[发明专利]使用固定脉冲模式的功率变换器控制系统和控制方法

说明书

本发明使得可以根据调制比来进行最佳切换次数下的固定脉冲模式控制。设定输出目标调制比d_ref所需的最小电平数L_duty(S2)。设定功率变换器的电压基波和谐波当中的要控制的电压阶数的总数N_volt(S3)。彼此比较所设定的所需最小电平L_duty和要控制的电压阶数的总数N_volt，并将较大的一方确定为目标调制比下的四分之一周期中的切换次数N(S4‑S6)。当N_volt被确定为切换次数N时，设定输出电压的形状(S7)。基于所确定的目标调制比和四分之一周期中的切换次数N，获得N次的切换相位，以及导出其中设定了与那些目标调制比、输出电压形状和相位相应的输出电压电平的一个周期的脉冲模式(S8,S9)。

技术领域

本发明涉及使用逆变器输出电压的系统中的脉冲调制方法。

背景技术

考虑其中通过整流器(二极管整流器、PWM变换器、120°传导变换器等)将输入的三相AC电压变换成DC电压并且通过逆变器将DC电压输出为具有期望的频率和期望的振幅的AC电压的系统。

在这样的系统中，对于功率变换器的输出，通常使用在载波的一个周期中平均地表现目标电压的三角波比较PWM。然而，存在为了优化电压输出而使用除三角波比较PWM以外的调制方法的情况，固定脉冲模式方法是所述调制方法的例子。在这种方法中，预先导出评价指标的最佳脉冲模式并变换成表格(或表格化)，并根据表格进行切换。

作为评价指标，存在切换次数、电压基波、电压谐波(或电压高阶谐波)等。在这样的评价指标当中，关注切换次数或脉冲数。例如，非专利文献1描述了考虑到电压基波和电流谐波(或电流高阶谐波)而导出脉冲模式的方法。这里，假设在9倍于电源周期的载波频率下的三角波比较PWM是最小脉冲数，输出电压的半周期的脉冲数被设定为5。

此外，在专利文献1中，对于三电平变换器或三电平逆变器，作为在低调制比的表现时脉冲宽度变窄的对策，在低调制比下使用脉冲数从5减少到3的脉冲模式，并且讨论了其切换方法。

关于固定脉冲模式，以关于切换次数、脉冲形状(或脉冲形式)和目标调制比的信息为前提，考虑到电压基波和电压(或电流)谐波这两者来确定切换相位。

由于作为前提的切换次数和脉冲形状会影响电压基波的精度和电压谐波的大小，特别是在多电平的情况下，需要根据调制比来适当地改变设定。在高调制比的表现时必须输出最大电平也是重要的。

在针对其充分研究了固定脉冲模式的导出的二电平或三电平逆变器的情况下，由于仅通过输出+1或-1电平，输出就变成最大电平，因此在脉冲数固定的情况下进行导出是基础。

然而，在多电平逆变器中，输出最大电平所需的切换次数可能大于为了抑制谐波而期望提供的切换次数。在这种情况下，在高调制比下，取决于电平数的限制来确定切换次数。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利第6270696号

非专利文献

非专利文献1：冢越昌彦，松濑贡规，“用于获得适合于大容量PWM整流器系统中的谐波调节的固定脉冲模式的方法”，日本电气工程师学会公报，工业应用协会刊物D，131(3)，2011

发明内容

在非专利文献1和专利文献1的情况下，由于三电平功率变换器是非专利文献1和专利文献1的主要应用对象，因此无法解决在确定切换次数(脉冲数)时多电平逆变器特有的问题。

在多电平逆变器中，为了输出最大调制比，必须在输出的一个周期内输出最大电压电平。即，如果设定的切换次数太小，则无法输出最大电压电平，从而无法表现高调制比。相反，如果不必要地或不加区别地增加切换次数，则切换损失增加，从而导致装置的尺寸增加。