專利名稱：電力轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向交流負(fù)載供給交流電力的電力轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在電力轉(zhuǎn)換器中，構(gòu)成設(shè)置在輸出級上的電力轉(zhuǎn)換單元的上下臂 的功率器件元件根據(jù)電壓指令進(jìn)行開關(guān)動作來生成交流電壓，并向交 流負(fù)載輸出，但以防止由于上下臂的功率器件元件同時(shí)導(dǎo)通而引起的 短路為目的，設(shè)置將上下臂的功率器件元件控制成同時(shí)斷開動作狀態(tài)
的期間。該期間-故稱為空載時(shí)間(dead time)，由于該空載時(shí)間，已 知在電力轉(zhuǎn)換單元接受的電壓指令與電壓轉(zhuǎn)換單元基于此而向負(fù)載 實(shí)際輸出的電壓之間會產(chǎn)生誤差。該空載時(shí)間引起的誤差電壓是與電 壓轉(zhuǎn)換單元的輸出相電流的極性相反極性的電壓。
為了修正該空載時(shí)間引起的電壓誤差，已知有如下方法利用電
力轉(zhuǎn)換器中具備的電流檢測單元檢測電力轉(zhuǎn)換單元的輸出相電流，將 在電壓指令上加上與檢測出的上述輸出相電流的極性相同極性的電
壓而修正過的電壓指令提供給電力轉(zhuǎn)換單元(例如非專利文獻(xiàn)1)。 另外，作為電流檢測方法，除了直接檢測電力轉(zhuǎn)換單元的輸出相電流 外，還已知根據(jù)從電力轉(zhuǎn)換器的DC鏈電流來檢測的方法(例如非專 利文獻(xiàn)2)。
但是，在輸出相電流的極性進(jìn)行切換的電流零交叉點(diǎn)附近，輸出 相電流的絕對值小，因此電流檢測單元難以正確地檢測出上述輸出相 電流的極性。另外，在電流零交叉點(diǎn)附近，上述輸出相電流引起抖動 (chattering)，因此在電壓指令上加上與輸出相電流的極性相同極 性的電壓的上述修正方法會導(dǎo)致產(chǎn)生加在電壓指令上的修正電壓的 極性錯(cuò)誤，或者產(chǎn)生修正電壓的極性正負(fù)交替地連續(xù)切換的現(xiàn)象。
6因此，以往為了避免在上述輸出相電流的絕對值小的電流零交叉
點(diǎn)附近的空載時(shí)間修正的問題，提出過種種方案(例如專利文獻(xiàn)1 ~ 4 等)。
即，在專利文獻(xiàn)l中，公開了如下例子由檢測逆變器裝置的輸 出電流的電流檢測單元、判別由該電流檢測單元檢測出的輸出電流的 極性的電流極性判別單元、以及電壓誤差修正單元，構(gòu)成用于修正逆 變器裝置的輸出電壓的防止短路期間引起的輸出電壓誤差的逆變器 裝置的輸出電壓誤差修正裝置，其中，上述電壓誤差修正單元對于針 對輸出電流設(shè)定的閾值，如果逆變器裝置的輸出電流在閣值外，則利 用所判別的輸出電流的極性來進(jìn)行輸出電壓誤差的修正，如果在閾值 內(nèi)，則利用電壓指令的極性來進(jìn)行輸出電壓修正。
另外，在專利文獻(xiàn)2中，對作為半導(dǎo)體開關(guān)元件的臂進(jìn)行橋連接， 構(gòu)成將直流轉(zhuǎn)換成交流的逆變器，將通過電壓指令信號與載波信號的 大小關(guān)系的比較得到的、經(jīng)過脈寬調(diào)制的電壓信號提供給上述橋連接 的上側(cè)臂元件或下側(cè)臂元件，從而對上述逆變器進(jìn)行控制時(shí)，由電流 極性判別單元、電壓極性判別單元、第一補(bǔ)償量運(yùn)算單元、補(bǔ)償量分 配單元和相加單元，構(gòu)成設(shè)置有防止上側(cè)臂元件和下側(cè)臂元件同時(shí)接 通的接通延遲時(shí)間的脈寬調(diào)制控制逆變器的控制電路，其中，上述電 流極性判別單元在上述逆變器的輸出電流超過正或負(fù)的預(yù)定值時(shí)輸 出判別該輸出電流的極性的信號，上述電壓極性判別單元輸出判別上 述電壓指令信號的極性的信號，上述第一補(bǔ)償量運(yùn)算單元運(yùn)算補(bǔ)償由 于上述接通延遲時(shí)間而在該逆變器的輸出電壓中產(chǎn)生的誤差電壓的 量，上述補(bǔ)償量分配單元對應(yīng)于上述電流極性和電壓極性地來輸出該 第一補(bǔ)償量運(yùn)算值的極性，上述相加單元將在上述電壓指令信號上加 上該補(bǔ)償量分配單元的輸出值后的值作為新的電壓指令信號。
另外，專利文獻(xiàn)3公開了如下例子 一種AC電機(jī)驅(qū)動裝置，具 有檢測流向AC電機(jī)的電流的電流檢測單元；根據(jù)指令電流和檢測 電流計(jì)算偏差電流的偏差電流運(yùn)算單元；根據(jù)上述偏差電流進(jìn)行指令 電壓的運(yùn)算的電流控制部；具有決定電流極性的電流極性判斷單元并且輸出空載時(shí)間補(bǔ)償電壓的空載時(shí)間補(bǔ)償單元；在上述電流控制部計(jì) 算的指令電壓上加上上述空載時(shí)間補(bǔ)償電壓，來運(yùn)算最終指令電壓的
電壓相加運(yùn)算單元；以及使用由上述電壓相加運(yùn)算單元得到的最終指 令電壓的信息，進(jìn)行從直流電壓到交流電壓的轉(zhuǎn)換的PWM電力裝置 裝置，其中，上述空載時(shí)間補(bǔ)償單元由根據(jù)指令電流判斷指令電流極 性的指令電流極性判斷單元、根據(jù)檢測電流判斷檢測電流極性的檢測 電流極性判斷單元、根據(jù)上述指令電流極性和檢測電流極性的信息判 斷最終電流極性的最終電流極性判斷單元構(gòu)成。
另外，在專利文獻(xiàn)4中公開了如下例子 一種PWM控制逆變器 裝置，利用使用上下臂短路防止期間、PWM載波頻率和直流電壓算 出的誤差電壓來修正逆變器輸出電壓的電壓修正單元，在逆變器輸出 電流的絕對值大于預(yù)定值時(shí)，根據(jù)逆變器輸出電流的極性修正逆變器 輸出電壓，在逆變器輸出電流的絕對值小于預(yù)定值時(shí)，根據(jù)逆變器輸 出電壓的極性修正逆變器輸出電壓，在該P(yáng)WM控制逆變器裝置中， 設(shè)定上述PWM載波頻率的PWM載波設(shè)定單元構(gòu)成為使PWM載波 頻率變化，以使得在誤差電壓小于逆變器輸出電壓時(shí)，將PWM載波 頻率保持在該值，在誤差電壓大于逆變器輸出電壓時(shí)，將誤差電壓與 逆變器輸出電壓之比保持為一定。
專利文獻(xiàn)l:特許第2756049號公報(bào)(第16頁、圖11) 專利文獻(xiàn)2:特許第3245989號公報(bào)(第12頁、圖7) 專利文獻(xiàn)3:特開2004- 112879號公報(bào)(第6頁、圖2) 專利文獻(xiàn)4:特許第3287186號公報(bào)(第8頁、圖3 ) 非專利文獻(xiàn)l:杉本、小山、玉井AC伺服系統(tǒng)的理論與設(shè)計(jì) 的實(shí)際，綜合電子出版社(第55頁第9行~第57頁第5行)
非專利文獻(xiàn)2: "Three-Phase Current-Waveform-Detection on PWM Inverters from DC Link Cerrent -Steps" IPEC-Yokohama，95 p.p.271 - 275
發(fā)明內(nèi)容但是，在以往提出的這些修正方法中，不能在上述輸出相電流的 零交叉點(diǎn)可靠地切換修正電壓的極性，其極性反轉(zhuǎn)的瞬間偏離上述輸 出相電流的零交叉點(diǎn)的前后，因此在輸出相電流的零交叉點(diǎn)附近，輸 入到電力轉(zhuǎn)換單元的修正后的電壓指令、即加上了修正電壓后的電壓 指令，與來自電力轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓之間產(chǎn)生電壓誤差。
特別是，在從電力轉(zhuǎn)換單元輸出低頻率的交流電力的情況下，該 電壓誤差變得顯著。在連接了旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下，由于該電壓誤差，旋 轉(zhuǎn)不均勻性變大，驅(qū)動性能降低。另外存在低速驅(qū)動時(shí)旋轉(zhuǎn)不均勻性 變得顯著的問題。
本發(fā)明鑒于上述問題而作出，其目的在于得到如下的電力轉(zhuǎn)換
器能夠精度良好地修正輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的空載時(shí)間引起的 電壓誤差，電力轉(zhuǎn)換單元能夠按照電壓指令來輸出交流電力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 具備電力轉(zhuǎn)換單元，按照所輸入的交流電壓指令生成供給交流負(fù)栽 的交流電力；電壓指令運(yùn)算單元，計(jì)算應(yīng)提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元的 頻率f的交流電壓指令；和電流檢測單元，得到作為上述電力轉(zhuǎn)換單 元供給上述交流負(fù)載的交流電力中的電流成分的輸出電流，其中，在 上述電力轉(zhuǎn)換單元與上述電壓指令運(yùn)算單元之間設(shè)置電壓指令修正 單元，該電壓指令修正單元計(jì)算用于修正上述電壓指令運(yùn)算單元求出 的交流電壓指令的修正電壓，將該修正電壓加到上述電壓指令運(yùn)算單 元求出的交流電壓指令上，并提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元；上述電壓指 令修正單元針對上述輸出電流設(shè)置包含其零電平的預(yù)定的電流范圍， 并且在上述輸出電流的值從上述電流范圍的外部進(jìn)入內(nèi)部的第1時(shí) 刻，利用上述第1時(shí)刻和上述頻率f求出上述輸出電流的零交叉定時(shí)， 將切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻設(shè)定為該求出的上述零交叉定時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，可以在檢測出的輸出電流為零的瞬間，切換用于修 正交流電壓指令的修正電壓的極性，即，在輸出電流的零交叉點(diǎn)的前 后，以與輸出電流的極性相同極性的修正電壓來修正交流電壓指令， 因此，在輸出電流的零交叉點(diǎn)附近，可以在輸出電流的零交叉點(diǎn)附近減少提供給電力轉(zhuǎn)換單元的修正后的交流電壓指令與電力轉(zhuǎn)換單元 輸出的電壓之間的、空載時(shí)間引起的電壓誤差，從而電力轉(zhuǎn)換單元能 按照交流電壓指令輸出交流電力。因此，在將電力轉(zhuǎn)換單元的輸出提 供給旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下，能降低該旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)不均勻，提高運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)的效果是，能夠精度良好地修正輸出電流 的零交叉點(diǎn)附近的空載時(shí)間引起的電壓誤差，電力轉(zhuǎn)換單元能夠按照 電壓指令輸出交流電力。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是說明圖l所示的電壓指令修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖3是說明圖2所示的ST10~ST16中的處理內(nèi)容的圖。
