專利名稱：電力變換裝置的制作方法
電力變換裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明在以逆變器(inverter)、轉(zhuǎn)換器(converter)等為代表的電力變換裝置中特別是涉及抑制噪聲的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為電力變換裝置，已知有將直流電變換為交流電向電動機等負載供電的逆變器和將交流電源的交流電變換為直流電的轉(zhuǎn)換器。
在三相逆變器中，作為得到作為逆變器的輸出的正弦波輸出電壓的方法，一般使用例如PWM (Pulse Width Modulation:脈沖寬度調(diào)制)控制。在PWM控制中，因為利用與U相、V相、W相的各臂(arm)串聯(lián)連接的高側(cè)開關(guān)(high side switch)以及低側(cè)開關(guān)(low side switch)的開關(guān)動作高速地進行,所以三相逆變器成為高頻的開關(guān)噪聲(switchnoise)的產(chǎn)生源。此外，因為電動機等負載在與機架接地(frame ground)之間有寄生電容，所以通過經(jīng)由該寄生電容流過高頻的開關(guān)噪聲，從而有電動機的軸承損傷或引起外圍設(shè)備的誤動作的危險。為了應(yīng)對這樣的問題，公開了抑制噪聲的各種技術(shù)(例如，專利文獻I)。
另一方面，近年來，對以逆變器、轉(zhuǎn)換器為代表的電力變換裝置有大容量化的要求。不過，用于此的開關(guān)元件的電流容量卻有限制。于是，如圖23所示有將多個多個開關(guān)元件并聯(lián)連接使用的技術(shù)。
圖23是示出具備以往例涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)900的整體結(jié)構(gòu)的圖。
負載驅(qū)動系統(tǒng)900是，用三相逆變器902將從直流電源DC提供的直流電流變換為三相交流電流，將該三相交流電流提供給電動機904的結(jié)構(gòu)。三相逆變器902的動作由從控制器905輸出的PWM信號Pu、Pv、Pw控制。
三相逆變器902構(gòu)成三相橋(bridge),由U相臂912u、V相臂912v、W相臂912w構(gòu)成。U相臂912u由串聯(lián)連接的高側(cè)開關(guān)元件組Q91和低側(cè)開關(guān)元件組Q92構(gòu)成，高側(cè)開關(guān)元件組Q91由開關(guān)元件Q91a、Q91b并聯(lián)連接而成。同樣地，低側(cè)開關(guān)元件組Q92由開關(guān)元件Q92a、Q92b并聯(lián)連接而成。
開關(guān)元件Q91a、Q91b、Q92a、Q92b的柵極(gate)端子分別與柵極驅(qū)動電路⑶連接。對處于并聯(lián)連接關(guān)系的開關(guān)元件，例如，對開關(guān)元件Q91a和Q91b從控制器905經(jīng)由柵極驅(qū)動電路⑶提供相同的PffM信號Pu，開關(guān)元件Q91a和Q91b同步進行動作。另外，特別是，雖然在圖中未標注附圖標記，但是V相臂912v和W相臂912w也是與U相臂912u同樣的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述那樣的結(jié)構(gòu)，與一個開關(guān)元件組只由一個開關(guān)元件構(gòu)成的情況相比較，能增加作為開關(guān)元件組整體流過的電流量?？稍O(shè)想如下情況:即使有欲作為一個開關(guān)元件組整體流過規(guī)定量的電流的迫切期望，也不存在流過該規(guī)定量的電流的單一的開關(guān)元件。在這樣的情況下，采用上述的技術(shù)，即，通過并聯(lián)連接兩個流過上述規(guī)定量的一半左右的電流的開關(guān)元件構(gòu)成一個開關(guān)元件組，從而能實現(xiàn)上述迫切期望。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻 專利文獻1:日本特開2006-333647號公報 專利文獻2:日本特開平7-274517號公報。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題 然而，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)根據(jù)圖23所示的結(jié)構(gòu)，存在從三相逆變器902產(chǎn)生的開關(guān)噪聲會增大的問題。使用圖24對該細節(jié)進行說明。
圖24是示出以往例涉及的開關(guān)動作時的時間圖(timing chart)的圖，是只提取圖23中的高側(cè)開關(guān)元件組Q91的動作進行示出的圖。圖24 (a)示出開關(guān)元件Q91a的端子間電壓變動，圖24 (b)示出開關(guān)元件Q91b的端子間電壓變動。圖24 (c)是部分(D)的放大圖。
