專利名稱：逆變器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及逆變器裝置，具體涉及在二極管電橋與逆變器部之間的
直流環(huán)節(jié)(DClink)部中具有LC濾波器的逆變器裝置，該LC濾波器只 抑制逆變器的載波電流分量。
背景技術(shù)：
以往，作為逆變器的代表性主電路結(jié)構(gòu)， 一般采用通過(guò)整流電路、 平滑電路把商用交流電壓暫時(shí)轉(zhuǎn)換為直流電壓、并通過(guò)電壓式逆變器部 獲得交流電壓的結(jié)構(gòu)。這里，在平滑電路中為了平滑商用頻率引起的電 壓脈動(dòng)而需要大型電容器和電抗器，所以導(dǎo)致逆變器部的體積增大和成 本升高。因此，提出了使LC濾波器小型化且只抑制逆變器的載波電流分 量的主電路結(jié)構(gòu)(例如參照"電気學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告第998號(hào)「3.直流];y夕 付奢直接形交流電力変換回路(直接形交流電力変換回路技術(shù)i^O関 連技術(shù)O現(xiàn)狀S課題)(帶直流環(huán)節(jié)的直接式交流電力轉(zhuǎn)換電路(直接式 交流電力轉(zhuǎn)換技術(shù)及其關(guān)聯(lián)技術(shù)的現(xiàn)狀與課題))」(文獻(xiàn)l)")。
另一方面，眾所周知，在直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波器的逆變器裝置 中，針對(duì)負(fù)載變動(dòng)、輸出頻率變動(dòng)，有時(shí)在LC濾波器的諧振頻率下直流 電壓會(huì)發(fā)生脈動(dòng)，為此提出一種逆變器裝置(例如參照日本特開平9一 172783號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)2)),其利用HPF (高通濾波器)檢測(cè)直流電壓的振 動(dòng)分量，利用逆變器側(cè)的電流控制系統(tǒng)來(lái)抑制振動(dòng)。
在上述直流環(huán)節(jié)部具有小型化LC濾波器的逆變器裝置中，以在電 源頻率的6倍下使直流電壓脈動(dòng)為前提，在上述振動(dòng)抑制方法中存在如 下的問(wèn)題，電源脈動(dòng)分量的高次諧波頻率與濾波器的諧振頻率接近，所 以難以將兩者分離，由于直流電壓被平滑化，從而在輸入電流中產(chǎn)生低 次畸變。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是提供一種在直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波器的逆 變器裝置中，能夠抑制振動(dòng)、并且抑制輸入電流的畸變的逆變器裝置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的逆變器裝置的特征在于，該逆變器裝 置具有二極管電橋，其將輸入的三相交流電壓整流為直流電壓；逆變 器部，其將經(jīng)上述二極管電橋轉(zhuǎn)換后的上述直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并 輸出；LC濾波器，其具有電感元件和連接在上述逆變器部的輸入端之間 的電容元件，其中，所述電感元件連接于上述二極管電橋的一方輸出端 與上述逆變器部的一方輸入端之間；電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)上述LC濾波器 的上述電感元件的兩端電壓；以及控制部，其根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部檢 測(cè)出的上述電感元件的兩端電壓，來(lái)控制上述逆變器部，以使上述逆變 器部的輸入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波器的逆變器裝置中，上 述控制部控制逆變器部，以使逆變器部的輸入輸出電壓的傳遞特性成為 接近一階延遲系統(tǒng)的特性，由此能夠抑制振動(dòng)，并且抑制輸入電流的畸 變。另外，根據(jù)電感元件的兩端電壓進(jìn)行振動(dòng)抑制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)使二 極管電橋的輸出電流目標(biāo)值成為直流，且能夠進(jìn)行不與LC濾波器的諧振 頻率干擾的控制。
此外，在一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置中，上述控制部根據(jù)由上述電 壓檢測(cè)部檢測(cè)出的上述電感元件的兩端電壓，控制上述逆變器部的輸入 電流，以使上述逆變器部的輸入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲 系統(tǒng)的特性。
