[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及对直流母线电流进行检测来获得交流侧的电流信息的电力变换装置。

背景技术

在逆变器或转换器等电力变换装置中，通过脉冲宽度调制(以下称为“PWM”)实现直流-交流变换或交流-直流变换的功能。逆变器用在同步马达或感应马达等的交流电动机(以下称为“电动机”)的驱动系统中，另外，转换器作为逆变器等的电源装置被广泛应用。

在利用逆变器对电动机进行驱动时，为了高精度控制电动机的产生转矩，需要高精度地仅提取交流电流中包含的基波成分。一般，在交流电流中叠加有由PWM引起的高频的脉动成分，因此，例如通过利用交流电流传感器的方法等仅提取基波成分(参照专利文献1)

近年，提出了一种不利用交流电流传感器而是对电力变换装置的直流母线电流进行检测并根据检测值来提取交流电流的信息的技术(参照专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5以及非专利文献1)。根据这些技术，无需使用利用了霍尔元件的交流器(current transformer)(CT)等交流电流传感器，从而装置的构成简单，可节省空间，降低制造成本。

专利文献1：特开平6-189578号公报

专利文献2：特开2002-119062号公报

专利文献3：特开2004-64903号公报

专利文献4：特开2001-327173号公报

专利文献5：特开平10-155278号公报

非专利文献1：福本哲哉、渡边幸惠、滨根洋人、林洋一：“基于1分流电阻方式中的交流电流运算和波动修正的波形失真改善方法”半导体电力变换·产业电力电气应用合同研究会、SPC-05-99、pp.1-6(2005年)

专利文献4的方法为：将生成PWM信号的三角波载波信号的1周期分割成前半期间和后半期间，在这些期间中的任一个期间内检测直流母线电流。由于电力变换器的交流输出电压越低，越难检测该直流母线电流，因此，在前半期间对交流输出电压加上修正电压，增大输出电压值本身来检测直流母线电流。另外，在后半期间，减去在前半期间加上的修正电压，使得不会对前半期间和后半期间的平均输出电压产生影响。

但是，在利用该技术检测交流电流的情况下，有时会产生转矩脉动、精度劣化。通过施加修正电压，会产生本来不需要的电流变化，该电流变化量成为“误差”对电流检测值产生影响，结果，会引起转矩脉动产生、转矩精度劣化。尤其是，在电动机的电感小或载波频率低的情况下，容易产生由修正电压引起的电流误差，导致出现问题。

而且，仅在前半期间和后半期间的任一个期间检测直流母线电流而产生的电流检测值的偏差也被列举为问题。该问题由于在以时分方式进行直流母线电流的检测时前半期间和后半期间中检测的定时不同而引起。即，由PWM的开关转换产生的电流波动的值在两个定时不同，因此，若仅在任一方期间内检测电流则会产生偏差。这在电流波动大的情况下尤其明显，会增大所述修正电压引起的电流误差，因此成为问题。

另外，关于交流电流再现值的失真补偿，有专利文献1的方法。但是，该方法在每次检测时需要补偿运算，可能会导致运算负荷增大。在非专利文献1中，还同时公开了降低运算负荷的简易补偿法。该方法仅限于在检测的定时固定为与三角波载波信号的最大值和最小值一致的定时的情况下应用，在检测定时不同的方式下难以应用。

另外，在专利文献5的方法中，将载波频率的周期的整数分之一左右定义为“从属期间”，在该期间内，进行直流母线电流的测定(检测)和补偿。在该方式中也与专利文献4的技术同样，在从属期间内，进行输出电压的修正、改正和直流母线电流的检测。结果，将对电压指令值叠加与从属期间的周期一致的频率成分，交流电流中产生比载波信号的频率成分低的频率成分。该低频成分相对于载波频率成为其整数分之一，因此，很可能处于可听域。例如，作为逆变器锁具备的半导体器件广泛使用IGBT，其载波频率的上限为20kHz左右。因此，若为其整数分之一，则为10kHz以下，处于可听域。可听域的成分成为电磁噪声成为刺耳的噪声，另外，若交流电流的频率成分与机械系统的共振频率一致，则产生过大振动，可能会使装置发生不良状况。

发明内容

本发明的课题在于，提供一种能高精度检测直流母线电流并能抑制高次谐波成分的电力变换装置。