CN101416379B - 逆变器装置和空调机 - Google Patents

Abstract

整流部和平滑部对来自交流电源的交流电压进行整流和平滑，产生含有与交流电压周期一半对应的平滑电压周期的波形的平滑电压。直流交流变换部将平滑电压变换为驱动电压，向电动机供给。电流检测部检测既含有平滑电压周期的波形也含有波形失真的电动机中流动的电动机电流，产生电流检测信号。目标转速设定部产生表示电动机转速的目标值的目标转速信号。电压指令输出部根据电流检测信号和目标转速信号，产生并输出表示PWM中被调制信号的指令值的电压指令信号。电压指令修正部根据电流检测信号和目标转速信号，产生修正波形失真的电压指令修正信号。被调制信号产生部和PWM信号产生部在电压指令信号上加上电压指令修正信号，产生PWM信号。

Description

逆变器装置和空调机

技术领域

本发明涉及减少逆变器的失真的技术，更详细地，涉及逆变器装置和空调机。

背景技术

如图13所示的现有例是减少在驱动电动机的交流电源中流动的交流电流的失真的逆变器装置(例如，参照专利文献1)。

图13中，现有例的逆变器装置由直流交流变换部4p、电流检测部6p、电流指令计算部8p、电压指令计算部9p、PWM信号产生部10p、电压指令补偿部11p构成。直流交流变换部4p将平滑部(未图示)的输出电压变换为所希望的交流电压，并驱动电动机5p。电流检测部6p对电动机5p中流动的电流进行检测。电流指令计算部8p计算用于驱动电动机5p的电流指令值。电压指令计算部9p根据电流指令值和由电流检测部6p所检测出的电流值计算电压指令值。PWM信号产生部10p，由电压指令值产生驱动直流交流变换部4p的信号。电压指令补偿部11p在电压指令值上重叠补偿信号。

这样地，一般地，通过电流指令值对电压指令值的振幅进行补偿，并减少失真。

另一方面，最近的逆变器装置中，为了削减成本、小型化/轻量化，在平滑部中使用的电容器和电抗器(reactor)明显地小容量化、小规模化。

专利文献1：日本特开平9-84385号公报

但是，这样地使用了容量不足的平滑部的情况，平滑部的输出电压按照交流电源频率的2倍的频率进行较大的脉动。该情况，在使用了现有例的电压指令补偿部11p的逆变器装置中，存在受到脉动电压的影响而不能充分抑制电动机5p的电流失真的这种问题。

发明内容

本发明是解决上述现有问题的发明，目的在于提供能够在使用输出电压进行较大脉动的平滑部的同时，抑制电动机的波形失真的逆变器装置和空调机。

为了解决上述现有的问题，本发明的逆变器装置1、一种逆变器装置，具有：整流单元，对来自交流电源的交流电压进行整流，产生整流电压；平滑单元，对整流电压进行平滑，产生平滑电压，该平滑电压含有与交流电压周期的二分之一相对应的平滑电压周期的波形；直流交流变换单元，将平滑电压变换为表示进行了脉冲宽度调制的交流的驱动电压，并向电动机供给；电流检测单元，对由驱动电压在电动机中流动的电动机电流进行检测，产生电流检测信号，该电动机电流既含有平滑电压周期的波形也含有波形失真；目标转速设定单元，产生表示电动机的转速的目标值的目标转速信号；电压指令输出单元，根据电流检测信号和目标转速信号，产生并输出表示脉冲宽度调制中的被调制信号的指令值的电压指令信号；电压指令修正单元，根据电流检测信号和目标转速信号，产生对波形失真进行修正的电压指令修正信号；被调制信号产生单元，在电压指令信号上加上电压指令修正信号，产生表示相加结果的被调制信号；和脉冲宽度调制信号产生单元，根据被调制信号，产生脉冲宽度调制信号；上述直流交流变换单元，根据脉冲宽度调制信号，产生驱动电压。

