相對(duì)直流母線電壓的比例稱為調(diào)制率，則在上述的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式中，在調(diào)制率低時(shí)，具有大小和60度相位差的2種基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率在兩種向量的情況下都變小，并且開(kāi)關(guān)方式的保持時(shí)間寬度變窄。另外，即便在調(diào)制率高到某種程度的情況下，當(dāng)電壓指令向量V*接近其中一個(gè)基本電壓向量時(shí)，離電壓指令向量v*遠(yuǎn)的另一個(gè)基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率變小，開(kāi)關(guān)方式的保持時(shí)間寬度變窄。
在這兩種情況下，由于在開(kāi)關(guān)方式的保持時(shí)間寬度短的基本電壓向量的發(fā)生區(qū)間內(nèi)不能確保足夠的直流電流檢測(cè)時(shí)間，不能正確地進(jìn)行電流檢測(cè)，所以存在控制性顯著劣化的問(wèn)題。
因此，近年來(lái)，為了在上述情況下確保開(kāi)關(guān)方式的保持時(shí)間寬度，有人提出利用與3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式不同的開(kāi)關(guān)模式來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)的方式(下面稱為“擴(kuò)展PWM方式”)(例如專利文獻(xiàn)1)。
即，在專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了一種3相PWM電壓發(fā)生電路，該電路使用具有120度相位差的2種基本電壓向量和通過(guò)僅開(kāi)關(guān)這些基本電壓向量的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中的1相得到的不具有大小的零向量，合計(jì)3種基本電壓向量來(lái)發(fā)生3相PWM電壓信號(hào)，另外，還公開(kāi)了一種使用分別具有60度相位差的3種基本電壓向量來(lái)發(fā)生3相PWM電壓信號(hào)的3相PWM電壓發(fā)生電路。
在該擴(kuò)展PWM方式中，利用下面2種方法作成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。
即，(1)作為1個(gè)載波周期中的開(kāi)關(guān)模式，利用相互具有120度相位差的2種基本電壓向量和通過(guò)從這2種基本電壓向量中的一個(gè)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)僅開(kāi)關(guān)1相而得到的零向量、合計(jì)3種向量(將其稱為“第1組合”)的時(shí)間比控制，形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。
(2)另外，作為1個(gè)載波周期中的開(kāi)關(guān)方式，利用分別具有60度相位差的3種基本電壓向量(將其稱為“第2組合”)的時(shí)間比控制，形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。下面參照?qǐng)D39～圖42來(lái)說(shuō)明。
圖39是表示用于第1組合的3種基本電壓向量在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖40是表示由第1組合控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
在第1組合的情況下，例如如果考慮將逆變器轉(zhuǎn)角限定在30度～90度的區(qū)域，則如圖39(a)所示，使用具有120度相位差的基本電壓向量V1(0，0，1)，V2(0，1，0)和零向量V0(0，0，0)，如圖39(b)所示，通過(guò)按照V0→V2→V0→V1→V0的順序進(jìn)行切換，可以形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。這時(shí)的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)變成如圖40所示。可知PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp，Vp，Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖39(b)所示的切換順序變化。
圖41是表示用于第2組合的3種基本電壓向量在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖42是表示由第2組合控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
在第2組合的情況下，例如如果考慮將逆變器轉(zhuǎn)角限定在30度～90度的區(qū)域，則如圖41(a)所示，使用具有60度相位差的基本電壓向量V1(0，0，1)，V3(0，1，1)，V2(0，1，0)，如圖41(b)所示，通過(guò)按照V3→V1→V3→V2→V3的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。這時(shí)的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)變成如圖42所示?？芍狿WM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp，Vp，Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖41(b)所示的切換順序變化。
另外，例如在專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了一種在直流母線電壓難以檢測(cè)時(shí)，通過(guò)進(jìn)行脈寬調(diào)制，得到足夠的脈沖寬度的3相PWM電壓發(fā)生電路。另外，在專利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了一種在必須進(jìn)行直流母線電壓檢測(cè)時(shí)，通過(guò)插入1個(gè)周期的載波，可以進(jìn)行電流檢測(cè)的逆變器裝置等。另外，在專利文獻(xiàn)4中，公開(kāi)了一種通過(guò)事先準(zhǔn)備變換表格，并使直流母線電流的脈沖寬度為規(guī)定值以上，可以進(jìn)行電流檢測(cè)的PWM逆變器裝置。另外，在專利文獻(xiàn)5中，公開(kāi)了一種通過(guò)進(jìn)行直流母線電流的檢測(cè)定時(shí)，即便在廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)中也可以進(jìn)行直流母線電流的采樣的逆變器裝置等。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平7-298631號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特許第3447366號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)2003-224982號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)2003-209976號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開(kāi)2002-95263號(hào)公報(bào)但是，在現(xiàn)有的擴(kuò)展PWM方式中，存在如下問(wèn)題。即，在使用具有120度相位差的2種基本電壓向量和通過(guò)僅開(kāi)關(guān)這些基本電壓向量的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中的1相得到的不具有大小的零向量、合計(jì)3種基本電壓向量來(lái)形成3相PWM信號(hào)的方式中，所要形成的通電時(shí)間信號(hào)的大小存在限制。即，對(duì)可產(chǎn)生的、用于下一次控制的電壓指令向量的大小有限制，只能適用于調(diào)制率低的范圍，使用上的限制大。
另外，在該方式中，由于不使用具有60度相位差的基本電壓向量，所以流過(guò)超過(guò)需要的有效電流，從而使逆變器效率惡化，并且存在馬達(dá)電流中高次諧波增加、噪音或振動(dòng)增大的傾向。而且，在本方式中還存在的問(wèn)題是，當(dāng)零向量的保持時(shí)間寬度變窄時(shí)，產(chǎn)生接近于2相同時(shí)開(kāi)關(guān)的區(qū)域，開(kāi)關(guān)動(dòng)作本身變得不穩(wěn)定。
另一方面，在使用分別具有60度相位差的3種基本電壓向量來(lái)產(chǎn)生3相PWM信號(hào)的方式中，由于不使用零向量，所以效率惡化大。另外，在該方式中，當(dāng)1個(gè)基本電壓向量的寬度變窄時(shí)，產(chǎn)生接近于2相同時(shí)開(kāi)關(guān)的區(qū)域，開(kāi)關(guān)動(dòng)作本身變得不穩(wěn)定，所以使用范圍的限制大。除此之外，在該方式中，由于在實(shí)際使用上調(diào)制率或空間向量轉(zhuǎn)角的限制多，所以存在軟件中的負(fù)荷變大，結(jié)果必須有高性能的硬件的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題作出，其目的在于得到一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置在3相電壓型逆變器裝置中，不需要附加新的裝置，就可以利用輸出電壓范圍的制約小的簡(jiǎn)單方法來(lái)增加開(kāi)關(guān)方式的保持時(shí)間寬度，并且可以縮小直流母線的電流檢測(cè)制約范圍。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，用于使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的3相電壓型逆變器裝置中，其特征在于，具備生成部件，利用3種基本電壓向量和1種零向量的組合，生成用于規(guī)定所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)模式的3相PWM信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，不需要附加特別的裝置，通過(guò)使用3種基本電壓向量和至少1種零向量這樣的簡(jiǎn)單方法，可生成調(diào)制率的自由度高、且防止了效率極度惡化的PWM信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，可取得的效果是，可以利用下述形式來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)不需要附加特別的裝置，就可利用輸出電壓范圍的制約小的簡(jiǎn)單方法來(lái)增加開(kāi)關(guān)模式的保持時(shí)間寬度，并且可以縮小直流母線的電流檢測(cè)制約范圍。


圖1是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是說(shuō)明在圖1示出的PWM信號(hào)形成部件中使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)的動(dòng)作圖。
圖3是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖4是表示利用圖3示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#1)。
圖5是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在120度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖6是表示利用圖3示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#2)。
圖7是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在180度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖8是表示利用圖7示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#3)。
圖9是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在240度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖10是表示利用圖9示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#4)。
圖11是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在300度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖12是表示利用圖11示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#5)。
圖13是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在0度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖14是表示利用圖13示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#6)。
圖15-1是歸納表示逆變器轉(zhuǎn)角和模式#1～#6的關(guān)系的一覽圖。
圖15-2是在相位平面上表示圖15-1示出的逆變器轉(zhuǎn)角和模式#1～#6的關(guān)系的圖。