根據(jù)上述實(shí)施方式，上述控制部根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電 感元件的兩端電壓，來(lái)控制逆變器部的輸入電流，由此提高衰減系數(shù)， 并且通過(guò)與LC濾波器的電抗元件的常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益設(shè)定，使控制系統(tǒng)成 為接近一階延遲系統(tǒng)的特性，而改善穩(wěn)定性。
此外，在一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置中，上述控制部根據(jù)由上述電 壓檢測(cè)部檢測(cè)的上述電感元件的兩端電壓，控制上述逆變器部的電壓控制率，使上述逆變器部的輸入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲系 統(tǒng)的特性。
根據(jù)上述實(shí)施方式，上述控制部根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電 感元件的兩端電壓，控制逆變器部的電壓控制率，由此提高衰減系數(shù)， 并且通過(guò)與LC濾波器的電抗元件的常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益設(shè)定，使控制系統(tǒng)成 為接近一階延遲系統(tǒng)的特性，從而改善穩(wěn)定性。并且，由于可以利用電 壓控制率直接控制交流負(fù)載電流和直流負(fù)載電流之間的關(guān)系，所以能夠 實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的動(dòng)作。
此外，在一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置中，上述逆變器部被上述控制 部進(jìn)行向量控制。
根據(jù)上述實(shí)施方式，由控制部對(duì)上述逆變器部進(jìn)行向量控制，所以 能夠以穩(wěn)定的動(dòng)作來(lái)容易地實(shí)現(xiàn)速度控制。
如上所述可知，根據(jù)本發(fā)明的逆變器裝置，在直流環(huán)節(jié)部具有LC 濾波器的逆變器裝置中，能夠抑制振動(dòng)，同時(shí)抑制輸入電流的畸變，并 且由于根據(jù)電感元件的兩端電壓進(jìn)行振動(dòng)抑制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制， 使二極管電橋的輸出電流目標(biāo)值成為直流，并且與LC濾波器的諧振頻率 不干擾。
此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置，上述控制部根據(jù)由電壓檢 測(cè)部檢測(cè)出的電感元件的兩端電壓，來(lái)控制逆變器部的輸入電流，由此
提高衰減系數(shù)，同時(shí)通過(guò)與LC濾波器的電抗元件的常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益設(shè)
定，使控制系統(tǒng)成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性，從而改善穩(wěn)定性。
此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置，上述控制部根據(jù)由上述電 壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電感元件的兩端電壓，來(lái)控制逆變器部的電壓控制率，
由此提高衰減系數(shù)，同時(shí)通過(guò)與LC濾波器的電抗元件的常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益 設(shè)定，使控制系統(tǒng)成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性，從而改善穩(wěn)定性。并 且，由于可以利用電壓控制率直接控制交流負(fù)載電流和直流負(fù)載電流之 間的關(guān)系，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的動(dòng)作。
此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的逆變器裝置，由控制部對(duì)上述逆變器部 進(jìn)行向量控制，所以能夠以穩(wěn)定的動(dòng)作來(lái)容易地實(shí)現(xiàn)速度控制。