如圖24 (a)、(b)所示，利用開關(guān)元件Q91a、Q91b中的導(dǎo)通(ON)截止(OFF)的開關(guān)動作，各開關(guān)元件的端子間電壓在高電平(high level)和低電平(low level)之間進行狀態(tài)轉(zhuǎn)變。但是，不是在高電平和低電平間單純地進行狀態(tài)轉(zhuǎn)變，而是與狀態(tài)轉(zhuǎn)變同時，在開關(guān)元件Q91a、Q91b的端子間產(chǎn)生分別由Vra和Vrb示出那樣的振鈴(ringing)電壓。該振鈴電壓是起因于構(gòu)成三相逆變器的電路具有的寄生電感成分L和寄生電容成分C的諧振。本申請發(fā)明人的潛心研究的結(jié)果是，已明確了該振鈴電壓成為開關(guān)噪聲的原因之一。
根據(jù)圖23所示的結(jié)構(gòu)，因為開關(guān)元件Q91a和Q91b同步動作，所以如圖24 (C)所示，在開關(guān)元件Q91a、Q91b的端子間產(chǎn)生的振鈴電壓Vra、Vrb的相位也當然是相互成為同相位。這即是說，通過使振鈴電壓疊加，從而開關(guān)噪聲增大。
本發(fā)明是鑒于上述的問題點而做成的，其目的在于，提供一種能有效地抑制開關(guān)噪聲的電力變換裝置。
用于解決課題的方案 為了達成上述目的，本發(fā)明涉及的電力變換裝置具備:電容器；與所述電容器并聯(lián)連接的多個開關(guān)元件；以及個別地控制所述各開關(guān)元件中的開關(guān)動作的控制器，所述電力變換裝置按每個所述開關(guān)元件形成有包含所述多個開關(guān)元件中的任一個和所述電容器的閉合電路，其中，所述控制器以使振鈴電壓在所述多個閉合電路中的至少兩個閉合電路間相互抵消的方式，使所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相互錯開，所述振鈴電壓因在所述各開關(guān)元件中進行的導(dǎo)通或者截止的開關(guān)動作而在所述各閉合電路中產(chǎn)生，并分別具有由包含在所述各閉合電路的電感和包含在該閉合電路的開關(guān)元件的輸出電容規(guī)定的頻率。
發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明涉及的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)，因在各開關(guān)元件中進行的開關(guān)動作而在包含電容器和開關(guān)元件的閉合電路中產(chǎn)生的振鈴電壓，在至少兩個閉合電路間相互抵消。在此，所謂的使振鈴電壓“抵消”，不只是包含振鈴電壓完全抵消的情況，也包含振鈴電壓一部分抵消的情況。即使在振鈴電壓的一部分抵消的情況下，也能比以往更抑制開關(guān)噪聲。
另一方面，如在專利文獻I中公開的那樣，也可以考慮通過在電力變換裝置中附加噪聲消除電路，從而得到抑制開關(guān)噪聲的手法。但是，根據(jù)該手法，雖然能抑制開關(guān)動作成為觸發(fā)而產(chǎn)生的開關(guān)噪聲，使得不會從上述閉合電路傳導(dǎo)到電源側(cè)，但是卻不能在上述閉合電路內(nèi)抑制開關(guān)噪聲本身。因此，存在雖然對經(jīng)由包含在構(gòu)成系統(tǒng)的電路中的寄生電容和布線等向電源側(cè)傳遞的傳導(dǎo)噪聲是有效的，但是對向空間輻射的輻射噪聲來說抑制效果低的問題。
但是，根據(jù)本發(fā)明涉及的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)，與專利文獻I不同，能對開關(guān)噪聲在作為其產(chǎn)生源的上述閉合電路內(nèi)進行抑制。其結(jié)果是，經(jīng)由電力變換裝置內(nèi)的寄生電容和布線等向電源傳遞的傳導(dǎo)噪聲自不必說，還能得到對向電力變換裝置外的空間輻射的輻射噪聲的抑制效果。
因此，能提供一種能有效地抑制開關(guān)噪聲的電力變換裝置。


圖1是示出具備第一實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出第一實施方式涉及的移相部108的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖。
圖3是示出第一實施方式涉及的時間圖的圖。
圖4是示出用于算出頻率f；的等效電路模型的圖。
圖5是用于說明第一實施方式涉及的效果的圖。
圖6是示出具備第一實施方式的變形例涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)100A的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是示出第一實施方式的變形例涉及的載波信號生成部106A的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖。
圖8示出第二實施方式涉及的電力變換裝置的一部分結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是示出第二實施方式的時間圖的圖。
圖10是示出第二實施方式的變形例涉及的時間圖的圖。
圖11是示出具備第三實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)300的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是示出第三實施方式涉及的時間圖的圖。