圖16是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖17是表示利用圖16(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#21)。
圖18是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在120度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖19是表示利用圖18(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#22)。
圖20是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在180度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖21是表示利用圖20(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#23)。
圖22是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在240度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖23是表示利用圖22(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#24)。
圖24是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在300度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖25是表示利用圖24(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#25)。
圖26是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在0度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖27是表示利用圖26(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖(模式#26)。
圖28是說(shuō)明在具備本發(fā)明實(shí)施方式3的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置中，該3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置中的PWM信號(hào)形成部件的動(dòng)作的圖。
圖29-1是表示現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式中的2種基本電壓向量與零向量的發(fā)生時(shí)間比率的圖。
圖29-2表示實(shí)施方式3中的3種基本電壓向量與零向量的發(fā)生時(shí)間比率的圖。
圖30是說(shuō)明在具備本發(fā)明實(shí)施方式4的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置中，該3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置中的PWM信號(hào)形成部件的動(dòng)作的圖。
圖31是表示在使用具有120相位差的3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及具有120度相位差的3種基本電壓和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖32是表示利用圖31(b)示出的具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的2種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的時(shí)間圖(模式#31)。
圖33是表示在使用具有120相位差的3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在120度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及具有120度相位差的3種基本電壓和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖34是表示利用圖33(b)示出的具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的2種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的時(shí)間圖(模式#32)。
圖35-1是說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式5，實(shí)施方式1～4的發(fā)生PWM信號(hào)的方法和現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的發(fā)生PWM信號(hào)的方法合用時(shí)的構(gòu)成方法的圖(其1)。
圖35-2是說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式5，實(shí)施方式1～4的發(fā)生PWM信號(hào)的方法和現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的發(fā)生PWM信號(hào)的方法合用時(shí)的構(gòu)成方法的圖(其2)。
圖35-3是說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式5，實(shí)施方式1～4的發(fā)生PWM信號(hào)的方法和現(xiàn)有3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的發(fā)生PWM信號(hào)的方法合用時(shí)的構(gòu)成方法的圖(其3)。
圖36是表示現(xiàn)有的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖37是表示8種基本電壓向量、對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)模式以及電流可觀測(cè)為直流母線電流的相電流的關(guān)系的圖。
圖38是說(shuō)明8種基本電壓向量的相位關(guān)系、逆變器轉(zhuǎn)角和電壓指令向量的關(guān)系的圖。
圖39是表示用于圖36示出的PWM信號(hào)形成部件的第1組合中的3種基本電壓向量在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖40是表示利用第1組合來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
圖41是表示用于圖36示出的PWM信號(hào)形成部件的第2組合中的3種基本電壓向量在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。
圖42是表示利用第2組合控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的最佳實(shí)施方式。
實(shí)施方式1圖1是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，對(duì)與圖36(現(xiàn)有例)示出的構(gòu)成要素相同或同等的構(gòu)成要素附以相同符號(hào)。這里，以與實(shí)施方式1有關(guān)的部分為中心進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，在實(shí)施方式1中，在圖36(現(xiàn)有例)示出的結(jié)構(gòu)中設(shè)置逆變器控制部20來(lái)代替逆變器控制部2。在逆變器控制部20中設(shè)置PWM信號(hào)形成部件21來(lái)代替圖36(現(xiàn)有例)示出的PWM信號(hào)形成部件14。
PWM信號(hào)形成部件21由如下部件構(gòu)成從電壓指令向量運(yùn)算部件13接受電壓指令向量V*的PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22；和PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23，接受PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22的輸出，將通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn輸出到PWM信號(hào)發(fā)生部件15中。
這里，說(shuō)明本實(shí)施方式1的PWM信號(hào)形成部件21的動(dòng)作。圖2是說(shuō)明PWM信號(hào)形成部件21的動(dòng)作的圖。圖2(a)是說(shuō)明PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22的動(dòng)作的圖。圖2(b)是說(shuō)明PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23所使用的虛擬電壓向量的圖。圖2(c)是說(shuō)明PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23的動(dòng)作的圖。
PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22通過(guò)在夾著來(lái)自電壓指令向量運(yùn)算部件13的電壓指令向量V*的2個(gè)基本電壓向量的方向上分解該電壓指令向量v*，形成各基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率。即，形成以該發(fā)生時(shí)間比率為向量長(zhǎng)度的、具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量。這與現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式相同。參照?qǐng)D2(a)來(lái)具體地說(shuō)明。
在圖2(a)中，在以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏南辔黄矫嬷?，沿順時(shí)針?lè)较颉⒁?0度的間隔配置有基本電壓向量V3、V2，并且示出逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近、即電壓指令向量v*在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3之間時(shí)(圖2(a)中示出電壓指令向量V*在基本電壓向量V3附近的情況)的發(fā)生時(shí)間比率的形成情況。如圖2(a)所示，電壓指令向量v*在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3之間時(shí)，通過(guò)在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3這兩個(gè)方向上對(duì)電壓指令向量v*進(jìn)行向量分解，形成基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1和基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3。雖然未圖示，但同時(shí)還形成對(duì)應(yīng)的零向量。
如圖2(a)所示，電壓指令向量v*在基本電壓向量V3的附近時(shí)，基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3長(zhǎng)，而基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1短。因此，在現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式中，存在難以檢測(cè)出基本電壓向量V1發(fā)生時(shí)的電流的問(wèn)題。
對(duì)于該問(wèn)題，如果在1個(gè)載波控制周期中例如利用基本電壓向量V1，V2，V3及零向量V0的組合來(lái)生成PWM信號(hào)，則即使在調(diào)制率低的情況下也可以容易地進(jìn)行電流檢測(cè)，并且還可適用于調(diào)制率為0.5以上的范圍，從而防止了效率的極度惡化。
即，如果可以使用具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的組合來(lái)生成PWM信號(hào)，則電壓指令向量運(yùn)算部件13可以形成容易進(jìn)行電流檢測(cè)、調(diào)制率的制約小、且效率惡化少的高自由度的電壓指令向量V*。
但是，對(duì)于這樣的由利用具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的簡(jiǎn)單組合生成的PWM信號(hào)形成的電壓指令向量，通過(guò)圖2(a)示出的簡(jiǎn)單2方向分解進(jìn)行的向量形成難以實(shí)現(xiàn)規(guī)則化，從而不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行PWM信號(hào)生成。這時(shí)，必須有在3方向上分解電壓指令向量的新規(guī)則。
因此，在本實(shí)施方式1中，在通過(guò)圖2(a)示出的2方向分解進(jìn)行向量形成后，進(jìn)一步通過(guò)使用零向量將電壓指令向量分解成具有60度相位差的3個(gè)基本電壓向量和1個(gè)零向量，實(shí)現(xiàn)向量形成的規(guī)則化。進(jìn)行上述動(dòng)作的是PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23。下面具體地說(shuō)明。
