電力轉(zhuǎn)換裝置、具有其的電動機驅(qū)動裝置、具有其的鼓風(fēng)機、壓縮機和具有它們的空調(diào)機 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置、具有其的電動機驅(qū)動裝置、具有其的鼓風(fēng)機、壓縮機和具有它們的空調(diào)機、冰箱以及制冷機。
【背景技術(shù)】
[0002]在通過將構(gòu)成PffM調(diào)制方式的3相逆變器的開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)組合來生成3相交流電壓并提供到負(fù)載的電力轉(zhuǎn)換裝置中，例如檢測流過電動機等3相負(fù)載的各相電流并基于各相電流控制負(fù)載。
[0003]作為檢測流過3相負(fù)載的各相電流的方法，有設(shè)置與構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件串聯(lián)連接的電流傳感器或分流電阻的方法。作為設(shè)置分流電阻的結(jié)構(gòu)，有設(shè)置用于檢測直流電源與逆變器裝置之間的電流的電源分流電阻的結(jié)構(gòu)、以及在下橋臂開關(guān)元件與直流電源的負(fù)極側(cè)之間設(shè)置用于檢測該相的相電流的下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)。在設(shè)置電源分流電阻和下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)中，需要確定各相位檢測的相電流，控制軟件變得復(fù)雜。此外，在設(shè)置電源分流電阻的結(jié)構(gòu)中，在僅能檢測I相電流的情況下，為了檢測2相的電流而需要進(jìn)行通電調(diào)節(jié)。也就是說，在I個開關(guān)周期內(nèi)檢測各相電流的期間被限定成較窄的范圍。因此，例如公開了如下的逆變器裝置，其設(shè)置電源分流電阻和至少2相的下橋臂分流電阻，利用電源分流電阻檢測無法用下橋臂分流電阻檢測的相電流，由此以無需進(jìn)行各相位的檢測電流的確定、通電調(diào)節(jié)、按時序的電流檢測的簡單的控制軟件，就能夠檢測相電流(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-67747號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了保護(hù)逆變器和負(fù)載裝置以確保運轉(zhuǎn)可靠性，對各相電流的過電流檢測和逆變器的停止要求即時性。因此，在各相電流的過電流檢測中，優(yōu)選不經(jīng)過運算處理的過電流檢測方法。然而，在記載于上述專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中存在如下問題:在用下橋臂分流電阻進(jìn)行相電流的檢測并在判斷是否檢測到了相電流之后，在不能用下橋臂分流電阻檢測到相電流的情況下，用電源分流電阻檢測相電流，并且使用多個檢測值計算相電流，因此從產(chǎn)生過電流時起到使逆變器停止為止，需要用于進(jìn)行判斷處理和運算處理的時間。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，能夠擴大相電流的過電流檢測期間并使過電流檢測步驟簡化，從而提高逆變器和負(fù)載裝置的運轉(zhuǎn)可靠性。
[0007]為了解決上述問題、實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置，其將從直流電源供給的直流電力轉(zhuǎn)換成3相交流電力供給到負(fù)載裝置，上述電力轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，包括:逆變器，其將3相的具有上橋臂開關(guān)元件和下橋臂開關(guān)元件的橋臂并聯(lián)連接而構(gòu)成；電源分流電阻，其設(shè)置在上述直流電源的負(fù)電壓側(cè)與上述逆變器之間；各相下橋臂分流電阻，其分別設(shè)置在上述各相下橋臂開關(guān)元件與上述電源分流電阻之間；第一過電流檢測部，其基于電源分流電阻電壓對流過上述電源分流電阻的電流進(jìn)行過電流檢測，該電源分流電阻電壓是上述電源分流電阻和上述各相下橋臂分流電阻的連接點與上述直流電源的負(fù)電壓側(cè)之間的電壓；第二過電流檢測部，其基于各相下橋臂電壓對流過上述各相下橋臂分流電阻的各電流進(jìn)行過電流檢測，該各相下橋臂電壓是上述各相下橋臂開關(guān)元件和上述各相下橋臂分流電阻的各連接點與上述直流電源的負(fù)電壓側(cè)之間的各電壓；控制部，其生成與上述各相上橋臂開關(guān)元件和上述各相下橋臂開關(guān)元件對應(yīng)的6個驅(qū)動信號，并且使用上述第一過電流檢測部的過電流檢測結(jié)果和上述第二過電流檢測部的過電流檢測結(jié)果中的任一個進(jìn)行流過上述負(fù)載裝置的各相電流的過電流檢測，在檢測出上述各相電流的過電流的情況下，停止輸出上述各驅(qū)動信號；以及驅(qū)動部，其基于上述各驅(qū)動信號，驅(qū)動上述各相上橋臂開關(guān)元件和上述各相下橋臂開關(guān)元件。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，起到如下效果:能夠擴大相電流的過電流檢測期間并使過電流檢測步驟簡化，從而提高逆變器和負(fù)載裝置的運轉(zhuǎn)可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0010]圖2是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的第一過電流檢測部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0011]圖3是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的第二過電流檢測部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0012]圖4是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0013]圖5是表示空間矢量調(diào)制方式的各相上橋臂開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)與逆變器的輸出電壓矢量的關(guān)系的圖。
[0014]圖6是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量Vl (100)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0015]圖7是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V2 (010)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0016]圖8是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V3 (001)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0017]圖9是表示在逆變器的輸出電壓矢量為零矢量V4 (110)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0018]圖10是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V5 (011)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0019]圖11是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量V6 (101)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0020]圖12是表示在逆變器的輸出電壓矢量為實矢量VO (000)的情況下流過逆變器各部的電流的圖。
