專利名稱：Pwm逆變器控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PWM逆變器控制裝置，特別是涉及在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件的多電平PWM逆變器控制裝置。
背景技術(shù)：
為了進(jìn)行交流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的控制，廣泛使用了PWM逆變器控制裝置。在該P(yáng)WM逆變器控制裝置的輸出電流因某種異常而增加的情況下，為了PWM逆變器控制裝置的安全和作為負(fù)載而被連接的設(shè)備的安全，有必要進(jìn)行輸出電流的限制或保護(hù)動作。為了實(shí)現(xiàn)這樣的保護(hù)動作，以往采用通過切斷控制開關(guān)元件的通、斷的選通信號來使全部開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)以進(jìn)行保護(hù)的基極阻斷(base block)動作來確保安全。
在圖4的流程圖中示出在這樣的現(xiàn)有PWM逆變器控制裝置中、檢測輸出電流的異常以進(jìn)行保護(hù)的動作。首先，檢測輸出電流，將其電流值定為I(步驟41)，將該電流值I與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值Ith進(jìn)行比較(步驟42)。在步驟42中，當(dāng)電流值I小于基準(zhǔn)值Ith時，進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟43)；當(dāng)電流值I大于等于基準(zhǔn)值Ith時，進(jìn)行基極阻斷動作(步驟44)。然后，當(dāng)下一個控制周期到來時，采取同樣的做法將電流值I與基準(zhǔn)值Ith進(jìn)行比較，繼續(xù)基極阻斷動作，直至電流值I變得小于基準(zhǔn)值Ith為止。
根據(jù)這樣的現(xiàn)有的PWM逆變器控制裝置，在發(fā)生某種異常、輸出電流增加的情況下，進(jìn)行基極阻斷動作以進(jìn)行保護(hù)動作。但是，不僅提出了使輸出電壓在正、負(fù)2個電平之間切換的PWM逆變器控制裝置，而且，還提出了以削減所發(fā)生的高次諧波分量為目的，使輸出電壓在正、中間電位、負(fù)3個電平之間切換的多電平PWM逆變器控制裝置。
在多電平PWM逆變器控制裝置中，在各開關(guān)元件的兩端，僅施加直流電源一半的電壓。因此，各開關(guān)元件的耐壓僅為直流電源的電壓的一半，如將直流電源的電壓原樣施加于兩端，則會引起過電壓擊穿。而且，在這樣的多電平PWM逆變器控制裝置中，由于進(jìn)行開關(guān)動作的開關(guān)元件數(shù)量多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以在由基極阻斷進(jìn)行保護(hù)動作時發(fā)生了問題。該問題是指在從正常動作切換為基極阻斷動作時，再從基極阻斷動作切換為正常動作時，各開關(guān)元件的動作定時發(fā)生偏移，由此對1個開關(guān)元件施加了正常情況的兩倍以上的電壓，引起了過電壓擊穿。
例如，當(dāng)串聯(lián)連接的4個開關(guān)元件之中的3個同時成為導(dǎo)通狀態(tài)時，直流電源的電壓便原樣施加于剩下的1個開關(guān)元件上，造成了擊穿。
為了防止這樣的弊病，如特開平10-164854號公報中所述的那樣，因電源短路或過電流而使開關(guān)元件擊穿時，為了檢測異常狀態(tài)，防止因過電壓造成開關(guān)元件的進(jìn)一步的擊穿，提出了使切斷特定的開關(guān)元件的定時延遲的方法。
根據(jù)這樣的使切斷特定的開關(guān)元件的定時延遲的方法，有可能防止開關(guān)元件的擊穿，對裝置進(jìn)行保護(hù)。但是，在想要安全地保護(hù)多電平PWM逆變器控制裝置，同時實(shí)現(xiàn)向正常運(yùn)轉(zhuǎn)的平滑復(fù)原時，必須進(jìn)行非常復(fù)雜的定時控制。
另外，當(dāng)檢測到的過電流等的異常為暫時的情形時，雖然要求從保護(hù)動作向正常動作的平滑復(fù)原，但在使開關(guān)元件全部關(guān)斷的由基極阻斷進(jìn)行的保護(hù)方法及進(jìn)而使切斷特定的開關(guān)元件的定時延遲的保護(hù)方法中，卻難以平滑地進(jìn)行向正常動作的復(fù)原。
在上述現(xiàn)有的多電平PWM逆變器控制裝置中，存在下述問題。
(1)在僅進(jìn)行了由基極阻斷執(zhí)行的保護(hù)動作時，有可能在對開關(guān)元件施加過電壓后造成擊穿。
(2)在想要使切斷特定的開關(guān)元件的定時延遲而又防止開關(guān)元件擊穿時，控制算法變得復(fù)雜。
