電力轉(zhuǎn)換裝置和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為本技術(shù)領(lǐng)域的【背景技術(shù)】，有日本特開平9-84351號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)。該公報(bào) 中記載了以下內(nèi)容(參見摘要），"一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括:判別所述半導(dǎo)體元 件的故障并聯(lián)數(shù)(并聯(lián)支路數(shù)）的元件故障判別電路6;響應(yīng)該元件故障判別電路6,根據(jù)所 述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)而減小所述電力轉(zhuǎn)換裝置的電流基準(zhǔn)值的電流基準(zhǔn)變更電路 13;和響應(yīng)所述元件故障判別電路6,根據(jù)所述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)而減小用于保護(hù)所 述電力轉(zhuǎn)換裝置不被過流破壞的過流保護(hù)電路的保護(hù)水平的過流水平變更電路11-3,其 中，根據(jù)所述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)而降低所述電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流，并且也降低 過流保護(hù)水平。"
[0003] 另外，還有日本特開2012-125092號公報(bào)（專利文獻(xiàn)2)。該公報(bào)中記載了以下內(nèi)容 (參見摘要），"一種過流保護(hù)裝置，通過對構(gòu)成逆變器1的主電路的各半導(dǎo)體開關(guān)元件 (IGBT)進(jìn)行接通/關(guān)斷(0N/0FF)控制而對負(fù)載2供給經(jīng)控制的電力/電流，利用電流檢測器6 在IGBT中流動的電流的檢測值超過IGBT的過流判定水平時(shí)保護(hù)IGBT不受過流破壞，過流判 定水平變更電路3A在主電路的直流電壓Ed越低時(shí)將過流判定水平Ij設(shè)定/調(diào)節(jié)為越高的 值。比較器3B在判斷為檢測電流Idet超過經(jīng)設(shè)定/調(diào)節(jié)后的過流判定水平Ij時(shí)，通過對驅(qū)動 電路4的柵極電壓輸出進(jìn)行關(guān)斷(OFF)控制等而截?cái)嘭?fù)載和IGBT的電流。"
[0004] 另外，還有日本特開平6-105562號公報(bào)（專利文獻(xiàn)3)。該公報(bào)中記載了以下內(nèi)容 (參見摘要），"運(yùn)算裝置在初始狀態(tài)下設(shè)定頻率Π 模式(SI)。按合適的運(yùn)算周期對電流檢測 值IP與閾值Kl進(jìn)行比較(S4)。在穩(wěn)定時(shí)維持頻率Π 模式(S4: "否"）。在過流時(shí)從頻率Π 模式 切換為頻率f2模式(S5)。開關(guān)損耗降低。開關(guān)元件的發(fā)熱受到抑制。運(yùn)算裝置在切換到頻率 f2模式后監(jiān)視IP是否恢復(fù)到穩(wěn)定范圍（S6)。在成為穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)(S6: "是"），切換到頻率Π 模 式返回穩(wěn)定運(yùn)行(S7)。"
[0005] 另外，還有日本特開平11-69830號公報(bào)（專利文獻(xiàn)4)。該公報(bào)中記載了以下內(nèi)容 (參見摘要），"控制裝置10包括振蕩器1、將振蕩器1的輸出頻率降頻為1/N1或1/N2的分頻裝 置2、載波生成電路3和過載檢測器4等。在負(fù)載為額定以內(nèi)時(shí)，過載檢測器4對分頻裝置2發(fā) 送關(guān)斷(OFF)用的信號b，分頻裝置2將振蕩器1的信號a降頻為1/N1而輸出信號d，載波生成 電路3生成三角波開關(guān)頻率而輸出信號e。在過載的情況下，過載檢測器4對分頻裝置2發(fā)送 接通(ON)用的信號b，分頻裝置2將振蕩器1的信號a降頻為1/N2而輸出信號d，載波生成電路 3輸出信號e。其中，N1<N2,通過降低開關(guān)頻率來減小開關(guān)損耗。"
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本特開平9-84351號公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-125092號公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3:日本特開平6-105562號公報(bào) [0011] 專利文獻(xiàn)4:日本特開平11-69830號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0013] 上述專利文獻(xiàn)1記載了這樣的技術(shù)，即，一種各橋臂至少由多個(gè)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體 元件構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置，其包括:判別所述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)的元件故障判別電 路；響應(yīng)該元件故障判別電路，根據(jù)所述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)而減小所述電力轉(zhuǎn)換裝 置的電流基準(zhǔn)值的電流基準(zhǔn)變更電路;和響應(yīng)所述元件故障判別電路，根據(jù)所述半導(dǎo)體元 件的故障并聯(lián)數(shù)而減小用于保護(hù)所述電力轉(zhuǎn)換裝置不被過流破壞的過流保護(hù)電路的保護(hù) 水平的過流水平變更電路，其中，根據(jù)所述半導(dǎo)體元件的故障并聯(lián)數(shù)而降低所述電力轉(zhuǎn)換 裝置的輸出電流，并且也降低過流保護(hù)水平。