进一步，本发明的空调机具有上述逆变器装置和含有电动机的压缩机。

通过减少在交流电源中流动的交流电流的电源高次谐波，防止商用电力系统的污染，不仅对于逆变器装置，也可提高与电力系统相连的其他电力机械的电源效率。并且，由于能够减小平滑电容器的体积，因此逆变器装置的小型/轻量化成为可能，且使用了这样的逆变器装置的空调机的小型/轻量化也变得容易。进一步，通过平滑电容器、逆变器装置和空调机的小型化，逆变器装置和空调机的低成本化成为可能。并且，由于不需要功率因数校正电路，更加有助于逆变器装置和空调机的低成本化。该逆变器装置，不仅适用于空调机，也能适用于使用逆变器装置的所有电力机械。

附图说明

图1表示实施方式1的逆变器装置中的构成的框图。

图2是实施方式1的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图3是实施方式1的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图4A表示实施方式1的逆变器装置中的电压指令产生部的构成的详细框图。

图4B表示实施方式1的逆变器装置中的电压指令修正部的构成的详细框图。

图5表示实施方式1的逆变器装置中的电压指令修正部的工作的波形图。

图6是实施方式1的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图7A表示实施方式2的逆变器装置中的构成的框图。

图7B表示实施方式2的逆变器装置中的电压指令修正部一构成的详细框图。

图7C表示实施方式2的逆变器装置中的电压指令修正部另一构成的详细框图。

图8是实施方式2的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图9是实施方式2的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图10是实施方式2的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图11是实施方式2的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图12是实施方式2的逆变器装置中的主要信号的波形图。

图13是现有例的逆变器装置的框图。

符号的说明

1    交流电源

2    整流部

3    平滑部

4    交流直流变换部

5    电动机

6    电流检测部

7    旋转相位检测部

8    电流指令产生部

9    电压指令产生部

10   PWM信号产生部

11   电压指令修正部

12   电压相位检测部

15   目标转速设定部

16   合计部

18   电流传感器

具体实施方式

以下，对于有关为实施本发明的最佳方式的几例，参照附图进行说明。另外，附图中，对于表示本质上相同的构成、工作和效果的要素，附加相同的符号。并且，以下所述的数字全都是为了具体地说明本发明而举例说明的，本发明并不限于所举例说明的数字。更进一步地，以高/低表示的逻辑电平和以接通/断开表示的开关状态，是为了具体地说明本发明而举例说明的，采用与所举例说明的逻辑电平和开关状态不同的组合，也可以得到相同的结果。并且，构成要素间的连接关系，是为了具体地说明本发明而举例说明的，实现本发明的功能的连接关系不限定于此。更进一步地，以下的实施方式，虽然采用硬件和/或软件来构成，但是采用硬件的构成也可以采用软件来构成，采用软件的构成也可以采用硬件来构成。

(实施方式1)

图1表示实施方式1中的逆变器装置的构成的框图。

图1中，实施方式1中的逆变器装置，对来自交流电源1的单相交流电压S1进行整流，再通过使用脉冲宽度调制(PWM：Pulse WidthModulation)来进行交流化而产生驱动电压S4。逆变器装置将驱动电压S4供给电动机5来驱动电动机5。通过电动机5转动，在构成空调机的压缩机中，对冷媒进行压缩。实施方式1中的逆变器装置包含有，整流部2、平滑部3、直流交流变换部4、电流检测部6、旋转相位检测部7、目标转速设定部15、电流指令产生部8、电压指令产生部9、电压指令修正部11、电压相位检测部12、合计部16和PWM信号产生部10。旋转相位检测部7、电流指令产生部8和电压指令产生部9构成电压指令输出部。

整流部2，由二极管桥构成，输入来自交流电源1的交流电压S1。其结果，交流电流SC在交流电源1中流动。整流部2，对交流电压S1进行全波整流，并产生整流电压S2。平滑部3，由与整流电压S2并联连接的平滑电容器(未图示)和与整流电压S2串联连接的电抗器(未图示)构成，对整流电压S2进行平滑化，并产生以交流电压S1的2倍的频率进行较大脉动的平滑电压S3。将与交流电压S1的2倍的频率相对应的平滑电压S3的周期称为平滑电压周期。即，平滑电压周期与交流电压周期的二分之一相对应。直流交流变换部4，由半导体开关元件构成，将平滑电压S3变换为表示被PWM后的交流的驱动电压S4。电压相位检测部12检测表示平滑电压S3的相位的电压相位信号S12。

