電力轉(zhuǎn)換裝置、具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、具備其的鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、以及具備這些的空調(diào) ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置、具備其的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、具備其的鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、以及具備這些的空調(diào)機(jī)、冰箱和制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力轉(zhuǎn)換裝置中，例如對流入電動(dòng)機(jī)等的3相負(fù)載的各相電流進(jìn)行檢測，并基于該各相電流來控制負(fù)載，其中，該電力轉(zhuǎn)換裝置是通過將構(gòu)成PWM調(diào)制方式的3相逆變器的開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)組合來生成3相交流電壓并供給負(fù)載的。
[0003]作為檢測流入3相負(fù)載的各相電流的方法，存在有設(shè)置與構(gòu)成逆變器的開關(guān)元件串聯(lián)連接的電流傳感器或分流電阻的方式。作為設(shè)置分流電阻的結(jié)構(gòu)存在:設(shè)置對直流電源與逆變器裝置間的電流進(jìn)行檢測的電源分流電阻的結(jié)構(gòu)；以及在下橋臂開關(guān)元件與直流電源的負(fù)極側(cè)之間，設(shè)置檢測該相的相電流的下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)。在設(shè)置電源分流電阻或下橋臂分流電阻的結(jié)構(gòu)中，由于需要按各相位確定檢測的相電流，而使得控制軟件復(fù)雜化。此外，在設(shè)置有電源分流電阻的結(jié)構(gòu)中，在僅能夠檢測一相電流的情況下，為了檢測兩相電流而需要進(jìn)行通電調(diào)節(jié)。也就是說，在I個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，將檢測各相電流的期間限定為較窄的范圍。因此，例如公開了下述逆變器裝置:通過“設(shè)置電源分流電阻和至少兩相的下橋臂分流電阻，利用電源分流電阻對無法由下橋臂分流電阻檢測的相電流進(jìn)行檢測”，從而不需要進(jìn)行各相位的檢測電流的確定、通電調(diào)節(jié)、時(shí)間序列的電流檢測，而以簡單的控制軟件就能夠檢測相電流(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-67747號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]例如在使用微處理器這樣的數(shù)字控制裝置作為檢測相電流及進(jìn)行其后的控制的裝置的情況下，模擬值的各分流電阻的電壓的模/數(shù)轉(zhuǎn)換(AD轉(zhuǎn)換)、相電流的檢測及其后的控制方面要花費(fèi)一定的處理時(shí)間。在上述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，由下橋臂分流電阻進(jìn)行相電流的檢測，判斷是否能檢測出相電流之后，在無法由下橋臂分流電阻檢測出相電流的情況下，由電源分流電阻來檢測相電流，因此在載波頻率較高的情況下或者由于逆變器的調(diào)制度，而開關(guān)的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)的變化變快，使得由控制裝置進(jìn)行的處理產(chǎn)生延遲，或者出現(xiàn)無法檢測出相電流的情況，而基于相電流的檢測值進(jìn)行的后級處理的精度下降。特別是，在使載波頻率變化來提高搭載電力轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)備和裝置的性能時(shí)，存在難以檢測相電流的問題。
[0006]本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其能夠同時(shí)擴(kuò)大相電流的檢測期間并簡化檢測步驟，并且控制載波頻率來提高設(shè)備和裝置的性能。
[0007]為了解決上述問題實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置，其將由直流電源供給的直流電轉(zhuǎn)換為3相交流電并供給到負(fù)載裝置，上述電力轉(zhuǎn)換裝置包括:逆變器，將由上橋臂開關(guān)元件以及下橋臂開關(guān)元件構(gòu)成的橋臂以3相并聯(lián)連接而構(gòu)成；電源分流電阻，其設(shè)置于上述直流電源的負(fù)電壓側(cè)與上述逆變器之間；各相下橋臂分流電阻，其分別設(shè)置于上述各相下橋臂開關(guān)元件與上述電源分流電阻之間；各相下橋臂電壓檢測部，其對上述各相下橋臂開關(guān)元件和上述各相下橋臂分流電阻的各連接點(diǎn)與上述直流電源的負(fù)電壓側(cè)之間的電壓進(jìn)行檢測；以及控制部，其基于上述各相下橋臂電壓檢測部的各檢測值，計(jì)算流入上述負(fù)載裝置的各相電流，并基于該各相電流，生成與上述各相上橋臂開關(guān)元件及上述各相下橋臂開關(guān)元件對應(yīng)的6個(gè)驅(qū)動(dòng)信號，上述控制部根據(jù)特定的控制參數(shù)的變化，對上述驅(qū)動(dòng)信號的基準(zhǔn)頻率、即載波信號的載波頻率進(jìn)行控制。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，能夠同時(shí)擴(kuò)大相電流的檢測期間并簡化檢測步驟，并且控制載波頻率來提高設(shè)備和裝置的性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0010]圖2是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。
[0011]圖3是表示空間矢量調(diào)制方式下的各相上橋臂開關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(0N/0FF)狀態(tài)與逆變器的輸出電壓矢量的關(guān)系的圖。
[0012]圖4是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量Vl (100)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0013]圖5是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量V2 (010)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0014]圖6是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量V3 (001)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0015]圖7是表示逆變器的輸出電壓矢量為零矢量VO (000)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0016]圖8是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量V4 (110)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0017]圖9是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量V5(011)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0018]圖10是表示逆變器的輸出電壓矢量為實(shí)矢量V6 (101)的情況下流入逆變器的各部的電流的圖。
