[发明专利]电力逆变器与电动车辆的控制装置

说明书

本发明涉及电力逆变器的控制装置，电力逆变器用来把直流转变成至少有三个电位的交流相电压。更具体地说，涉及到构成电力逆变器的元件的开关控制的改进。

作为三级逆变器波形的改进，一种用来输出交替通过零电压的正、负脉冲电压的双极调制方法已在“一种产生并最佳化三级PWM波形的新方法”第1255至第1262页中提出过。文章中说明输出波形可借助于修正基准与预定的调制波幅值之间的关系得到改善。

当双极调制根据上面现有技术中描述的关系实现时，发现直流侧元件（与直流电压相连的两个开关元件）和交流侧元件（与交流输出端相连的两个开关元件）在开关元件中产生的损耗不均匀。由于缺少均匀性，直流侧元件和交流侧元件的热分布就不均匀，因而元件冷却系统要求按大的发热量值的元件来设计，而使逆变器系统变大。

本发明的目的是减小具有双极调制装置的三级逆变器系统。

本发明的另一个目的是提供一种控制装置，用来均恒在构成有双极调制装置的三级逆变器的主电路的开关元件中产生的热量分布。

本发明进一步的目的是提供一种电动车辆的控制装置，该电动车辆包括具有可扩展其运行范围的双极调制装置的三级逆变器。

为实现上述目的，在电力变换器的控制装置中，其中电力变换器用来把直流变成具有高电位、低电位、中电位的交流相电压，这种转换是借助于一开关装置和调制装置实现的，调制装置提供该电力变换器交流输出电压的半周，它借助于输出交替经过中间电位的高电 压和低电压来工作，为输出上述的中间电位流过开关装置的电流的平均值与通过与上述直流电的高电位或低电位相连的开关元件的电流的平均值之差小于通过与上述直流电的高电位或低电位相连的开关元件的电流的平均值。

为实现上述目的，一种电力变换器的控制装置，该电力变换器包括一个调制装置，用来把直流变成具有至少三个电位例如高、中、低的交流相电压，并且借助于输出交替通过中间电位的高电位和低电位来提供交流输出相电压的半周，有一个使高电位和低电位的脉宽的总和大于包括在交流输出相电压的半周内的中间电位的输出期间总和的装置。

为实现上述目的，一种电动车辆的控制装置，包括：一调制装置，用来借助于输出交替通过中间电位的高电位和低电位提供交流输出相电压的半周;一个电力变换器，用来把直流变成具有至少三个电位例如高、中、低的交流相电压;一个交流电动机，用来驱动电力变换器供电的电动车辆;还具有一个能使在上述逆变器的输出频率上的基波在几赫兹时都连续工作的装置。

使直流侧元件和交流侧元件的热量值不均匀的原因在于交流侧元件的导通时间比直流侧元件的导通时间较长，因此交流侧元件的供出电流比直流侧元件的电流大，例如约为2或3倍。

因此，内侧的开关元件和外侧的开关元件之间的平均电流的差变得小于外侧开关元件的平均电流，使得内侧和外侧电流之间的差减小了，因而生热量变均匀。

借助于设置一个使高电位和低电位的总的脉宽大于在双极调制范围内包括在交流输出相电压半周内的中间电位的总的输出周期的装置，每个开关元件的导通和截止的期间变得几乎相等，因而每个开关元件供电电流成为均匀的。

当使用包括双极调制装置的三级逆变器作为电动车辆的控制装 置时，电动车辆可从零伏开始。因为使用上述的优点提供了一个能使逆变器的输出频率下的基波低到几赫兹时连续运行的装置，可以实现满意的运行。

图1是表明本发明一个实施例的框图，

图2是三级逆变器的开关状态和输出相电压之间的关系图，

图3是图2中输出电压的放大图，

图4是双极调制范围图，

图5是表明偏值的设定图，

图6是表明对设定偏值进行限定的装置图，

图7是设定偏值的另一个例子，

图8是每一调制装置的范围与逆变器频率的关系，

图9是偏值和元件电流之间的关系，

图10是另一实施例的方框图，

图11是另一实施例的三级逆变器的开关状态和输出相电压之间的关系，

图12是本发明工作范围的另一实施例，

图13是本发明工作范围的另一实施例，

图14是当采用本发明和不采用本发明时元件平均电流的要求与逆变频率的关系。

下面解释本发明的概要，接着解释一个实施例，参考图1至图9。