圖1是現(xiàn)有的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是表示上述逆變器裝置的直流電壓的圖。
圖2B是表示上述逆變器裝置的線電流的圖。
圖3是用于說(shuō)明向上述逆變器裝置插入阻尼電阻時(shí)的傳遞特性的圖。
圖4是上述逆變器裝置的框線圖。
圖5A是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖5B是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖5C是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖5D是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖6A是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖6B是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖6C是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖6D是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖7是上述逆變器裝置的伯德圖。 圖8是表示諧振系統(tǒng)和HPF特性的圖。
圖9是用于說(shuō)明對(duì)本發(fā)明的逆變器裝置進(jìn)行振動(dòng)抑制控制時(shí)的傳遞 特性的圖。
圖10A是上述逆變器裝置的框線圖。
圖10B是上述逆變器裝置的框線圖。
圖10C是上述逆變器裝置的框線圖。
圖10D是上述逆變器裝置的框線圖。
圖11是表示上述逆變器裝置的傳遞函數(shù)的圖。
圖12是表示上述逆變器裝置的振動(dòng)抑制系統(tǒng)的傳遞特性的伯德圖。
圖13是表示上述逆變器裝置的二階系統(tǒng)、相位超前的傳遞特性的伯 德圖。
圖14A是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。
6圖14B是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。
圖14C是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖14D是表示上述逆變器裝置的輸入電流的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖15A是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖15B是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖15C是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖15D是表示上述逆變器裝置的直流電壓的瞬態(tài)分析結(jié)果的圖。 圖16A是用于說(shuō)明在本發(fā)明的基于電壓控制率的諧振抑制中使用的
逆變器裝置的傳遞特性的圖。
圖16B是用于說(shuō)明在本發(fā)明的基于電壓控制率的諧振抑制中使用的
逆變器裝置的傳遞特性的圖。
圖16C是用于說(shuō)明在本發(fā)明的基于電壓控制率的諧振抑制中使用的
逆變器裝置的傳遞特性的圖。
圖17是上述逆變器裝置的框線圖。
圖18是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖19是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
在利用圖示的實(shí)施方式來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的逆變器裝置之前，說(shuō)明 本發(fā)明的逆變器裝置的動(dòng)作原理。
圖1表示文獻(xiàn)1 (「3.直流y y夕付含直接形交流電力変換回路(直 接形交流電力変換回路技術(shù)^乇。関連技術(shù)CO現(xiàn)狀S課題)」電気學(xué)會(huì)技 術(shù)報(bào)告第998號(hào)、2005年2月25日)披露的、在直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波 器的逆變器裝置的主電路結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該逆變器裝置具有由構(gòu) 成三相二極管電橋電路的6個(gè)二極管D1 D6組成的二極管電橋11，和 由構(gòu)成三相電橋電路的6個(gè)開關(guān)元件S1 S6組成的逆變器部12。并且， 上述逆變器裝置具有作為電感元件的一例的電感器L，其連接在二極管 電橋11的正極側(cè)輸出端和逆變器部12的正極側(cè)輸入端之間；和作為電 容元件的一例的電容器C，其連接在上述逆變器部12的輸入端之間。利用上述電感器L和電容器C來(lái)構(gòu)成LC濾波器。利用上述二極管電橋11
