[发明专利]三相逆变器

说明书

提供一种三相逆变器，其具备与直流电压源并联的电容器和由半导体开关元件构成的三相桥式电路，将两个开关元件之间的连接点作为各相的交流输出端子，并生成一个开关动作周期内的、包含三相的PWM脉冲中的除了正侧脉冲的脉冲宽度为最大的相之外的其他两相的正侧脉冲的相互位置关系是与一相的正侧脉冲包含了另一相的正侧脉冲的状态相比时间轴上的重复范围较少的位置关系的其他两相的PWM脉冲的三相的PWM脉冲。

本申请是申请日为2019年2月27日、国家申请号为201910147527.X、发明名称为“三相逆变器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通过对用于驱动三相逆变器(inverter)的半导体开关元件的PWM(脉冲宽度调制)脉冲的生成时机(timing)进行操作，以降低直流部的电容器中流动的高频电流(纹波电流(ripple current))，从而对电容器的发热进行抑制的技术。

背景技术

图10是对感应电动机(induction motor)等的负载M进行驱动的三相二级全桥(2level full-bridge)逆变器(下面称“逆变器”)的主电路构成图。

图10中，S_up、S_un、S_vp、S_vn、S_wp、及S_wn为IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)等的半导体开关元件，M为负载，C_DC为与逆变器的直流部连接的电容器，E_DC为逆变器的直流输入电压，i_DCin为直流母线电流，i_u、i_v、及i_w为各相的交流输出电流，v_uv、v_vw、及v_wu为各线之间的电压。

图11示出了由逆变器输出的电压向量(瞬时空间向量)、与各电压向量相对应的U相、V相、及W相的开关动作模式(pattern)(S_u，S_v，S_w)、及i_DCin。

开关动作模式(S_u，S_v，S_w)中，「1」表示上臂的开关元件为ON(连通)的状态，「0」表示下臂的开关元件为ON的状态，例如，(1，0，0)表示U相的上臂的开关元件S_up为ON且V相和W相的下臂的开关元件S_vn和S_wn为ON的状态。

由图11显然可知，就直流母线电流i_DCin的瞬时值而言，根据电压向量即开关动作模式，其绝对值与逆变器的各相的输出电流中的一个相等，并且其极性也唯一确定。

例如，在电压向量V₁中，开关动作模式为上述的(1，0，0)，开关元件S_up、S_vn、及S_wn为ON，所以i_DCin与+i_u相等。

接着，对逆变器产生三相交流电压，并向负载M供给三相交流电流的情况下的动作进行说明。

图12(a)是表示逆变器的各相的输出电压v_u、v_v、及v_w和电流i_u、i_v、及i_w的波形图。这里，电压和电流为三相正弦波，电压振幅(相当于调制率)＝0.7[pu]，电流振幅＝0.5[pu]，功率因数(power factor)＝1。需要说明的是，pu是“每单位”(per unit)的略称，表示相对于基准值(例如，最大值)的比率。