圖4是示出在圖2所示的ST16的處理中使用的頻率與修正系數(shù) Kl的關(guān)系特性表的一例的圖。
圖5是示出在圖2所示的ST16的處理中使用的輸出電流與修正 系數(shù)K2的關(guān)系特性表的一例的圖。
圖6是示出在圖2所示的ST16的處理中負(fù)載為感應(yīng)機(jī)的情況下 使用的頻率與時(shí)間變化量ta的關(guān)系特性表的一例的圖。
圖7是集中說明通過圖2所示的修正處理實(shí)現(xiàn)的、空載時(shí)間引起 的電壓誤差的修正動作的時(shí)序圖。
圖8是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令 修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖9是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令 修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電力轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖ll是說明圖IO中的電壓指令修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖12是說明本發(fā)明的實(shí)施方式5的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖13是集中說明通過圖12所示的修正處理實(shí)現(xiàn)的、空載時(shí)間引 起的電壓誤差的修正動作的時(shí)序圖。
圖14是說明本發(fā)明的實(shí)施方式6的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指 令修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖15是說明本發(fā)明的實(shí)施方式7的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指 令修正單元的修正動作過程的流程圖。
圖16是作為本發(fā)明的實(shí)施方式8說明進(jìn)行修正電壓的振幅調(diào)整 的必要性的圖。
圖17是示出在修正電壓的振幅調(diào)整中使用的修正電壓的振幅與 輸出電流的值的關(guān)系特性表的一例的圖。 附圖標(biāo)記i兌明 la、 lb:電力轉(zhuǎn)換器 2a:交流負(fù)栽
2b:作為交流負(fù)載的一例的旋轉(zhuǎn)機(jī)
3:電力轉(zhuǎn)換單元
4:電流檢測單元
5a、 5b:控制裝置
6a、 6b:電壓指令運(yùn)算單元
7a、 7b:電壓指令修正單元
8:轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定單元
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換器的最佳實(shí)施方式。 實(shí)施方式1
圖l是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電力轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的框圖。在 該實(shí)施方式1以及后面示出的各實(shí)施方式中，以輸出三相交流電力的 電力轉(zhuǎn)換器為例進(jìn)行說明，但其內(nèi)容同樣可適用于輸出單相交流電力 的電力轉(zhuǎn)換器。
ii圖1所示的電力轉(zhuǎn)換器la具備連接了三相的交流負(fù)載2a的電 力轉(zhuǎn)換單元3;電流檢測單元4;和控制裝置5a,控制電力轉(zhuǎn)換單元 3，執(zhí)行從電力轉(zhuǎn)換單元3向交流負(fù)載2a的交流電力的供給控制，其 中控制裝置5a由電壓指令運(yùn)算單元6a和電壓指令修正單元7a構(gòu)成。 電壓指令修正單元7a設(shè)置在電壓指令運(yùn)算單元6a的輸出側(cè)與電力轉(zhuǎn) 換單元3的輸入側(cè)之間。
電力轉(zhuǎn)換單元3的上下臂的功率器件元件根據(jù)從控制裝置5a輸 入的交流電壓指令(在圖1中為電壓指令修正單元7a輸出的交流電 壓指令vu**、 vv**、 vw**)，進(jìn)行開關(guān)動作，生成交流電壓并輸出 到交流負(fù)載2a,但為了防止由于上下臂的功率器件元件的同時(shí)導(dǎo)通引 起的短路，控制裝置5a使提供給電力轉(zhuǎn)換單元3的交流電壓指令(在 圖1中為電壓指令修正單元7a輸出的交流電壓指令vu"、vv"、vw") 中包含將上下臂的功率器件元件同時(shí)控制成斷開動作狀態(tài)的空載時(shí) 間電壓指令。
電流檢測單元4是得到電力轉(zhuǎn)換器la (控制裝置5a)在實(shí)施本 發(fā)明時(shí)所需要的電流信息的、本發(fā)明中所說的電流檢測單元的 一例。 在本說明書中，主要目的是進(jìn)行設(shè)置在控制裝置5a中的電壓指令修 正單元7a的說明，因此電流檢測單元4的輸出(三相的輸出電流iu、 iv、 iw)被提供給電壓指令修正單元7a。
以下示出得到電力轉(zhuǎn)換器la (控制裝置5a)在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所 需要的電流信息的、本發(fā)明中所說的電流檢測單元的具體內(nèi)容。在圖 l中，作為具體的一例，示出從電力轉(zhuǎn)換單元3直接檢測出輸出電流 的電流檢測單元4。在直接檢測的情況下，在圖1中示出電流檢測單 元4配置在所有的三相輸出線上以便檢測來自電力轉(zhuǎn)換單元3的所有 三相的輸出電流iu、 iv、 iw,但不一定需要配置在所有的三相輸出線 上，由于存在iu + iv + iw = 0的關(guān)系，因此也可以是如下方法在三 相內(nèi)的二相輸出線上配置電流檢測單元4，檢測該二相的輸出電流，
計(jì)算剩余一相的輸出電流。
另夕卜，在圖1中示出了直接檢測各相的電流的情況，但除此以外也可以使用例如非專利文獻(xiàn)2中介紹的、根據(jù)電力轉(zhuǎn)換單元3的DC 鏈電流檢測上述輸出電流的方法。并且，電力轉(zhuǎn)換器la(控制裝置 5a)實(shí)施本發(fā)明時(shí)所需要的電流信息在與電壓指令運(yùn)算單元6a的構(gòu) 成方法的關(guān)聯(lián)上存在各種方式，因此以下將它們示出。
首先，電壓指令運(yùn)算單元6a可以采用如下結(jié)構(gòu)計(jì)算本來應(yīng)該 提供給電壓轉(zhuǎn)換單元3的、頻率f的(三相)交流電壓指令vu、 vv*、 vw*，對于該交流電壓指令vu*、 vv*、 vw*，放大電流檢測單元4求 出的三相的輸出電流iu、 iv、 iw與想要從電力轉(zhuǎn)換單元3輸出的電流 指令iu*、 iv*、 iw*的偏差而進(jìn)行輸出。在該情況下，電力轉(zhuǎn)換器la (控制裝置5a)在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所需要的電流信息可以是輸出電流 iu、 iv、 iw或者電^危才旨令iu*、 iv*、 iw*。
另外，在交流負(fù)載2a為三相旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下，電壓指令運(yùn)算單 元6a還可以采用如下結(jié)構(gòu)在內(nèi)部構(gòu)成磁通觀測器，利用通過使用
輸出電；充iu、 iv、 iw， i十算交;危電壓指令vu*、 vv*、 vw*。通過這樣 的運(yùn)算求出的輸出電流iu、 iv、 iw也包含在電力轉(zhuǎn)換器la (控制裝置 5a)實(shí)施本發(fā)明時(shí)所需要的電流信息中。
通過以上說明的各種方法得到的輸出電流iu、 iv、 iw或電流指 令iu、 iv*、 iwA是示出電力轉(zhuǎn)換單元3提供給交流負(fù)載2a的電流電 力中的電流成分的信息，本發(fā)明中所說的電流檢測單元包含得到以上 說明的輸出電流iu、 iv、 iw或電流指令iu、 iv*、 1\￥*的所有單元。 這在電力轉(zhuǎn)換器la輸出單相交流電力時(shí)也同樣。以下為了容易理解， 按照圖l所示的結(jié)構(gòu)，假設(shè)將電流檢測單元4直接檢測的三相的輸出 電流iu、 iv、 iw提供給電壓指令修正單元7a來進(jìn)行說明。
其次，電壓指令運(yùn)算單元6a所使用的頻率f是交流電壓指令vu、 vv*、 vwA的頻率，即從電力轉(zhuǎn)換單元3輸出的交流電力的頻率。在穩(wěn) 定狀態(tài)下，輸出電流iu、 iv、 iw、電流指令iu、 iv*、 iw*、來自電力 轉(zhuǎn)換單元3的輸出電壓vu、 vv、 vw的頻率相同。在交流負(fù)載2a是同 步機(jī)的情況下，與旋轉(zhuǎn)頻率(電氣角)也相同。
13另外，在交流負(fù)載是感應(yīng)機(jī)的情況下，從電力轉(zhuǎn)換單元3輸出的 交流電力的頻率與上述感應(yīng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率(電氣角)之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)差頻 率(slip frequency )大小的差異?？梢岳霉夹g(shù)算出轉(zhuǎn)差頻率， 將該轉(zhuǎn)差頻率加到旋轉(zhuǎn)頻率上，求出從電力轉(zhuǎn)換單元3輸出的交流電 力的頻率，將其作為頻率f。
另外，電壓指令修正單元7a計(jì)算修正電壓指令運(yùn)算單元6a求出 的交流電壓指令vu、 vv*、 vw,修正電壓Avu、 Aw、 Avw，將該修 正電壓Avu、 Avv、 Avw力口到交流電壓指令vu*、 vv*、 vw-對應(yīng)的每 相上來進(jìn)行修正，向電力轉(zhuǎn)換單元3輸出修正后的交流電壓指令 vu**、 vv"、 vw**。即，交5充電壓指令vu"為vu** = vu* + Avu,交 ;充電壓指令vv**;^ vv** = vv* + Avv， 交;危電壓才旨令vw頭々為vw** = vw* + /Vvw。
此時(shí)，電壓指令修正單元7a例如按照圖2所示的過程，根據(jù)輸 出電流iu、 iv、 iw執(zhí)行如下處理精度良好地降低空載時(shí)間引起的、 輸出電流iu、 iv、 iw的零交叉點(diǎn)附近的電壓誤差，其中該空栽時(shí)間是 以防止構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換單元3的上下臂的功率器件元件同時(shí)導(dǎo)通所引起 的短路為目的而設(shè)定的。
以下，參照圖1~圖7說明由本實(shí)施方式1的電壓指令修正單元 7a進(jìn)行的、空載時(shí)間引起的電壓誤差的修正動作。修正動作針對n、 v、 w的每相實(shí)施，因此，為了簡化說明，將u、 v、 w各相表述為x 來進(jìn)行說明。即，將各相的電流表述為ix、各相的電壓表述為vx來 說明。