把來(lái)自三相交流電源10的三相交流電壓整流為直流，利用逆變器部12 把整流后的直流電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的三相交流電壓，并輸出給電機(jī)13。
該圖1所示的逆變器裝置的構(gòu)成要素與普通的帶直流電抗器的電壓
式逆變器裝置相同。但是，直流環(huán)節(jié)部的LC濾波器的電容器C的容量 比較小，在現(xiàn)有的1/100以下，為了使逆變器裝置的載波電流分量衰減， LC濾波器的諧振頻率也被設(shè)定為比以往高一位數(shù)以上的數(shù)kHz左右，電 抗器L的電感值也被設(shè)定為比較小的值。例如，普通的帶直流電抗器的 電壓式逆變器裝置的直流環(huán)節(jié)部的LC濾波器的電容器的容量為2000pF， 電抗器的電感值為lmH，諧振頻率被設(shè)定為113Hz左右，而圖l所示的 逆變器裝置的直流環(huán)節(jié)部的LC濾波器的電容器C的容量為4.4pF，電抗 器L的電感值為0.5mH，諧振頻率為3.4kHz。
因此，直流環(huán)節(jié)部的電抗器L、電容器C沒有平滑商用頻率分量的 作用，如圖2A的直流電壓(Vdc)的波形所示，在直流環(huán)節(jié)部產(chǎn)生以相 電壓的最小相為基準(zhǔn)的最大相的電位，并在商用頻率的6倍頻率下進(jìn)行 脈動(dòng)。并且，關(guān)于輸入電流也相同，在最大相和最小相的線間流過(guò)直流 電流，所以在逆變器部的輸入電流恒定時(shí)，成為圖2B的線電流的波形所 示的120。通電波形。
在此，在上述逆變器裝置中，輸出電壓相對(duì)LC濾波器的脈流電壓 的傳遞特性可以利用一般公知的二階公式來(lái)表示。
圖3表示在圖1的逆變器裝置的等效電路中向逆變器部側(cè)插入阻尼 電阻Rd的情況，在圖3中，14是簡(jiǎn)易表示逆變器部的電流源。
如圖3所示，通過(guò)插入阻尼電阻Rd，逆變器裝置的傳遞函數(shù)G (s) 由下式表示，可以根據(jù)阻尼電阻Rd的設(shè)定來(lái)改善LC濾波器的衰減特性其中，Vs表示從二極管電橋輸出的直流電壓，V。表示逆變器部的輸 出電壓，L表示電感器，C表示電容器，S表示拉普拉斯變量。
在上述文獻(xiàn)2 (日本特開平9—172783號(hào)公報(bào))中，檢測(cè)逆變器部
的輸出電壓，利用電流控制系統(tǒng)改變負(fù)載電流i。，由此如下式所示，等效
地插入阻尼電阻。
/。 = 。=冗
并且，此處的二極管電橋的輸出電壓V,是直流，所以通過(guò)在反饋路 徑中插入HPF (高通濾波器)，來(lái)只檢測(cè)由諧振引起的電壓，從而抑制諧 振。
圖4表示在"背景技術(shù)"中說(shuō)明的文獻(xiàn)2(日本特開平9—172783號(hào)公 報(bào))的逆變器裝置的框線圖。
下面，使用圖5A 圖5D、圖6A 圖6D示出將現(xiàn)有方式適用于逆 變器裝置的結(jié)果。圖5A 圖5D、圖6A 圖6D表示把HPF的截止頻率 設(shè)為600Hz、把增益G變?yōu)镺、 0.2、 0.4、 0.6時(shí)的瞬態(tài)分析結(jié)果。并且， 把逆變器部簡(jiǎn)易地設(shè)為電流源，通過(guò)圖4所示的HPF和增益G向電流指 令加上電壓諧振分量。
上述逆變器裝置的直流電壓需要是商用頻率的6倍頻率的脈流狀， 脈流分量是圖6A 圖6D的波形所示的包括高次諧波的畸變波，所以在 通過(guò)檢測(cè)直流電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振抑制控制時(shí)，難以進(jìn)行LC濾波器的諧振分 量與高次諧波分量的分離，使電流波形產(chǎn)生畸變。
如圖5B所示，在增益為0.2時(shí)，諧振電流被抑制，但如圖6A 圖 6D所示，由于電壓波形的補(bǔ)償，在脈流電壓中產(chǎn)生畸變，其結(jié)果，在相 的切換定時(shí)，波形產(chǎn)生振動(dòng)。另外，在嘗試提高增益進(jìn)行抑制時(shí)，如圖7 的伯德圖所示，在HPF的截止頻率附近(HPF和諧振系統(tǒng)的特性參照?qǐng)D 8)產(chǎn)生極，反而導(dǎo)致波形惡化的結(jié)果。
這樣，基于直流電壓檢測(cè)的振動(dòng)抑制難以適用于需要脈流電壓的逆 變器裝置。
以上結(jié)果表示由于直流電位與線電壓波形的電位差，畸變電流流過(guò) 電抗器L，在沒有諧振時(shí)，流過(guò)電抗器L的電流為直流，所以在本發(fā)明中通過(guò)檢測(cè)對(duì)電抗器L施加的電壓來(lái)抑制諧振。
