專利名稱：三相電力變換器及三相交流電動機(jī)的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三相電力變換器的控制裝置及控制方法、和三相交流電動 機(jī)的驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法。尤其涉及適合于通過電阻器使主電路接地并經(jīng) 由具有對地靜電電容的電線(線纜)來對三相交流電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的控制 裝置及控制方法和驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
如非專利文獻(xiàn)1所公開那樣，電動機(jī)的絕緣材料的劣化速度很大程度 上依賴于繞組的對地間施加電壓的峰值。
因此，專利文獻(xiàn)l中公開了下述技術(shù)為了使基波成分比輸出電壓的 峰值(peak value)大，對各相的電壓指令值(調(diào)制波)加減運算三次諧波， 來減小電壓指令的峰值。即，根據(jù)頻率指令器的輸出來產(chǎn)生基準(zhǔn)相位信號， 并根據(jù)該基準(zhǔn)相位信號產(chǎn)生三相正弦波電壓指令。另一方面，通過同一相 位的三相正弦波，削減電壓波形使其大小為1/2倍來生成三次諧波，并對 其進(jìn)行合成，最終作為各相的電壓指令。
在該專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，通過加上三次諧波，降低電壓指令的峰值， 由此實現(xiàn)了輸出電壓(線間電壓)基波的控制范圍的擴(kuò)大。這里，為了更 好地達(dá)成目的，加上三次諧波后的輸出電壓指令波形在分別從正側(cè)、負(fù)側(cè) 單獨觀察時是左右對稱的。
各相的電壓指令通過PWM調(diào)制器被作為選通脈沖指令而輸出，該選 通脈沖指令用于確定構(gòu)成電力變換器的各相的主半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān) 定時(timing )。
專利文獻(xiàn)l:日本專利第3233097號公報
非專利文獻(xiàn)1:"逆變器電泳電壓下的配電壽命特性"，電氣學(xué)會論文 集A， 125巻3號，2005年，P.261 267
在專利文獻(xiàn)l中，輸出相電壓指令按照分別從正側(cè)、負(fù)側(cè)單獨觀察時是左右對稱的方式加上了三次諧波。但是，在將三次諧波施加到電動機(jī)端 子的路徑上，存在著電力變換器主電路的接地電阻器、連接電力變換器與 電動機(jī)的線纜的對地靜電電容。因此，會對正弦波電壓產(chǎn)生由兩者之積決 定的時間常數(shù)的相位延遲，由此判明將正弦波電壓與三次諧波合成后的波 形并非左右對稱，所以，電動機(jī)端子的對地電壓的峰值升高。
另一方面，電動機(jī)的絕緣材料的劣化速度如非專利文獻(xiàn)1所公開那樣， 很大程度上依賴于繞組的對地間施加電壓的峰值，因此壽命縮短?？紤]這 一點，為了實現(xiàn)絕緣強(qiáng)化，存在著制造成本高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可通過同一耐電壓量的開關(guān)元件覆蓋高 直流電壓區(qū)域的電力變換器的控制裝置和控制方法。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種通過降低三相交流電動機(jī)的端子 的對地電壓峰值，可減輕電動機(jī)絕緣材料的劣化，從而延長壽命的三相交 流電動機(jī)的驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法。
本發(fā)明的一個方面的特征在于，在直流與三相交流之間進(jìn)行電力變 換，基于三相的正弦波電壓指令信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，根據(jù)該脈沖 寬度調(diào)制信號向電力變換器的開關(guān)元件供給驅(qū)動信號，在各相的所述正弦 波電壓指令信號上合成三次諧波信號，調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述相位調(diào)整機(jī)構(gòu)基于所述電力變換器 的主電路的接地電阻器的電阻值、與將所述電力變換器和其負(fù)載之間連接 的電線的對地靜電電容之積，調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