(3)在進(jìn)行了使全部的開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)的保護(hù)動作時，難以平滑地進(jìn)行從保護(hù)動作向正常動作的復(fù)原。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多電平PWM逆變器控制裝置，其在安全地從正常動作切換到保護(hù)動作，再從保護(hù)動作向正常運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)原時，能夠用簡單的算法實(shí)現(xiàn)可確保逆變器主體的安全、同時還可對作為負(fù)載而被連接的設(shè)備進(jìn)行安全供電的保護(hù)動作。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的PWM逆變器控制裝置，在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件，具備電流檢測電路，檢測輸出電流的電流值；以及控制器，當(dāng)用上述電流檢測電路測得的電流值是大于等于預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值而小于比上述第1基準(zhǔn)值電平大的第2基準(zhǔn)值的電平時，輸出從全部相為O狀態(tài)開始的零矢量，該O狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；當(dāng)上述電流值是大于等于上述第2基準(zhǔn)值而小于比上述第2基準(zhǔn)值電平大的第3基準(zhǔn)值的電平時，在輸出上述零矢量之后進(jìn)行使全部的開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作；當(dāng)上述電流值大于等于上述第3基準(zhǔn)值時，進(jìn)行緊急停止。
根據(jù)本發(fā)明，在用電流檢測電路測得的電流值I大于等于第1電流值時，在成為總是從OOO狀態(tài)開始的零矢量狀態(tài)后，進(jìn)行基極阻斷動作或緊急停止動作。因此，無論進(jìn)行保護(hù)動作之前的開關(guān)元件的狀態(tài)是P、N、O中的任何狀態(tài)，電壓變化都被抑制為直流電源一半的電壓，開關(guān)元件不會因過電壓而被擊穿。
另外，由于P、N、O狀態(tài)是正常動作時也使用的狀態(tài)，所以有可能平滑地進(jìn)行從PPP、OOO、NNN這樣的零矢量的狀態(tài)向正常動作的復(fù)原，可以無需復(fù)雜的算法而進(jìn)行保護(hù)動作。
另外，在進(jìn)行基極阻斷動作之后向正常動作復(fù)原時，上述控制器也可以在進(jìn)行零矢量的輸出動作之后進(jìn)行向正常動作的復(fù)原。
根據(jù)本發(fā)明，在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，由于必然要經(jīng)過零矢量輸出動作，所以在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，可防止開關(guān)元件因過電壓而被擊穿。
另外，本發(fā)明的PWM逆變器控制裝置，在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件，其特征在于，具備電流檢測電路，檢測輸出電流的電流值；以及控制器，當(dāng)用上述電流檢測電路測得的電流值是大于等于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時，在輸出使全部相處于O狀態(tài)的零矢量之后，進(jìn)行使全部開關(guān)元件成為關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作，其中O狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；當(dāng)上述電流值小于上述基準(zhǔn)值時，在輸出使全部相成為上述O狀態(tài)的零矢量之后復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明，設(shè)定成在從正常動作切換到基極阻斷動作所執(zhí)行的保護(hù)動作時，在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，必然從OOO狀態(tài)開始的零矢量狀態(tài)。因此，在從正常動作切換到保護(hù)動作時和從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，可防止開關(guān)元件因過電壓而被擊穿。