圖13是示出用于進行第三實施方式涉及的開關(guān)噪聲抑制原理的驗證的電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14中，(a)是示出第三實施方式涉及的振鈴電壓的波形及其相位的圖，(b)是示出比較例涉及的振鈴電壓的波形及其相位的圖。
圖15是示出第三實施方式和比較例涉及的直流電源DC中的噪聲等級的圖。
圖16是示出第三實施方式的變形例涉及的時間圖的圖。
圖17是示出具備第四實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)400的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是示出具備第五實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)500的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是示出具備第六實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)600的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是示出具備第七實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)700的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是示出具備第八實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)800的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是示出在假設(shè)為振鈴電壓的波形為正確的正弦波的情況下的噪聲等級模擬結(jié)果的圖。
圖23是示出具備以往例涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)900的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖24是示出以往例涉及的時間圖的圖。
具體實施方式
以下，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[第一實施方式] 《結(jié)構(gòu)》 圖1是示出具備第一實施方式涉及的電力變換裝置的負載驅(qū)動系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)的圖。在本實施方式中， 對將三相交流電動機(以下，稱為電動機。)作為負載的結(jié)構(gòu)進行說明。
負載驅(qū)動系統(tǒng)100具備直流電源DC、電力變換裝置113、以及電動機104。
直流電源DC是對電源系統(tǒng)進行整流而得到的直流電源，或者是電池類型(代表性的有鎳氫或者鋰離子等二次電池)的直流電源。
電力變換裝置113包括電壓檢測部101、電流檢測部103、三相逆變器102、以及控制器105。電力變換裝置113將從直流電源DC提供的直流電變換為相位分別錯開120°、用電角度表示為錯開2 π /3弧度的U相、V相、W相的三相交流電，并將該三相交流電提供給電動機104。
電動機104是由接受三相交流電的供給的三相繞組構(gòu)成的三相交流電動機。
<電力變換裝置113〉 (電壓檢測部101、電流檢測部103、電容器111) 電壓檢測部101檢測輸入到直流電源DC的電壓，即，檢測輸入到三相逆變器102的電壓。
電流檢測部103檢測對電動機104的輸入電流，即，檢測從三相逆變器102輸出的電流。
電容器(平滑電容)111為了抑制電力變換裝置113內(nèi)的電壓變動而設(shè)置。
(三相逆變器102) 三相逆變器102構(gòu)成三相橋，具備U相臂112u、V相臂112ν、以及W相臂112w。因為各相的臂的結(jié)構(gòu)與圖23中的三相逆變器902相同，所以省略說明。此外，像開關(guān)元件Qlla和Qllb那樣處于并聯(lián)連接的關(guān)系的開關(guān)元件，由耐壓和電流電容等規(guī)格相同的開關(guān)元件構(gòu)成。
在開關(guān)元件Qlla Q16a、Qllb Q16b中應(yīng)用以絕緣柵型雙極晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor:以下記載為IGBT。)、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor:以下記載為MOSFET。)為代表的功率(power)半導(dǎo)體元件。在開關(guān)元件Qlla、Qllb、Q12a、Q12b的集電極一發(fā)射極間(或者漏極一源極間)，連接有用于從發(fā)射極側(cè)(源極側(cè))向集電極側(cè)(漏極側(cè))流過電流的二極管。其中，在將MOSFET作為開關(guān)元件使用的情況下，也可以有將寄生二極管作為二極管使用的情況。
在此，在電力變換裝置113中，按每個開關(guān)元件形成有包含開關(guān)元件Ql Ia Q16a、Qllb Q16b中的任一個和電容器111的閉合電路。例如，在某一個閉合電路中包含開關(guān)元件Qlla和電容器111，像這樣的閉合電路在電力變換裝置113中形成有開關(guān)元件的個數(shù)的量(12個)。