本發(fā)明的另一方面的特征在于，包括三相逆變器，其具備半導(dǎo)體開
關(guān)元件，將直流變換為可變電壓、可變頻率的三相交流；三相交流電動機(jī)， 其從該逆變器經(jīng)由具有外部屏蔽線的線纜被供電所述三相交流；脈沖寬度 調(diào)制機(jī)構(gòu)，其基于正弦波電壓指令信號，輸出脈沖寬度調(diào)制信號；選通驅(qū) 動電路，其根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號，向所述逆變器內(nèi)的所述開關(guān)元件供 給驅(qū)動信號；和向各相的所述正弦波電壓指令信號上加減三次諧波信號的 機(jī)構(gòu)；還包括相位調(diào)整機(jī)構(gòu)，其調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
例如，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，可提供使電力變換器的負(fù)載端的正弦波電壓與三次諧波的相位同步，通過同一耐電壓量的開關(guān)元件覆蓋高 的直流電壓區(qū)域的電力變換器的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，能使電動機(jī)端子的正弦波電壓與三 次諧波的相位同步，降低電動機(jī)端子的對地電壓的峰值，因此，可提供一 種能減輕電動機(jī)的絕緣材料劣化的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置。
本發(fā)明的其他目的和特征可從以下描述的實施例中明確。


圖1是本發(fā)明一實施例所涉及的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的控制
部的功能框圖2是本發(fā)明一實施例所涉及的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的主電 路部的概略構(gòu)成圖3是表示圖2中的單位逆變器的主電路的概略構(gòu)成圖4是本發(fā)明一實施例的PWM調(diào)制器的調(diào)制動作說明用的電壓波形
圖5是對本發(fā)明中應(yīng)用的基于三次諧波合成的峰值電壓抑制功能進(jìn)行 說明的電壓波形圖6是說明本發(fā)明的原理的三次諧波向電動機(jī)端的施加路徑的說明
圖7是存在線纜的對地靜電電容時產(chǎn)生三次諧波的說明圖； 圖8是本發(fā)明一實施例所涉及的相電壓指令說明用的電壓波形圖； 圖9是作為本發(fā)明的比較例的電動機(jī)端的對地電壓波形分析例圖； 圖10是本發(fā)明一實施例所涉及的三相交流電動機(jī)驅(qū)動裝置中的電動
機(jī)端的對地電壓波形分析例圖11是本發(fā)明另一實施例的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的控制部
的功能框圖12是本發(fā)明另一實施例的相電壓指令說明用的電壓波形圖； 圖13是本發(fā)明另一實施例的三相交流電動機(jī)驅(qū)動裝置中的電動機(jī)端 的對地電壓波形分析例圖。
圖中1—頻率指令器；2—相位運算器(積分器)；3 —三相正弦波產(chǎn)生器；4一三次諧波產(chǎn)生器；5a 5c—加法器；6a 6c—PWM調(diào)制器；7、 70—相位調(diào)整機(jī)構(gòu)，71—超前相位設(shè)定器；72、 702 —系數(shù)器；73 —乘法 器；74、 703—加法器；701—微分器；8 —逆變器裝置；81 —開關(guān)部；811 816 —單位逆變器；82 —濾波部；92 95 —半導(dǎo)體開關(guān)元件(IGBT); 10 一接地電阻器；111 113 —具有外部屏蔽線的線纜；12—電動機(jī)；131 134—對置間靜電電容(雜散電容C)。
具體實施方式