电流检测部6，检测通过驱动电压S4在电动机5中流动的电动机电流，并产生电流检测信号S6。电流检测信号S6，含有平滑电压周期的波形，并具有波形失真。旋转相位检测部7，根据电流检测信号S6，检测表示电动机5的旋转相位的旋转相位信号S7。目标转速设定部15，产生表示电动机5的转速目标值的目标转速信号S15。电流指令产生部8，根据旋转相位信号S7、电压相位信号S12和目标转速信号S15，产生表示电动机的电流指令值的电流指令信号S8。电压指令产生部9，根据旋转相位信号S7和电流指令信号S8，产生表示PWM中的被调制信号的指令值的电压指令信号S9。

电压指令修正部11，根据电流检测信号S6、旋转相位信号S7和电流指令信号S8，产生对电流检测信号S6的波形失真进行修正的电压指令修正信号S11。合计部16，对电压指令信号S9和电压指令修正信号S11进行相加，产生合计信号S16。合计部16也称为被调制信号产生部，合计信号S16也称为被调制信号。PWM信号产生部10，将合计信号S16作为被调制信号，使用例如数kHz到数10kHz的三角状载波信号来进行PWM化，并产生表示PWM波形的PWM信号S10。直流交流变换部4，根据PWM信号S10，对平滑电压S3进行开关，产生驱动电压S4。

电动机电流，是在直流交流变换部4和电动机5之间流动的电流，且在电动机5为Y形连接的情况下，与电动机5的相电流一致。电流检测部6，在代表的实施方式中，由电流传感器18直接检测电动机电流。在其他实施方式中，通过直流交流变换部4的母线电流，即将平滑电压S3施加到直流交流变换部4上的2个端子的至少1个中流动的电流，间接地对推定值进行检测。

构成平滑部3的电抗器，为了降低流向投入交流电压S1时的平滑电容器的冲击充电电流的峰值而设置。电抗器的插入位置，虽然在交流电源1和构成平滑部3的平滑电容器之间，也可以在整流部2的交流电源1侧和平滑部3侧的任何一侧。

更进一步地，构成平滑部3的电抗器的电抗值L1和平滑电容器的电容值C1，以其共振频率 $f_c=1/(2\mathrm{\π}\×\sqrt{L1\×C1})$ 成为交流电源1的频率的40倍以上的方式而设定。实施方式1中，交流电源1的频率为50Hz。该情况下，例如通过设置电抗值L1＝0.5mH、电容值C1＝10μF，则fc(＝2250Hz)>40×50Hz(＝2000Hz)，在40倍以上。如果将共振频率fc设为交流电源1的频率的40倍以上，则可以使得电抗器和平滑电容器小型/轻量化、并削减成本。并且，能够不需要用于针对共振频率的功率因数校正(PFC：Power Factor Correction)电路，还有助于降低成本。

平滑电容器，代表性地，由薄膜电容器构成。

对于以上这样构成的实施方式1的逆变器装置，在以下对其工作进行说明。首先，图2表示相对于时间t的主要信号的波形图。图2(A)是平滑电压S3的波形。通过显著减小平滑部3的平滑电容器的电容，平滑电压S3，以电源频率的2倍的频率(称为平滑电压频率)和波纹率80％以上的振幅，进行较大脉动。平滑电压频率的倒数被称为平滑电压周期TPW(图2(A)中图示)。实施方式1中，平滑电压周期TPW是10毫秒。

图2(B)是电流检测信号S6的波形。电流检测信号S6是按照以包络曲线表示的被调制信号对载波信号进行了振幅调制后的波形。该情况下，载波信号具有以电动机5的极对数(极数的1/2)与转速的乘积来表示的电角度(electric angle)频率，且为含有波形失真的正弦波，并且被调制信号与平滑电压S3大致相似。电流检测信号S6虽然不是通信信号，但是在说明上，使用这样的调制用语来表达。

例如，如果将电动机5的极对数设为3、转速设为3500rpm，则电流检测信号S6的电角度频率成为3×3500(rpm)/60(秒)＝175(Hz)。电角度频率的倒数被称为电角度周期。在该例中，电角度周期约为5.7(msec)。图2(D)是电压相位信号S12的波形。电压相位信号S12是在平滑电压周期TPW的期间中从0度开始到360度为止进行变化的锯齿波的波形。