[0019]圖11是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中具備電力計(jì)算部的示例圖。
[0020]圖12是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中具備直流母線電壓檢測部的示例圖。
[0021]圖13是表示采用對交流電源進(jìn)行整流來得到直流電源的結(jié)構(gòu)的示例圖。
[0022]圖14是表示在逆變器的前級設(shè)置有轉(zhuǎn)換器的示例圖。
[0023]圖15是表示壓縮機(jī)中使用的制冷劑的介電常數(shù)的溫度特性的一個(gè)示例的圖。
[0024]符號的說明
[0025]I直流電源
[0026]2逆變器
[0027]3a U相上橋臂開關(guān)元件
[0028]3b V相上橋臂開關(guān)元件
[0029]3c W相上橋臂開關(guān)元件
[0030]3d U相下橋臂開關(guān)元件
[0031]3e V相下橋臂開關(guān)元件
[0032]3f W相下橋臂開關(guān)元件
[0033]4a至4f 續(xù)流二極管
[0034]5電源分流電阻
[0035]6a U相下橋臂分流電阻
[0036]6b V相下橋臂分流電阻
[0037]6c W相下橋臂分流電阻
[0038]7控制部
[0039]8a U相下橋臂電壓檢測部
[0040]8b V相下橋臂電壓檢測部
[0041]8c W相下橋臂電壓檢測部
[0042]9 負(fù)載裝置(電動(dòng)機(jī))
[0043]10 電流運(yùn)算部
[0044]11電壓指令值計(jì)算部
[0045]12驅(qū)動(dòng)信號生成部
[0046]13載波信號生成部
[0047]31交流電源
[0048]32整流器
[0049]32a、32b、32c、32d 整流二極管
[0050]33轉(zhuǎn)換器
[0051]100電力轉(zhuǎn)換裝置
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面，參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明并不由以下所示的實(shí)施方式限定。
[0053]實(shí)施方式
[0054]圖1是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。在圖1所示的示例中，實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100構(gòu)成為，將由直流電源I供給的直流電轉(zhuǎn)換為對負(fù)載裝置(在圖1所示的示例中為電動(dòng)機(jī))9供給的3相交流電。
[0055]如圖1所示，電力轉(zhuǎn)換裝置100具有以下用于向負(fù)載裝置9供給3相交流電的主要構(gòu)成要素:逆變器2，其由3個(gè)橋臂構(gòu)成，該3個(gè)橋臂包括:上橋臂開關(guān)元件3a至3c (這里，3a:U相，3b:V相，3c:ff相)以及下橋臂開關(guān)元件3d至3f (這里，3d:U相，3e:V相，3f:W相)；以及控制部7，其生成與各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f對應(yīng)的6個(gè)驅(qū)動(dòng)信號，并分別輸出到各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f。各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f分別包括反向并聯(lián)連接的續(xù)流二極管4a至4f(這里，4a:U相上橋臂，4b:V相上橋臂，4c:W相上橋臂，4d:U相下橋臂，4e:V相下橋臂，4f:ff相下橋臂)。
[0056]控制部7是運(yùn)算/控制單元，例如由微處理器或CPU等構(gòu)成，將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，并進(jìn)行與負(fù)載裝置9的控制應(yīng)用相對應(yīng)的運(yùn)算和控制。
[0057]此外，實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100包括:電源分流電阻5，其設(shè)置在直流電源I的負(fù)電壓側(cè)(在圖1所示的示例中為GND)與逆變器2之間；各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c (這里，6a:U相，6b:V相，6c:W相)，其分別設(shè)置在各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f與電源分流電阻5之間；以及各相下橋臂電壓檢測部8a、Sb、Sc (這里，8a:U相，8b:V相，8c:ff相)，其檢測各相下橋臂開關(guān)元件3d、3e、3f和各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的各連接點(diǎn)與直流電源I的負(fù)電壓側(cè)(這里為GND)之間的各電壓(以下，稱為“各相下橋臂電壓”)Vu、Vv、Vw。此外，在圖1所示的示例中，設(shè)電源分流電阻5的電阻值為Rdc，各相下橋臂分流電阻6a、6b、6c的電阻值為Rsh。
[0058]各相下橋臂電壓檢測部8a、8b、8c例如由放大單元構(gòu)成，用于使各相下橋臂電壓Vu, Vv, Vw成為控制部7容易處理的電壓值。
[0059]圖2是表示實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置100的控制部7包括:電流運(yùn)算部10，其基于由各相下橋臂電壓檢測部8a、8b、8c檢測出的各相下橋臂電壓Vu、Vv, Vw，計(jì)算流入負(fù)載裝置9的各相繞組的各相電流iu、iv、iw ;電壓指令值計(jì)算部11，其基于電流運(yùn)算部10的輸出即各相電流iu、iv、iw，計(jì)算從逆變器2輸出到負(fù)載裝置9的各相繞組的各相電壓指令值VLu*、VLv*, VLw* ;驅(qū)動(dòng)信號生成部12，其基于從電壓指令值計(jì)算部11輸出的各相電壓指令值VLu*、VLv*、VLw*，生成輸出到各相上橋臂開關(guān)元件3a至3c以及各相下橋臂開關(guān)元件3d至3f的各驅(qū)動(dòng)信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn ;以及載波信號生成部13，其根據(jù)特定的控制參數(shù)(圖2中的A)的變化，生成作為各驅(qū)動(dòng)信號Sup、Sun、Svp, Svn, Swp, Swn的基準(zhǔn)頻率的三角波或鋸齒波等載波信號fc*。
[0060]電流運(yùn)算部10基于從電壓指令值計(jì)算部11輸出的各相電壓指令值VLu*、V