圖1是本發(fā)明一實施例的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的控制部的功 能框圖。在圖1中，基準(zhǔn)相位運算器2接收頻率指令器1的作為輸出的頻率指 令，產(chǎn)生基準(zhǔn)相位信號，正弦波產(chǎn)生器3根據(jù)該基準(zhǔn)相位信號產(chǎn)生三相的 正弦波電壓指令。另一方面，對于三次諧波產(chǎn)生器4而言，首先，若從專利文獻(xiàn)l所公 開的基本動作開始說明，則通過同一相位的三相正弦波，削減電壓波形使 其大小為1/2倍后輸出三次諧波信號。然后，由加法器5a、 5b、 5c合成為 電壓指令，最終作為各相U、 V以及W相的電壓指令。這些電壓指令由PWM調(diào)制器6a 6c進(jìn)行PWM調(diào)制，成為選通驅(qū)動 電路的脈沖指令。在對構(gòu)成本發(fā)明的主要部分的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)7進(jìn)行說明之前，利用圖 2，對三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置的主電路構(gòu)成進(jìn)行說明。圖2是本發(fā)明一實施例的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的主電路部的 概略構(gòu)成圖，圖3是表示其單位逆變器的主電路的概略構(gòu)成圖。在圖2中，單點劃線內(nèi)是逆變器裝置8。該逆變器裝置8由開關(guān)部81 和濾波部82構(gòu)成。開關(guān)部81具備U W相每相兩個的單位逆變器811 816 (U1 W2)。單位逆變器811 816中一臺的構(gòu)成如圖3所示，是具有 獨立的直流電壓源91的單相逆變器。單位逆變器將4個IGBT92 95橋接， 相當(dāng)于在交流側(cè)串聯(lián)連接有兩臺。另一方面，以各相的交流輸出的一端為 中性點公共連接，中性點通過接地電阻器10接地。另外，與交流輸出的另一端連接的濾波部82是由電感821 823、電阻器824 826、及電容器827 829構(gòu)成的高頻除去濾波器。該類型濾波 器尤其在以逆變器驅(qū)動已設(shè)置的電動機(jī)時被廣泛用于防止電動機(jī)的絕緣 材料的劣化。并且，各相的電感821 823的與單位逆變器側(cè)相反一側(cè)的 端子，成為逆變器裝置8的三相輸出端子。將該輸出端子通過按每相具有 外部屏蔽線的線纜111 113連接到三相交流電動機(jī)12上。各線纜111 113的外部屏蔽線如圖所示，在逆變器裝置8的輸出端側(cè)匯總成一條，在 逆變器裝置8側(cè)接地。這是用于防止通過線纜111 113的對地靜電電容 131 133而流動的開關(guān)噪聲電流，流向逆變器裝置8與電動機(jī)12之間的 大地而引起對其他設(shè)備的不良影響所采取的一般方法。對地靜電電容還存 在于電動機(jī)12中，將其圖示為對地靜電電容134。圖4是本發(fā)明一實施例的PWM調(diào)制器中的調(diào)制動作說明用電壓波形 圖。6個單位逆變器811 816 (U1 W2)內(nèi)的主半導(dǎo)體開關(guān)元件92 95 的開關(guān)定時基于該圖所示的PWM調(diào)制的原理來確定。如圖所示，由將載 波41 44與各相電壓指令45進(jìn)行比較的結(jié)果來確定，該載波41 44是 在正負(fù)側(cè)各兩個相等寬度的區(qū)域內(nèi)同步產(chǎn)生的三角波狀的載波。該PWM 調(diào)制方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法，因此省略詳細(xì)的說明。圖5是對本發(fā)明中應(yīng)用的基于三次諧波合成的峰值電壓抑制功能進(jìn)行 說明的電壓波形圖。在圖5 (a)所示的正弦波電壓指令51上加上三次諧 波52。由此，如圖5 (b)所示，可降低相加后的電壓指令53的峰值，能 夠擴(kuò)大輸出電壓(線間電壓)基波的控制范圍。如上所述，加上三次諧波52后的輸出電壓指令53的波形在從正負(fù)側(cè) 分別觀察時，左右即0 (兀/ 2)和(ti/ 2) 兀、以及兀 (3兀/ 2) 和(3兀/ 2) 兀之間分別是對稱的波形。