進(jìn)而，也可以使上述零矢量為如下的矢量從OOO狀態(tài)開始，在PPP狀態(tài)和NNN狀態(tài)之間必然是OOO狀態(tài)；其中OOO狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)，PPP狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第1和第2個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的正電平的狀態(tài)，NNN狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第3和第4個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的負(fù)電平的狀態(tài)。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的PWM逆變器控制方法的流程圖。
圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的PWM逆變器控制方法的流程圖。
圖4是表示現(xiàn)有的PWM逆變器控制方法的流程圖。
再有，圖中的符號如下1為控制器，2為電流檢測電路，3為直流電源，41～44為步驟，11～12為分壓電容器，101～112為開關(guān)元件，201～212為續(xù)流二極管，301～306為箝位二極管。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
(第1實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
本實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置由控制器1、電流檢測電路2、直流電源3、平滑電容器11、12、開關(guān)元件101～112、續(xù)流二極管201～212、中間電平輸出用箝位二極管301～306構(gòu)成。
控制器1通過控制輸入到各開關(guān)元件101～112的柵極的選通信號來控制各開關(guān)元件101～112的通/斷的定時。電流檢測電路2用來測定來自PWM逆變器控制裝置的輸出電流的電流值。
在該P(yáng)WM逆變器控制裝置中，按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件，例如在由4個開關(guān)元件101～104構(gòu)成的電路中，當(dāng)開關(guān)元件101、102導(dǎo)通時，輸出正電壓；當(dāng)開關(guān)元件102、103導(dǎo)通時，輸出中間電位；當(dāng)開關(guān)元件103、104導(dǎo)通時，輸出負(fù)電壓。
在以下的說明中，以開關(guān)元件101～112之中的串聯(lián)連接的4個開關(guān)元件的組為1相，假定從上側(cè)起為S1、S2、S3、S4，則以上側(cè)2個開關(guān)元件S1和S2導(dǎo)通的狀態(tài)作為輸出直流母線電壓的正電平的P狀態(tài)，以正中間2個開關(guān)元件S2和S3導(dǎo)通的狀態(tài)作為輸出電容器分壓后的中性點(diǎn)電壓的O狀態(tài)，以下側(cè)2個開關(guān)元件S3、S4導(dǎo)通的狀態(tài)作為輸出直流母線電壓的負(fù)電平的N狀態(tài)而表現(xiàn)。
本實(shí)施方式中的控制器1在正常動作中通過使各相的狀態(tài)分別成為P、N、O中的任一狀態(tài)，控制對電動機(jī)的輸出電壓。而且，在本實(shí)施方式中，在控制器1進(jìn)行保護(hù)動作時，通過控制各開關(guān)元件使之成為零矢量狀態(tài)，來進(jìn)行各開關(guān)元件的保護(hù)和所連接的設(shè)備的保護(hù)。在此處，所謂零矢量狀態(tài)是指使各相的輸出電壓為相同電平的狀態(tài)，以三相多電平PWM逆變器控制裝置為例，按順序記述各相的話，PPP、OOO、NNN的3種狀態(tài)為零矢量狀態(tài)。
圖1所示的本實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置僅在控制器1的控制算法方面有特點(diǎn)，其它的電路結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的多電平PWM逆變器控制裝置一樣，故省略其詳細(xì)的說明。
接著，參照圖2的流程圖，詳細(xì)地說明本實(shí)施方式的多電平PWM逆變器控制裝置的動作。