圖2是說明電壓指令修正單元7a的修正動作過程的流程圖。在 圖2中，將表示處理過程的步驟簡記為ST。圖3是說明圖2所示的 ST10~ST16中的處理內(nèi)容的圖。圖4是示出在圖2所示的ST16的處 理中使用的頻率與修正系數(shù)K1的關(guān)系特性表的一例的圖。圖5是示 出在圖2所示的ST16的處理中使用的輸出電流與修正系數(shù)K2的關(guān) 系特性表的一例的圖。圖6是示出在圖2所示的ST16的處理中負(fù)載 為感應(yīng)機(jī)的情況下使用的頻率與時(shí)間變化量ta的關(guān)系特性表的一例的圖。圖7是集中說明通過圖2所示的修正處理實(shí)現(xiàn)的、空載時(shí)間引 起的電壓誤差的修正動作的時(shí)序圖。
在圖2中，在ST10中，電壓指令修正單元7a在由電流檢測單 元4檢測出的三相的輸出電流中拾取一相的輸出電流ix ，檢測出其電 流值。在圖3中，橫軸表示時(shí)間t、相位e，縱軸表示檢測出的一相的 輸出電流ix的振幅(有效值Irms)，而圖3所示的附圖標(biāo)記29表示 這樣檢測出的 一相的輸出電流的 一個(gè)周期中的波形。
在ST11中，電壓指令修正單元7a在圖3所示的一相的輸出電 流29的一個(gè)周期中，通過分別調(diào)整/設(shè)定從零電平到正極側(cè)的上限值 All和從零電平到負(fù)極側(cè)的下限值-AI2，來確定包含零電平的預(yù)定的 電流范圍30。另外，上限值A(chǔ)ll以及下限值-AI2的值(絕對值)可 以設(shè)定為相同值。另外，鑒于由于電流檢測單元4的性能而在輸出電 流ix上追加偏移來檢測，上限值A(chǔ)ll以及下限值-AI2的值(絕對值) 可以分別調(diào)整成不同的值。無論如何，由于電流檢測單元4在輸出電 流ix上重疊偏移來檢測的現(xiàn)象，或者由于電流的零交叉點(diǎn)附近的電流 抖動現(xiàn)象，將電流范圍30的上下限值調(diào)整/設(shè)定成不會弄錯(cuò)輸出電流 ix的極性檢測是很重要的。有各種包含零電平的預(yù)定的電流范圍30 的具體調(diào)整/設(shè)定方法，因此將它們集中后述。
在ST12中，電壓指令修正單元7a判定輸出電流ix的值是否在 上限值A(chǔ)ll以上或者是否在下限值-AI2以下，即，判定在該釆樣定 時(shí)檢測的輸出電流ix的值是否在電流范圍30的范圍外。結(jié)果，在輸 出電流ix的值在電流范圍30的范圍外的情況下(ST12:是)，將該 輸出電流ix的極性記錄在極性設(shè)定信號sign中(ST13 )，執(zhí)行ST21 ~ ST23的各處理，用在該釆樣定時(shí)檢測的輸出電流ix的值更新在前一 采樣定時(shí)檢測的輸出電流ix的值，轉(zhuǎn)移到下一采樣定時(shí)的ST10的處 理。
在經(jīng)過了在之后的某個(gè)釆樣定時(shí)執(zhí)4亍的STIO、 ST11后的ST12, 在該采樣定時(shí)檢測出的輸出電流ix的值在電流范圍30的范圍內(nèi)的情 況下(ST12:否)，電壓指令修正單元7a在ST14中判定一個(gè)采樣
15前的輸出電流ix的檢測值ix[N - 1的值是否在上限值A(chǔ)ll以上或者是 否在下限值-AI2以下，即，判定一個(gè)采樣前的輸出電流ix的值是否 在電流范圍30的范圍外。
即，在ST14中，在該采樣定時(shí)檢測出的輸出電流ix的值在電流 范圍30的范圍內(nèi)的情況下(ST12:否)，電壓指令修正單元7a檢查 是否意味著檢測出在該采樣定時(shí)首次從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范 圍內(nèi)，或者是否意味著在一個(gè)采樣前的定時(shí)已經(jīng)從電流范圍30的范 圍外進(jìn)入范圍內(nèi)，并且在該釆樣定時(shí)維持進(jìn)入電流范圍30的范圍內(nèi) 的狀態(tài)。
而且，電壓指令修正單元7a在判定為在該采樣定時(shí)檢測出的輸 出電流ix的值在該采樣定時(shí)首次從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍內(nèi) 的情況下(ST14:是)，檢測出從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍內(nèi) 的時(shí)刻作為第l時(shí)刻(圖3所示的附圖標(biāo)記32、 34)，執(zhí)行ST15、 ST16的各處理。ST15和ST16的處理順序可以調(diào)換，但在ST15中， 將一個(gè)釆樣前的輸出電流ix的檢測值ix[N- l]的極性記錄在極性設(shè)定 信號sign中，在ST16中，在作為從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍 內(nèi)的時(shí)刻的第1時(shí)刻(圖3所示的附圖標(biāo)記32、 34),如下所述來設(shè) 定切換用于修正交流電壓指令vxA的修正電壓Avx的極性的時(shí)刻。
在輸出電流ix的零交叉點(diǎn)附近產(chǎn)生的空載時(shí)間引起的交流電壓 指令vx+與來自電力轉(zhuǎn)換單元3的輸出電壓vx之間的電壓誤差主要由 與輸出電流ix的極性相反極性的電壓產(chǎn)生，因此，為了精度良好地進(jìn) 行電壓修正，在圖3中，可以在輸出電流ix的零交叉點(diǎn)31的前后， 在交流電壓指令vxA上加上具有與輸出電流ix的極性相同極性的修正 電壓Avx。即，輸出電流ix的零交叉點(diǎn)31是理想的修正電壓極性切 換時(shí)刻。在ST16中，根據(jù)這一點(diǎn)，在第1時(shí)刻32、 34,根據(jù)第1時(shí) 刻32、頻率f和輸出電流ix求出輸出電流ix的極性切換的時(shí)刻、即 輸出電流ix的零交叉點(diǎn)31，設(shè)定切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻， 以與輸出電流ix的極性進(jìn)行切換的電流零交叉點(diǎn)31的定時(shí)一致。
在該切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻的設(shè)定中，首先需要正確地求出從第1時(shí)刻32、 34到輸出電流ix的極性進(jìn)行切換的電流零交 叉點(diǎn)31的時(shí)間變化量或相位變化量，因此如下作為理論值求出。
在圖3中，在輸出電流ix為正極性的情況下，其值(有效值Irms) 從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍內(nèi)的情況下的、從第1時(shí)刻32到輸 出電流ix的極性進(jìn)行切換的電流零交叉點(diǎn)31的相位變化量通過將 輸出電流ix的值(有效值Irms )和上限值A(chǔ)ll應(yīng)用于式(1)來得到。 另外，在求解式(1)時(shí)，假定從第1時(shí)刻32到輸出電流ix的極性進(jìn) 行切換的電流零交叉點(diǎn)31的期間相對于交流的周期足夠短。
<formula>formula see original document page 17</formula>
然后，若進(jìn)行從利用式(1)得到的相位變化量6a到時(shí)間變化量 ta的換算，則得到式(2)，其中，時(shí)間變化量ta從頻率f下的第1 時(shí)刻32到輸出電流ix的極性進(jìn)行切換的時(shí)刻31變化，7T表示圓周率。 …(2)
2兀f 2^2兀flrms
在輸出電流ix為負(fù)極性的情況下，求出其值(有效值Irms)從 電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍內(nèi)的情況下的、從第1時(shí)刻34到輸出 電流ix的極性進(jìn)行切換的電流零交叉點(diǎn)31的相位變化量eb的式子是 將式(l)中上限值A(chǔ)I1置換為下限值-AI2而得到的式子，求出從第 1時(shí)刻32到輸出電流ix的極性進(jìn)行切換的電流零交叉點(diǎn)31的時(shí)間變 化量tb的式子是分別將式(2)中的6a置換為eb、將上限值A(chǔ)ll置 換為下限值-AI2而得到的式子。
可以使用式(1)或式(2)來進(jìn)行切換修正電壓Avx的極性的 時(shí)刻的設(shè)定。首先說明使用式(2)進(jìn)行設(shè)定的方法。即，在輸出電 流ix為正極性的情況下，將第1時(shí)刻32 i殳為時(shí)刻tl，以該時(shí)刻tl為 基準(zhǔn)，將利用式(2)求出的時(shí)間變化量ta之后的時(shí)刻tl + ta設(shè)定為 切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻t2。在輸出電流ix為負(fù)極性的情況
17下，將第1時(shí)刻34設(shè)定為時(shí)刻tl，將時(shí)間變化量tb之后的時(shí)刻tl + tb設(shè)定為切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻t2。如果利用這樣的方法來 設(shè)定切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻，則可以精度良好地使切換修正 電壓Avx的極性的時(shí)刻與輸出電流ix的極性進(jìn)行切換的零交叉點(diǎn)31 的時(shí)刻一致。以下，只要無需區(qū)別，就僅用附圖標(biāo)記32表示第1時(shí) 刻。
然后說明使用式(1)的設(shè)定方法。在該情況下，將作為第1時(shí) 刻32的時(shí)刻tl換算成任意相位，重復(fù)執(zhí)行將時(shí)間經(jīng)過作為相位變化 來捕捉的操作，將確認(rèn)了利用式(1)得到的相位變化量0a的相位的 時(shí)刻設(shè)定為切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻。在使用相位變化量0b 的情況下也同樣。
例如，在輸出電流ix為正極性的情況下，如果將作為第1時(shí)刻 32的時(shí)刻tl的相位設(shè)定為0，則與切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻 t2對應(yīng)的相位是利用式(1)得到的相位變化量ea。因此，如果將時(shí) 刻tl到時(shí)刻t2之間的^f壬意時(shí)刻i殳為tx,則時(shí)刻tx的相^f立6x 4吏用頻 率f表示為ex-2 rf. (tx-tl)。另外，假定頻率f為一定。通過依次
求出該任意時(shí)刻tx的相位ex，重復(fù)執(zhí)行將時(shí)間經(jīng)過作為相位變化來 捕捉的操作，直到相位ex與相位變化量ea—致。如果相位ex與相
位變化量ea —致，則可以判斷為到達(dá)切換修正電壓Avx的極性的時(shí) 刻t2，因此，將相位9x與相位變化量9a —致的時(shí)刻t2設(shè)定為切換 1務(wù)正電壓Avx的極'1"生的時(shí)刻。
這樣，在利用式(1)的設(shè)定方法中，不需要進(jìn)行基于式(2)的 換算，就能夠以與使用式(2)的設(shè)定方法同樣的精度來設(shè)定切換修 正電壓Avx的極性的時(shí)刻。另外，也可以不將第1時(shí)刻32的相位設(shè) 定為0,而是設(shè)定為與輸出電流ix或電壓指令vx"的相位相同的值。 這種情況下，捕捉時(shí)間變化作為輸出電流ix的相位變化或者電壓指令 vx"的相位變化。