若假定不存在對地間靜電電容(雜散電容C)，則該關(guān)系如圖5 (c) 所示，在電動機(jī)端也成立。即，電動機(jī)端的三次諧波54與合成前的三次 諧波52同相位，電動機(jī)端的對地電壓55也與合成后的相電壓指令53以 同相位同步。各相的電壓指令53作為確定構(gòu)成各相的主半導(dǎo)體開關(guān)元件92 95等 的開關(guān)定時的電壓指令(調(diào)制波)，被輸出到圖1的PWM調(diào)制器6a 6c。 下面，利用圖6 圖7，對本發(fā)明的課題進(jìn)行說明。圖6是說明本發(fā)明的原理的三次諧波向電動機(jī)端的施加路徑的說明圖。如上所述，在將三次諧波施加到電動機(jī)12的端子的路徑上，存在著 逆變器裝置8的主電路的接地電阻器10、連接逆變器裝置8與電動機(jī)12 的線纜111 113的對地靜電電容(雜散電容C) 131 133。圖7是存在線纜的對地靜電電容時產(chǎn)生三次諧波的說明圖。由于存在 上述的對地靜電電容131 133，所以，會對基準(zhǔn)相位的正弦波電壓產(chǎn)生相 位延遲，延遲了由靜電電容131 133的電容C與接地電阻器10的電阻值 R之積(OR)決定的時間常數(shù)。圖7 (c)中表示了電動機(jī)端的三次諧波 704。結(jié)果，相對于將正弦波電壓指令51與三次諧波52合成后的圖7 (b) 的相電壓指令53的波形，電動機(jī)端的對地電壓75如圖7 (c)所示，并非 左右對稱，可知其峰值比左右對稱時高。即，各周期最初的0 (tc/ 2) 和兀 (3;c/ 2)之間的電壓升高。這里，返回到圖l，對防止上述現(xiàn)象的本發(fā)明一實施例進(jìn)行說明。 圖1中，構(gòu)成本發(fā)明的主要部分的是由虛線包圍的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)7。 即，由超前相位設(shè)定器71、系數(shù)器72、乘法器73、加法器74構(gòu)成。加法 器74用于在與正弦波相同的相位上加上超前量。超前相位需要設(shè)為與圖6 中說明的電線(線纜)111 113的對地靜電電容(雜散電容C) 131 133 與接地電阻器10的電阻值R之積(CxR)所對應(yīng)的值。由于認(rèn)為這是恒 定的值(時間常數(shù)CxR)即可，因此，在置換成相位時，需要變換為與 頻率成比例的值。因此，在超前相位設(shè)定器71中產(chǎn)生特定的頻率(這里 為100%頻率)的超前相位，通過在其上由乘法器73乘以頻率指令器1 的作為輸出的基準(zhǔn)相位信號所對應(yīng)的值，從而可運算與頻率成比例的相位 的超前量。圖8是本發(fā)明一實施例的相電壓指令說明用的電壓波形圖。以由加法 器74加到基準(zhǔn)相位上的超前相位來生成三次諧波802。此時的波形的合成 過程如圖8 (a)和(b)所示，在逆變器端，三次諧波802超前了圖示的 相位超前量。因此，合成后的相電壓指令83也如圖8 (b)所示成為右上 角提高的波形。但是，在電動機(jī)12端，三次諧波延遲所述CxR的時間常 數(shù)量，如圖8 (c)所示，三次諧波84與相電壓指令85同步。因此，對地 電壓也成為在從正負(fù)側(cè)分別觀察時，左右即0<formula>formula see original document page 12</formula>兀、以及兀 (3兀/ 2 )禾卩(3tt/ 2 ) 兀之間分別是對稱的所希望的波 形。結(jié)果，從圖8 (a)和(c)可知，按照當(dāng)初的預(yù)計，可降低相電壓指 令的電動機(jī)端子的對地電壓峰值。圖9是作為用于說明本發(fā)明的效果的比較例，在圖1、 2的三相交流 電動機(jī)驅(qū)動裝置中，使相位調(diào)整機(jī)構(gòu)7的相位超前指令為零時的電動機(jī)端 的對地電壓波形分析例。gP，表示以圖5 (b)的波形動作時的電動機(jī)端的 對地電壓波形分析例。分析條件為接地電阻器二1000Q，線纜的對地靜電 電容-120nF/相。此時，電動機(jī)端子的對地電壓峰值為5530Vp—p。圖10是本發(fā)明一實施例的三相交流電動機(jī)驅(qū)動裝置中的電動機(jī)端的 對地電壓波形分析例圖。