零向量是根本不具有長(zhǎng)度的向量，但在發(fā)生時(shí)間允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為可以虛擬地將其置換為具有相等的發(fā)生時(shí)間比率的3個(gè)具有120度相位差的電壓向量之和。下面，在此將該向量長(zhǎng)相等的、具有120度相位差的3個(gè)電壓向量稱為虛擬電壓向量。在圖2(b)中，與圖2(a)所示的具有60度相位差的3個(gè)基本電壓向量V1，V3，V2重疊地示出具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)具有120度相位差的虛擬電壓向量25，26，27。如圖2(b)所示，虛擬電壓向量25與基本電壓向量V1同相，虛擬電壓向量26與基本電壓向量V3反相，虛擬電壓向量27與基本電壓向量V2同相。
PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23分別在具有120度相位差的基本電壓向量的方向上疊加3個(gè)虛擬電壓向量，并使兩者的發(fā)生時(shí)間比率相加，以便包含在利用圖2(a)示出的現(xiàn)有2調(diào)制方式或3調(diào)制方式形成的2種基本電壓向量中、發(fā)生時(shí)間比率短且電流檢測(cè)困難的基本電壓向量的方向。在圖2(a)所示的例子中，由于基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1短，所以如圖2(c)所示，PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23在基本電壓向量V1、基本電壓向量V2和基本電壓向量V4(-V3)上疊加具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)虛擬電壓向量，并使其發(fā)生時(shí)間比率相加。
結(jié)果，基本電壓向量V1，V2，V3方向的發(fā)生時(shí)間比率d1’、d2’、d3’變?yōu)閐1’＝d1+d’、d2’＝d’、d3’＝d3-d’。這里，相加結(jié)果不超過(guò)值1。即d1’+d2’+d3’≤1是PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23中的制約條件。通過(guò)這樣的簡(jiǎn)單處理，可以使在圖2(a)所示的現(xiàn)有方式中只得到短的發(fā)生時(shí)間比率的基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率增大虛擬電壓向量的部分，所以電流檢測(cè)變得容易。PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23在相加結(jié)果為值1以內(nèi)的條件下，使用零向量，對(duì)具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量進(jìn)行電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率的再分配。
下面，參照?qǐng)D3～圖14具體地說(shuō)明利用如上所述的簡(jiǎn)單方法形成的3相PWM信號(hào)。圖3是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖4是表示利用圖3示出的3種基本電壓向量和1種零向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
在圖3(a)中，示出以基本電壓向量V1(0，0，1)為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V3(0，1，1)、基本電壓向量V2(0，1，0)和零向量V0(0，0，0)。逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)，如圖3(b)所示，通過(guò)按照V0→V1→V3→V2→V0→V1的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup，Tun，Tvp，Tvn，Twp，Twn。另外，與圖3(b)相反，也可按照V0→V2→V3→V1→V0→V2的順序進(jìn)行切換。
如圖3(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)變成如圖4所示。設(shè)其為模式#1?？芍?，PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp，Vp，Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖3(b)示出的切換順序變化。
這里，如果考慮將圖2(c)的例子適用于圖4，則U相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d1’+d3’。V相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d2’+d3’。W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是0。即，W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件處于始終截止的動(dòng)作狀態(tài)。而且，各相中的負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件5b，5d，5f的通電時(shí)間比率是從值1減去正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e的通電時(shí)間比率后的比率。通過(guò)使這些值乘以1個(gè)載波控制周期，可以確定各開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間。
這樣，利用PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23得到U相、V相、W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間Tup、Tvp、Twp以及負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件5b、5d、5f在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間Tun、Tvn、Twn。基于此，從PWM信號(hào)發(fā)生部件15向開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e、5b、5d、5f發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn，從而可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7。
同樣地，也可示出以基本電壓向量V1為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近(基本電壓向量V2的方向)時(shí)(圖5、圖6)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近(基本電壓向量V6的方向)時(shí)(圖7、圖8)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近(基本電壓向量V4的方向)時(shí)(圖9、圖10)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近(基本電壓向量V5的方向)時(shí)(圖11、圖12)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近(基本電壓向量V1的方向)時(shí)(圖13、圖14)PWM信號(hào)的生成狀態(tài)。
圖5是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖6是表示利用圖5所示的3種基本電壓向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
在圖5(a)中示出以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V3(0，1，1)、基本電壓向量V2(0，1，0)、基本電壓向量V6(1，1，0)和零向量V7(1，1，1)。在逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近時(shí)，如圖5(b)所示，通過(guò)按照V7→V3→V2→V6→V7→V3的順序進(jìn)行切換，可以形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。另外，與圖5(b)相反，也可按照V7→V6→V2→V3→V7→V6的順序進(jìn)行切換。
如圖5(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)如圖6所示。設(shè)其為模式#2。可知，PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp、Vp、Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖5(b)示出的切換順序變化。這種情況下，v相的正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于始終導(dǎo)通的動(dòng)作狀態(tài)。
圖7是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖8是表示利用圖7示出的3種基本電壓向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
圖7(a)中示出以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V2(0，1，0)、基本電壓向量V6(1，1，0)、基本電壓向量V4(1，0，0)和零向量V0(0，0，0)。在逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近時(shí)，如圖7(b)所示，通過(guò)按照V0→V2→V6→V4→V0→V2的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。另外，與圖7(b)相反，也可按照V0→V4→V6→V2→V0→V4的順序進(jìn)行切換。
如圖7(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)如圖8所示。設(shè)其為模式#3。可知，PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp、Vp、Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖7(b)示出的切換順序變化。這種情況下，U相的正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于始終截止的動(dòng)作狀態(tài)。
圖9是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖10是表示利用圖9示出的3種基本電壓向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
圖9(a)中示出以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V6(1，1，0)、基本電壓向量V4(1，0，0)、基本電壓向量V5(1，0，1)和零向量V7(1，1，1)。在逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近時(shí)，如圖9(b)所示，通過(guò)按照V7→V6→V4→V5→V7→V6的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。另外，與圖9(b)相反，也可按照V7→V5→V4→V6→V7→V5的順序進(jìn)行切換。
如圖9(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)如圖10所示。設(shè)其為模式#4?？芍?，PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp、Vp、Up向電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖9(b)示出的切換順序變化。這種情況下，W相的正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于始終導(dǎo)通的動(dòng)作狀態(tài)。
圖11是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖12是表示利用圖11示出的3種基本電壓向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
圖11(a)中示出以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V4(1，0，0)、基本電壓向量V5(1，0，1)、基本電壓向量V1(0，0，1)和零向量V0(0，0，0)。在逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近時(shí)，如圖11(b)所示，通過(guò)按照V0→V4→V5→V1→V0→V4的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。另外，與圖11(b)相反，也可按照V0→V1→V5→V4→V0→V1的順序進(jìn)行切換。
如圖11(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)如圖12所示。設(shè)其為模式#5?？芍?，PWM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp、Vp、Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖11(b)示出的切換順序變化。這種情況下，v相的正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于始終截止的動(dòng)作狀態(tài)。