(控制器105)控制器105個別地控制包含在三相逆變器102中的開關(guān)元件QlIa Q16a、QlIb Q16b的開關(guān)動作。
具體地說，控制器105生成作為對柵極驅(qū)動電路GD的指令信號的脈沖寬度調(diào)制信號(以下，稱為PWM信號。)。通過經(jīng)由柵極驅(qū)動電路⑶向開關(guān)元件QlIa Q16a、QlIb Q16b的柵極端子輸出該PWM信號，從而上述的各開關(guān)元件被個別地控制。
具體地說，控制器105由載波信號生成部106、PWM信號生成部107、移相部108、電流指令部109、以及電流控制部110構(gòu)成。
載波信號生成部106生成作為幾十kHz的頻率的鋸齒波電壓的載波信號Cr (例如，通過反復(fù)進行電壓經(jīng)規(guī)定時間從第一電平向第二電平逐漸減小后從第二電平向第一電平的復(fù)位而做成的波形)，向下一級的PWM信號生成部107輸出此信號。
電流指令部109輸出用于驅(qū)動控制電動機104的電流指令。電流指令的值是與作為目標的電動機104的動作對應(yīng)設(shè)定的，在該指令中包含應(yīng)在下一級的電流控制部110中生成的控制指令信號的振幅及頻率的信息。
電流控制部110基于來自電流指令部109的電流指令，生成正弦波形的控制指令信號。與此同時，在實際驅(qū)動的電動機104的動作偏離作為目標的電動機104的動作的情況下，接受來自電流檢測部103的反饋信號，將上述控制指令信號修正為適當?shù)恼也ㄐ?，向下一級的PWM信號生成部107輸出。在圖1中，U相控制指令信號用Du、V相控制指令信號用Dv、W相控制指令信號用Dw示出。像上述的說明那樣，由電流指令部109和電流控制部110構(gòu)成控制指令信號生成部。
PWM信號生成部107比較輸入的載波信號Cr和U相控制指令信號Du，生成作為其比較結(jié)果的PWM信號Pu，向下一級的移相部108輸出。同樣地，比較載波信號Cr和V相控制指令信號Dv、載波信號Cr和W相控制指令信號Dw，生成作為其比較結(jié)果的PWM信號Pv、Pw，向移相部108輸出。
移相部108基于輸入的PWM信號Pu、Pv、Pw，生成各開關(guān)元件用的PWM信號，輸出到下一級的柵極驅(qū)動電路⑶。當以高側(cè)開關(guān)元件組Qll為例具體地進行說明時，移相部108使PWM信號Pu偏移第一相位角生成PWM信號Pua，并且使PWM信號Pu偏移第二相位角生成PWM信號Pub。第二相位角相對于第一相位角延遲規(guī)定的相位差。PWM信號Pua被作為開關(guān)元件QlIa用的PWM信號輸出，PWM信號Pub被作為開關(guān)元件Qllb用的PWM信號輸出。移相部108只使PWM信號Pua和Pub間的相位差變化。移相部108在其它的開關(guān)元件組中，也是對輸出到處于并聯(lián)連接關(guān)系的開關(guān)元件(例如Q14a和Q14b)的PWM信號進行同樣的移相。
圖2是示出移相部108的結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖，取出PWM信號生成部107和移相部108進行圖示。
U相移相部108u由電阻Rl、R2、電容器Cl、C2、以及施密特觸發(fā)器(schmitttrigger) ScU Sc2構(gòu)成。上述的第一相位角由Rl和Cl之積決定，第二相位角由R2和C2之積決定。通過相對于Rl和Cl之積使R2和C2之積更大，從而可生成相對于從施密特觸發(fā)器Scl輸出的PWM信號Pua延遲規(guī)定的相位差的PWM信號Pub。因為V相移相部108v及W相移相部108w與U相移相部108u是同樣的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
像這樣，通過在開關(guān)元件Qlla用的PWM信號Pua和開關(guān)元件Qllb用的PWM信號Pub之間設(shè)置規(guī)定的相位差，從而能在開關(guān)元件Qlla和Qllb之間使開關(guān)動作的定時相互錯開。此時的開關(guān)動作定時的錯開量設(shè)定為，使得在開關(guān)元件Qlla的端子間產(chǎn)生的振鈴電壓和在開關(guān)元件Qllb的端子間產(chǎn)生的振鈴電壓相互抵消這樣的錯開量。對于該錯開量的具體設(shè)定方法及其效果，在下一項進行說明。
《開關(guān)噪聲抑制原理》 使用圖3對本實施方式中的開關(guān)噪聲抑制原理進行說明。圖3是示出第一實施方式涉及的時間圖的圖，在此只拿出U相臂112u的高側(cè)開關(guān)元件組Qll進行說明。
圖3 (a)是示出輸入到PWM信號生成部107的鋸齒波的載波信號Cr和U相控制指令信號Du的電壓波形的圖。雖然U相控制指令信號Du是正弦波形，但是在圖3 (a)是將微小的時間放大進行圖示的圖，在此，電壓作為幾乎不變動的電壓進行圖示。