即，是使用了圖8 (b)所示的相電壓指令83時 的電動機(jī)端的對地電壓波形分析例。由于分析條件為接地電阻器1000Qx 線纜的對地靜電電容-120nF/相x3相-0.36ms，360ox0.36msx47Hz^6o， 因此，超前相位為6°。根據(jù)圖10，電動機(jī)端的對地電壓峰值降低為5275Vp 一p。在非專利文獻(xiàn)1中， 一般高電壓電動機(jī)中使用的云母絕緣材料的施加 電壓峰值所引起的絕緣劣化的發(fā)展速度，例如根據(jù)該文獻(xiàn)的圖9 (a)可知， 與施加電壓波形的峰值的約10次方成比例。由于在電壓峰值為80%時， 可認(rèn)為到絕緣破壞為止的時間變?yōu)?0倍，因此，計算式為(1 / 0 . 8 1 0 ，由此n"10。根據(jù)該關(guān)系，若為圖IO的施加電壓波形，則與圖9的施加電 壓波形相比，電動機(jī)的絕緣材料的劣化速度延遲為(5 5 3 0 / 5 2 7 5 ) 1() = 1.6倍、即壽命變?yōu)?.6倍。圖11是本發(fā)明另一實施例的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置中的控制部 的功能框圖。另外，圖12是圖11所示的本發(fā)明另一實施例的相電壓指令說明用的 電壓波形圖。參照圖11及圖12，對該實施例進(jìn)行說明。圖11中，對于與圖1的實施例相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同符號，并避 免重復(fù)說明。與圖1的不同之處在于由虛線包圍的相位調(diào)整機(jī)構(gòu)70的構(gòu)成。在該實施例中，為了使相位超前，由微分器701和系數(shù)器702運算三 次諧波指令的微分成分，并由加法器703將該結(jié)果加到原來的三次諧波上。艮P，由微分器701對三次諧波產(chǎn)生器4所輸出的三次諧波52進(jìn)行微 分，并由系數(shù)器702乘上所希望的系數(shù)而得到微分成分705。將其通過加 法器703加到三次諧波52上，從而生成超前三次諧波706。微分器701將其時間常數(shù)設(shè)定為與由接地電阻器10的電阻值R和線 纜111 U3的對地靜電電容C所確定的一次延遲一致。由此，成為時間 對時間的關(guān)系，可與頻率要素?zé)o關(guān)地設(shè)定超前量。在該實施例中，通過合成基準(zhǔn)相位的正弦波電壓指令51和超前三次 諧波706，可獲得圖12 (c)的合成后的相電壓指令123。然后，可獲得圖 12 (d)所示的電動機(jī)端的三次諧波124和對地電壓125，按當(dāng)初的預(yù)計， 能夠降低相電壓指令的電動機(jī)端子的對地電壓峰值。圖13是本發(fā)明另一實施例的三相交流電動機(jī)驅(qū)動裝置中的電動機(jī)端 的對地電壓波形分析例。從圖13可知，電動機(jī)端的對地電壓成為5366Vp 一p，若進(jìn)行與第一實施例同樣的計算，著可以說壽命延長至L35倍。如上所述，使疊加在基波正弦波上的三次諧波的相位超前的本發(fā)明， 在使電動機(jī)的絕緣材料的劣化速度延遲方面可期待顯著的效果。此外，只要疊加在基波上的三次諧波是重復(fù)的對稱波形即可，并不限 定于三角波。而且，在上述實施例中，對在輸出部設(shè)置了高次諧波濾波器的逆變器 裝置進(jìn)行了說明，但對于不存在濾波器的方式，從原理上也可預(yù)見能獲得 同樣的效果。并且，與電力變換器的主電路方式無關(guān)，在通過電阻器使主電路接地 的電力變換器中也可期待同樣的效果。 (工業(yè)上的可利用性)本發(fā)明能夠在通過由可變電壓可變頻率的電力變換器使電動機(jī)可變 速運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)節(jié)能的工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在延長電動機(jī)的壽命、降低絕緣 材料的成本方面有效。
權(quán)利要求
