[发明专利]逆变器控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制驱动电动机等三相交流设备的逆变器的逆变器控制装置。 

背景技术

在逆变器具有的、由电桥连接的半导体元件部分构成的逆变器主电路中，随着利用PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)的开关控制，在半导体元件部分会产生开关损耗。另一方面，在逆变器主电路设置有散热翅片或风扇等冷却器，使得该损耗引起的发热不会损坏半导体元件。考虑到小体积可以提高逆变器产品的价值，需要减小冷却器的体积，但为了达到小体积，要求能降低开关损耗。 

此处，作为实现降低开关损耗的以往的控制方法，可以例举下面的方法。 

(1)降低载波频率(开关频率) 

(2)改善调制方法 

在上述(1)的方法中，由于若载波频率下降过多，则存在调制精度变差、噪声电平变大等问题，因此其降低有限。 

另一方面，作为上述(2)的方法的一个例子，有下述专利文献1或非专利文献1所涉及的两相调制方式。该两相调制方式的特征是，在U、V、W相的开关控制中，不对各相中的一相进行开关控制，只对其余两相进行开关控制，生成所需的调制波。 

此处，在非专利文献1中示出了两相调制方式的一个方法、即线电压控制PWM方式的动作波形(参照该文献的图6.3.24)。该线电压控制PWM方式是利用下述方式，即，在以三相交流设备为负载时，若可以维持其线电压，则选择相电压时就有自由度，有各种由该方式生成的调制波。 

例如，在非专利文献1的图6.3.24中，示出了在每个U、V、W相循环设 置每隔1/3周期的开关暂停期间，另一方面示出了通过在该暂停期间对其余两相进行开关控制而生成的调制波形。 

根据该非专利文献1所示的调制波形，由于每隔1/3周期(120°)设置开关暂停期间，因此如果载波条件相同，则与通常的三相PWM方式比较，开关次数可以降低为约2/3。即，开关损耗可以降低为约2/3，具有可以减小主电路的冷却器的体积、减小整个装置的体积的优点。 

此处，在由线电压控制PWM方式生成的调制波形中，在以每120°设置的开关暂停期间的各端的定时，切换暂停开关的相，在各相的调制波中会产生不连续的拐点，并且不需要的开关动作会增加。另一方面，非专利文献1所示的调制波形中，切换暂停开关的相是以载波的最小值或最大值进行的，以抑制不需要的开关动作的增加。 

另一方面，两相调制也具有各种形态，专利文献1中示出的是每隔60°设置开关暂停期间的调制波的例子。该每隔60°切换的方式与每隔120°切换的方式比较，具有的优点是：调制波为正负对称，构成逆变器主电路的上下元件的损耗平衡，容易设计冷却器。 

专利文献1：日本专利特开2001-352790号公报 

非专利文献1：半导体功率转换电路(编辑发行者：社团法人电气学会，销售者：欧姆株式会社(オ一ム社))，pp.130 

发明内容

此处，对于专利文献1所示的每隔60°设置开关暂停期间的调制波形，考虑附加了非专利文献1所示的条件、即暂停开关的相的切换是以载波的最小值或最大值进行的条件的调制波形。如果是非专利文献1所示的调制波周期和载波周期的条件，则开关暂停期间的切换定时为60°间隔，可以使载波的顶点与开关暂停期间同步，抑制不需要的开关动作的增加。 

然而，根据载波周期与调制波周期的关系，暂停期间有时会在相间产生不平衡。例如，在载波周期与调制波周期相比充分小时，该不平衡并不明显，影响较小，但在提高调制波的频率时、或者为了进一步降低开关损耗而降低载波频率时，暂停期间的不平衡、进而开关次数的相不平衡会变得明显起来。据此， 存在的问题是：逆变器输出本身会产生不平衡，负载电流或输出转矩会产生不需要的脉动等，损害运转特性的可能性增加了。 

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种利用两相调制方式的逆变器控制装置，该逆变器控制装置可以抑制暂停开关的相在切换时的暂停期间的不平衡。