[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备将交流变换为直流的转换器、和将该转换器的直流输出变换为交流的逆变器的电力变换装置，特别涉及在通过上述逆变器对交流马达进行了可变速驱动时，抑制与利用转换器进行的整流所引起的整流脉动相伴的拍频现象的电力变换装置。

背景技术

在例如电车的驱动装置中，采用了如下结构：从在与交流电源连接的架线上滑接的架式受电弓等集电装置经由变压器通过转换器进行直流变换，并将其进一步经由逆变器变换为三相交流电力来驱动三相感应电动机的结构。

在以往的这种电力变换装置中，在转换器的输出侧直流电压上重叠了以交流电源电压的频率的2倍频率发生脉动的分量，成为三相感应电动机的输出电流的拍频的主要原因。为了抑制该拍频现象，以往提出了如下技术：为了消除直流电压中的交流电源电压的频率的2倍频率，检测交流电源电压的频率的2倍频率的高频分量，并据此调整感应电动机的滑差频率的技术(参照专利文献1、专利文献2)。该脉动频率分量虽然能够通过增大在直流段中设置的平滑电容器的电容而某种程度上降低，但存在无法完全降低的问题，此外存在装置大型化的问题。

专利文献1：日本特公平5-31400号公报

专利文献2：日本特公平7-46918号公报

专利文献3：日本专利第4010190号公报

专利文献4：日本特开平11-285299号公报

专利文献5：日本专利第3226258号公报

专利文献6：日本专利第4819970号公报

非专利文献1：ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際総合電子出版1990、Ｐ99～Ｐ134

非专利文献2：「低速回生領域を含む誘導電動機の速度センサレスベクトル制御法」平成12年電気学会産業応用部門論文集120巻2号

非专利文献3：「回転座標上の適応オブザーバを用いたPM電動機の位置センサレス制御」2003年電気学会産業応用部門論文集123巻5号

发明内容

如上所述，在转换器的输出侧直流电压上重叠了以交流电源电压的频率的2倍频率发生脉动的分量，成为三相感应电动机的输出电流的拍频的主要原因。该直流电压的脉动的大小不仅仅依赖于经由三相逆变器的三相感应电动机的输出功率的大小、平滑电容器电容，而且还依赖于电动机的电路常数即电动机的响应度，存在脉动根据条件变得过大，而无法充分得到输出电流的拍频抑制控制、所谓无拍频控制的效果的问题。

本发明是为了消除上述问题而完成的，其目的在于提供一种电力变换装置，能够通过改善利用逆变器来控制的交流电动机的控制特性，从而防止直流电压的脉动的大小变得过大，改善利用无拍频控制的电动机电流的拍频抑制效果，使电动机稳定地运转。

本发明的电力变换装置，其特征在于，具备：转换器单元，对单相交流电压进行整流而变换为直流电压；逆变器单元，将作为所述转换器单元的输出的直流电压变换为交流电压而供给到电动机；电流指令值生成单元，根据转矩指令值输出针对所述电动机的电流指令值；频率指令值生成单元，根据所述电动机的速度信号输出针对所述电动机的电压的频率指令值；相位角指令值生成单元，根据所述电动机的速度信息或者轴位置信息计算相位角指令值；电压指令值生成单元，使用所述电流指令值、频率指令值以及相位角指令值来生成向所述逆变器单元的电压指令值；以及补偿单元，针对所述转矩指令值、电流指令值、电压指令值、频率指令值、相位角指令值的至少一个进行补偿值的加减法运算，所述补偿单元包括：第一补偿单元，从所述转换器单元输出的直流电压或者所述逆变器单元输出的电流抽出所述交流电压频率的2倍频率分量并进行增益处理，将由此得到的结果用作针对所述转矩指令值、电流指令值、电压指令值、频率指令值、相位角指令值的至少一个的补偿值；以及第二补偿单元，对所述转换器单元输出的直流电压或者逆变器单元输出的电流进行将在电动机的电气角最高频率以下选择的频率设为截止频率的低频截止处理以及增益处理，将由此得到的结果用作针对所述转矩指令值、电流指令值、电压指令值、频率指令值、相位角指令值的至少一个的补偿值。

为了抑制在直流电压上重叠的单相交流电压频率的2倍频率分量的脉动所引起的逆变器输出电流的拍频，除了附加对单相交流电压频率的2倍频率分量进行抽出而实现抑制的第1补偿单元的功能以外，还附加考虑了电动机的响应度的第2补偿单元，从而不依赖于在转换器单元中设置的电容器的电容、电动机的响应特性，而能够提高逆变器输出电流的拍频抑制的性能。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1中的电力变换装置的结构例的概略电路图。