1、一種三相電力變換器的控制裝置，包括三相電力變換器，其具備半導(dǎo)體開關(guān)元件，在直流與三相交流之間進(jìn)行電力變換；脈沖寬度調(diào)制單元，其基于三相的正弦波電壓指令信號，輸出脈沖寬度調(diào)制信號；選通驅(qū)動電路，其根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號，向所述電力變換器內(nèi)的所述開關(guān)元件供給驅(qū)動信號；和在各相的所述正弦波電壓指令信號上合成三次諧波信號的機(jī)構(gòu)；還包括相位調(diào)整單元，其調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相電力變換器的控制裝置，其特征在于， 所述相位調(diào)整單元基于所述電力變換器的主電路的接地電阻器的電阻值與將所述電力變換器和其負(fù)載之間連接的電線的對地靜電電容之積， 調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相電力變換器的控制裝置，其特征在于， 所述電力變換器是三相逆變器，所述負(fù)載是三相交流電動機(jī)，將該三相交流電動機(jī)與所述逆變器之間連接的電線是具有外部屏蔽線的線纜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的三相電力變換器的控制裝置， 其特征在于，所述相位調(diào)整單元包括超前相位設(shè)定單元，其構(gòu)成為生成在指令所述 電力變換器的輸出電壓相位的基準(zhǔn)相位信號上加減基于所述超前相位設(shè) 定單元的調(diào)整量的相位而得到的第二基準(zhǔn)相位信號，并基于該第二基準(zhǔn)相 位信號產(chǎn)生三次諧波信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的三相電力變換器的控制裝置， 其特征在于，所述相位調(diào)整單元構(gòu)成為求取所述三次諧波信號的微分信號，并將該 微分信號合成到所述三次諧波信號上。
6、 一種三相電力變換器的控制方法，包括通過具備半導(dǎo)體開關(guān)元件的三相電力變換器，在直流與三相交流之間 進(jìn)行電力變換的步驟；基于三相的正弦波電壓指令信號，輸出脈沖寬度調(diào) 制信號的脈沖寬度調(diào)制步驟；根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號，向所述電力變換器內(nèi)的所述開關(guān)元件供給驅(qū)動信號的步驟；和在各相的所述正弦波電壓指 令信號上合成三次諧波信號的步驟；還包括調(diào)整所述三次諧波信號的相位的步驟。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三相電力變換器的控制方法，其特征在于， 調(diào)整所述相位的步驟包括基于所述電力變換器的主電路的接地電阻器的電阻值與將所述電力變換器和其負(fù)載之間連接的電線的對地靜電電 容之積，調(diào)整所述三次諧波信號的相位的步驟。'
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的三相電力變換器的控制方法，其特征在于， 使用三相逆變器作為所述電力變換器，所述負(fù)載是三相交流電動機(jī)，將該三相交流電動機(jī)與所述逆變器之間通過具有外部屏蔽線的線纜連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6 8中任一項所述的三相電力變換器的控制方法，其特征在于，調(diào)整所述相位的步驟包括設(shè)定超前相位的步驟；生成在指令所述電力變換器的輸出電壓相位的基準(zhǔn)相位信號上，加減基于所述超前相位的設(shè)定的調(diào)整量的相位而得到的第二基準(zhǔn)相位信號的步驟；和基于該第二基準(zhǔn)相位信號來產(chǎn)生三次諧波信號的步驟。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6 8中任一項所述的三相電力變換器的控制方法， 其特征在于，調(diào)整所述相位的步驟包括求取所述三次諧波信號的微分信號的步 驟；和將該微分信號加減到所述三次諧波信號上的步驟。