圖13是表示在使用3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖14是表示利用圖13示出的3種基本電壓向量的切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的一個(gè)例子的時(shí)間圖。
圖13(a)中示出以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V5(1，0，1)、基本電壓向量V1(0，0，1)、基本電壓向量V3(0，1，1)和零向量V7(1，1，1)。在逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近時(shí)，如圖13(b)所示，通過(guò)按照V7→V5→V1→V3→V7→V5的順序進(jìn)行切換，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。另外，與圖13(b)相反，也可按照V7→V3→V1→V5→V7→V3的順序進(jìn)行切換。
如圖13(b)所示切換后的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a，5c，5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)如圖14所示。設(shè)其為模式#6?？芍琍WM信號(hào)發(fā)生部件15提供給半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Wp、Vp、Up對(duì)電動(dòng)機(jī)7的輸出狀態(tài)按圖13(b)示出的切換順序變化。這種情況下，U相的正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于始終導(dǎo)通的動(dòng)作狀態(tài)。
這里，上述說(shuō)明的使用具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的方法在逆變器轉(zhuǎn)角是60度的整數(shù)倍附近、即在基本電壓向量V1～V6的附近尤其有效，所以上述的模式#1～#6的切換也可在具有60度相位差的2個(gè)基本電壓向量的中間附近進(jìn)行。用一般公式表示如下。
即，對(duì)于以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏哪孀兤鬓D(zhuǎn)角，如果設(shè)位于具有60度相位差的2個(gè)基本電壓向量中間的逆變器轉(zhuǎn)角為切換相位角度θα，則可以使用整數(shù)n表示為θα＝30+60×n。
圖15-1是歸納表示逆變器轉(zhuǎn)角與模式#1～#6的關(guān)系一覽表。圖15-2是在相位平面上表示逆變器轉(zhuǎn)角與模式#1～#6的關(guān)系的圖。如圖15-1、圖15-2所示，以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏哪孀兤鬓D(zhuǎn)角θ在0度≤θ＜30度的范圍內(nèi)為圖14示出的模式#6，在30度≤θ＜90度的范圍內(nèi)為圖4示出的模式#1，在90度≤θ＜150度的范圍內(nèi)為圖6示出的模式#2，在150度≤θ＜210度的范圍內(nèi)為圖8示出的模式#3，在210度苧θ＜270度的范圍內(nèi)為圖10示出的模式#4，在270度≤θ＜310度的范圍內(nèi)為圖12示出的模式#5，在330度≤θ＜360度的范圍內(nèi)為圖14示出的模式#6。另外，在圖15-1中，將各模式的范圍表示成“A度以上、不到B度”，但范圍端點(diǎn)的包含方法是可在任意一側(cè)。
這樣，根據(jù)實(shí)施方式1，在不附加特別裝置的情況下，利用使用具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量這樣的簡(jiǎn)單方法，可生成調(diào)制率的自由度高、且防止了效率極度惡化的PWM信號(hào)。
以上說(shuō)明了利用具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的組合生成PWM信號(hào)的情況，但對(duì)于零向量，即使使用2種，也可用同樣的思路來(lái)生成PWM信號(hào)。將其作為實(shí)施方式2來(lái)具體地說(shuō)明。
實(shí)施方式2在具備本發(fā)明實(shí)施方式2的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置中，該3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置中的PWM信號(hào)形成部件對(duì)應(yīng)于圖1(實(shí)施方式1)所示結(jié)構(gòu)中的PWM信號(hào)形成部件21。首先，對(duì)于PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22的動(dòng)作，雖然重復(fù)，但參照?qǐng)D1和圖2(a)簡(jiǎn)單地說(shuō)明。
PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22如實(shí)施方式1說(shuō)明的那樣，通過(guò)在夾著來(lái)自電壓指令向量運(yùn)算部件13的電壓指令向量v*的2個(gè)基本電壓向量的方向上分解該電壓指令向量V*，形成各基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率。即，形成以該發(fā)生時(shí)間比率為向量長(zhǎng)的、具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量。
就圖2(a)所示的例子而言，在以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏南辔黄矫嬷?，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)、即電壓指令向量V*在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3之間時(shí)(圖2(a)中示出電壓指令向量V*在基本電壓向量V3附近的情況)，通過(guò)將電壓指令向量V*在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3這2個(gè)方向上進(jìn)行向量分解，形成基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1、基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3和雖然無(wú)法圖示但相對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率dzero。以dzero＝1-d1-d3的關(guān)系形成該零向量的發(fā)生時(shí)間比率dzero。
如實(shí)施方式1所說(shuō)明的那樣，在圖2(a)示出的現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式中，存在難以檢測(cè)基本電壓向量V1發(fā)生時(shí)的電流的問(wèn)題。而且，在解決該問(wèn)題的實(shí)施方式1中，由于存在3相半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(5a、5b)(5c、5d)(5e、5f)中只有1組不進(jìn)行開(kāi)關(guān)的狀態(tài)(參照?qǐng)D3、圖6、圖8、圖10、圖12、圖14)，所以不能保持3相的開(kāi)關(guān)平衡，在振動(dòng)或噪聲方面存在問(wèn)題。
因此，在本實(shí)施方式2中，為了解決上述兩個(gè)問(wèn)題，在1個(gè)載波控制周期中，例如利用基本電壓向量V1、V2、V3以及零向量V0、V7的組合來(lái)生成PWM信號(hào)。由此，電壓指令向量運(yùn)算部件13可以生成容易進(jìn)行電流檢測(cè)、調(diào)制率的制約小、效率惡化少、且具有降低振動(dòng)、噪音效果的自由度高的電壓指令向量v*。
在利用這樣的3種基本電壓向量和2種零向量的組合生成PWM信號(hào)時(shí)，也可利用在通過(guò)圖2(a)示出的2方向分解進(jìn)行的向量形成后，進(jìn)一步執(zhí)行利用零向量的向量再分配的方法。即，本實(shí)施方式2的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23以與實(shí)施方式1中說(shuō)明的思路同樣的思路，對(duì)電壓指令向量V*進(jìn)行向3種基本電壓向量和2種零向量再分配發(fā)生時(shí)間比率的動(dòng)作。下面，使用圖2(a)示出的3種基本電壓向量V1、V2、V3來(lái)具體地說(shuō)明。
即，如果設(shè)3種基本電壓向量V1、V2、V3的發(fā)生時(shí)間比率為d1’、d2’、d3’，則再分配后的2種零向量的合計(jì)發(fā)生時(shí)間比率dzero’可表示為dzero’＝1-d1’-d2’-d3’ …(3)而且，如果設(shè)K為0～1范圍內(nèi)的任意值，則合計(jì)發(fā)生時(shí)間比率dzero’和一個(gè)零向量V0的發(fā)生時(shí)間比率d0’以及另一個(gè)零向量V7的發(fā)生時(shí)間比率d7’的關(guān)系可表示為d0’＝k·dzero’ …(4)d7’＝(1-k)·dzero’ …(5)根據(jù)式(4)、(5)，關(guān)于2種零向量各自的發(fā)生時(shí)間比率，可按任意比率對(duì)合計(jì)發(fā)生時(shí)間比率dzero’進(jìn)行2分割，使一個(gè)分割發(fā)生時(shí)間比率為零向量V0的發(fā)生時(shí)間比率d0’，另一個(gè)分割發(fā)生時(shí)間比率為零向量V7的發(fā)生時(shí)間比率d7’。這樣，通過(guò)向2種零向量各自的發(fā)生時(shí)間比率分配合計(jì)發(fā)生時(shí)間比率dzero’，也可滿足式(3)。
這樣，消除了3相半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(5a、5b)(5c、5d)(5e、5f)中只有1組不進(jìn)行開(kāi)關(guān)的狀態(tài)(參照?qǐng)D17、圖19、圖21、圖23、圖25、圖27)。結(jié)果，由于保持了3相的開(kāi)關(guān)平衡，所以可以降低振動(dòng)、噪聲。另外，如果使進(jìn)行2分割的零向量的比率時(shí)刻變化，則與不變化的情況相比，可進(jìn)一步分散載波頻率附近的峰值聲音，得到聽(tīng)覺(jué)上降低噪聲的效果。
下面，參照?qǐng)D16～圖27具體地說(shuō)明利用本實(shí)施方式2的方法形成的3相PWM信號(hào)。圖16是表示在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量發(fā)生PWM信號(hào)的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子的圖。圖17是表示利用圖16(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的時(shí)間圖。
在圖16(1)中示出以基本電壓向量V1(0，0，1)為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V3(0，1，1)、基本電壓向量V2(0，1，0)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)的切換順序如圖16(2)所示，例如通過(guò)采用(a)V7→V3→V1→V0→V2、(b)V7→V3→V1→V0→V2→V3、(c)V7→V3→V2→V0→V1、(d)V7→V3→V2→V0→V1→V3中的任意一種，可形成通電時(shí)間信號(hào)Tup、Tun、Tvp、Tvn、Twp、Twn。設(shè)其為模式21。
圖17(a)(b)(c)(d)表示在圖16示出的切換順序(a)(b)(c)(d)中，直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。如圖17所示，可以在不存在1組都不進(jìn)行開(kāi)關(guān)的狀態(tài)的情況下對(duì)3相半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(5a，5b)(5c，5d)(5e，5f)進(jìn)行導(dǎo)通·截止驅(qū)動(dòng)。
另外，(a)～(d)示出的切換順序也可以反過(guò)來(lái)。具體地就切換順序(a)的例子而言，也可以是V2→V0→V1→V3→V7。并且，切換順序也可以是在每個(gè)載波周期中使切換方向逆轉(zhuǎn)。即，就切換順序(a)的例子而言，在某個(gè)載波周期中為V7→V3→V1→V0→V2，在下一個(gè)載波控制周期中可以為V2→V0→V1→V3→V7。這在下面示出的圖18(2)、圖20(2)、圖22(2)、圖24(2)、圖26(2)中也同樣。
這里，如果考慮將圖2(c)的例子適用于圖17(a)，則U相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d1’+d3’+d7’。V相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d2’+d3’+d7’。W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d7’。而且，各相中的負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率為從值1減去正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率后的比率。通過(guò)使這些值乘以1個(gè)載波控制周期，可確定各開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間。在實(shí)際的PWM信號(hào)輸出時(shí)，考慮開(kāi)關(guān)元件的短路防止時(shí)間來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)。
