[发明专利]具有电流型逆变器的电力变换器

说明书

本发明涉及电力变换器，尤其涉及含有电流型逆变器的电力变换器，它适用于当增加种种新功能于电力变换系统时、防止电流型逆变器输出中的高次谐波分量作用于负载。

JP-A-62-163579最近提出了一种PWM（脉宽调制）电流型逆变器，其优点在于，其控制电路在结构上简单，利用它驱动的电动机噪声可以减少。日本电气工程师学会1987年会议发表的文章中（No15）报道了这种PWM电流型逆变器应用于要求高可靠性和高宁静的电梯控制之中的情况。

这种类型的电力变换器包含一变换器单元、和一逆变器单元、在两者之间插入一直流电抗器。变换器单元由包含单片微机的控制单元进行PWM电流控制，而逆变器单元也由包含微机的控制单元通过PWM控制进行频率控制。变换器单元的微机接收来自电源的零交叉信号（过零信号），用该信号实现同步。与电源同步的方法参见日本专利JP-A-62-171470、JP-A-62-290359、JP-A-63-7165和JP-A-63-7166中。

然而传统方法的缺点在于：如果电源同步达不到高精度、则变换器单元的直流输出电流有6或12倍电源频率的脉动（ripple），如果直流电抗器的电感很小，则脉动就会通过逆变器单元加到构成负载的感应电动机上，从而在电动机中产生扭矩脉动。扭矩脉动是一种旋转脉动、在机械系统中会产生振动或噪声，且会损坏连接件或类似部件。用这种电动机驱动的电梯也会使乘在里面的乘客感到不舒服。在传统的方法中这个问题是通过加大直流电抗器的电感来解决的。但是，当 整个系统在容积上增大时，直流电抗器的体积和费用不可避免地要增加。因此在大容量的系统中，有必要减少直流电抗器的体积和成本。

日本电气工程师学会1988年年会第1483号文中提出了有关这一点的改进技术。这一技术是在控制电流型逆变器系统中按照直流电源脉动变换逆变器的脉冲分布。然而逆变器的输出电流不一定是正弦形式，而是其中包含了许多高次谐波分量。因此，这种扭矩脉动不能有效地减少。

另一方面，JP-A-62-163577中提出了一种使电流型逆变器系统的输出正弦特性与有效地利用输出电流相配的系统，其中，一预定的时间间隔，在每次采样中，与三相正弦波的瞬时值成比例地划分。这种已有技术方法必须解决有选择地除去包含在输出电流中的哪些高次谐波的问题，以及为了这一目的，怎样计算PWM脉冲的宽度的问题。

如上所述，传统的方法在全力考虑其逆变器的控制时没有充分注意到减小直流电抗器的电感或电流型逆变器系统输出的高次谐波分量。因此要减小直流电抗器的尺寸、从而降低成本或高次谐波输出分量是很困难的。

因此，本发明的目的之一是提供一种包含电流型逆变器的电力变换器，它可以减少直流电抗器的尺寸。

本发明的另一目的是提供一种包含电流型逆变器的电力变换器，它适合于提供给负载以一其高次谐波分量降低了的电流。

本发明的再一目的是提供一种包含电流型逆变器的电力变换器，它适合于给负载提供一个从其所有高次谐波分量中降低特定高次谐波分量的电流。

按照本发明提供的电力变换器包含一逆变器单元的PWM控制系统，该控制系统包含根据种种指令控制PWM控制的调制率的装置。

在逆变器单元的PWM控制系统的PWM控制中引入的调制率的控制，允许逆变器单元的输出电流精确地按照预定的指令进行控制，结果叠加在加到逆变器上的直流电流上的脉动以及输出电流的高次谐波分量的影响传输到作为负载的感应电动机上时大为减弱，使感应电动机或负载精确地受指令的控制。

图1是按照本发明的一实施例的电流型逆变器的基本电路结构的方框图。

图2是按照本发明的一实施例的事件计算过程的流程图。

图3是加到图1实施例的逆变器单元的每个晶体管上的脉冲图形的、作为举例说明的时间关系图。

图4是解释图2流程图中的步骤F1400的工作的示意图。

图5是按本发明一实施例、在微机10中进行的脉冲图形的事件设置过程的流程图。

图6是按本发明的第二实施例的电流型逆变器的基本电路结构的方框图。

图7是图6实施例中事件计算过程的流程图。

图8A和图8B是在图6实施例中进行的直流电流的脉动分量和纠正调制率数据之间的关系图。

图9是按本发明的第三实施例的电流型逆变器的基本电路结构的方框图。

图10是图9实施例中事件计算过程的流程图。

图11是本发明第四实施例的电流型逆变器的基本电路结构的方框图。

图12是图11实施例中的事件计算过程的流程图。