11、 一種三相電力變換器的控制方法，包括通過具備半導(dǎo)體開關(guān)元件的三相電力變換器，在直流與三相交流之間進(jìn)行電力變換的步驟；基于三相的正弦波電壓指令信號，輸出脈沖寬度調(diào) 制信號的步驟；根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號，向所述電力變換器內(nèi)的所述開 關(guān)元件供給驅(qū)動信號的步驟；和在各相的所述正弦波電壓指令信號上加減 三次諧波信號的步驟；還包括指令所述三相電力變換器的輸出頻率的步驟；輸入該頻率指令，輸出 基準(zhǔn)相位信號的步驟；輸入該基準(zhǔn)相位信號，產(chǎn)生三相的正弦波電壓指令 的步驟；設(shè)定相對所述三次諧波信號的超前相位的步驟；基于所述相位信 號和所述超前相位的設(shè)定值，產(chǎn)生第二基準(zhǔn)相位信號的步驟；基于該第二基準(zhǔn)相位信號，產(chǎn)生三次諧波信號的步驟；在所述三相的正弦波電壓指令的每一個上加減所述三次諧波信號的步驟；和對這些加減運算步驟的輸出信號進(jìn)行PWM調(diào)制作為各相的輸出電壓指令的步驟。
12、 一種三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置，包括-三相逆變器，其具備半導(dǎo)體開關(guān)元件，將直流變換為可變電壓、可變 頻率的三相交流；三相交流電動機(jī)，其從該逆變器經(jīng)由具有外部屏蔽線的 線纜被供給所述三相交流；脈沖寬度調(diào)制單元，其基于正弦波電壓指令信 號，輸出脈沖寬度調(diào)制信號；選通驅(qū)動電路，其根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號， 向所述逆變器內(nèi)的所述開關(guān)元件供給驅(qū)動信號；和在各相的所述正弦波電 壓指令信號上合成三次諧波信號的機(jī)構(gòu)；還包括相位調(diào)整單元，其調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置，其特征在于，具備使所述三相逆變器的中性點接地的接地電阻器， 所述相位調(diào)整單元基于所述接地電阻器的電阻值與所述線纜的對地 靜電電容之積，調(diào)整所述三次諧波信號的相位。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置，其特 征在于，所述相位調(diào)整單元包括超前相位設(shè)定單元；第二基準(zhǔn)相位信號生成 單元，其生成在指令所述三相逆變器的輸出電壓相位的基準(zhǔn)相位信號上， 加減基于所述超前相位設(shè)定單元的調(diào)整量的相位而得到的第二基準(zhǔn)相位 信號；和三次諧波信號產(chǎn)生單元，其基于該第二基準(zhǔn)相位信號產(chǎn)生三次諧 波信號。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置，其特 征在于，所述相位調(diào)整單元構(gòu)成為求取所述三相交流的三次諧波的微分信號， 將該微分信號加減到所述三次諧波上。
16、 一種三相交流電動機(jī)的驅(qū)動裝置，包括三相逆變器，其具備半導(dǎo)體開關(guān)元件，將直流變換為可變電壓、可變頻率的三相交流；三相交流電動機(jī)，其從該逆變器通過具有外部屏蔽線的線纜被供給所述三相交流；脈沖寬度調(diào)制單元，其基于正弦波電壓指令信 號，輸出脈沖寬度調(diào)制信號；選通驅(qū)動電路，其根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號， 向所述逆變器內(nèi)的所述開關(guān)元件供給驅(qū)動信號；和加減運算單元，其向各 相的所述正弦波電壓指令信號上加減三次諧波信號；還包括頻率指令單元，其指令所述三相逆變器的輸出頻率；基準(zhǔn)相位運算單 元，其被輸入該頻率指令，輸出相位信號；正弦波產(chǎn)生單元，其被輸入該 相位信號，產(chǎn)生三相的正弦波電壓指令；超前相位設(shè)定單元，其設(shè)定相對 所述三次諧波信號的超前相位；第二基準(zhǔn)相位信號產(chǎn)生單元，其基于所述 相位信號和所設(shè)定的所述超前相位，產(chǎn)生第二基準(zhǔn)相位信號；三次諧波產(chǎn) 生單元，其基于該第二基準(zhǔn)相位信號，產(chǎn)生三次諧波信號；加減運算單元， 其在所述三相的正弦波電壓指令的每一個上加減所述三次諧波信號；和 PWM調(diào)制單元，其對這些各加減運算單元的輸出信號進(jìn)行PWM調(diào)制作 為各相的輸出電壓指令。