這樣，利用圖1示出的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23，得到U相、V相、W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間Tup、Tvp、Twp以及負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間Tun、Tvn、Twn?；诖?，從圖1示出的PWM信號(hào)發(fā)生部件15向開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e、5b、5d、5f發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn，從而可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7。
同樣地，可以示出以基本電壓向量V1為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近(基本電壓向量V2的方向)時(shí)(圖18、圖19)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近(基本電壓向量V6的方向)時(shí)(圖20、圖21)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近(基本電壓向量V4的方向)時(shí)(圖22、圖23)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近(基本電壓向量V5的方向)時(shí)(圖24、圖25)、逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近(基本電壓向量V1的方向)時(shí)(圖26、圖27)的PWM信號(hào)的生成狀態(tài)。就驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形成而言，由于利用與上述的模式#21相同的想法來(lái)進(jìn)行，所以省略說(shuō)明，僅示出概要情況。
在圖18(1)中示出在利用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近時(shí)在相位平面上相關(guān)的基本電壓向量V3(0，1，1)、基本電壓向量V2(0，1，0)、基本電壓向量V6(1，1，0)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。在圖18(2)中，作為3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子，示出(a)V7→V3→V0→V2→V6、(b)V7→V3→V2→V0→V2→V6、(c)V7→V6→V0→V2→V3、(d)V7→V6→V2→V0→V2→V3這4種。圖19中示出利用圖18(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。設(shè)其為模式#22。
在圖20(1)中示出在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在180度附近時(shí)在相位平面上相關(guān)的基本電壓向量V2(0，1，0)、基本電壓向量V6(1，1，0)、基本電壓向量V4(1，0，0)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。在圖20(2)中，作為3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子，示出(a)V7→V6→V2→V0→V4、(b)V7→V6→V2→V0→V4→V6、(c)V7→V6→V4→V0→V2、(d)V7→V6→V4→V0→V2→V6這4種。圖21中示出利用圖20(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。設(shè)其為模式#23。
在圖22(1)中示出在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近時(shí)在相位平面上相關(guān)的基本電壓向量V6(1，1，0)、基本電壓向量V4(1，0，0)、基本電壓向量V5(1，0，1)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。在圖22(2)中，作為3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子，示出(a)V7→V6→V0→V4→V5、(b)V7→V6→V4→V0→V4→V5、(c)V7→V5→V0→V4→V6、(d)V7→V5→V4→V0→V4→V6這4種。圖23中示出利用圖22(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。設(shè)其為模式#24。
在圖24(1)中示出在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近時(shí)在相位平面上相關(guān)的基本電壓向量V4(1，0，0)、基本電壓向量V5(1，0，1)、基本電壓向量V1(0，0，1)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。在圖24(2)中，作為3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子，示出(a)V7→V5→V4→V0→V1、(b)V7→V5→V4→V0→V1→V5、(c)V7→V5→V1→V0→V4、(d)V7→V5→V1→V0→V4→V5這4種。圖25中示出利用圖24(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。設(shè)其為模式#25。
在圖26(1)中示出在使用本發(fā)明實(shí)施方式2的3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，以基本電壓向量V1為初始相位的逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近時(shí)在相位平面上相關(guān)的基本電壓向量V5(1，0，1)、基本電壓向量V1(0，0，1)、基本電壓向量V3(0，1，1)和零向量V0(0，0，0)、V7(1，1，1)。在圖26(2)中，作為3種基本電壓向量和2種零向量的切換順序的一個(gè)例子，示出(a)V7→V5→V0→V1→V3、(b)V7→V5→V1→V0→V1→V3、(c)V7→V3→V0→V1→V5、(d)V7→V3→V1→V0→V1→V5這4種。圖27中示出利用圖26(2)示出的3種基本電壓向量和2種零向量的4種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。設(shè)其為模式#26。
如上所述，在PWM信號(hào)生成中使用3種基本電壓向量和2種零向量的情況下，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度的整數(shù)倍附近(基本電壓向量附近)時(shí)尤其有效，所以各模式的切換與實(shí)施方式1相同，可在具有60度相位差的2個(gè)基本電壓向量的中間附近進(jìn)行。
另外，如實(shí)施方式1說(shuō)明的那樣，例如通過(guò)將切換相位角度θα定義為θα＝30+60×n(n整數(shù))，并如圖15-1、圖15-2那樣確定與模式#21～模式#26這6種模式相對(duì)應(yīng)的逆變器轉(zhuǎn)角范圍，可以使用3種基本電壓向量和2種零向量來(lái)生成調(diào)制率的自由度高、防止了效率的極度惡化、且具有降低噪聲效果的PWM信號(hào)。
而且，除了這樣的效果，在希望進(jìn)一步提高PWM信號(hào)生成的自由度時(shí)，可通過(guò)設(shè)切換相位角度θα＝30×n(n整數(shù))，并且每隔30度區(qū)間切換圖16(2)、圖18(2)、圖20(2)、圖22(2)、圖24(2)、圖26(2)示出的切換順序(開(kāi)關(guān)模式)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體地說(shuō)明。在30度～60度的區(qū)間中使用圖16(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式，在60度～90度的區(qū)間中使用圖16(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式。同樣地，在90度～120度的區(qū)間中使用圖18(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式，在120度～150度的區(qū)間中使用圖18(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式。在150度～180度的區(qū)間中使用圖20(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式，在180度～210度的區(qū)間中使用圖20(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式。在210度～240度的區(qū)間中使用圖22(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式，在240度～270度的區(qū)間中使用圖22(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式。在270度～300度的區(qū)間中使用圖24(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式，在300度～330度的區(qū)間中使用圖24(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式，在330度～360度的區(qū)間中使用圖26(2)示出的(a)或(b)的開(kāi)關(guān)模式，在0度～30度的區(qū)間中使用圖26(2)示出的(c)或(d)的開(kāi)關(guān)模式等。
這樣，根據(jù)實(shí)施方式2，在不附加特別裝置的情況下，利用使用具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量的簡(jiǎn)單方法，就可與實(shí)施方式1相同，生成調(diào)制率的自由度高、且防止了效率的極度惡化的PWM信號(hào)。除此之外，與實(shí)施方式1相比，還可生成同時(shí)具有降低噪聲效果的PWM信號(hào)。
另外，使用1種零向量的實(shí)施方式1的PWM信號(hào)生成方式、和使用2種零向量的實(shí)施方式2的PWM信號(hào)生成方法必要時(shí)可切換使用。這可以通過(guò)例如在逆變器轉(zhuǎn)角的每個(gè)任意區(qū)間進(jìn)行選擇、或在PWM信號(hào)生成時(shí)的任意定時(shí)進(jìn)行變更來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施方式3圖28是說(shuō)明在具備本發(fā)明實(shí)施方式3的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置中、該3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置中的PWM信號(hào)形成部件的動(dòng)作。在本實(shí)施方式3中示出利用與實(shí)施方式1、2相同的方法生成PWM信號(hào)、但確保電動(dòng)機(jī)在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的情況下的結(jié)構(gòu)例。這里，為了容易理解，說(shuō)明用實(shí)施方式1的方法生成PWM信號(hào)的情況。
即，在本實(shí)施方式3中，在圖1(實(shí)施方式1)示出的結(jié)構(gòu)中的PWM信號(hào)形成部件21中，PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22執(zhí)行與實(shí)施方式1相同的動(dòng)作，但PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23執(zhí)行與實(shí)施方式1不同的動(dòng)作。下面，參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明。
為了確保電動(dòng)機(jī)7在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，必需進(jìn)一步降低調(diào)制率，即進(jìn)一步縮短電壓指令向量V*的長(zhǎng)度|V*|。為了可以進(jìn)行這樣的控制，必須確保進(jìn)行電流檢測(cè)的基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率。本來(lái)，基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率具有依賴于母線電壓Vdc的大小或逆變器主電路1等硬件側(cè)的制約的最小值。
因此，在本實(shí)施方式3中，由于3相電流的總和為0，所以如果利用該事實(shí)，則只要獲得至少2相的電流信息，電動(dòng)機(jī)7的控制就可建立，通過(guò)著眼于這一點(diǎn)，可確保電動(dòng)機(jī)7在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。具體地說(shuō)，如果使分配給具有60度相位差的3種基本電壓向量中、中間的電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率為最小值等規(guī)定值，則可利用位于兩側(cè)的、具有120度相位差的2個(gè)基本電壓向量來(lái)確?？蛇M(jìn)行電流檢測(cè)的發(fā)生時(shí)間比率，所以即使在這樣的特殊范圍內(nèi)，也可連續(xù)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)7的控制。另外，在采用最小值作為規(guī)定值時(shí)，由于PWM的發(fā)生保持時(shí)間的下限由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件或進(jìn)行運(yùn)算的CPU來(lái)決定，所以考慮到硬件的限制來(lái)決定發(fā)生時(shí)間比率的最小值。