以上是切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻的基本設(shè)定方法，但以 下示出兩個(gè)使用式(2)的情況下的具體設(shè)定方法。首先，在式(2)的運(yùn)算中，由于分母中包含頻率f、輸出電流ix的值(有效值Irms)， 而需要進(jìn)行使用除法的運(yùn)算。因此，以降低控制裝置5a中的運(yùn)算量 為目的，也可以使用以下方法在電壓指令修正單元7a中存儲根據(jù) 頻率f而變化的修正系數(shù)K1的特性表(參照圖4)和根據(jù)輸出電流ix 的值(有效值Irms)而變化的修正系數(shù)K2的特性表(參照圖5)， 根據(jù)將兩個(gè)或一個(gè)特性表應(yīng)用于式(2)而得到的下述式(3)，來設(shè) 定切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻。 [式3
ta三^-KlK2 [sec] …(3)
圖4是根據(jù)頻率f而變化的修正系數(shù)Kl的特性表的一例。圖5 是根據(jù)輸出電流ix的值(有效值Irms )而變化的修正系數(shù)K2的特性 表的一例。根據(jù)式(2)和式(3)，頻率f與修正系數(shù)K1的關(guān)系為 "Kl-1/r ，因此描繪出圖4所示的理論值的曲線。另夕卜，輸出電流 ix的值(有效值Irms)與修正系數(shù)K2的關(guān)系為"K2-l/輸出電流ix 的值(有效值Irms)"，因此描繪出圖5所示的理論值的曲線。而且， 以降低電壓指令修正單元7a中存儲的數(shù)據(jù)量為目的，可以簡化與修 正系數(shù)K1、 K2有關(guān)的特性表，置換成圖4或圖5所示的近似直線。
以下說明簡化切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻設(shè)定的方法。該 方法不是在切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻設(shè)定中使用輸出電流ix 的值(有效值Irms)、而是根據(jù)頻率f求出上述時(shí)間變化量的方法。
例如，如果使用公知的向量運(yùn)算，將輸出電流ix (三相電流iu、 iv、 iw)，根據(jù)頻率f和針對電壓指令vu*、 vv*、 vw夫的三相電流iu、 iv、 iw的相位，分割成產(chǎn)生》茲通所需的勵(lì)/磁電流id (d軸電流)和交 流負(fù)載2a為旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成比例的轉(zhuǎn)矩電流iq( q軸電 流)，則輸出電流ix的值(有效值Irms)、勵(lì)/磁電流id和轉(zhuǎn)矩電流 iq的關(guān)系如式(4)所示。 …(4)
"3、 ,
在交流負(fù)載2a為感應(yīng)機(jī)的情況下，勵(lì)磁電流id可以設(shè)定為在無 負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下流動的恒定電流值(將該值設(shè)為id0)。該恒定電 流值idO是各個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)(感應(yīng)機(jī))固有的值，是已知的常數(shù)。這種情 況下，勵(lì)磁電流id成為恒定電流值idO，因此輸出電流ix的值(有效 值Irms)隨著按照從交流負(fù)載(感應(yīng)機(jī))2a產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩流動的轉(zhuǎn)矩 電流iq而變化。但是，在此，將轉(zhuǎn)矩電流iq的變化視為依賴于頻率 f的值，以下示出不使用輸出電流ix的值(有效值Irms)、勵(lì)磁電流 id、轉(zhuǎn)矩電流iq等與從輸出電流ix求出的電流有關(guān)的信息，而根據(jù) 頻率f來求出上述的時(shí)間變化量ta的方法。
圖6是在額定容量為3,7kW、額定轉(zhuǎn)差頻率為3Hz的感應(yīng)機(jī)中 描繪出用《標(biāo)記表示的無負(fù)載時(shí)(id-idO、 iq = 0)和用O標(biāo)記表示 的額定負(fù)載時(shí)(id = id0、 iq-額定轉(zhuǎn)矩電流(動力運(yùn)行))這兩種驅(qū) 動條件下的時(shí)間變化量ta相對于頻率f的值的圖。在制作圖6時(shí)，上 限值A(chǔ)Il (下限值-AI2)設(shè)為額定電流的6% (恒定值)，但不必一 定是恒定值，在上限值A(chǔ)Il (下限值-AI2)的值隨著交流負(fù)載(感應(yīng) 機(jī))2a的輸出狀態(tài)而依次變化的情況下，可以根據(jù)上限值A(chǔ)ll來調(diào)整 時(shí)間變化量ta的值，根據(jù)下限值-A12來調(diào)整時(shí)間變化量tb的值。
在圖6中用O標(biāo)記表示的額定負(fù)載時(shí)，也描繪出頻率f為額定轉(zhuǎn) 差頻率3Hz以下的范圍，但在實(shí)際的感應(yīng)機(jī)中，如果額定轉(zhuǎn)差頻率為 3Hz，則額定動力運(yùn)行負(fù)載時(shí)的頻率f為3Hz以上，因此，在頻率f 為額定轉(zhuǎn)差頻率(3Hz)以下的范圍中，無法進(jìn)行額定動力運(yùn)行負(fù)載 驅(qū)動。因而，在頻率f為額定轉(zhuǎn)差頻率(3Hz)以下的范圍中，負(fù)栽 小，轉(zhuǎn)矩電流iq也小于額定轉(zhuǎn)矩電流。即，在負(fù)栽驅(qū)動時(shí)，負(fù)載小于 額定，因此，與圖6中用O標(biāo)記表示的額定負(fù)栽時(shí)的特性相比，時(shí)間 變化量ta變大，更接近用《標(biāo)記表示的無負(fù)栽時(shí)的特性。
因此，在具體的實(shí)施中，設(shè)定圖6中用B標(biāo)記表示的近似折線， 使得偏離無負(fù)載時(shí)和額定負(fù)載時(shí)的各自的特性的誤差大致變小，在電壓指令修正單元7a中存儲相對于頻率f變化的時(shí)間變化量ta的特性 表，從該特性表并根據(jù)頻率f來求出時(shí)間變化量ta。
這樣，可以不使用輸出電流ix的值(有效值Irms)、勵(lì)磁電流 id、轉(zhuǎn)矩電流iq等與從輸出電流ix求出的電流有關(guān)的信息，而使用 頻率f來求出時(shí)間變化量ta,可以設(shè)定切換修正電壓Avx的極性的時(shí) 刻。
另外，圖6中用B標(biāo)記表示的近似折線是使得偏離用*標(biāo)記表示
的無負(fù)載時(shí)和用O標(biāo)記表示的額定負(fù)載時(shí)的各自的特性的誤差變小 的設(shè)定，但求出上述近似折哉的基準(zhǔn)可以不一定為無負(fù)載時(shí)或額定負(fù) 載時(shí)，可以根據(jù)負(fù)載范圍來改變求出上述近似折線的基準(zhǔn)。另外，上 述近似折線可以根據(jù)電壓指令修正單元7a的存儲容量增加數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) 來作為近似曲線。并且，在利用式(1)并通過相位變化量9a來設(shè)定 切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻的情況下，可以根據(jù)從上述近似折線 求出的時(shí)間變化量ta，利用9a = 2;rfta的關(guān)系來進(jìn)行換算。
通過不使用輸出電流ix的值(有效值Irms)、勵(lì)磁電流id、轉(zhuǎn) 矩電流iq等與根據(jù)輸出電流ix求出的電流有關(guān)的信息，而使用頻率f 來求出時(shí)間變化量ta，從而可以減少控制裝置5a進(jìn)行的運(yùn)算量，因 此得到的效果是，可以降低控制裝置5a中容納的以微型計(jì)算機(jī)為代 表的計(jì)算機(jī)的負(fù)載。以上是在ST16中的切換修正電壓Avx的極性的 時(shí)刻的設(shè)定方法。結(jié)束設(shè)定后，執(zhí)行ST21 ST23的各處理，執(zhí)行所 需要的更新處理，轉(zhuǎn)移到下一采樣定時(shí)的處理。
另一方面，在ST14中，在判定為在該采樣定時(shí)檢測出的輸出電 流ix的值在該采樣定時(shí)維持進(jìn)入電流范圍30的范圍內(nèi)的狀態(tài)的情況 下(ST14:否)，由于如上所述已經(jīng)設(shè)定了切換修正電壓Avx的極性 的時(shí)刻，所以，電壓指令修正單元7a判定是否經(jīng)過了該切換修正電 壓Avx的極性的時(shí)刻(ST17)。
結(jié)果，在沒有經(jīng)過切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻的情況下 (ST17:否)，不進(jìn)行修正電壓Avx的極性切換，因此使修正電壓Avx 的極性與和第1時(shí)刻32以前相同的極性一致。即，使在ST15中記錄在極性設(shè)定信號signx中的極性與本次的修正電壓Avx的極性一致 (ST20)。結(jié)束后，執(zhí)行ST21 ST23的各處理，執(zhí)行所需要的更新 處理，轉(zhuǎn)移到下一采樣定時(shí)的處理。
在經(jīng)過了從第1時(shí)刻32到正要經(jīng)過切換修正電壓Avx的極性的 時(shí)刻之前的期間的ST17，如果判定為經(jīng)過了切換修正電壓Avx的極 性的時(shí)刻(ST17:是)，則電壓指令修正單元7a執(zhí)行ST18和ST19 的各處理。ST18和ST19的處理順序可以調(diào)換，但在ST18中，作為 在輸出電流ix的值(有效值Irms)超出電流范圍30外之前的期間中 的處理，將修正電壓Avx的極性設(shè)定成與在ST15記錄到極性設(shè)定信 號signx中的極性相比反轉(zhuǎn)后的極性，在ST19中，將以前設(shè)定的、 切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻復(fù)位。結(jié)束后，執(zhí)行ST21 ~ ST23的 各處理，執(zhí)行所需要的更新處理，轉(zhuǎn)移到下一采樣定時(shí)的處理。
在ST21 ST23中，進(jìn)行如下處理。即，在ST21中，設(shè)定修正 電壓Avx的振幅IAvxl。在交流電壓指令vx+與來自電力轉(zhuǎn)換單元3的 輸出電壓vx之間由空載時(shí)間引起而產(chǎn)生的誤差的大小(絕對值)在 理論上通過載波頻率[Hz]、電力轉(zhuǎn)換單元3的DC鏈電壓[V和空載時(shí) 間[sec之積得到。據(jù)此，如果將根據(jù)這3者的積得到的值設(shè)為IVerr卜 則可以根據(jù)值I Verr|來設(shè)定修正電壓的振幅| Avx| 。
在ST22中，在交流電壓指令vxA上加上具有設(shè)定在極性設(shè)定信 號signx中的極性的電壓振幅IAvxl的修正電壓Avx，求出交流電壓指 令vx^。然后，在ST23中，向電力轉(zhuǎn)換單元3輸出相加后的交流電 壓指令vx**。
電壓指令修正單元7a針對u、 v、 w每相依次實(shí)施以上說明的 ST10 ST23的一系列處理，分別向電力轉(zhuǎn)換單元3輸出修正了空載 時(shí)間引起的電壓誤差后的交流電壓指令vu**、 vv**、 vw**。