图3是表示相对于时间t的主要信号的波形图。图3(A)是与图2(B)相同的电流检测信号S6的波形，图3(B)是将图3(A)中的电流检测信号S6的电角度周期TEA的时间轴进行扩大后的波形。电流检测信号S6含有被称为电流失真的波形失真，与以虚线表示的无失真波形相偏离。对于图3(C)到图3(E)，也和图3(B)相同，时间轴被扩大。图3(C)是旋转相位信号S7的波形。旋转相位信号S7是在电角度周期TEA的期间中从0度开始到360度为止进行变化的锯齿波的波形。

电流指令产生部8，在以电压相位信号S12表示的每个平滑电压周期TPW中，产生正弦波的几乎上半部分进行反复的电流指令信号S8(图2(C)中图示)。电流指令信号S8的大小，通过从旋转相位信号S7求得的实际转速与以目标转速信号S15表示的目标转速的比较，以减小两个转速的差的方式来进行控制。即，实际转速小于目标转速时，增大电流指令信号S8的大小，实际转速大于目标转速时，减小电流指令信号S8的大小。电流指令产生部8，为了求得实际转速，只对旋转相位信号S7的每个电角度周期TEA的定时(timing)进行检测，而不对旋转相位信号S7中含有的电流检测信号S6的波形失真进行检测。因此，电流指令产生部8并不将旋转相位信号S7的波形失真带给电流指令信号S8。电流指令产生部8，在旋转相位信号S7的基础上，还根据不含有波形失真的目标转速信号S15和电压相位信号S12，来产生电流指令信号S8。据此，电流指令信号S8不含有电流检测信号S6的波形失真。

下面，对于实施方式1中的电压指令产生部9的构成和工作进行说明。图4A表示实施方式1中电压指令产生部9的构成的详细框图。电压指令产生部9包括载波产生部21和振幅调制部22。

载波产生部21，根据旋转相位信号S7，产生表示电角度周期TEA的正弦波的载波信号S21。振幅调制部22，通过以电流指令信号S8表示的被调制信号对载波信号S21进行振幅调制，并产生电压指令信号S9。载波产生部21只对旋转相位信号S7的每个电角度周期TEA的定时进行检测，而不对旋转相位信号S7中含有的电流检测信号S6的波形失真进行检测。因此，载波产生部21不将旋转相位信号S7的波形失真给予载波信号S21。振幅调制部22，根据不含有波形失真的电流指令信号S8和载波信号S21，产生电压指令信号S9。据此，电压指令信号S9不含有电流检测信号S6的波形失真。

电压指令信号S9的包络曲线表示电流指令信号S8。包络曲线的大小，以通过对实际转速和目标转速的比较来减小两转速的差的方式来进行控制。即，电压指令信号S9，虽然成为与图3(D)所示的电角度周期TEA相对应的波形，但是如果以平滑电压周期TPW单位进行表示，则成为与从图3(A)的电流检测信号S6中除去波形失真后的波形几乎相同的波形。

下面，对于实施方式1中的电压指令修正部11的构成和工作进行说明。图4B表示实施方式1中电压指令修正部11的构成的详细框图。电压指令修正部11包括载波产生部21、振幅调制部22、振幅再调制部31、差分部32、电流电压变换部33和相位调整部34。

载波产生部21和振幅调制部22构成目标电流波形产生部30。目标电流波形产生部30，由于与图4A的电压指令产生部9的构成相同，因此省略详细的说明。图4B中振幅调制部22产生的振幅调制信号S22，与电压指令产生部9产生的电压指令信号S9相同。振幅调制信号S22又被称为目标电流波形信号。即，目标电流波形产生部30，根据旋转相位信号S7和电流指令信号S8，产生表示作为电动机5的目标的电流波形的目标电流波形信号S22。另外，目标电流波形产生部30与电压指令产生部9相同，并且来自电压指令产生部9的电压指令信号S9也可以表示振幅调制信号S22。该情况下，电压指令修正部11包括电压指令产生部9。

