[其他]电力变换器的控制装置

说明书

本发明是涉及电力变换器的控制装置，尤其是涉及既满足主电路的半导体元件的最小脉冲宽度的控制、又可改善输出波形的适用的电力变换器的控制装置。

以往的电力变换器（inverter或converter）的控制装置，人们所熟悉的是用断开或接通主电路半导体元件来进行多次的换流，并调制控制多个方形波脉冲的脉冲宽度的脉宽调制（PWM）控制方式。

其例是，如1985年电气学会全国大会论文集No.502中所述，提出了在三相电路上分别组合6个半导体元件（具有反相阻断功能的GTO晶体管或二极管和GTO晶体管的串联电路），直流扼流圈、电容器的电流型逆变器系统。其电路构成示于图1，实现了组成简单且紧凑的系统。1是三相交流电源，2、6是抑制过电压用的电容器，3是由6个GTO组成的电流型转换器（converter），4是直流扼流圈、5是由6个GTO构成的电流型逆变器（inverter），7是感应电动机式的负载。

然而，该系统的优点是，输出电压以往一直谋求正弦波化，所以作为负载7，即使连接通用的电动机，也极少发生噪音，但存在的问题是，由于输出电流除非对其采取特殊方法，否则它原来就是矩形波输出，因此将发生扭距脉动。

对于这种输出电流的问题，在特开昭60-98876号公报中，提出了产生脉冲波形，以使输出成为正弦波状的方式，其效果很好。

但是，在这个众所周知的例子中有时也存在着问题。这是在必须进行频率非常低的电流输出的情况下发生的。如图2所示，为了实现逆变器的等效输出电流I，要把PWM（脉宽调制）控制的io这样的电流指令输出给某一个相，而电流I在零附近时，脉冲电流指令io的脉冲宽度应该非常狭窄。尤其是在逆变器的输出频率相当低的时候，必须在正弦波输出上，连续地输出狭小宽度的脉冲。

但是，一般来说，电力变换器3、5所采用的GTO或晶体管，有一种不得使脉冲宽度比元件额定值更狭窄的最小脉冲宽度的限制，（例如“新驱动电子学”第279页，电气书院发行），从避免损坏元件的意义来说，约30～100微秒左右是脉冲宽度的极限值。

固此，存在的问题是，尽管电流在低频输出时，电流I应该变化，但是脉冲电流i的宽度被限制在上述的极限值上，而不能象i₁所示的那样变化，故输出电流有一部分不能形成正弦波。这种现象发生在整个三相输出的零交叉点附近，由于对其他相也有影响，所以每隔60度电气角都在其傍边发生扭距震动。

以上是以逆变器输出有关的问题为例加以说明，这一点对于转换器也可以说是相同的。在这种情况下，转换器的输入电流波形每隔60度电气角就离开正弦波一次，对电源来说，是产生高次谐波电流的原因。

在上述这种使统技术中，没有考虑电力变换器组成元件的最小脉冲宽度对输出的影响，电力变换器的输入输出波形都存在问题。

又，本申请人以前曾提出过申请，即①美国顺序号为2283（电力变换器的控制方法和装置），发明人为H.INABA等，和申请日期为1987年1月12日（提出的优先权为日本特愿昭61-2875号），②美国连续号2199（脉宽调制控制型电力变换器的控制装置），发明人为H.INABA等，和申请日期为1987年1月12日（提出的优先权为日本特愿昭61-2876号和特愿昭61-2877号）。但都没有谈到电力变换器元件的最小脉冲宽度对输出的影响。

本发明的目的，在于提供一种直到频率极低的范围为止的能使输入输出波形实现正弦波化的电力变换器的控制装置。

本发明的特点是，在向进行脉冲宽度控制的电力变换器（逆变器或转换器）的半导体元件，提供脉冲图形的脉冲产生装置中，当脉冲宽度比限制值小的时候，具有为使上述脉冲图形（pattern）成为规定函数而间掉脉冲的功能。

由于根据规定条件，对给于电力变换器的半导体元件的脉冲图形进行疏间，因此电力变换器的输入输出波形可成为正弦波，而且电力变换器的输入输出，不再受上述半导体元件最小脉冲宽度这一限制的影响。