圖9表示用于說(shuō)明將本發(fā)明的電抗器L的兩端電壓Vl用于諧振抑制
的逆變器裝置的傳遞特性的結(jié)構(gòu)圖，在圖9中，15是簡(jiǎn)易表示逆變器部
的電流源。
圖10A 圖10D是求出將電抗器L的兩端電壓用于諧振抑制時(shí)的諧 振系統(tǒng)的特性的框線圖，在按照?qǐng)DIOA到圖10D的順序等效轉(zhuǎn)換控制系 統(tǒng)時(shí)，最終成為由圖IOD所示的二階系統(tǒng)和相位超前構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)。
并且，圖II利用傳遞函數(shù)示出圖10A 圖〗0D的框線圖，由于第二 項(xiàng)是二階系統(tǒng)，所以能夠通過(guò)增益k來(lái)改善衰減特性，而第一項(xiàng)是相位 超前，所以能夠通過(guò)二者形成穩(wěn)定的接近一階延遲系統(tǒng)的特性。圖ll所 示的傳遞函數(shù)實(shí)質(zhì)上是一階延遲系統(tǒng)的特性。
圖13是表示增益為0.03 0.09時(shí)的二階系統(tǒng)、相位超前的傳遞特性 的伯德圖，由此可得知極、截止頻率大致一致。
圖12是表示振動(dòng)抑制系統(tǒng)的傳遞特性的伯德圖，在增益比較低時(shí)， 衰減特性得到改善，而當(dāng)增益提高時(shí)，可以形成接近一階延遲系統(tǒng)的穩(wěn) 定的特性。
圖14A 圖14D、圖15A 圖15D示出把增益G變?yōu)?、 0,03、 0.06、 0.09時(shí)的瞬態(tài)分析結(jié)果。圖14A 圖14D、圖15A 圖15D表示把電抗 器L的兩端電壓VL用于諧振抑制的逆變器裝置的瞬態(tài)分析結(jié)果。如圖 14A 圖14D、圖15A 圖15D所示，在增益比較低時(shí)，輸入電流、直 流電壓都能夠觀測(cè)到微小的畸變，在為了得到接近一階延遲系統(tǒng)的特性 而提高增益時(shí)，其結(jié)果是，電流可以獲得沒有諧振的120°通電波形，電 壓也與基于線電壓的脈流分量一致。
另外，在圖14A 圖14D、圖15A 圖15D的瞬態(tài)分析結(jié)果中，利 用電流源來(lái)模擬逆變器部，但也可以適用于輸入平均電流為直流的情況， 圖18所示的同步電動(dòng)機(jī)的電流控制系統(tǒng)顯然也可以適用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 向量控制，該電流控制系統(tǒng)還可以是直流斬波器(chopper)。
下面，圖16A表示說(shuō)明將本發(fā)明的電壓控制率用于諧振抑制的逆變 器裝置的傳遞特性的結(jié)構(gòu)圖，在圖16A中，16表示具有輸入側(cè)的電流源和輸出側(cè)的電流源的逆變器部，17表示與該逆變器部16的直流電源連接 的電流源(負(fù)載)。在此，把負(fù)載電流設(shè)為lLD，把逆變器部16的電壓控 制率設(shè)為D。
在圖16A所示的基于電壓控制率的振動(dòng)抑制系統(tǒng)中，在設(shè)電壓控制 率的初始值D'-1時(shí)，如圖16B所示，逆變器部的輸入側(cè)的電流源具有 下式表示的關(guān)系。因此，可以把圖16B所示的電路置換為圖16C所示的 等效電路。
D=l—kVL
DILD=ILD—ILDkVL
因此，圖16C可以表示為圖17所示的框線圖，在假設(shè)逆變器部的二 階側(cè)的電流源恒定時(shí)，可知在圖IOA所示框線圖的結(jié)構(gòu)中被賦予了相當(dāng) 于電阻R、抑制增益k的常數(shù)。因此，可以得知雖然對(duì)該圖16A 圖16C、 圖17所示的逆變器裝置的電壓控制率賦予抑制值的方式與對(duì)圖9、圖 10A 圖10D所示的逆變器裝置的電流控制系統(tǒng)賦予抑制值方式的控制 增益不同，但是成為與圖ll所示的傳遞函數(shù)相當(dāng)?shù)膫鬟f函數(shù)。
圖17所示的框線圖在電流控制系統(tǒng)被高速控制的前提下，電壓源和 LCR被簡(jiǎn)易地表示，所以為相同形式。
圖9、圖10A 圖10D所示的逆變器裝置的電流控制使用q軸控制 系統(tǒng)來(lái)控制交流負(fù)載的有效電流分量，使直流電流變動(dòng)，從而進(jìn)行針對(duì) LC濾波器的阻尼抑制，而圖16A 圖16C、圖17所示的逆變器裝置的 電壓控制率用于控制交流負(fù)載與直流負(fù)載的電壓(電流)的關(guān)系。通過(guò) 這樣地改變電壓控制率，可同樣地使直流電力改變。
因此，在圖9、圖10A 圖IOD所示的逆變器裝置中，由于電流控 制系統(tǒng)頻帶的制約，響應(yīng)產(chǎn)生延遲，但在圖16A 圖16C、圖17所示的 把電壓控制率用于諧振抑制的逆變器裝置中，可以直接控制交流負(fù)載電 流和直流負(fù)載電流的關(guān)系，所以是高速的。