振幅再调制部31，从电流检测信号S6(图2(B)和图3(A)中图示)中提取载波信号，并通过以电流指令信号S8表示的被调制信号再进行振幅调制，并产生振幅再调制信号S31。对所提取的载波信号的振幅，调整成与目标电流波形产生部30中的载波信号S21的振幅相同。振幅再调制信号S31，通过所提取的载波信号，按照原样包含电流指令信号S8的波形失真。振幅再调制信号S31的包络曲线表示电流指令信号S8。包络曲线的大小，以通过实际转速与目标转速的比较来减小两转速的差的方式来进行控制。即，振幅再调制信号S31是与图3(A)的电流检测信号S6几乎相同的波形。

差分部32，从目标电流波形信号S22中减去振幅再调制信号S31，产生电流修正信号S32。被调制信号的电流指令信号S8和除去波形失真的载波信号，由于在目标电流波形信号S22以及振幅调制信号S20中共同且以相同的大小被包含，因此被相互减去。电流修正信号S32中，虽然只有电流检测信号S6的波形失真，但是以与电流检测信号S6的波形失真相反相位留下来。并且，如图2(a)和(b)所表明，电流修正信号S32中含有的电流检测信号S6的波形失真的振幅，与以平滑电压周期TPW进行较大脉动的平滑电压S3的大小大致成比例。

这里，直流交流变换部4，例如，含有3对由1个高电位侧晶体管和1个低电位侧晶体管构成的1对开关电路，并在电角度周期TEA的期间中进行6次换流。在6次换流时，各开关电路中的高电位侧晶体管和低电位侧晶体管为了不同时成为接通状态，设置被称为死区时间(dead time)的两者均为断开的状态。该死区时间，由于通过在电角度周期TEA的期间中进行6次换流而产生，因此在电流检测信号S6中，造成主要包括电角度频率的6次高次谐波的、如上所述的波形失真。如果电角度周期TEA期间的换流次数发生改变，则产生与换流次数相等次数的高次谐波失真。

为了修正该电流检测信号S6的波形失真，电压指令修正部11对于电流检测信号S6的波形失真，产生振幅和频率几乎相等、且相位为相反相位的电流修正信号S32。另一方面，电流检测信号S6的波形失真，在平滑电压S3内，主要成为电角度频率的5次高次谐波的失真来出现。平滑电压S3中的电角度频率的5次高次谐波失真，使得在交流电源1中流动的交流电流SC中发生高次谐波失真。如果减少平滑电压S3中的电角度频率的5次高次谐波失真，则电流检测信号S6的波形失真和交流电流SC的高次谐波失真也减少。

电流修正信号S32，由于含有6次高次谐波失真，因此为了对平滑电压S3中的电角度频率的5次高次谐波失真进行修正，必须变换为5次高次谐波失真。电流电压变换部33，通过将含有6次高次谐波的电流失真的电流修正信号S32与来自目标电流波形产生部30的载波信号S21进行相乘，来产生差频的5次高次谐波与和频的7次高次谐波。更进一步地，电流电压变换部33，只提取其中5次高次谐波，产生电流电压变换信号S33。另外，载波信号S21也可以从电压指令产生部9得到。

相位调整部34，产生电压指令修正信号S11，其表示对电流电压变换信号S33的相位进行了微调整的信号。基本上，虽然在电流修正信号S32的阶段，电流电压变换信号S33的相位与电流修正信号S32的波形失真相反，但是例如按照使得交流电流SC的高次谐波失真成为最小的方式，在相位调整部34中对电流电压变换信号S33的相位进行微调整。另外，相位调整部34，既可以被插入到差分部32和电流电压变换部33之间，也可以省略。

图5(A)、图5(B)和图5(C)分别表示在电角度周期TEA的1/2期间中的电流检测信号S6、电压指令信号S9和电压指令修正信号S11。图5(A)中表示的电流检测信号S6，与图3(B)中表示的电流检测信号S6相对应，并含有电角度频率的6次高次谐波的波形失真。并且，图5(C)中表示的电压指令修正信号S11，与图3(E)中表示的电压指令修正信号S11相对应，并含有电角度频率的5次高次谐波的波形失真。