圖3 (b)示出從移相部108輸出的PWM信號Pua的電壓波形，圖3 (C)示出從移相部108輸出的PWM信號Pub的電壓波形。如圖3 (b)、(c)所示，PWM信號Pub相對于PWM信號Pua延遲a [see]，此α與前述的規(guī)定的相位差相當。在圖2中，通過以使第一相位角(Rl和Cl之積)為可忽略的程度、使第二相位角(R2和C2之積)與α相當?shù)姆绞皆O(shè)定R1、R2、C1、C2的值，從而能實現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)。
圖3 (d)示出 開關(guān)元件Qlla的端子間的電壓變動，圖3 (e)示出開關(guān)元件Qllb的端子間的電壓變動，圖3 (f)示出圖3 (d)、(e)所示的(A)附近的放大圖。
通過在PWM信號生成部107反轉(zhuǎn)載波信號Cr和U相控制指令信號Du的大小關(guān)系(圖3 (a))，從而在圖3 (b)所示的PWM信號Pua的電壓波形中發(fā)生從導(dǎo)通到截止或者從截止到導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。以下，作為在載波信號Cr變得比U相控制指令信號Du大的情況下發(fā)生從導(dǎo)通到截止的狀態(tài)轉(zhuǎn)變進行說明。
首先，對圖3的時刻(I)進行說明。在圖3 (a)中，載波信號Cr和U相控制指令信號Du交叉，圖3 (b)所示的PWM信號Pua從導(dǎo)通到截止進行狀態(tài)轉(zhuǎn)變。伴隨著該狀態(tài)轉(zhuǎn)變，開關(guān)元件Ql Ia從導(dǎo)通切換為截止，開關(guān)元件Ql Ia的端子間電壓從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?圖3 (d))。此時，因為在開關(guān)元件Qlla中在短時間有大的電流變化，所以如圖3 (d)所示，在開關(guān)元件Qlla的端子間產(chǎn)生作為高頻的振動的振鈴電壓Vra。如在發(fā)明要解決的課題一項中所述，在開關(guān)元件產(chǎn)生的振鈴電壓成為開關(guān)噪聲的原因之一。因此，通過抑制該振鈴電壓的產(chǎn)生，從而能抑制開關(guān)噪聲。
振鈴電壓是起因于構(gòu)成三相逆變器的電路所具有的寄生電感成分L和寄生電容成分C的諧振。一般來說，振鈴電壓的頻率f由數(shù)學(xué)式I確定。
[數(shù)學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，具備:電容器；多個開關(guān)元件，與所述電容器并聯(lián)連接；以及控制器，個別地控制所述各開關(guān)元件中的開關(guān)動作，所述電力變換裝置按每個所述開關(guān)元件形成有包含所述多個開關(guān)元件中的任一個和所述電容器的閉合電路，其中， 所述控制器以使振鈴電壓在所述多個閉合電路中的至少兩個閉合電路間相互抵消的方式，使所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相互錯開，其中，所述振鈴電壓因在所述各開關(guān)元件中進行的導(dǎo)通或者截止的開關(guān)動作而在所述各閉合電路中產(chǎn)生，并分別具有由包含在所述各閉合電路中的電感和包含在該閉合電路中的開關(guān)元件的輸出電容規(guī)定的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中， 所述控制器使所述開關(guān)動作的定時在所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件間相互錯開所述振鈴電壓的周期的大致半個周期的量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中， 所述多個閉合電路是分別包含第一、第二以及第三開關(guān)元件的閉合電路， 所述控制器使所述第二開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相對于所述第一開關(guān)元件中的開關(guān)動作延遲所述振鈴電壓的大致1/3周期，而且， 所述控制器使所述第三開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相對于所述第一開關(guān)元件中的開關(guān)動作延遲所述振鈴電壓的大致2/3周期的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中， 所述控制器具備: 載波信號生成部，生成載波信號； 控制指令信號生成部，生成控制指令信號； 脈沖寬度調(diào)制信號生成部，基于所述載波信號和所述控制指令信號的比較，生成用于控制進行所述開關(guān)動 作的定時的脈沖寬度調(diào)制信號；以及 移相部，所述移相部基于所述脈沖寬度調(diào)制信號生成所述各開關(guān)元件用的脈沖寬度調(diào)制信號，所述移相部在所述各開關(guān)元件用的脈沖寬度調(diào)制信號間設(shè)置規(guī)定的相位差，以便使所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相互錯開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中， 所述控制器具備: 