參照?qǐng)D28來(lái)具體地說(shuō)明。圖28(a)示出與圖2(a)相同的內(nèi)容，是說(shuō)明PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22的動(dòng)作的圖。圖28(b)對(duì)應(yīng)于圖2(b)，是說(shuō)明本實(shí)施方式3的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23所使用的虛擬電壓向量的圖。圖28(c)對(duì)應(yīng)于圖2(c)，是說(shuō)明本實(shí)施方式3的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23的動(dòng)作的圖。
圖28(a)中示出在以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏南辔黄矫嬷?，沿順時(shí)針?lè)较蛞?0度的間隔配置基本電壓向量V3、V2，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近時(shí)、即電壓指令向量V*在基本電壓向量V3附近時(shí)的發(fā)生時(shí)間比率的形成情況。如圖28(a)所示，電壓指令向量V*在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3之間時(shí)，通過(guò)在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3這2個(gè)方向上對(duì)電壓指令向量V*進(jìn)行向量分解，形成基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1和基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3。
圖28(b)與圖28(a)示出的3個(gè)基本電壓向量V1、V3、V2重疊地示出具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)具有120度相位差的虛擬電壓向量30、31、32。如圖28(b)所示，虛擬電壓向量30與基本電壓向量V1同相，虛擬電壓向量31與基本電壓向量V3反相，虛擬電壓向量32與基本電壓向量V2同相。
本實(shí)施方式3的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23分別在具有120度相位差的基本電壓向量的方向上重疊3個(gè)虛擬電壓向量，并使其發(fā)生時(shí)間比率相加，以便包含發(fā)生時(shí)間比率短、電流檢測(cè)困難的基本電壓向量的方向，但中央的基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率給出上述最小值dmin。在圖28(a)示出的例子中，由于基本電壓向量V1、V2是兩側(cè)的2個(gè)基本電壓向量，基本電壓向量V3是中央的基本電壓向量，所以如圖28(c)所示，在具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)虛擬電壓向量中，在基本電壓向量V1及基本電壓向量V2和與其對(duì)應(yīng)的虛擬電壓向量之間，使其發(fā)生時(shí)間比率相加，但中央的基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率給出最小值dmin。
這里，最小值dmin與圖28(a)中求出的基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3的關(guān)系為dmin＝d3-d’。因此，虛擬電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率d’、即虛擬電壓向量的長(zhǎng)度可以設(shè)定為d’＝d3-dmin，以滿足該式。另外，基本電壓向量V1、V2方向的發(fā)生時(shí)間比率d1’、d2’如圖2(c)中說(shuō)明的那樣，為d1’＝d1+d’、d2’＝d’。
但是，再分配時(shí)提供給中間的基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率不必一定是最小值，也可根據(jù)所使用的電動(dòng)機(jī)7的種類或負(fù)荷側(cè)的條件來(lái)設(shè)定成規(guī)定值。另外，作為該中間的基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率而給出的規(guī)定值也可根據(jù)需要利用運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等使其可變。
下面，將本實(shí)施方式3的發(fā)生時(shí)間比率與現(xiàn)有方式進(jìn)行比較說(shuō)明，并示出存在優(yōu)勢(shì)差。圖29-1是表示利用現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式得到的、調(diào)制率為0.3時(shí)的2種基本電壓向量和零向量的發(fā)生時(shí)間比率的圖。圖29-2是表示利用實(shí)施方式3得到的、調(diào)制率為0.3時(shí)的3種基本電壓向量和零向量的發(fā)生時(shí)間比率的圖。在圖29-2中，設(shè)最小值dmin為4％。另外，在圖29-1和圖29-2中，按在逆變器旋轉(zhuǎn)方向上出現(xiàn)的基本電壓向量的順序，設(shè)為基本電壓向量1、基本電壓向量2、基本電壓向量3。
如同從圖29-1和圖29-2的比較可理解的那樣，可知實(shí)施方式3的PWM信號(hào)發(fā)生方法可與逆變器轉(zhuǎn)角無(wú)關(guān)地確保兩側(cè)的2種基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率的情況。在圖29-1示出的現(xiàn)有方法中，調(diào)制率越低，電動(dòng)機(jī)7的控制性越惡化，所以從該圖還可看出實(shí)施方式3示出的方法是有效的。
以上是實(shí)施方式1的方法、即使用1種零向量的情況，但在實(shí)施方式2的方法、即使用2種零向量的情況下，由于零向量的合計(jì)發(fā)生時(shí)間比率是相同的，所以不影響運(yùn)轉(zhuǎn)性能，可生成振動(dòng)、噪聲的降低效果更高的PWM波形。
另外，即使在使用2種零向量的情況下，為了確保電動(dòng)機(jī)7在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，在希望即使進(jìn)一步降低調(diào)制率也可進(jìn)行控制時(shí)，即希望即使進(jìn)一步縮短電壓指令向量V*的向量長(zhǎng)|V*|也可進(jìn)行控制時(shí)，如上所述，對(duì)于具有60度相位差的3種基本電壓向量中、中間的向量，只要設(shè)發(fā)生時(shí)間比率為規(guī)定值(最小值dmin)即可。這樣，由于可利用存在于電壓指令向量V*兩側(cè)的、具有120度相位差的2個(gè)基本電壓向量來(lái)確?？蛇M(jìn)行電流檢測(cè)的發(fā)生時(shí)間比率，所以可連續(xù)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)7的控制。另外，對(duì)于再分配時(shí)中間的向量的發(fā)生時(shí)間比率，不必一定取最小值dmin，可以根據(jù)所使用的電動(dòng)機(jī)7的種類或負(fù)荷側(cè)的條件將其設(shè)定成規(guī)定值。另外，也可以根據(jù)需要利用運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等使最小值dmin可變。
這樣，根據(jù)實(shí)施方式3，使具有60度相位差的3種基本電壓向量中、中間的基本電壓向量的長(zhǎng)度為規(guī)定值，并且可與逆變器轉(zhuǎn)角無(wú)關(guān)地確保兩側(cè)的2種基本電壓向量的發(fā)生時(shí)間比率，所以可擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
實(shí)施方式4圖30是說(shuō)明在具備本發(fā)明實(shí)施方式4的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置的逆變器裝置中，該3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置中的PWM信號(hào)形成部件的動(dòng)作的圖。在本實(shí)施方式4中，說(shuō)明的是處理在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍比實(shí)施方式3還嚴(yán)格的情況，清楚地說(shuō)是處理調(diào)制率比實(shí)施方式3中處理的情況還低、并且將電壓指令向量分解成了2方向的向量時(shí)，該2方向的向量的發(fā)生時(shí)間比率都短的的情況的結(jié)構(gòu)例。
即，在本實(shí)施方式4中，在圖1(實(shí)施方式1)示出的結(jié)構(gòu)中的PWM信號(hào)形成部件21中，PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22執(zhí)行與實(shí)施方式1相同的動(dòng)作，但PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23執(zhí)行與實(shí)施方式3不同的動(dòng)作。下面，參照?qǐng)D30來(lái)說(shuō)明。
圖30(a)表示與圖2(a)和圖16(a)相同的內(nèi)容，是說(shuō)明PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22的動(dòng)作的圖。圖30(b)對(duì)應(yīng)于圖2(b)和圖16(b)，是說(shuō)明本實(shí)施方式4的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23所使用的虛擬電壓向量的圖。圖30(c)對(duì)應(yīng)于圖2(c)和圖16(c)，是說(shuō)明本實(shí)施方式4的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23的動(dòng)作的圖。
在圖30(a)中，在以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔坏南辔黄矫嬷?，按順時(shí)針?lè)较蛞?0度的間隔配置基本電壓向量V3、V2，并且示出逆變器轉(zhuǎn)角θ在相位平面上的30～60度區(qū)域中，存在于基本電壓向量V1、V3之間的電壓指令向量V*的大小短時(shí)的發(fā)生時(shí)間比率的形成情況。這時(shí)，與圖2(a)和圖16(a)相同，通過(guò)在基本電壓向量V1和基本電壓向量V3這2個(gè)方向上對(duì)電壓指令向量V*進(jìn)行向量分解，形成基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1和基本電壓向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3。
但是，在圖30(a)示出的例子中，由于基本電壓向量V1的發(fā)生時(shí)間比率d1和基本電感向量V3的發(fā)生時(shí)間比率d3都低，所以難以進(jìn)行基本電壓向量V1、V3發(fā)生時(shí)的電流檢測(cè)。因此，與實(shí)施方式3相同，利用PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23實(shí)施虛擬電壓向量的相加處理(圖30(b)(c))。
在圖30(b)中，與圖30(a)示出的具有60度相位差的3個(gè)基本電壓向量V1、V3、V2重疊地示出具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)具有120度相位差的虛擬電壓向量35、36、37。如圖30(b)所示，虛擬電壓向量35與基本電壓向量V1同相，虛擬電壓向量36與基本電壓向量V3反相，虛擬電壓向量37與基本電壓向量V2同相。
在實(shí)施方式3(圖16(c))中，基本電壓向量V1、V2、V3的發(fā)生時(shí)間比率d1’、d2’、d3’變?yōu)閐1’＝d1+d’、d2’＝d’、d3’＝d3-d’，表示發(fā)生時(shí)間比率d3’為正極性的情況。而在本實(shí)施方式4中，在具有120度相位差的基本電壓向量V1、V2、V4(-V3)的方向上重疊具有相等的發(fā)生時(shí)間比率d’的3個(gè)虛擬電壓向量，并使其發(fā)生時(shí)間比率相加，以使發(fā)生時(shí)間比率d3為負(fù)極性。結(jié)果得到的發(fā)生時(shí)間比率如圖30(c)所示，變?yōu)閐1’、d2’、d4’。這時(shí)的發(fā)生時(shí)間比率d1’、d2’、d4’為d1’＝d1+d’、d2’＝d’、d4’＝d’-d3。
這時(shí)的制約條件是相加結(jié)果不超過(guò)值1，即d1’+d2’+d4’≤1是PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23中的制約條件。在該范圍內(nèi)可進(jìn)行向量再分配。即，在本實(shí)施方式4的控制方式中，與實(shí)施方式3不同，對(duì)電壓指令向量v*執(zhí)行向具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量再分配發(fā)生時(shí)間比率的操作。