以下參照圖7具體說明電壓指令修正單元7a切換修正電壓的極 性的情況。在圖7中，示出在ST10從電流檢測單元4接收的一相的 輸出電流ix、電壓指令運(yùn)算單元6a輸出的一相的交流電壓指令vx*、 以及電壓指令修正單元7a按照上述過程確定的修正電壓的極性之間的關(guān)系。在輸出電流ix與交流電壓指令v^^之間存在某一相位差。
在ST11中針對輸出電流ix設(shè)定了包含O電平的電流范圍30， 但是輸出電流ix的值與電流范圍30的上限值A(chǔ)ll以及下限值-AI2 一致的時(shí)刻35、 32、 36、 34、 37中的時(shí)刻35、 37是輸出電流ix的值 超出上限值A(chǔ)ll而超出電流范圍30的上方側(cè)外部的時(shí)刻，時(shí)刻36是 輸出電流ix的值超出下限值-AI2而超出電流范圍30的下方側(cè)外部 的時(shí)刻。另外，時(shí)刻32是輸出電流ix的值從電流范圍30的上方側(cè)外 部進(jìn)入電流范圍30的內(nèi)側(cè)的第1時(shí)刻，時(shí)刻34是輸出電流ix的值從 電流范圍30的下方側(cè)外部進(jìn)入電流范圍30的內(nèi)側(cè)的第1時(shí)刻。
期間(1)是輸出電流ix的值位于電流范圍30的上限值A(chǔ)ll以 及下限值-AI2的外側(cè)的期間。該期間(1)由根據(jù)在ST11中設(shè)定的 電流范圍30的上限值A(chǔ)ll以及下限值-AI2和在ST12中使用的輸出 電流ix在本次采樣時(shí)的值而判斷的時(shí)刻35、 32、 36、 34確定，該期 間(1)中的修正電壓Avx的極性在ST13中被/沒定為與在ST12中使 用的輸出電流ix的本次采樣時(shí)的值相同的極性。
期間(2)是輸出電流ix的本次采樣時(shí)的值從第1時(shí)刻32到達(dá) 緊接切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38之前的期間，若到達(dá)切換修 正電壓Avx的極性的時(shí)刻38時(shí)，則進(jìn)行修正電壓Avx的極性的切換。 在該期間(2)中，進(jìn)行ST12、 ST14、 ST15以及ST16的各處理。即， 雖然在ST12中判斷為輸出電流ix的本次采樣時(shí)的值進(jìn)入了電流范圍 30的內(nèi)側(cè)，但在ST14中判斷為輸出電流ix的一個(gè)采樣前的值沒有進(jìn) 入電流范圍30的內(nèi)側(cè)，因此，與期間(1)同樣，該期間(2)中的 修正電壓Av x的極性被設(shè)定為與在ST12中使用的輸出電流ix的本次 采樣時(shí)的值相同的極性(ST15)。并行地，切換修正電壓Avx的極性 的時(shí)刻38根據(jù)第1時(shí)刻32和頻率f (雖然未必需要，但也根據(jù)輸出 電流ix的本次采樣時(shí)的值)被設(shè)定為極為接近電流零交叉點(diǎn)31的時(shí) 刻(ST16)。在前面示出的專利文獻(xiàn)l、 2等中，由于不存在該期間 (2)，因此誤差修正的精度不好。
期間(3 )是輸出電流ix的本次采樣時(shí)的值從切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38后的電流零交叉點(diǎn)31到達(dá)超出電流范圍30之外的 時(shí)刻35、 36、 37的期間。該期間(3)在ST17中確認(rèn)了期間(2)的 經(jīng)過后，將修正電壓Avx的極性設(shè)定為與期間(1 )相反的極性(ST18 )， 并行地，將以前確定的切換了修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38復(fù)位 (ST19)。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式l，設(shè)置在電力轉(zhuǎn)換單元3和運(yùn)算并輸 出給予該電力轉(zhuǎn)換單元3的交流電壓指令的電壓指令運(yùn)算單元6a之 間的電壓指令修正單元7a，以修正由提供給構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換單元3的上 下臂的功率器件元件的、空栽時(shí)間電壓引起而產(chǎn)生的上述電壓指令與 來自電力轉(zhuǎn)換單元3的輸出電壓的誤差為目的，針對所檢測的輸出電 流設(shè)置包含零電平的預(yù)定的電流范圍，在上述輸出電流的值從上述電 流范圍的外部進(jìn)入內(nèi)部的第1時(shí)刻，根據(jù)上述第1時(shí)刻和頻率f，將 切換修正上述交流電壓指令的修正電壓的極性的時(shí)刻設(shè)定為上述輸 出電流的零交叉點(diǎn)的定時(shí)(時(shí)刻或相位)，即，在上述輸出電流的零 交叉點(diǎn)實(shí)施修正空載時(shí)間引起的電壓誤差的修正電壓的極性切換，在 上述輸出電流的零交叉的前后，以與上述輸出電流的極性相同極性的 修正電壓，實(shí)施上述交流電壓指令的修正，因此，可以精度良好地減 少上述輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的空載時(shí)間引起的上述電壓誤差。由 此，在將旋轉(zhuǎn)機(jī)連接到電力轉(zhuǎn)換器的情況下，可以降低上述輸出電流 的零交叉點(diǎn)附近的旋轉(zhuǎn)不均勻，因此可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動性能提高的、以往 沒有的顯著效果。
并且，如果還加上上述輸出電流來求出切換修正電壓的極性的時(shí) 刻，則可以直接求出上述輸出電流的零交叉點(diǎn)的定時(shí)，因此，可以得 到的效果是，能夠進(jìn)一步精度良好地求出上述輸出電流的零交叉點(diǎn)， 能夠進(jìn)一步減少上述輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的電壓誤差。
另外，上述電流范圍針對所檢測出的輸出電流設(shè)定為包含零電平 的預(yù)定的電流范圍，即，設(shè)定為從檢測出的輸出電流的零電平到正極 側(cè)的上限值以及負(fù)^l側(cè)的下限值所包圍的電流范圍，因此，不受在電 流零交叉點(diǎn)附近產(chǎn)生的抖動現(xiàn)象所導(dǎo)致的電流極性檢測錯(cuò)誤的影響，可以得到能夠正確地設(shè)定上述修正電壓的極性的效果。
實(shí)施方式2
圖8是說明本發(fā)明實(shí)施方式2的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修 正單元的修正動作過程的流程圖。在圖8中，對于與圖2所示的處理 過程相同或等同的處理過程，附以同一附圖標(biāo)記。這里以與該實(shí)施方 式2相關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。
如圖8所示，該實(shí)施方式2的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修正 單元在圖2所示的處理過程中，在從ST14轉(zhuǎn)移到ST17的過程中， 在ST14中的判定為否定(否)的情況下，在實(shí)施了 ST30的處理后 前進(jìn)到ST17。
在ST30中，如果參照圖7進(jìn)行說明，則在從第1時(shí)刻32到修 正電壓極性切換時(shí)刻38的期間(2)中，根據(jù)輸出電流ix的值實(shí)施修 正電壓極性切換時(shí)刻38的修正處理。輸出電流ix的值可以是有效值、 振幅值、瞬時(shí)值當(dāng)中的任意一個(gè)。另外，代替輸出電流ix，也可以使 用前述的電流指令ix、
在輸出電流ix不恒定、其值(有效值Irms)變化的情況下，其 值(有效值Irms)成為時(shí)間t的函數(shù)。即，Irms = Irms (t)。
因此，在本實(shí)施方式2中，該情況下使用式(5)來代替式(2)， 以在一定頻率f下對輸出電流ix的值(有效值Irms)的變化進(jìn)行逐 次積分的形式，計(jì)算輸出電流ix的值(有效值Irms)從第1時(shí)刻32 到切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38的時(shí)間變化量ta，根據(jù)該計(jì)算 結(jié)果來修正切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38。其中，式(5)所示 的時(shí)刻tx是存在于從時(shí)刻tl (第1時(shí)刻)到時(shí)刻t2 (修正電壓極性 切換時(shí)刻)之間的任意時(shí)刻。
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ta = ~7="~^-T [sec] …(5)
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如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式2，在切換修正電壓的極性前，根據(jù) 檢測出的輸出電流的值依次修正切換修正電壓的極性的時(shí)刻，基于此來切換修正電壓的極性，因此，即使在由于負(fù)載變動、速度變動而使
輸出電流變動的情況下，也可以得到如下效果能夠精度更加良好地 切換修正電壓的極性，并且能夠進(jìn)一步減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附近 的電壓誤差。
實(shí)施方式3
圖9是說明本發(fā)明實(shí)施方式3的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修 正單元的修正動作過程的流程圖。在圖9中，對于與圖2所示的處理 過程相同或等同的處理過程，附以同一附圖標(biāo)記。這里以與該實(shí)施方 式3相關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。
如圖9所示，該實(shí)施方式3的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修正 單元在圖2所示的處理過程中，在從ST14轉(zhuǎn)移到ST17的過程中， 在ST14中的判定為否定(否)的情況下，在實(shí)施了 ST40的處理后 前進(jìn)到ST17。
在ST40中，如果參照圖7進(jìn)行說明，則在從第1時(shí)刻32到修 正電壓極性切換時(shí)刻38的期間(2)中，根據(jù)每個(gè)采樣定時(shí)的頻率f 實(shí)施修正電壓極性切換時(shí)刻38的修正處理。頻率f在穩(wěn)定狀態(tài)下與輸 出電流ix、電流指令ix、輸出電壓vx、電壓指令vxA的頻率相同， 因此可以使用任意一個(gè)頻率來進(jìn)行修正。
在頻率f不恒定、其值變化的情況下，頻率f成為時(shí)間t的函數(shù)。 即，f-f(t)。因此，在該實(shí)施方式3中，該情況下4吏用式(6)來 代替式(2)，假設(shè)輸出電流ix的值(有效值Irms)恒定，以對每個(gè) 采樣定時(shí)的頻率f的變化進(jìn)行逐次積分的形式，計(jì)算輸出電流ix的值 (有效值Irms )從第1時(shí)刻32到切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38 的時(shí)間變化量ta,根據(jù)該計(jì)算結(jié)果來修正切換修正電壓Avx的極性的 時(shí)刻38。其中，式(6)所示的時(shí)刻tx是存在于從時(shí)刻tl (第1時(shí)刻) 到時(shí)刻t2 (修正電壓極性切換時(shí)刻)之間的任意時(shí)刻。 …(6)