載波信號生成部，其是生成所述各開關(guān)元件用的載波信號的載波信號生成部，該載波信號生成部生成在所述各開關(guān)元件用的載波信號間設(shè)置規(guī)定的相位差的載波信號，以便使所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相互錯開； 控制指令信號生成部，生成控制指令信號；以及 脈沖寬度調(diào)制信號生成部，基于對應(yīng)的各開關(guān)元件用的所述載波信號和所述控制指令信號的比較，生成用于控制進行所述開關(guān)動作的定時的所述各開關(guān)元件用的脈沖寬度調(diào)制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中， 包含在所述各閉合電路中的電感包括: 與所述各閉合電路對應(yīng)的開關(guān)元件中包含的布線的電感Lm ； 所述電容器中包含的電感Lcap ;以及連接與所述各閉合電路對應(yīng)的開關(guān)元件和所述電容器的布線的電感Lw， 在所述各閉合電路中產(chǎn)生的振鈴電壓的頻率f；基于所述多個開關(guān)元件中的一個開關(guān)元件的輸出電容Coss和所述Lm、所述Leap、所述Lw，由[數(shù)學(xué)式7]
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其中， 將所述頻率f；的倒數(shù)作為所述振鈴電壓的周期， 所述控制器以使所述開關(guān)動作的定時在所述至少兩個閉合電路的開關(guān)元件間相互錯開所述周期的大致半個周期的量的方式進行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其中， 所述多個閉合電路是分別包含第一、第二以及第三開關(guān)元件的閉合電路， 將所述頻率f；的倒數(shù)作為所述振鈴電壓的周期， 所述控制器使所述第二開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相對于所述第一開關(guān)元件中的開關(guān)動作延遲所述周期的大致1/3周期的量，而且， 所述控制器使所述第三開關(guān)元件中的開關(guān)動作的定時相對于所述第一開關(guān)元件的開關(guān)動作延遲所述周期的大致2/3周期的量。
9.一種電力變換裝置，具備:電容器；由N個臂構(gòu)成的N相橋(N是正整數(shù))，包含與所述電容器并聯(lián)連接的開關(guān)元件；以及控制器，基于使用載波信號的脈沖寬度調(diào)制，控制所述各臂的開關(guān)元件中的開關(guān)動作，所述載波信號反復(fù)進行經(jīng)規(guī)定時間從第一電平轉(zhuǎn)變到第二電平之后從第二電平向第一電平的復(fù)位， 所述電力變換裝置按每個所述臂形成有包含所述N個臂中的任一個和所述電容器的閉合電路，其中， 所述控制器以使振鈴電壓在所述多個閉合電路中的至少兩個閉合電路間相互抵消的方式，使與所述至少兩個閉合電路對應(yīng)的臂的開關(guān)元件中的、伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相互錯開，其中，所述振鈴電壓因伴隨著所述載波信號的復(fù)位進行的開關(guān)動作而在所述各閉合電路中產(chǎn)生，并分別具有由所述各閉合電路中包含的電感和構(gòu)成該閉合電路的臂的開關(guān)元件的輸出電容規(guī)定的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述控制器使伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時在與所述至少兩個閉合電路對應(yīng)的臂間相互錯開所述振鈴電壓的周期的大致半個周期的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述多個閉合電路是分別包含U相臂、V相臂以及W相臂的閉合電路， 所述控制器使所述V相臂的開關(guān)元件中的伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相對于所述U相臂延遲所述振鈴電壓的大致1/3周期，而且， 所述控制器使所述W相臂的開關(guān)元件中的伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相對于所述U相臂延遲所述振鈴電壓的大致2/3周期的量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中，所述控制器具備: 載波信號生成部，生成所述載波信號； 控制指令信號生成部，生成控制指令信號； 脈沖寬度調(diào)制信號生成部，基于所述載波信號和所述控制指令信號的比較，生成用于控制進行所述開關(guān)動作的定時的脈沖寬度調(diào)制信號；以及 移相部，所述移相部基于所述脈沖寬度調(diào)制信號生成所述各臂用的脈沖寬度調(diào)制信號，所述移相部在各脈沖寬度調(diào)制信號間設(shè)置規(guī)定的相位差，以便使與所述至少兩個閉合電路對應(yīng)的臂的開關(guān)元件中的、伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相互錯開。