但是，由于調(diào)制率是輸出電壓相對(duì)母線電壓的比例，所以如果在更低速運(yùn)轉(zhuǎn)下，負(fù)荷進(jìn)一步減輕，則母線電壓變高，調(diào)制率變低。因此，在使虛擬向量的大小d’與實(shí)施方式3相同時(shí)，通過(guò)與虛擬向量的相加處理得到的發(fā)生時(shí)間比率d3’、d4’的極性對(duì)應(yīng)于調(diào)制率的高低程度來(lái)決定，所以通過(guò)監(jiān)視發(fā)生時(shí)間比率d3’、d4’的極性，來(lái)決定使用基本電壓向量V3和基本電壓向量V4中的哪一個(gè)。即，監(jiān)視的結(jié)果，如果為正值的發(fā)生時(shí)間比率是d3’，則使用基本電壓向量V3，采用實(shí)施方式3的控制方式，如果為正值的發(fā)生時(shí)間比率是d4’，則使用基本電壓向量V4，采用本實(shí)施方式的控制方式。
換言之，通過(guò)管理虛擬向量的大小d’，可進(jìn)行如下切換在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍不嚴(yán)格時(shí)，即使調(diào)制率低的程度為“大”時(shí)，也采用實(shí)施方式3的控制方式，在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍嚴(yán)格時(shí)，即使調(diào)制率低的程度為“小”時(shí)，也采用實(shí)施方式4的控制方式。
具體而言，當(dāng)?shù)退俚倪\(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍不嚴(yán)格時(shí)，管理虛擬電壓向量的大小d’，以使發(fā)生時(shí)間比率d3’為正極性、或發(fā)生時(shí)間比率d4’為負(fù)極性，即在基本電壓向量V4的方向上不產(chǎn)生基本電壓向量。另一方面，在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍嚴(yán)格時(shí)，如圖30(c)所示，管理虛擬電壓向量的大小d’，以使在基本電壓向量V4的方向上產(chǎn)生基本電壓向量。
下面，參照?qǐng)D31～圖34具體地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式4的、在調(diào)制率極低時(shí)形成的3相PWM信號(hào)。圖31是表示在使用具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在60度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子(模式#31)的圖。圖32是表示利用圖31(b)示出的具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的2種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的時(shí)間圖。圖33是表示在使用具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量發(fā)生PWM信號(hào)時(shí)，逆變器轉(zhuǎn)角在120度附近時(shí)在相位平面上的關(guān)系以及具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的切換順序的一個(gè)例子(模式#32)圖。圖34是表示利用圖33(b)示出的具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的2種切換來(lái)控制的直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)的時(shí)間圖。
在圖31(1)中示出以基本電壓向量V1為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在60度附近(基本電壓向量V6的方向)時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V1(0，0，1)、基本電壓向量V2(0，1，0)、基本電壓向量V4(1，0，0)和零向量V0(0，0，0)。在圖31(2)中示出例如(a)V0→V1→V0→V2→V0→V4、(b)V0→V1→V0→V4→V0→V2這2種作為此時(shí)的切換順序(模式#31)。另外，圖31(2)示出的切換順序(a)(b)也可反向。具體地以切換順序(a)的例子而言，也可為V4→V0→V2→V0→V1→V0。圖32(a)(b)示出在圖31(2)示出的切換順序(a)(b)中，直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。
這里示出的模式#31既適用于逆變器轉(zhuǎn)角θ在100度附近(基本電壓向量V2的方向)時(shí)，也適用于逆變器轉(zhuǎn)角θ在300度附近(基本電壓向量V5的方向)時(shí)。
這里，如果將圖30(c)的例子適用于圖32(a)(b)來(lái)考慮，則U相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d1’。另外，V相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d2’。W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率是d4’。而且，各相中的負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率為從值1減去正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件的通電時(shí)間比率后的值。通過(guò)使這些值乘以1個(gè)載波控制周期，來(lái)決定各開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間。在實(shí)際的PWM信號(hào)輸出時(shí)，考慮開(kāi)關(guān)元件的短路防止時(shí)間來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)。
這樣，利用圖1示出的PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23得到U相、V相、W相的正極側(cè)開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波周期中的通電時(shí)間Tup、Tvp、Twp和負(fù)極側(cè)開(kāi)關(guān)元件在1個(gè)載波控制周期中的通電時(shí)間Tun、Tvn、Twn。基于此，從圖1示出的PWM信號(hào)發(fā)生部件15向開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e、5b、5d、5f發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wn，從而可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7。
然后，在圖33(1)中示出以基本電壓向量V1為初始相位，逆變器轉(zhuǎn)角θ在120度附近(基本電壓向量V2的方向)時(shí)相關(guān)的基本電壓向量V3(0，1，1)、基本電壓向量V6(1，1，0)、基本電壓向量V5(1，0，1)和零向量V7(1，1，1)。在圖33(2)中，示出例如(a)V7→V3→V7→V6→V7→V5、(b)V7→V3→V7→V5→V7→V6這2種，作為此時(shí)的切換順序(模式#32)。另外，圖33(2)示出的切換順序(a)(b)也可反相。具體地以切換順序(a)的例子而言，也可為V5→V7→V6→V7→V3→V7。圖34(a)(b)示出在圖33(2)示出的切換順序(a)(b)中，直流母線正極側(cè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件5a、5c、5e在1個(gè)載波控制周期中的邏輯狀態(tài)(開(kāi)關(guān)模式)。
與圖30(c)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可與上述同樣地說(shuō)明，所以不再述，但這里示出的模式#32既適用于逆變器轉(zhuǎn)角θ在240度附近(基本電壓向量V4的方向)時(shí)、也適用于逆變器轉(zhuǎn)角θ在0度附近(基本電壓向量V1的方向)時(shí)。而且，可以利用實(shí)施方式1中說(shuō)明的相同思路，使用切換相位角θα、與反向器轉(zhuǎn)角θ相對(duì)應(yīng)地切換PWM信號(hào)的發(fā)生方法。
這樣，根據(jù)實(shí)施方式4，由于在電壓指令向量比實(shí)施方式3中處理的情況還小時(shí)，使用具有120相位差的3種基本電壓向量和1種零向量來(lái)發(fā)生PWM信號(hào)，所以即使調(diào)制率極低時(shí)也可以可靠地進(jìn)行電流檢測(cè)。
而且，可以根據(jù)低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍是否嚴(yán)格來(lái)切換適用實(shí)施方式3的控制方式和本實(shí)施方式4的控制方式，所以可以得到使用更方便的、優(yōu)良的3相電壓型逆變器裝置。
在本實(shí)施方式4中，敘述了使用具有120度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量的情況，但這里也與實(shí)施方式2～3相同，也可以用同樣的思路，使用2種零向量來(lái)形成PWM信號(hào)。關(guān)于將零向量分配成2個(gè)的方法，由于在實(shí)施方式2～3中已說(shuō)明，所以這里省略說(shuō)明。
實(shí)施方式5圖35-1～圖35-3是說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式5，合用基于上述說(shuō)明的實(shí)施方式1～4的發(fā)生PWM信號(hào)的方法和基于現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的發(fā)生PWM信號(hào)的方法時(shí)的構(gòu)成方法的圖。由于圖1示出的PWM信號(hào)形成部件21是向相當(dāng)于圖36示出的PWM信號(hào)形成部件14的PWM負(fù)載形成部件22追加PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23的結(jié)構(gòu)，所以這種合用是可能的。
如圖35-1所示，在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的關(guān)系特性中，例如可采用如下結(jié)構(gòu)將切換點(diǎn)41設(shè)定在移動(dòng)到高速運(yùn)轉(zhuǎn)之前，在低速下由圖1示出的PWM信號(hào)形成部件21發(fā)生基于實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?的PWM信號(hào)，在高速下由圖36示出的PWM信號(hào)形成部件14發(fā)生基于現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的PWM信號(hào)。在按實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行切換時(shí)，通過(guò)使切換頻率具有磁滯特性，可以防止擺動(dòng)等壞影響。另外，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率可以是實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，也可以是運(yùn)轉(zhuǎn)頻率指令。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化，減輕在高速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的CPU等的處理負(fù)荷。
如圖35-2所示，在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的關(guān)系特性中，例如可采用如下結(jié)構(gòu)將切換點(diǎn)42設(shè)定在加在電動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩表示高負(fù)荷的規(guī)定值、或流到電動(dòng)機(jī)的電流表示高電流的規(guī)定值，并在觀測(cè)到輕負(fù)荷或低電流時(shí)，由圖1示出的PWM信號(hào)形成部件21發(fā)生基于實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?的PWM信號(hào)，在觀測(cè)到高負(fù)荷或高電流時(shí)，由圖36示出的PWM信號(hào)形成部件14發(fā)生基于現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的PWM信號(hào)。這時(shí)，通過(guò)使閾值具有磁滯特性，可防止擺動(dòng)等壞影響。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化、減輕高速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的CPU等的處理負(fù)荷。
在圖35-3中示出根據(jù)逆變器轉(zhuǎn)角來(lái)切換PWM信號(hào)的發(fā)生方法的例子。例如可采用在各個(gè)范圍內(nèi)設(shè)定切換點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，以使在相位平面上，在逆變器轉(zhuǎn)角為15度～45度、75度～105度、135度～165度、195度～225度、255度～285度、315度～345度的各范圍中，由圖36示出的PWM信號(hào)形成部件14發(fā)生基于現(xiàn)有的3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式的PWM信號(hào)，在除此之外的0度～15度、45度～75度、105度～135度、165度～195度、225度～255度、285度～315度、345度～360度的各范圍中，由圖1示出的PWM信號(hào)形成部件21以實(shí)施方式1～4的方式發(fā)生PWM信號(hào)。這樣，在電壓指令向量通過(guò)各基本電壓向量方向附近時(shí)、和通過(guò)除此之外的區(qū)域時(shí)，通過(guò)分開(kāi)使用2種PWM信號(hào)發(fā)生方法，可以尤其實(shí)現(xiàn)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的效率最優(yōu)化。