首先，用電流檢測電路2檢測輸出電流，將其電流值定為I(步驟21)，控制器1將該電流值I與預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值I1進(jìn)行比較(步驟22)。在步驟22中，當(dāng)電流值I小于第1基準(zhǔn)值I1時，控制器1進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟23)。在步驟22中，當(dāng)電流值I大于等于第1基準(zhǔn)值I1時，控制器1中止正常動作，為安全起見切換為輸出零矢量的動作。
在此處，對輸出零矢量的動作進(jìn)行說明，控制器1順序切換輸出PPP、OOO、NNN矢量，但設(shè)定為在切換為輸出零矢量的動作時，一定從OOO開始輸出。這是因?yàn)橛捎跓o法預(yù)測輸出零矢量之前的脈沖圖形，所以在切換為輸出零矢量的動作時，在先輸出PPP、NNN的情況下，施加在開關(guān)元件上的電壓會發(fā)生急劇變化，并且開關(guān)元件的通、斷定時有偏差，所以在最壞的狀態(tài)下，會對1個開關(guān)元件施加全部電壓，導(dǎo)致設(shè)備被破壞。
例如，在某相的4個開關(guān)元件的狀態(tài)為P狀態(tài)的情況下，作為保護(hù)動作使該相的開關(guān)元件的狀態(tài)成為N狀態(tài)時，由于電壓從正電平變化到負(fù)電平，所以發(fā)生直流電源3的電壓那么大的電壓變動。另外，反之，在某相的4個開關(guān)元件的狀態(tài)為N狀態(tài)的情況下，作為保護(hù)動作使該相的開關(guān)元件的狀態(tài)成為P狀態(tài)時，由于電壓從負(fù)電平變化到正電平，所以發(fā)生直流電源3的電壓那么大的電壓變動。與此相對，在某相的開關(guān)元件的狀態(tài)為O狀態(tài)的情況下，無論此前的狀態(tài)為P、N、O中的任何狀態(tài)，電壓的變化即使為最大，也不過是直流電源3的一半的電壓，即使開關(guān)元件的通/斷定時有偏差，對1個開關(guān)元件也僅施加直流電源3的一半的電壓。
另外，與在輸出PPP的零矢量之后輸出NNN的零矢量的情況相反的情況下，如以上說明過的那樣，由于開關(guān)元件的通、斷定時的偏差，有將全部電壓施加在1個開關(guān)元件上的危險性，所以設(shè)定為在輸出PPP、NNN的零矢量的前后輸出OOO的零矢量更為安全。
接著，控制器1在步驟24中輸出零矢量后，將檢測到的輸出電流值I與第2基準(zhǔn)值I2進(jìn)行比較(步驟25)。在步驟25中，當(dāng)電流值I小于第2基準(zhǔn)值I2時，繼續(xù)零矢量的輸出動作(步驟26)，返回到與第1比較值I1進(jìn)行比較的處理(步驟22)。在步驟22中，當(dāng)電流值I小于第1基準(zhǔn)值I1時，復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟23)，而當(dāng)電流值I大于等于第1基準(zhǔn)值I1時，繼續(xù)輸出零矢量的動作。從而，當(dāng)電流值I大于等于第1基準(zhǔn)值I1而小于第2基準(zhǔn)值I2時，繼續(xù)輸出零矢量。
在將步驟25中的電流值I與第2基準(zhǔn)值I2進(jìn)行比較時，當(dāng)檢測到的輸出電流值I大于等于第2基準(zhǔn)值I2時，控制器1將電流值I與第3基準(zhǔn)值I3進(jìn)行比較(步驟27)。在步驟27中，當(dāng)電流值I小于第3基準(zhǔn)值I3時，控制器1進(jìn)行使全部開關(guān)元件101～112的動作停止的基極阻斷動作(步驟28)。然后，在步驟28的處理后，返回到將電流值I與第2比較值I2進(jìn)行比較的處理(步驟25)，進(jìn)行與上述情況同樣的處理，而當(dāng)電流值I大于等于第2基準(zhǔn)值I2時，繼續(xù)基極阻斷動作。從而，當(dāng)電流值I大于等于第2基準(zhǔn)值I2而小于第3基準(zhǔn)值I3時，控制器1繼續(xù)基極阻斷動作。
在將步驟27中的電流值I與第3基準(zhǔn)值I3進(jìn)行比較時，當(dāng)檢測到的電流值I大于等于第3基準(zhǔn)值I3時，控制器1中止逆變器的動作作為最終的保護(hù)，發(fā)出在確認(rèn)全部的安全后進(jìn)行再啟動的警告(步驟29)。
在上述的處理中，由基極阻斷進(jìn)行保護(hù)動作、從使全部開關(guān)元件101～112關(guān)斷的狀態(tài)向正常動作復(fù)原時，由于直接向正常動作復(fù)原，根據(jù)與設(shè)備連接的電動機(jī)等的狀況，有發(fā)生沖擊的可能性。因此，設(shè)定為控制器1在進(jìn)行了步驟28中的基極阻斷動作后，不直接向正常動作復(fù)原，而必然經(jīng)過輸出步驟26的零矢量之后向正常動作復(fù)原。