合计部16，将表示相位与电流检测信号S6的波形失真相反的波形失真的电压指令修正信号S11加在不含波形失真的电压指令信号S9上，产生合计信号S16。PWM信号产生部10，根据合计信号S16，产生含有相位与电流检测信号S6相反的波形失真的PWM信号S10。更进一步地，直流交流变换部4，根据PWM信号S10，产生含有相位与电流检测信号S6相反的波形失真的驱动电压S4。含有相位与电流检测信号S6相反的波形失真的驱动电压S4对电动机5进行驱动的结果，减少电流检测信号S6的波形失真。并且，通过电压指令产生部9、PWM信号产生部10和直流交流变换部4，使得表示实际转速与目标转速的比较结果的电流指令信号S8反映到驱动电压S4中，由此，电动机5的实际转速进一步被控制成趋近目标转速。

如上所述，电流检测信号S6的波形失真的振幅，与平滑电压S3的大小大致成比例。电流修正信号S32，通过图4B中所示的电压指令修正部11的构成，成为只与电流检测信号S6相位相反而振幅大致相等的波形失真。由此，基于电流修正信号S32的驱动电压S3，可以有效地减少与平滑电压S3的大小大致成比例的电流检测信号S6的波形失真。

图6(A)和图6(B)分别表示电压指令修正部11不工作时的电流检测信号S6和交流电流SC。图6(C)和图6(D)分别表示电压指令修正部11工作时的电流检测信号S6和交流电流SC。图6(A)和图6(C)，相对于图6(B)和图6(D)，与图3(A)和图3(B)的关系同样将横轴放大，由平滑电压周期TPW和电角度周期TEA表示时间的尺度(scale)。

图6(A)中，电流检测信号S6，如果相对于以虚线表示的没有失真的波形，以含有高次谐波发生失真，则该波形失真，通过平滑部3和整流部2对交流电流SC产生影响。其结果，如图6(B)所示，交流电流SC，成为高次谐波增大了的波形，相对于以虚线表示的没有失真的波形发生偏离。电压指令修正部11工作时，如图6(C)所示，电流检测信号S6的波形失真被减少，其结果，如图6(D)所示，交流电流SC的高次谐波失真也被减少。

根据以上那样的实施方式1，采用电压指令修正部11，产生表示相位与在电流检测信号S6中含有的波形失真相反而大小与平滑电压S3的大小大致成比例的波形失真的电压指令修正信号S11，并通过加在电压指令信号S9上，来减少电流检测信号S6的波形失真。由此，在使用减小了平滑电容器的电容值而平滑电压S3较大脉动的平滑部3的情况下，也可以抑制电动机5中流动的电流失真。其结果，通过减少交流电流SC的电源高次谐波，防止商用电力系统的污染，不仅对于实施方式1的逆变器装置，也提高与电力系统相连的其他电力机械的电源效率。

并且，由于能够减小平滑电容器的体积，因此逆变器装置的小型/轻量化成为可能，且使用了这样的逆变器装置的空调机的小型/轻量化也变得容易。更进一步地，通过平滑电容器、逆变器装置和空调机的小型化，逆变器装置和空调机的低成本化成为可能。并且，由于也不需要PFC电路，因此有助于逆变器装置和空调机的低成本化。实施方式1的逆变器装置，不只适用于空调机，也可以适用于使用逆变器装置的所有电力机械。

另外，图1中，电流指令产生部8、电压指令产生部9和电压指令修正部11虽然根据旋转相位信号S7，但是由于旋转相位信号S7由电流检测信号S6产生，因此也可以代替旋转相位信号S7而根据电流检测信号S6。即，电流指令产生部8，根据电流检测信号S6、电压相位信号S12和目标转速信号S15，产生电流指令信号S8。电压指令产生部9，根据电流检测信号S6和电流指令信号S8，产生电压指令信号S9。电压指令修正部11，根据电流检测信号S6和电流指令信号S8，产生电压指令修正信号S11。

更进一步地，虽然电流指令产生部8根据电压相位信号S12，但是由于由电流检测信号S6的包络曲线来产生平滑电压周期TPW，因此也可以代替电压相位信号S12而根据电流检测信号S6。即，电流指令产生部8，根据电流检测信号S6和目标转速信号S15，产生电流指令信号S8。其结果，电压指令产生部9，也可以根据电流检测信号S6和目标转速信号S15，产生电压指令信号S9。并且，电压指令修正部11，也可以根据电流检测信号S6和目标转速信号S15，产生电压指令修正信号S11。