[0014] 上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)的目的在于，在發(fā)生元件故障時(shí)，整流器的故障橋臂上的并 聯(lián)數(shù)(并聯(lián)支路數(shù))減小，所以發(fā)生元件故障的橋臂的正常半導(dǎo)體元件的電流分擔(dān)值增大， 僅靠正常元件難以輸出整流器的額定輸出，因此，設(shè)置冗余(通常冗余數(shù)為1)而使得即使在 1個(gè)并聯(lián)數(shù)的元件發(fā)生故障時(shí)，也能夠使額定輸出持續(xù)。不過，在專利文獻(xiàn)1的方法中，若要 在元件正常的情況下保護(hù)元件，需要進(jìn)行在運(yùn)行期間降低上述電流基準(zhǔn)值和過流水平 (over current I eve 1，過電流水平）的控制，而這會限制電動機(jī)驅(qū)動的電流特性，所以可能 會引起電動機(jī)扭矩特性不足或變得容易跳閘。因此，在不同于專利文獻(xiàn)1所記載的目的之情 況下，即，在以正常狀態(tài)的電力轉(zhuǎn)換裝置的元件為對象的情況下，需要采用其它方法。
[0015] 上述專利文獻(xiàn)2中記載了這樣的技術(shù)，即，一種電力轉(zhuǎn)換裝置的過流保護(hù)裝置，通 過對構(gòu)成主電路的各半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)控制而對負(fù)載供給經(jīng)控制的電力/電流，直 接或間接地檢測上述半導(dǎo)體開關(guān)元件中流動的電流，在該電流值超過上述半導(dǎo)體開關(guān)元件 的過流判定水平時(shí)保護(hù)上述半導(dǎo)體開關(guān)元件不受過流破壞，其特征在于，包括過流判定水 平設(shè)定/調(diào)節(jié)單元，在上述主電路的直流電壓越低時(shí)，將上述過流判定水平設(shè)定/調(diào)節(jié)為越 高的值。
[0016] 上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，由于電力轉(zhuǎn)換裝置的主電路的直流電壓越低，將過流判 定水平設(shè)定/調(diào)節(jié)為越高的值，所以能夠在最大限度地利用電力轉(zhuǎn)換裝置的電力轉(zhuǎn)換性能 的同時(shí)，防止錯誤的過流判定和保護(hù)動作。不過，專利文獻(xiàn)2的方法沒有考慮元件的溫度變 化，而為了防止元件被破壞，過流水平需要確定為對可能的環(huán)境溫度都安全的水平。因此， 可能需要將過流水平設(shè)定得較低以成為對可能的溫度都安全的水平，而這會限制電動機(jī)驅(qū) 動的電流特性，所以可能會引起電動機(jī)扭矩特性不足或變得容易跳閘(開路）。
[0017] 上述專利文獻(xiàn)3通過在識別到過流狀態(tài)后降低載波頻率來防止元件發(fā)熱。不過，在 專利文獻(xiàn)3的技術(shù)中，雖然記載了通過降低載波頻率來減小元件的損耗的方法，但卻沒有記 載用于防止元件被破壞的過流水平。在電力轉(zhuǎn)換裝置對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的情況下，即使降 低載波頻率，也要有這樣的前提，即，流動的電流最多只能是不會破壞開關(guān)元件的水平的電 流，需要在該電流以下對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。因此，在電力轉(zhuǎn)換裝置中流動的電流急劇增大的 情況下，可能會導(dǎo)致開關(guān)元件被破壞。為此，即使在載波頻率降低的情況下，若存在恢復(fù)的 可能，則最大載波頻率越高就越要使用過高耐久性的開關(guān)元件，所以產(chǎn)品成本可能會上升。
[0018] 上述專利文獻(xiàn)4的逆變器裝置具有對脈沖寬度調(diào)制(PWM)進(jìn)行控制的控制裝置，上 述控制裝置包括振蕩器，對振蕩器的輸出進(jìn)行分頻的分頻裝置，生成開關(guān)元件的開關(guān)頻率 的載波生成電路，和檢測逆變器裝置的過流的過載檢測裝置，在過載檢測器不存在輸出的 通常期間，分頻裝置輸出預(yù)先決定的規(guī)定頻率，在過載檢測器存在輸出的過載期間，分頻裝 置輸出低于所述規(guī)定頻率的頻率。不過，在專利文獻(xiàn)4的技術(shù)中，雖然記載了通過降低載波 頻率來減小元件的損耗的方法，但卻沒有記載用于防止元件被破壞的過流水平。在電力轉(zhuǎn) 換裝置對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的情況下，即使降低載波頻率，也要有這樣的前提，即，流動的電 流最多只能是不會破壞開關(guān)元件的水平的電流，需要在該電流以下對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。因 此，在電力轉(zhuǎn)換裝置中流動的電流急劇增大的情況下，可能會導(dǎo)致開關(guān)元件被破壞。為此， 即使在載波頻率降低的情況下，若存在恢復(fù)的可能，則最大載波頻率越高就越要使用過高 耐久性的開關(guān)元件，所以產(chǎn)品成本可能會上升。
[0019] 本發(fā)明的目的在于，提供一種在抑制通常運(yùn)行期間的電動機(jī)的電磁噪聲的同時(shí)， 在利用廉價(jià)的開關(guān)元件的情況下防止元件被破壞并且不跳閘地進(jìn)行驅(qū)動的技術(shù)，或者，若 利用存在冗余的開關(guān)元