根據(jù)本發(fā)明的逆變器裝置，在直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波器的逆變器 裝置中，能夠抑制振動(dòng)，并且抑制輸入電流的畸變。
此外，具有檢測(cè)LC濾波器的電感元件的兩端電壓的電壓檢測(cè)部，
ii根據(jù)由該電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電感元件的兩端電壓，控制部控制逆變器 部的輸入電流，由此提高衰減系數(shù)，同時(shí)通過(guò)與LC濾波器的電抗元件的 常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益設(shè)定，能夠使控制系統(tǒng)成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性， 從而改善穩(wěn)定性。
此外，具有檢測(cè)LC濾波器的電感元件的兩端電壓的電壓檢測(cè)部， 根據(jù)由該電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電感元件的兩端電壓，控制部控制逆變器
部的電壓控制率，由此提高衰減系數(shù)，同時(shí)通過(guò)與LC濾波器的電抗元件
的常數(shù)對(duì)應(yīng)的增益設(shè)定，能夠使控制系統(tǒng)成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性， 從而改善穩(wěn)定性，并且，由于可以通過(guò)電壓控制率直接控制交流負(fù)載電 流和直流負(fù)載電流的關(guān)系，所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的動(dòng)作。
此外，通過(guò)把本發(fā)明適用于逆變器部由控制部進(jìn)行向量控制的逆變 器裝置，能夠以穩(wěn)定的動(dòng)作來(lái)容易地實(shí)現(xiàn)速度控制。
下面，利用圖示的實(shí)施方式具體說(shuō)明本發(fā)明的逆變器裝置。
圖19表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的逆變器裝置的結(jié)構(gòu)圖。該逆變器裝 置除控制部外，還形成與第2實(shí)施方式的逆變器裝置相同的結(jié)構(gòu)。 并且，該逆變器裝置的控制部200具有
加減法器101，其從旋轉(zhuǎn)角速度目標(biāo)值C0j減去旋轉(zhuǎn)角速度CDre而輸出
差信號(hào)；
PI控制器102，其對(duì)來(lái)自上述加減法器IOI的差信號(hào)進(jìn)行PI控制；
乘法器103，其對(duì)由上述電壓檢測(cè)器24檢測(cè)出的電感器Ldc的兩端 電壓VL乘以增益k;
轉(zhuǎn)換部105，其對(duì)來(lái)自上述PI控制器102的電流目標(biāo)值^乘以(一 sinp*) 電流相位目標(biāo)值)，而輸出d軸電流目標(biāo)值l/;
加減法器106，其從來(lái)自上述轉(zhuǎn)換部105的d軸電流目標(biāo)值l/減去d 軸電流值Id;
轉(zhuǎn)換部107，其對(duì)來(lái)自上述加減法器104的電流目標(biāo)值C乘以cos卩' (卩、電流相位目標(biāo)值)，而輸出q軸電流目標(biāo)值IcT;
加減法器108，其從來(lái)自上述轉(zhuǎn)換部107的q軸電流目標(biāo)值Ic^減去q 軸電流值Iq;
PI控制器109，其對(duì)來(lái)自上述加減法器106的信號(hào)進(jìn)行PI控制；
乘法部IIO，其對(duì)上述d軸電流值Id乘以COreLd (Ld: d軸電感)； 乘法部ni，其對(duì)上述q軸電流值Iq乘以COreLq (Ld: q軸電感)； PI控制器112，其對(duì)來(lái)自上述加減法器108的信號(hào)進(jìn)行PI控制； 加減法器113，其對(duì)來(lái)自上述PI控制器109的信號(hào)和來(lái)自乘法部111
的信號(hào)進(jìn)行相減，而輸出d軸電壓Vid;
加減法器114，其對(duì)來(lái)自上述PI控制器123的信號(hào)加上來(lái)自乘法部
IIO的信號(hào)；
乘法器115，其對(duì)上述旋轉(zhuǎn)角速度叫e乘以感應(yīng)電壓系數(shù)ke; 加減法器116，其對(duì)來(lái)自上述加減法器114的信號(hào)加上來(lái)自乘法器 115的信號(hào)，而輸出q軸電壓Viq;
加減法器121，其從電壓控制率的初始值1^減去來(lái)自乘法器103的信號(hào)(kV)，而輸出電壓控制率目標(biāo)值k/;以及