2V5兀IrmsJo f(t)dt Lj如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式3，在切換修正電壓的極性前，根據(jù) 頻率的變化依次修正切換修正電壓的極性的時(shí)刻，基于此來切換修正 電壓的極性，因此，即使在由于負(fù)載變動、速度變動而使頻率變動的 情況下，也可以得到如下效果能夠精度更加良好地切換修正電壓的 極性，并且能夠進(jìn)一步減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的電壓誤差。
實(shí)施方式4
圖IO是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電力轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的框圖。 在圖10中，對于與圖1 (實(shí)施方式1)所示的構(gòu)成要素相同或等同的 構(gòu)成要素，附以同一附圖標(biāo)記。這里以與該實(shí)施方式4相關(guān)的部分為 中心進(jìn)行說明。
如圖10所示，本實(shí)施方式4的電力轉(zhuǎn)換器lb在圖1 (實(shí)施方式 l)所示的結(jié)構(gòu)中，代替交流負(fù)載2a，作為一例設(shè)置了旋轉(zhuǎn)機(jī)2b，另 外，代替控制裝置5a,設(shè)置了控制裝置5b。在控制裝置5b中，設(shè)置 向改變了附圖標(biāo)記的電壓指令運(yùn)算單元6b和電壓指令修正單元7b提 供轉(zhuǎn)矩指令"的轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定單元8。
在該實(shí)施方式4中，電壓指令修正單元7b執(zhí)行處理(1)和處理 (2)中的兩者或任意一者，其中處理(1)作為與圖2的ST16相當(dāng) 的處理，根據(jù)第1時(shí)刻32、頻率f和轉(zhuǎn)矩指令"來設(shè)定切換修正電壓 Avx的極性的時(shí)刻38，處理(2)作為與圖8的ST30或圖9的ST40 相當(dāng)?shù)奶幚?，根?jù)轉(zhuǎn)矩指令卜來修正按照實(shí)施方式1 (圖2)的方法 設(shè)定的、切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38。這里說明實(shí)施兩者的情 況。
首先，說明根據(jù)第1時(shí)刻32、頻率f和轉(zhuǎn)矩指令7*來設(shè)定切換 修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38的處理(1)。在實(shí)施方式l中，示出 了用式(4)表示輸出電流ix的值(有效值Irms)、勵(lì)磁電流id以 及轉(zhuǎn)矩電流iq的關(guān)系，但轉(zhuǎn)矩電流iq與旋轉(zhuǎn)機(jī)2b的負(fù)載轉(zhuǎn)矩t的關(guān) 系式用式(7)表示。其中，式(7)所示的Kt是旋轉(zhuǎn)機(jī)2b固有的轉(zhuǎn) 矩常數(shù)。的極性記錄在極性設(shè)定信號 sign中，在ST60中，在作為從電流范圍30的范圍外進(jìn)入范圍內(nèi)的時(shí) 刻的第1時(shí)刻(圖3所示的附圖標(biāo)記32、 34)，按照實(shí)施方式1中說 明的、切換修正交流電壓指令vx力的修正電壓Avx的極性的時(shí)刻(圖 7所示的附圖標(biāo)記38)的設(shè)定方法相同的方法，設(shè)定第2時(shí)刻。
另外，在ST14中，該實(shí)施方式5的電壓指令修正單元在判定為 在該采樣定時(shí)檢測出的輸出電流ix的值在該采樣定時(shí)維持進(jìn)入電流 范圍30的范圍內(nèi)的狀態(tài)的情況下(ST14:否)，由于如上所述已經(jīng) 設(shè)定了第2時(shí)刻，因此，判定是否經(jīng)過了該第2時(shí)刻(ST61)。
結(jié)果，在沒有經(jīng)過第2時(shí)刻的情況下(ST61:否)，不進(jìn)行修 正電壓Avx的^f及性切^:，因此佳 修正電壓Avx的極性與和第1時(shí)刻 32以前相同的修正電壓Avx的極性一致。即，使在ST15中記錄在極 性設(shè)定信號signx中的極性與修正電壓Avx的極性一致(ST20 )。然后，在經(jīng)過了第1時(shí)刻32之后到正要經(jīng)過第2時(shí)刻之前的期 間的ST61，如果判定為經(jīng)過了第2時(shí)刻(ST61:是)，則本實(shí)施方 式5的電壓指令修正單元在極性設(shè)定信號signx中記錄交流電壓指令 ￥乂*的極性(ST62)，作為在輸出電流ix的值(有效值Irms)超出電 流范圍30外之前的期間中的處理。即，使修正電壓Avx的極性與交 流電壓指令vf的極性一致。然后，將以前設(shè)定的第2時(shí)刻復(fù)位 (ST63)。
圖13是集中說明通過圖12所示的修正處理實(shí)現(xiàn)的、空載時(shí)間引 起的電壓誤差的修正動作的時(shí)序圖。在圖13中，示出與圖7相同的 內(nèi)容。不同點(diǎn)在于，圖7所示的修正電壓極性切換時(shí)刻38在圖13中 成為第2時(shí)刻40，并且期間(3)中的修正電壓Avx的極性在圖7中 是將在期間(1)中設(shè)定的極性反轉(zhuǎn)后的極性，而在圖13中則與交流 電壓指令vxA的極性相同。
在本實(shí)施方式5的處理過程中，在判斷輸出電流ix的值是否到 達(dá)第2時(shí)刻40時(shí)，比較第2時(shí)刻40的修正電壓Avx的極性和交流電 壓指令vxA的極性。其結(jié)果，在交流電壓指令vxA的極性反轉(zhuǎn)的情況 下，若經(jīng)過了第2時(shí)刻40，則切換修正電壓Avx的極性。另一方面， 在同一極性的情況下，當(dāng)交流電壓指令vxw的極性切換時(shí)，修正電壓 Avx的極性切換。因此，相對于第2時(shí)刻40，切換交流電壓指令vxA 的極性的動作延遲。由此，在輸出電流ix與交流電壓指令vxw (輸出 電壓vx)的相位差大的情況下，與實(shí)施方式1和實(shí)施方式4同樣，能 在輸出電流ix的零交叉點(diǎn)附近切換修正電壓Avx的極性。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式5，在輸出電流與交流電壓指令(輸出電 壓)的相位差大的情況下，可以減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的電壓 誤差，因此，在連接了旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下，具有減少旋轉(zhuǎn)不均勻、提高 驅(qū)動性能的效果。
實(shí)施方式6
圖14是說明本發(fā)明實(shí)施方式6的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令 修正單元的修正動作過程的流程圖。在圖14中，對于與圖12所示的處理過程相同或等同的處理過程，附以同一附圖標(biāo)記。這里以與該實(shí)
施方式6相關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。
如圖14所示，本實(shí)施方式6的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修 正單元在圖12所示的處理過程中，在從ST14轉(zhuǎn)移到ST61的過程中， 在ST14中的判定為否定(否)的情況下，實(shí)施了 ST70的處理后前 進(jìn)到ST61。
在ST70中，如果參照圖13進(jìn)行說明，則在從第1時(shí)刻32到第 2時(shí)刻40的期間(2 )中，根據(jù)輸出電流ix的值來實(shí)施第2時(shí)刻40 的修正處理。輸出電流ix的值可以是有效值、振幅值、瞬時(shí)值中的任 意一個(gè)。另外，代替輸出電流ix，也可以使用前述的電流指令ix氣
根據(jù)輸出電流ix的值進(jìn)行的第2時(shí)刻40的修正可以按照與圖8 的ST30中說明的修正電壓切換時(shí)刻的修正方法同樣的考慮來實(shí)施。 即，在輸出電流ix不恒定、其值(有效值Irms)變化的情況下，同 樣地使用式(5 )，以在一定頻率f下對輸出電流ix的值(有效值Irms ) 的變化進(jìn)行逐次積分的形式，計(jì)算輸出電流ix的值(有效值Irms) 從第1時(shí)刻32到第2時(shí)刻40的時(shí)間變化量ta，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果來修 正第2時(shí)刻40。其中，式(5)所示的時(shí)刻tx是存在于從時(shí)刻tl (第 1時(shí)刻)到時(shí)刻t2 (第2時(shí)刻)之間的任意時(shí)刻。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式6，在切換修正電壓的極性前，根據(jù) 檢測出的輸出電流的值依次修正第2時(shí)刻，基于此來切換修正電壓的 極性，因此，即使在由于負(fù)載變動、速度變動而使輸出電流變動的情 況下，也可以得到如下效果能夠精度更加良好地切換修正電壓的極 性，并且能夠進(jìn)一步減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的電壓誤差。
實(shí)施方式7
圖15是說明本發(fā)明實(shí)施方式7的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令 修正單元的修正動作過程的流程圖。在圖15中，對于與圖12所示的 處理過程相同或等同的處理過程，附以同一附圖標(biāo)記。這里以與該實(shí) 施方式7相關(guān)的部分為中心進(jìn)行說明。
如圖15所示，本實(shí)施方式7的電力轉(zhuǎn)換器所具備的電壓指令修正單元在圖12所示的處理過程中，從ST14轉(zhuǎn)移到ST61的過程中， 在ST14中的判定為否定(否)的情況下，實(shí)施了 ST80的處理后前 進(jìn)到ST61。
在ST80中，如果參照圖13進(jìn)行說明，則在從第1時(shí)刻32到第 2時(shí)刻40的期間(2)中，根據(jù)每個(gè)釆樣定時(shí)的頻率f來實(shí)施第2時(shí) 刻40的修正處理。頻率f在穩(wěn)定狀態(tài)下與輸出電流ix、電流指令ix*、 輸出電壓vx、電壓指令vxA的頻率相同，因此可以使用任意一個(gè)頻率 來進(jìn)行修正。