再有，將上述第1基準(zhǔn)值I1設(shè)定為比額定電流值稍大的水平。也就是說，該第1基準(zhǔn)值I1是即使由于急劇加減速或負(fù)載的變動而超過額定電流值，但如果時間短尚可容許的水平。從而，控制器1在輸出零矢量的同時，等待電流值I減少，如小于該第1基準(zhǔn)值I1，則返回到正常的動作。由于在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時也輸出P、N、O狀態(tài)的矢量本身，且由于可將該動作作為正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一部分，所以有可能從保護(hù)動作平滑地進(jìn)行向正常運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)原。
另外，第2基準(zhǔn)值I2是比第1基準(zhǔn)值I1大，但如果時間極短尚可容許的水平。電流值I成為大于等于第2基準(zhǔn)值I2的狀態(tài)，是在進(jìn)行超出設(shè)備的能力的動作時、或因負(fù)載的急劇變化而發(fā)生的。但是，由于有必要立即返回到額定電流值，所以控制器1不是無法使輸出電流急劇下降的零矢量狀態(tài)，而通過基極阻斷進(jìn)行保護(hù)動作。
進(jìn)而，第3基準(zhǔn)值I3是比第2基準(zhǔn)值I2大的值，電流值I成為大于等于第3基準(zhǔn)值I3的狀態(tài)是發(fā)生了某種異常的狀態(tài)，由于必須在確認(rèn)了安全之后進(jìn)行復(fù)原，所以設(shè)備本身不自動復(fù)原。在此處用緊急停止表示該狀態(tài)。
這樣，之所以設(shè)定第1至第3基準(zhǔn)值I1～I(xiàn)3并根據(jù)測得的電流值I的大小來切換保護(hù)動作的方法是為了在輕度異常時，使其可立即復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而在重度異常時，為了確保安全，使其可立即停止動作。也就是說，是為了實(shí)現(xiàn)如下要求在使與設(shè)備連接的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，盡量不中斷運(yùn)轉(zhuǎn)，在發(fā)生了某種事故時，安全地進(jìn)行停止動作。
根據(jù)本實(shí)施方式的多電平PWM逆變器控制裝置，當(dāng)用電流檢測電路2測得的電流值I大于等于第1基準(zhǔn)值I1時，總是在成為零矢量狀態(tài)后，進(jìn)行基極阻斷動作或緊急停止動作。而且，在從正常動作變成零矢量狀態(tài)時，首先設(shè)定成為OOO狀態(tài)。因此，無論進(jìn)行保護(hù)動作之前的開關(guān)元件的狀態(tài)是P、N、O中的任何狀態(tài)，電壓變化都被抑制為直流電源3的一半的電壓，開關(guān)元件不會因過電壓而被擊穿。
另外，由于P、N、O這樣的狀態(tài)是也可以在正常動作時使用的狀態(tài)，所以有可能平滑地進(jìn)行從PPP、OOO、NNN這樣的零矢量狀態(tài)向正常動作的復(fù)原，無需復(fù)雜的算法，即可進(jìn)行保護(hù)動作。
進(jìn)而，在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，由于必然經(jīng)過零矢量輸出動作，所以在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，可防止開關(guān)元件因過電壓而被擊穿。
(第2實(shí)施方式)接著，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置。
由于本實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置相對于圖1所示的第1實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置而言，只有控制器1的控制算法不同，所以在以下的說明中，參照圖3的流程圖，說明本實(shí)施方式的PWM逆變器控制裝置的動作。
首先，用電流檢測電路2檢測輸出電流，將其電流值定為I(步驟31)，控制器1將該電流值I與上述第2基準(zhǔn)值I2進(jìn)行比較(步驟32)。在步驟32中，當(dāng)電流值I小于第2基準(zhǔn)值I2時，控制器1進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟33)。在步驟32中，當(dāng)電流值I大于等于第2基準(zhǔn)值I2時，控制器1中止正常動作，為安全起見輸出零矢量(步驟34)。在此處，也可使控制器1僅輸出零矢量中的OOO矢量。然后，接著控制器1通過基極阻斷執(zhí)行保護(hù)動作(步驟35)。然后，再次將電流值I與第2基準(zhǔn)值I2進(jìn)行比較(步驟36)，當(dāng)電流值I大于等于第2基準(zhǔn)值I2時，繼續(xù)基極阻斷動作。在步驟36中，當(dāng)電流值I小于第2基準(zhǔn)值I2時，控制器1在輸出零矢量后(步驟37)，復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟33)。此處的零矢量也與步驟34一樣，可僅輸出零矢量中的OOO矢量。通過進(jìn)行這樣的處理，控制器1被設(shè)定為在從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原之前必然經(jīng)歷輸出零矢量的動作。