17、 一種三相交流電動機(jī)的驅(qū)動方法，包括通過具備半導(dǎo)體開關(guān)元件的三相逆變器，將直流變換為可變電壓、可 變頻率的三相交流的步驟；從該逆變器經(jīng)由具有外部屏蔽線的線纜向三相 交流電動機(jī)供給所述三相交流的步驟；基于正弦波電壓指令信號進(jìn)行脈沖 寬度調(diào)制的步驟；根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制步驟的輸出，向所述逆變器內(nèi)的所 述開關(guān)元件供給驅(qū)動信號的步驟；和在各相的所述正弦波電壓指令信號上 合成三次諧波信號的步驟；還包括調(diào)整所述三次諧波信號的相位的步驟。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動方法，其特征在于，包括使所述三相逆變器的中性點通過接地電阻器接地的步驟， 調(diào)整所述相位的步驟包括基于所述接地電阻器的電阻值與所述線纜 的對地靜電電容之積，調(diào)整所述三次諧波信號的相位的步驟。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動方法，其特 征在于，調(diào)整所述相位的步驟包括設(shè)定超前相位的步驟；在指令所述三相逆 變器的輸出電壓相位的基準(zhǔn)相位信號上，加減基于所述超前相位的設(shè)定步驟的調(diào)整量的相位來生成第二基準(zhǔn)相位信號的步驟；和基于該第二基準(zhǔn)相 位信號來產(chǎn)生三次諧波信號的步驟。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的三相交流電動機(jī)的驅(qū)動方法，其特征在于，調(diào)整所述相位的步驟包括求取所述三相交流的三次諧波的微分信號 的步驟；和將該微分信號加減到所述三次諧波上的步驟。
21、 一種三相交流電動機(jī)的驅(qū)動方法，包括通過具備半導(dǎo)體開關(guān)元件的三相逆變器，將直流變換為可變電壓、可變頻率的三相交流的步驟；從該逆變器經(jīng)由具有外部屏蔽線的線纜向三相 交流電動機(jī)供給所述三相交流的步驟；基于正弦波電壓指令信號輸出脈沖 寬度調(diào)制信號的步驟；根據(jù)該脈沖寬度調(diào)制信號，向所述逆變器內(nèi)的所述 開關(guān)元件供給驅(qū)動信號的步驟；和在各相的所述正弦波電壓指令信號加減 三次諧波信號的步驟；還包括指令所述三相逆變器的輸出頻率的步驟；輸入該頻率指令，輸出基準(zhǔn) 相位信號的步驟；輸入該基準(zhǔn)相位信號，產(chǎn)生三相的正弦波電壓指令的步 驟；設(shè)定相對所述三次諧波信號的超前相位的步驟；基于所述相位信號和 所述超前相位的設(shè)定值，產(chǎn)生第二基準(zhǔn)相位信號的步驟；基于該第二基準(zhǔn) 相位信號，產(chǎn)生三次諧波信號的步驟；在所述三相的正弦波電壓指令的每 一個上加減所述三次諧波信號的步驟；和對這些加減運算步驟的輸出信號 進(jìn)行PWM調(diào)制作為各相的輸出電壓指令的步驟。
全文摘要
當(dāng)加到PWM調(diào)制的輸出電壓指令(51)上的三次諧波(52)出現(xiàn)于電動機(jī)(12)端子時，著眼于此相位因逆變器裝置(8)的主電路的接地電阻器(10)的電阻值(R)和向電動機(jī)(12)供給電力的電線(線纜)(111～113)的對地間靜電電容(C)延遲，將使相位超前該延遲量的三次諧波(802)加到輸出電壓指令的正弦波(51)上。由此，提供一種可通過同一耐電壓量的半導(dǎo)體開關(guān)元件覆蓋大電壓的電力變換器的控制裝置，尤其可提供一種能降低電動機(jī)端子的對地電壓的峰值、減輕電動機(jī)絕緣材料劣化的電動機(jī)驅(qū)動用電力變換器的控制裝置。
文檔編號H02M7/48GK101237194SQ20081000406
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者岡松茂俊, 飛世正博 申請人:株式會社日立制作所