根據(jù)頻率f進(jìn)行的第2時(shí)刻40的修正可以按照與圖9的ST40 中說明的修正電壓切換時(shí)刻的修正方法同樣的考慮來實(shí)施。即，在頻 率f不恒定、其值變化的情況下，同樣地使用式(6),假設(shè)輸出電流 ix的值(有效值Irms)恒定，以對每個(gè)采樣定時(shí)的頻率f的變化進(jìn)行 逐次積分的形式，計(jì)算輸出電流ix的值(有效值Irms)從第1時(shí)刻 32到第2時(shí)刻40的時(shí)間變化量ta，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果來修正第2時(shí)刻 40。其中，式(6)所示的時(shí)刻tx是存在于時(shí)刻tl (第1時(shí)刻)到時(shí) 刻t2 (第2時(shí)刻)之間的任意時(shí)刻。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式7，在切換修正電壓的極性前，根據(jù) 頻率的變化依次修正第2時(shí)刻，基于此來切換修正電壓的極性，因此， 即使在由于負(fù)載變動、速度變動'而使輸出電流變動的情況下，也可以 得到如下效果能夠精度更加良好地切換修正電壓的極性，并且能夠 進(jìn)一步減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的電壓誤差。
實(shí)施方式8
在該實(shí)施方式8中，參照圖16和圖17說明以上說明的電壓指令 修正單元調(diào)整其生成的修正電壓的振幅的方法。圖16是作為本發(fā)明 的實(shí)施方式8說明進(jìn)行修正電壓的振幅調(diào)整的必要性的圖。圖17是 示出在修正電壓的振幅調(diào)整中使用的修正電壓的振幅與輸出電流的 值的關(guān)系特性表的 一例的圖。
如在實(shí)施方式l中說明的那樣，在電壓指令運(yùn)算單元6a輸出的 交流電壓指令vxA與電力轉(zhuǎn)換單元3的輸出電壓vx之間產(chǎn)生的空載時(shí)
33間引起的誤差的大小(絕對值)在理論上通過栽波頻率[Hz、電力轉(zhuǎn) 換單元3的DC鏈電壓[V和空載時(shí)間[sec]之積IVerrl得到。但是，上 述理論的前提是假定構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換單元3的上下臂的功率器件元件實(shí) 際進(jìn)行接通/斷開動作的定時(shí)與驅(qū)動信號指定的期望的定時(shí)一致。
在圖16中示出作為驅(qū)動信號的上下臂ON (接通)信號與實(shí)際 進(jìn)行的上下臂的ON動作之間的關(guān)系、以及設(shè)定的空栽時(shí)間42與實(shí) 際發(fā)生的空載時(shí)間43之間的關(guān)系。如圖16所示，空載時(shí)間42、 43 被規(guī)定為上臂的斷開動作時(shí)與下臂的接通動作時(shí)之間的時(shí)間間隔。
在構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換單元3的上下臂的功率器件元件中存在開關(guān)延 遲，因此如圖16所示，相對于作為驅(qū)動信號的上下臂ON信號所指 定的接通(ON) /斷開(OFF)的動作定時(shí)，實(shí)際進(jìn)行的上下臂的接 通/斷開的動作定時(shí)將延遲開關(guān)的時(shí)間。該開關(guān)延遲的時(shí)間在接通動作 時(shí)和斷開動作時(shí)常常不同，并且隨著輸出電流ix的大小而變化。因此， 在設(shè)定的空載時(shí)間42與實(shí)際發(fā)生的空載時(shí)間43之間，如圖16所示 產(chǎn)生誤差。
因此，如果將修正電壓Avx的振幅IAvxl設(shè)定為與積IVerrl相同的 大小，則相對于實(shí)際發(fā)生的電壓誤差，可能修正過度或修正不足，從 而產(chǎn)生由于電壓修正帶來的誤差。
因此，為了降低由于電壓修正帶來的誤差，例如圖17所示，預(yù) 先在電壓指令修正單元7a、 7b中存儲根據(jù)輸出電流ix變化的修正電 壓Avx的振幅IAvxl的特性表，通過根據(jù)每個(gè)采樣定時(shí)的輸出電流ix 逐次進(jìn)行計(jì)算來調(diào)整修正電壓Avx的振幅IAvxl。
這樣，可以針對每個(gè)采樣定時(shí)將修正電壓Avx的振幅IAvxl調(diào)整 為最佳值，因此，可以減少由于構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換單元3的上下臂的功率 器件元件的開關(guān)延遲帶來的修正電壓的振幅誤差，進(jìn)一步提高電壓誤 差的修正精度。另外，可以使用電流指令i^來代替輸出電流ix，生 成圖17所示的特性表，根據(jù)電流指令1乂*來調(diào)整修正電壓Avx的振幅 |Avx|。
接下來，在圖2、圖8、圖9、圖11、圖12、圖14以及圖15的ST11的處理中，可以采取各種方式，因此以下參照圖3對它們進(jìn)行 集中說明。
(A) 在ST11中設(shè)定的電流范圍30的上限值A(chǔ)Il和下限值-AI2 可以根據(jù)輸出電流ix來調(diào)整/設(shè)定。在實(shí)施方式1中示出可以切換修 正電壓Avx的極性的時(shí)刻38根據(jù)第1時(shí)刻32和式(1) ~式(3)中 的任意一個(gè)式子來調(diào)整。但是，從應(yīng)用式(1)或式(2)求出的第1 時(shí)刻32到輸出電流ix的極性切換的零交叉點(diǎn)31的期間，是在假定相 對于上述的交流周期足夠短的基礎(chǔ)上求出的理論期間。
因此，在輸出電流ix小的情況下，優(yōu)選將電流范圍30的上限值 All和下限值-AI2調(diào)整/設(shè)定成較小，并且相對于交流周期使從第1 時(shí)刻32到切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38的期間較長。
因此，如果根據(jù)每個(gè)采樣定時(shí)的輸出電流ix逐次計(jì)算電流范圍 30的上限值A(chǔ)Il和下限值-AI2來進(jìn)行增減調(diào)整以設(shè)定電流范圍30， 則與輸出電流ix的值無關(guān)，從第1時(shí)刻32到作為輸出電流ix的極性 進(jìn)行切換的時(shí)刻的零交叉點(diǎn)31的期間相對于交流周期不會過長，可 以調(diào)整/設(shè)定具有最佳的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2的電流范圍30，從 而可以將切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38精度良好地設(shè)定為零交 叉點(diǎn)31。
另外，調(diào)整電流范圍30的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2時(shí)的輸出 電流ix的值可以是有效值、振幅值、瞬時(shí)值當(dāng)中的任意一個(gè)?；蛘?， 也可以使用電流指令ix*。
(B) 在ST11中設(shè)定的電流范圍30的上限值A(chǔ)Il和下限值-AI2 可以根據(jù)頻率f來調(diào)整/設(shè)定。這種情況下，頻率f在穩(wěn)定狀態(tài)下與輸 出電流ix、電流指令ix、輸出電壓vx、電壓指令\^*的頻率相同， 因此可以使用任意 一 個(gè)頻率。
例如，如果將電壓指令運(yùn)算單元6a、 6b控制成交流電壓指令vx* 與頻率f之比恒定，則隨著頻率f變大，輸出電壓vx也變大。而修正 電壓Avx與頻率無關(guān)，基本為恒定值，因此修正電壓Avx相對于輸出 電壓vx變小。因此，在修正電壓Avx的極性進(jìn)行切換的時(shí)刻38,修
35正電壓Avx的變化量變小，輸出電流ix的變化變小，在電流的零交 叉點(diǎn)31附近容易產(chǎn)生電流抖動現(xiàn)象。
因此，如果根據(jù)每個(gè)采樣定時(shí)的例如交流電壓指令vxA的頻率f 逐次計(jì)算電流范圍30的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2來進(jìn)行增減調(diào)整以 設(shè)定電流范圍30，則隨著頻率f變大可以調(diào)整為將電流范圍30展寬， 因此能抑制在電流的零交叉點(diǎn)31發(fā)生的抖動現(xiàn)象。
(C) 在ST11中設(shè)定的電流范圍30的上限值A(chǔ)Il和下限值-AI2 可以設(shè)定成恒定值。這種情況下，上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2的值可 以設(shè)定成同一恒定值，鑒于有時(shí)由于電流檢測單元4的性能而在輸出 電流ix上附加了偏移來檢測，上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2的各值也可 以分別設(shè)定成不同的值。
優(yōu)選通過預(yù)先測定等求出如下的電流范圍30，來設(shè)定上限值A(chǔ)ll 和下限值-AI2的各值，該電流范圍30不會由于電流檢測單元4在輸 出電流ix上重疊了偏移來檢測的現(xiàn)象、或者由于電流的零交叉點(diǎn)31 附近的電流抖動現(xiàn)象而錯(cuò)誤地檢測出輸出電流ix的極性。
另外，如果已知沒有輸出電流ix的極性的錯(cuò)誤檢測的電流范圍 30與電力轉(zhuǎn)換器la、 lb的額定值或者交流負(fù)載2a、 2b的額定值之間 的關(guān)系，則可以將這些額定值作為基準(zhǔn)來設(shè)定上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2的各值。
這樣，如果使電流范圍30的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2為恒定 值，則只要在電壓指令修正單元7a、 7b中存儲一次上限值A(chǔ)ll和下 限值-AI2，就不必在電力轉(zhuǎn)換器la、 lb的動作過程中始終計(jì)算電流 范圍30的上限值A(chǔ)I1和下限值-AI2。因此，可以降低由電力轉(zhuǎn)換器 la、 lb的控制裝置5a、 5b進(jìn)行的運(yùn)算量，可以降低以控制裝置5a、 5b中存儲的微型計(jì)算機(jī)為代表的計(jì)算機(jī)的負(fù)栽。
(D) 在實(shí)施方式4中，利用式(8)示出輸出電流ix的值(有 效值Irms)根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令T^而變化。因此，在圖11 (實(shí)施方式4) 的ST11中設(shè)定的電流范圍30的上限值A(chǔ)Il和下限值-AI2可以通過 根據(jù)每個(gè)采樣定時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令"逐次計(jì)算來調(diào)整/設(shè)定。利用該方法同樣，從第1時(shí)刻32到作為輸出電流ix的極性進(jìn)行 切換的時(shí)刻的零交叉點(diǎn)31的期間相對于交流周期不會過長，可以調(diào) 整/設(shè)定具有最佳的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2的電流范圍30，可以將 切換修正電壓Avx的極性的時(shí)刻38精度良好地設(shè)定在零交叉點(diǎn)31附 近。