另外，圖35-3示出的切換點(diǎn)可根據(jù)逆變器轉(zhuǎn)角設(shè)為固定值，但也可以是根據(jù)逆變器開(kāi)關(guān)元件的短路防止時(shí)間、由硬件決定的噪聲發(fā)生量、由CPU決定的AD值檢測(cè)時(shí)間、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的調(diào)制率等確定的任意值。另外，可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的大小、調(diào)制率、電氣角等來(lái)切換各調(diào)制方式。另外，必要時(shí)可以通過(guò)組合使用多個(gè)PWM信號(hào)生成法，實(shí)現(xiàn)效率的最優(yōu)化，從而得到更高的振動(dòng)、噪聲降低效果。
如上述說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式1-5，由于使用3種實(shí)有向量和1種或2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)，所以即使在調(diào)制率低的區(qū)域、或例如以基本電壓向量V1的方向?yàn)槌跏枷辔粫r(shí)逆變器轉(zhuǎn)角為60度或30度的整數(shù)倍附近時(shí)，也可高精度地進(jìn)行直流母線電流的檢測(cè)。尤其是在輕負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也可提高控制性。
另外，也可以減小效率的惡化。另外，也可減輕對(duì)噪聲或振動(dòng)的影響。而且，即使在調(diào)制率高的范圍內(nèi)也可使用。除此之外，由于以現(xiàn)有的3種調(diào)制方式或2種調(diào)制方式為基礎(chǔ)形成PWM信號(hào)，所以對(duì)軟件負(fù)荷的影響少，即使在必須切換成3相調(diào)制方式或2相調(diào)制方式時(shí)也容易進(jìn)行。另外，也可提高涉及起動(dòng)的可靠性?？蛇m用于3相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。
尤其是，使用3種實(shí)有向量和2種零向量發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況與使用3種實(shí)有向量和1種零向量的情況相比，容易得到在載波頻率附近的降噪效果。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置可用于擴(kuò)大3相電壓型逆變器裝置的適用范圍。
權(quán)利要求
1.一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，用于使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的3相電壓型逆變器裝置中，其特征在于，具備生成部件，利用3種基本電壓向量和1種零向量的組合，生成用于規(guī)定所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)模式的3相PWM信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，通過(guò)向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度范圍中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，通過(guò)向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和1種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度范圍中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有120度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有120度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度范圍中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有120度相位差的3種基本電壓向量以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍不嚴(yán)格時(shí)，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量，在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍嚴(yán)格時(shí)，形成各具有120度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍不嚴(yán)格時(shí)，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量，在低速側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求范圍嚴(yán)格時(shí)，形成各具有120度相位差的3種基本電壓向量和至少1種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度范圍中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和切換地使用由所述分配部件形成的、具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量和具有120度相位差的3種基本電壓向量以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
10.一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，用于使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的3相電壓型逆變器裝置中，其特征在于，具備生成部件，利用3種基本電壓向量和2種零向量的組合，生成用于規(guī)定所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)模式的3相PWM信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，一邊按規(guī)定的比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，一邊形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，通過(guò)向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率的同時(shí)，一邊按規(guī)定的比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，一邊形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有120度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，一邊按規(guī)定的比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，一邊形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有120度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率，形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有120度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在向所述具有60度相位差的3種基本電壓向量中的中間的基本電壓向量提供規(guī)定值作為發(fā)生時(shí)間比率的同時(shí)，一邊按規(guī)定的比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，一邊形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量和2種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和使用由所述分配部件形成的、具有120度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
19.一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，用于使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的3相電壓型逆變器裝置中，其特征在于，具備生成部件，利用3種基本電壓向量與1種零向量的組合和3種基本電壓向量與2種零向量的組合，生成用于規(guī)定所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)模式的3相PWM信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，切換地形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量、和各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在切換地形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量、和各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量的同時(shí)，按規(guī)定的比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量并具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，切換地形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量、和各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，根據(jù)由所述3相電壓型逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、逆變器轉(zhuǎn)角的角度范圍中的至少一個(gè)，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和切換地使用由所述分配部件形成的、具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量和具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于所述生成部件具備形成部件，根據(jù)電壓指令向量來(lái)分配提供給夾著所述電壓指令向量且具有60度相位差的2種基本電壓向量和對(duì)應(yīng)的零向量的發(fā)生時(shí)間比率，從而形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量；和分配部件，使用構(gòu)成與所述電壓指令向量相對(duì)應(yīng)的零向量的、長(zhǎng)度相等且各具有120度相位差的3種向量，向包含所述具有60度相位差的2種基本電壓向量中的任意1種基本電壓向量、且各具有120度相位差的3種基本電壓向量分配所述電壓指令向量的發(fā)生時(shí)間比率，基于此，在切換地形成各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量、和各具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量的同時(shí)，按規(guī)定比例變更提供給所述2種零向量的發(fā)生時(shí)間比率，并且所述3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置還具備切換部件，切換如下兩種情況使用由所述形成部件形成的、具有60度相位差的2種基本電壓以及至少1種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況；和切換地使用由所述分配部件形成的、具有60度相位差的3種基本電壓向量以及1種零向量和具有60度相位差的3種基本電壓向量以及2種零向量來(lái)發(fā)生3相PWM信號(hào)的情況。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種3相PWM信號(hào)發(fā)生裝置，不需要附加特別的裝置，利用簡(jiǎn)單的方法，就可生成調(diào)制率的自由度高、且可以防止效率極度惡化的PWM信號(hào)。在PWM信號(hào)負(fù)載形成部件22中，利用與現(xiàn)有技術(shù)相同的方法，形成具有60度相位差的2種基本電壓向量和至少1種零向量。在PWM信號(hào)負(fù)載再分配部件23中，使用構(gòu)成對(duì)應(yīng)于電壓指令向量V
文檔編號(hào)H02M7/5387GK1860674SQ20058000115
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者有澤浩一, 坂廼邊和憲, 篠本洋介, 矢部正明 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社