PWM調(diào)制部120，其根據(jù)來(lái)自上述加減法器113的d軸電壓Vid和 來(lái)自加減法器116的q軸電壓Viq以及來(lái)自加減法器121的電壓控制率目 標(biāo)值ks*，向逆變器部22輸出PWM控制信號(hào)。
上述結(jié)構(gòu)的逆變器裝置是對(duì)電壓控制率施加抑制值的方式，使電壓 控制率變動(dòng)，由此同樣可以使直流電力變動(dòng)，進(jìn)行對(duì)LC濾波器的阻尼抑 制。
在上述第1 、第2實(shí)施方式的直流環(huán)節(jié)部具有LC濾波器的逆變器裝 置中，通過(guò)檢測(cè)LC濾波器的電感元件的兩端電壓，就可以實(shí)現(xiàn)諧振抑制 控制，而無(wú)需包括電源脈動(dòng)分量和電源基波分量，通過(guò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定 化，能夠提高可靠性(避免過(guò)電流、過(guò)電壓)并改善電流波形。
此外，在上述第1、第2實(shí)施方式中說(shuō)明了直流電機(jī)的向量控制的 逆變器裝置，但也可以是把交流電機(jī)作為負(fù)載的逆變器裝置。此外，本 發(fā)明的逆變器裝置的負(fù)載側(cè)也可以不是電機(jī)，只要是輸送有效電力的負(fù) 載即可。
權(quán)利要求
1. 一種逆變器裝置，其特征在于，該逆變器裝置具有二極管電橋(11、21)，其將輸入的三相交流電壓整流為直流電壓；逆變器部(12、22)，其將經(jīng)上述二極管電橋(11、21)轉(zhuǎn)換后的上述直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并輸出；LC濾波器，其具有電感元件(L、Ldc)和連接在上述逆變器部(12、22)的輸入端之間的電容元件(C、Cdc)，其中，所述電感元件(L、Ldc)連接于上述二極管電橋(11、21)的一方輸出端與上述逆變器部(12、22)的一方輸入端之間；電壓檢測(cè)部(24)，其檢測(cè)上述LC濾波器的上述電感元件(Ldc)的兩端電壓；以及控制部(100、200)，其根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部(24)檢測(cè)出的上述電感元件的兩端電壓，來(lái)控制上述逆變器部(12、22)，以使上述逆變器部(12、22)的輸入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器裝置，其特征在于，上述控制部 (100)根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部(24)檢測(cè)出的上述電感元件的兩端電壓，來(lái)控制上述逆變器部(22)的輸入電流，以使上述逆變器部(22)的輸 入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器裝置，其特征在于，上述控制部 (200)根據(jù)由上述電壓檢測(cè)部(24)檢測(cè)出的上述電感元件的兩端電壓，來(lái)控制上述逆變器部(22)的電壓控制率，以使上述逆變器部(22)的 輸入輸出電壓的傳遞特性成為接近一階延遲系統(tǒng)的特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器裝置，其特征在于，由上述控制部 (100、 200)對(duì)上述逆變器部(12、 22)進(jìn)行向量控制。
全文摘要
一種逆變器裝置，具有二極管電橋(21)，其將輸入的三相交流電壓整流為直流電壓；逆變器部(22)，其將經(jīng)二極管電橋(21)轉(zhuǎn)換后的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并輸出；LC濾波器，其具有連接在二極管電橋(21)的一方輸出端與轉(zhuǎn)換部的一方輸入端之間的電感器L_dc、和連接在逆變器部的輸入端間的電容器C_dc；電壓檢測(cè)部(24)，其用于檢測(cè)電感器L_dc的兩端電壓；和控制部(100)，其用于控制逆變器部(22)。上述控制部(100)根據(jù)由電壓檢測(cè)部(24)檢測(cè)出的電感器L_dc的兩端電壓，來(lái)控制逆變器部(22)，以使逆變器部(22)的輸入輸出電壓的傳遞特性成為一階延遲系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101490944SQ200780027529
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者榊原憲一, 芳賀仁 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社