設(shè)想本實(shí)施方式應(yīng)用于控制與功能少的結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備連接的電動機(jī)的情況下的多電平PWM逆變器控制裝置。因此，在簡單地檢測出過電流的情況下，立即進(jìn)行基極阻斷動作，在從該基極阻斷動作復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，在進(jìn)行該基極阻斷動作之前、之后，輸出從OOO開始的零矢量。
在此處，在本實(shí)施方式中，也與上面說明過的第1實(shí)施方式一樣，可設(shè)置第3基準(zhǔn)值I3作為最終的保護(hù)，進(jìn)行使逆變器的動作緊急停止的動作作為最終的保護(hù)，或者累計(jì)基極阻斷的動作時間，如動作持續(xù)了某一定期間以上，即可進(jìn)行緊急停止。
雖然詳細(xì)地并且參照特定的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但可在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下進(jìn)行各種變更或修正，這對業(yè)內(nèi)人士是顯而易見的。
本申請是根據(jù)2002年6月12日申請的日本專利申請(特愿2002-171256)的申請，此處取其內(nèi)容作為參照。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，在多電平PWM逆變器控制裝置中，能夠得到如下的效果無需復(fù)雜的控制算法，在從正常動作安全地切換到保護(hù)動作、再從保護(hù)動作向正常動作復(fù)原時，也可確保逆變器主體的安全，同時使平滑的復(fù)原成為可能，還可對作為負(fù)載而被連接的設(shè)備進(jìn)行安全供電。
權(quán)利要求
1.一種PWM逆變器控制裝置，在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件，具備電流檢測電路，檢測輸出電流的電流值；以及控制器，當(dāng)用上述電流檢測電路測得的電流值大于等于預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值而小于比上述第1基準(zhǔn)值大的第2基準(zhǔn)值時，輸出從全部相為0狀態(tài)開始的零矢量，該0狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；當(dāng)上述電流值大于等于上述第2基準(zhǔn)值而小于比上述第2基準(zhǔn)值大的第3基準(zhǔn)值時，在輸出上述零矢量之后進(jìn)行使全部的開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作；當(dāng)上述電流值大于等于上述第3基準(zhǔn)值時，進(jìn)行緊急停止。
2.如權(quán)利要求1所述的PWM逆變器控制裝置，其特征在于上述控制器在進(jìn)行基極阻斷動作之后向正常動作復(fù)原時，在進(jìn)行零矢量的輸出動作之后進(jìn)行向正常動作的復(fù)原。
3.一種PWM逆變器控制裝置，在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件，其特征在于，具備電流檢測電路，檢測輸出電流的電流值；以及控制器，當(dāng)用上述電流檢測電路測得的電流值是大于等于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時，在輸出使全部相處于0狀態(tài)的零矢量之后，進(jìn)行使全部開關(guān)元件成為關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作，其中0狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；當(dāng)上述電流值小于上述基準(zhǔn)值時，在輸出使全部相成為上述0狀態(tài)的零矢量之后復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的PWM逆變器控制裝置