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述控制器具備: 載波信號生成部，其是生成所述各臂用的載波信號的載波信號生成部，該載波信號生成部生成在所述各臂用的載波信號間設(shè)置規(guī)定的相位差的載波信號，以便使與所述至少兩個閉合電路對應(yīng)的臂的開關(guān)元件中的、伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相互錯開； 控制指令信號生成部，生成控制指令信號；以及 脈沖寬度調(diào)制信號生成部，基于對應(yīng)的臂用的所述載波信號和所述控制指令信號的比較，生成用于控制進行所述 開關(guān)動作的定時的所述各臂用的脈沖寬度調(diào)制信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述各閉合電路中包含的電感包括: 與所述各閉合電路對應(yīng)的臂的開關(guān)元件中包含的布線的電感Lm ； 所述電容器中包含的電感Lcap ;以及 連接與所述各閉合電路對應(yīng)的臂的開關(guān)元件和所述電容器的布線的電感Lw， 在所述各閉合電路中產(chǎn)生的振鈴電壓的頻率f；，基于構(gòu)成所述N個臂中的一個臂的開關(guān)元件的輸出電容Coss和所述Lm、所述Leap、以及所述Lw，由[數(shù)學(xué)式8]
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變換裝置，其中， 將所述頻率f；的倒數(shù)作為所述振鈴電壓的周期， 所述控制器以使伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的所述開關(guān)動作的定時在與所述至少兩個閉合電路對應(yīng)的臂間相互錯開所述周期的大致半個周期的量的方式進行控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變換裝置，其中， 所述多個閉合電路是分別包含U相臂、V相臂以及W相臂的閉合電路， 將所述頻率f；的倒數(shù)作為所述振鈴電壓的周期， 所述控制器使所述V相臂的開關(guān)元件中的伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相對于所述U相臂延遲所述振鈴電壓的大致1/3周期，而且， 所述控制器使所述W相臂的開關(guān)元件中的伴隨著所述載波信號的復(fù)位而進行的開關(guān)動作的定時相對于所述U相臂延遲所述振鈴電壓的大致2/3周期的量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述電力變換裝置還具備檢測基于所述振鈴電壓的噪聲的噪聲檢測部， 所述電力變換裝置根據(jù)所述噪聲檢測部的檢測結(jié)果，使所述開關(guān)動作的定時的錯開量可變。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力變換裝置，其中， 所述噪聲檢測部檢測所述電力變換裝置的輸入端子處的噪聲。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力變換裝置，其中， 所述噪聲檢測部檢測所述電力變換裝置的輸出端子處的噪聲。
20.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述開關(guān)元件中的從導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)變時間和從截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)變時間相同。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其中， 所述開關(guān)元件由寬帶隙 半導(dǎo)體構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供能有效地抑制開關(guān)噪聲的電力變換裝置。本發(fā)明具備電容器(111)、與其并聯(lián)連接的開關(guān)元件(Q11a、Q11b)和個別地控制開關(guān)元件(Q11a、Q11b)中的開關(guān)動作的控制器(105)，形成有包含開關(guān)元件(Q11a)和電容器(111)的閉合電路以及包含開關(guān)元件(Q11b)和電容器(111)的閉合電路，控制器(105)以使振鈴電壓在各閉合電路間相互抵消的方式使開關(guān)動作的定時相互錯開，所述振鈴電壓因在開關(guān)元件(Q11a、Q11b)中進行的導(dǎo)通或者截止的開關(guān)動作而在上述各閉合電路中產(chǎn)生，并分別具有由包含在各閉合電路中的電感和包含在該閉合電路中的開關(guān)元件的輸出電容規(guī)定的頻率。
文檔編號H02M1/12GK103222175SQ201180021208
公開日2013年7月24日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者風(fēng)間俊, 田米正樹, 北畠真 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社