另外，與圖11 (實(shí)施方式4)的ST50、 ST41同樣，可以代替轉(zhuǎn) 矩指令"，用任何方法檢測出旋轉(zhuǎn)機(jī)2b的負(fù)載轉(zhuǎn)矩i:，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn) 矩T來調(diào)整，或者根據(jù)式(4)或式(7)求出轉(zhuǎn)矩電流iq，根據(jù)該轉(zhuǎn) 矩電流iq來調(diào)整電流范圍30的上限值A(chǔ)ll和下限值-AI2。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如上所述，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換器作為減少輸出電流的零交叉點(diǎn)附 近的空栽時(shí)間引起的電壓誤差、電力轉(zhuǎn)換單元按照交流電壓指令輸出 交流電力的電力轉(zhuǎn)換器是很有用的。
權(quán)利要求
1、一種電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具備電力轉(zhuǎn)換單元，按照所輸入的交流電壓指令生成供給交流負(fù)載的交流電力；電壓指令運(yùn)算單元，計(jì)算應(yīng)提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元的頻率f的交流電壓指令；和電流檢測單元，得到作為上述電力轉(zhuǎn)換單元供給上述交流負(fù)載的交流電力中的電流成分的輸出電流，其中，在上述電力轉(zhuǎn)換單元與上述電壓指令運(yùn)算單元之間設(shè)置電壓指令修正單元，該電壓指令修正單元計(jì)算用于修正上述電壓指令運(yùn)算單元求出的交流電壓指令的修正電壓，將該修正電壓加到上述電壓指令運(yùn)算單元求出的交流電壓指令上，并提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元；上述電壓指令修正單元針對上述輸出電流設(shè)置包含其零電平的預(yù)定的電流范圍，并且在上述輸出電流的值從上述電流范圍的外部進(jìn)入內(nèi)部的第1時(shí)刻，利用上述第1時(shí)刻和上述頻率f求出上述輸出電流的零交叉定時(shí)，將切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻設(shè)定為該求出的上述零交叉定時(shí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元利用上述第l時(shí)刻、上述頻率f以及上述輸出電流求出上 述輸出電流的零交叉定時(shí)。
3. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元根據(jù)上述輸出電流調(diào)整/設(shè)定相對于上述電流范圍的上述 零電平在正極側(cè)的上限值和在負(fù)極側(cè)的下限值。
4. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元根據(jù)上述頻率f調(diào)整/設(shè)定相對于上述電流范圍的上述零電 平在正極側(cè)的上限值和在負(fù)極側(cè)的下限值。
5. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元將相對于上述電流范圍的上述零電平在正極側(cè)的上限值和在負(fù)極側(cè)的下限值調(diào)整/設(shè)定為恒定值。
6. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元在上述第1時(shí)刻以后直至到達(dá)切換上述修正電壓的極性的 時(shí)刻的期間，根據(jù)上述輸出電流來修正切換上述修正電壓的極性的時(shí) 刻。
7. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元在上述第1時(shí)刻以后直至到達(dá)切換上述修正電壓的極性的 時(shí)刻的期間，根據(jù)上述頻率f來修正切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻。
8. 如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓指 令修正單元在計(jì)算用于修正上述電壓指令運(yùn)算單元求出的交流電壓 指令的修正電壓時(shí)，根據(jù)上述輸出電流來調(diào)整上述修正電壓的振幅。
9. 一種電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具備電力轉(zhuǎn)換單元，按照所輸入的交流電壓指令生成供給作為交流負(fù) 載的旋轉(zhuǎn)機(jī)的交流電力；電壓指令運(yùn)算單元，按照提供上述旋轉(zhuǎn)機(jī)的控制參數(shù)的轉(zhuǎn)矩指 令，計(jì)算應(yīng)提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元的頻率f的交流電壓指令；產(chǎn)生上述轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩指令設(shè)定單元；和電流檢測單元，得到作為上述電力轉(zhuǎn)換單元供給上述旋轉(zhuǎn)機(jī)的交 流電力中的電流成分的輸出電流，其中，在上述電力轉(zhuǎn)換單元與上述電壓指令運(yùn)算單元之間設(shè)置電 壓指令修正單元，該電壓指令修正單元計(jì)算用于修正上述電壓指令運(yùn) 算單元求出的交流電壓指令的修正電壓，將該修正電壓加到上述電壓 指令運(yùn)算單元求出的交流電壓指令上，并提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元；上述電壓指令修正單元針對上述輸出電流設(shè)置包含其零電平的 預(yù)定的電流范圍，并且在上述輸出電流的值從上述電流范圍的外部進(jìn) 入內(nèi)部的第l時(shí)刻，利用上述第l時(shí)刻、上述頻率f和上述轉(zhuǎn)矩指令 求出上述輸出電流的零交叉定時(shí)，將切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻 設(shè)定為該求出的上述零交叉定時(shí)。
10. 一種電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具備電力轉(zhuǎn)換單元，按照所輸入的交流電壓指令生成供給交流負(fù)載的交流電力；電壓指令運(yùn)算單元，計(jì)算應(yīng)提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元的頻率f的 交流電壓指令；和電流檢測單元，得到作為上述電力轉(zhuǎn)換單元供給上述交流負(fù)載的 交流電力中的電流成分的輸出電流，其中，在上述電力轉(zhuǎn)換單元與上述電壓指令運(yùn)算單元之間設(shè)置電 壓指令修正單元，該電壓指令修正單元計(jì)算用于修正上述電壓指令運(yùn) 算單元求出的交流電壓指令的修正電壓，將該修正電壓加到上述電壓 指令運(yùn)算單元求出的交流電壓指令上，并提供給上述電力轉(zhuǎn)換單元；上述電壓指令修正單元針對上述輸出電流設(shè)置包含其零電平的 預(yù)定的電流范圍，并且在上述輸出電流的值從上述電流范圍的外部進(jìn) 入內(nèi)部的第1時(shí)刻，利用上述第1時(shí)刻和上述頻率f求出上述輸出電 流的零交叉定時(shí)，將第2時(shí)刻設(shè)定為所求出的上述零交叉定時(shí)，在上 述第2時(shí)刻的上述修正電壓的極性與上述電壓指令運(yùn)算單元求出的交 流電壓指令的極性不同的情況下，在上述第2時(shí)刻切換上述修正電壓 的極性，而在上述第2時(shí)刻的上述修正電壓的極性與上述電壓指令運(yùn) 算單元求出的交流電壓指令的極性相同的情況下，在上述電壓指令運(yùn) 算單元求出的交流電壓指令的極性切換時(shí)，切換上述修正電壓的極 性。
11. 如權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元利用上述第l時(shí)刻、上述頻率f以及上述輸出電流求出 上述輸出電流的零交叉定時(shí)。
12. 如權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元根據(jù)上述輸出電流調(diào)整/設(shè)定相對于上述電流范圍的上 述零電平在正極側(cè)的上限值和在負(fù)極側(cè)的下限值。
13. 如權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元根據(jù)上述頻率f調(diào)整/設(shè)定相對于上述電流范圍的上述零 電平在正極側(cè)的上限值和在負(fù)極側(cè)的下限值。
14. 如權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元將相對于上述電流范圍的上述零電平在正極側(cè)的上限 值和在負(fù)極側(cè)的下限值調(diào)整/設(shè)定為恒定值。
15. 如權(quán)利要求IO所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元在上述第1時(shí)刻以后直至到達(dá)上述第2時(shí)刻的期間，根 據(jù)上述輸出電流來修正切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻。
16. 如權(quán)利要求IO所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電壓 指令修正單元在上述第1時(shí)刻以后直至到達(dá)上述第2時(shí)刻的期間，根 據(jù)上述頻率f來修正切換上述修正電壓的極性的時(shí)刻。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于得到如下的電力轉(zhuǎn)換器能夠精度良好地修正輸出電流的零交叉點(diǎn)附近的空載時(shí)間引起的電壓誤差，電力轉(zhuǎn)換單元能夠按照交流電壓指令來輸出交流電力。設(shè)置在電力轉(zhuǎn)換單元與電壓指令運(yùn)算單元之間的電壓指令修正單元，針對檢測出的輸出電流設(shè)置包含其零電平的預(yù)定的電流范圍，并且在上述輸出電流的值從上述電流范圍的外部進(jìn)入內(nèi)部的第1時(shí)刻，根據(jù)上述第1時(shí)刻和頻率f(以及上述輸出電流)將切換用于修正上述電壓指令運(yùn)算單元計(jì)算并輸出的交流電壓指令的修正電壓的極性的時(shí)刻設(shè)定為上述輸出電流的零交叉定時(shí)，即，在上述輸出電流的零交叉點(diǎn)實(shí)施用于修正空載時(shí)間引起的電壓誤差的修正電壓的極性切換，由此，在上述輸出電流的零交叉的前后，能夠以與上述輸出電流的極性相同極性的修正電壓，進(jìn)行上述交流電壓指令的修正。
文檔編號H02M7/48GK101523712SQ20068005606
公開日2009年9月2日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者吉村學(xué), 小林貴彥, 金原義彥 申請人:三菱電機(jī)株式會社