[0021]圖13是表示I個載波周期內(nèi)的各輸出電壓矢量發(fā)生期間的一個示例的圖。
[0022]圖14是表示逆變器的調(diào)制率較高的情況下的電源分流電阻電壓Vx的變化的圖。
[0023]圖15是表示逆變器的調(diào)制率較低的情況下的電源分流電阻電壓Vx的變化的圖。
[0024]圖16是表示逆變器的調(diào)制率較低的情況下的U相下橋臂電壓Vu的變化的圖。
[0025]符號說明
[0026]I直流電源
[0027]2逆變器
[0028]3a U相上橋臂開關(guān)元件
[0029]3b V相上橋臂開關(guān)元件
[0030]3c W相上橋臂開關(guān)元件
[0031]3d U相下橋臂開關(guān)元件
[0032]3e V相下橋臂開關(guān)元件
[0033]3f W相下橋臂開關(guān)元件
[0034]4a?4f續(xù)流二極管
[0035]5電源分流電阻
[0036]6a U相下橋臂分流電阻
[0037]6b V相下橋臂分流電阻
[0038]6c W相下橋臂分流電阻
[0039]7控制部
[0040]8驅(qū)動部
[0041]9負(fù)載裝置(電動機)
[0042]21a第一過電流檢測部
[0043]21b第二過電流檢測部
[0044]22電壓比較單元
[0045]23a U相電壓比較單元
[0046]23b V相電壓比較單元
[0047]23c W相電壓比較單元
[0048]24邏輯與運算單元
[0049]25過電流檢測結(jié)果切換部
[0050]26狀態(tài)保持部
[0051]27逆變器驅(qū)動停止部
[0052]28切換單元
[0053]29a、29b、29c、29d、29e、29f 邏輯與運算單元
[0054]100電力轉(zhuǎn)換裝置
【具體實施方式】
[0055]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置。另外，本發(fā)明不局限于以下所示的實施方式。
[0056]實施方式I
[0057]圖1是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。在圖1所示的示例中，實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100采用將從直流電源I供給的直流電力轉(zhuǎn)換為向負(fù)載裝置(在圖1所示的示例中為電動機)9供給的3相交流電力的結(jié)構(gòu)。
[0058]如圖1所示，電力轉(zhuǎn)換裝置100包括逆變器2、控制部7和驅(qū)動部8，作為用于向負(fù)載裝置9供給3相交流電力的主要結(jié)構(gòu)要素，其中，逆變器2由3個橋臂構(gòu)成，該3個橋臂具有上橋臂開關(guān)元件3a?3c (這里，3a:U相，3b:V相，3c:ff相)和下橋臂開關(guān)元件3d?3f(這里，3d:U相，3e:V相，3f:W相)，控制部7生成與各相上橋臂開關(guān)元件3a?3c和各相下橋臂開關(guān)元件3d?3f對應(yīng)的6個驅(qū)動信號，分別輸出到各相上橋臂開關(guān)元件3a?3c和各相下橋臂開關(guān)元件3d?3f，驅(qū)動部8基于各驅(qū)動信號，驅(qū)動各相上橋臂開關(guān)元件3a?3c和各相下橋臂開關(guān)元件3d?3f。各相上橋臂開關(guān)元件3a?3c和各相下橋臂開關(guān)元件3d?3f分別包括反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管4a?4f (這里，4a:U相上橋臂，4b:V相上橋臂，4c:ff相上橋臂，4d:U相下橋臂，4e:V相下橋臂，4f:ff相下橋臂)。
[0059]控制部7例如由微機或CPU等構(gòu)成，是將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，進(jìn)行與負(fù)載裝置9的控制應(yīng)用程序?qū)?yīng)的運算、控制的運算控制單元。
[0060]此外，實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100包括:電源分流電阻5，其設(shè)置在直流電源I的負(fù)電壓側(cè)與逆變器2之間；各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c(這里，6a:U相，6b:V相，6c:W相)，其分別設(shè)置在各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f與電源分流電阻5之間；第一過電流檢測部21a，其基于電源分流電阻5和各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的連接點(圖1所示的X點)與直流電源I的負(fù)電壓側(cè)(基準(zhǔn)電位)之間的電壓(以下稱為“電源分流電阻電壓”)Vx，進(jìn)行流過電源分流電阻5的電流的過電流檢測；以及第二過電流檢測部21b，其基于各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f和各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的連接點與直流電源I的負(fù)電壓側(cè)(基準(zhǔn)電位)之間的各電壓(以下稱為“各相下橋臂電壓”)￥1!、￥1^，進(jìn)行流過各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的各電流的過電流檢測。另外，在圖1所示的示例中，設(shè)電源分流電阻5的電阻值為Rdc、各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的電阻值為Rsh。
[0061]圖2是表示實施方式I涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的第一過電流檢測部的一個結(jié)構(gòu)示例的圖。如圖2所示，第一過電流檢測部2Ia包括電壓比較單元22。
[0062]在電壓比較單元22中，對電源分流電阻電壓Vx預(yù)先有設(shè)定第一閾值Vl，在電源分流電阻電壓Vx為第一閾值Vl以下(VxSVl)的情況下，作為OCl輸出，將表示流過電源分流電阻5的電流的電流值為正常值的值(這里輸出Hi)輸出到控制部7，在電源分流電阻電壓Vx大于第一閾值Vl (Vx > VI)的情況下，作為OCl輸出，將表示過電流流過電源分流電阻5的值(這里輸出Lo)輸出到控制部7。
[0063]另外，該第一過電流檢測部21a可以是在電壓比較單元22的前一級具有放大單元的結(jié)構(gòu)，該放大單元用于使電源分流電阻電壓Vx成為容易由控制部7處理的電壓值Vx’。在這種情況下，在電壓比較單元22中，在Vx’為預(yù)先設(shè)定的第一閾值VI’以下(Vx’S VI’)的情況下，作為O