，其特征在于上述零矢量為如下的矢量全部相從000狀態(tài)開始，在PPP狀態(tài)和NNN狀態(tài)之間必然是000狀態(tài)；其中000狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)，PPP狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第1和第2個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的正電平的狀態(tài)，NNN狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第3和第4個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的負(fù)電平的狀態(tài)。
5.一種PWM逆變器控制方法，用于控制在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件的PWM逆變器控制裝置，其特征在于，具備下述步驟檢測輸出電流的電流值；當(dāng)上述電流值大于等于預(yù)先設(shè)定的第1基準(zhǔn)值而小于比上述第1基準(zhǔn)值大的第2基準(zhǔn)值時，輸出從全部相為0狀態(tài)開始的零矢量，該0狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；當(dāng)上述電流值大于等于上述第2基準(zhǔn)值而小于比上述第2基準(zhǔn)值大的第3基準(zhǔn)值時，在輸出上述零矢量之后進(jìn)行使全部的開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作；以及當(dāng)上述電流值大于等于上述第3基準(zhǔn)值時，進(jìn)行緊急停止。
6.如權(quán)利要求5所述的PWM逆變器控制方法，其特征在于在進(jìn)行基極阻斷動作之后向正常動作復(fù)原時，還包括在進(jìn)行零矢量的輸出動作之后進(jìn)行向正常動作的復(fù)原的步驟。
7.一種PWM逆變器控制方法，用于控制在正電平的直流母線電壓與負(fù)電平的直流母線電壓之間按每相串聯(lián)連接了4個開關(guān)元件的PWM逆變器控制裝置，其特征在于，具備下述步驟檢測輸出電流的電流值；當(dāng)上述電流值大于等于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值時，輸出使全部相成為0狀態(tài)的零矢量，其中0狀態(tài)是指從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)；在輸出上述零矢量之后進(jìn)行使全部開關(guān)元件成為關(guān)斷狀態(tài)的基極阻斷動作；以及當(dāng)上述電流值小于上述基準(zhǔn)值時，在輸出使全部相成為上述0狀態(tài)的零矢量之后復(fù)原到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的PWM逆變器控制方法，其特征在于上述零矢量是如下矢量從000狀態(tài)開始，在PPP狀態(tài)與NNN狀態(tài)之間必然是000狀態(tài)，其中，000狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第2和第3個開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出作為上述直流母線電壓的正電平與負(fù)電平之間的電壓的中間電位的狀態(tài)，PPP狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第1和第2開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的正電平的狀態(tài)，NNN狀態(tài)是指全部相從正電平的直流母線電壓側(cè)算起的第3和第4開關(guān)元件導(dǎo)通而輸出上述直流母線電壓的負(fù)電平的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種PWM逆變器控制裝置和控制方法，在多電平PWM逆變器控制裝置中，無需復(fù)雜的控制算法，安全地進(jìn)行從正常動作向保護(hù)動作的切換，安全且平滑地進(jìn)行從保護(hù)動作向正常動作的復(fù)原。在本發(fā)明中，當(dāng)測得的電流值I大于等于第1基準(zhǔn)值I
文檔編號H02M7/48GK1659776SQ0381354
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者田中善之, 山中克利, 渡邊英司 申請人:株式會社安川電機(jī)