(实施方式2)

实施方式2中，对与实施方式1不同的点进行重点说明。其他构成、工作和效果，由于与实施方式1相同，因此省略其说明。

图7A是表示实施方式2中的逆变器装置的构成框图。图7A中，电压指令修正部11，根据电压相位信号S12、旋转相位信号S7和电流指令信号S8，产生电压指令修正信号S11。

图7B是表示实施方式2中的电压指令修正部11的构成的详细框图。电压指令修正部11包含有高次谐波产生部40、定时产生部41、振幅相位设定部42、控制部43、开关部44和信号平滑部45。

高次谐波产生部40，根据旋转相位信号S7，产生表示电角度频率的5次高次谐波的高次谐波信号S40。定时产生部41，根据电压相位信号S12，产生表示平滑电压周期TPW内的定时的定时信号S41。代表例中，定时产生部41，将平滑电压周期TPW分割为多个不同的期间(称为副平滑电压期间)，并产生表示各副平滑电压期间的起点和终点的定时的定时信号S41。

振幅相位设定部42，根据定时信号S41，设定在平滑电压周期TPW内进行变化的基准振幅。而且振幅相位设定部42，对该基准振幅乘以电流指令信号S8的代表值的大小，产生电流指令振幅。例如，电流指令信号S8(图2(C)中表示)的代表值，被设定为平滑电压周期TPW中的最大值。由此，电流指令振幅，以通过实际转速和目标转速的比较来减小两转速的差的方式进行控制。振幅相位设定部42，将高次谐波信号S40的振幅设定为该电流指令振幅，产生表示所设定的高次谐波信号S40的振幅相位设定信号S42。

代表性地，振幅相位设定信号S42的振幅，能够在各副平滑电压期间内成为大致恒定，而另一方面在平滑电压周期TPW内副平滑电压期间每次改换时发生变化。例如，振幅相位设定信号S42的振幅，与平滑电压S3的大小大致成比例，且在副平滑电压期间每次改换时发生变化。同时，各副平滑电压期间中的振幅相位设定信号S42的振幅，与电流指令信号S8的代表值的大小成比例地进行变化。

更进一步地，振幅相位设定部42，根据定时信号S41，对振幅相位设定信号S42的相位进行设定。代表性地，振幅相位设定信号S42的相位，能够在各副平滑电压期间内成为大致恒定，而另一方面在平滑电压周期TPW内副平滑电压期间每次改换时发生变化。

控制部43，根据电压相位信号S12，在平滑电压周期TPW内或者按每个平滑电压周期TPW，产生表示使得振幅相位设定信号S42通过的期间(称为通过期间)的控制信号S43。开关部44，根据控制信号S43进行接通/断开，产生表示在通过期间通过了的振幅相位设定信号S42的通过信号S44。通过期间的开始时刻和结束时刻的定时，能够按每个平滑电压周期TPW，在平滑电压周期TPW内随机变化。更进一步地，能够按每个平滑电压周期TPW，随机设定即使很少也让振幅相位设定信号S42通过的通过期间和完全不让通过的非通过期间的任何一个。

通过期间，也被称为长度不为0的修正期间，非通过期间，也被称为长度为0的修正期间。控制信号S43，也被称为修正期间信号。即，修正期间信号S43，在各平滑电压周期TPW内，表示长度为0的修正期间和长度不为0的修正期间的任何一个。更进一步地，控制部43，在非0的修正期间中，在每个平滑电压周期TPW中，将非0的修正期间中的开始时刻和结束时刻的至少一个设定为任意的时刻。

信号平滑部45，将通过信号S44中的振幅和相位的急剧变化进行平滑化，并产生表示平滑化后的信号的电压指令修正信号S11。如果通过信号S44被充分平滑化，则信号平滑部45能够省略。

其他实施方式中，振幅相位设定部42，根据高次谐波信号S40和电流指令信号S8，产生振幅或相位不同的多个系统的副振幅相位设定信号。振幅相位设定部42，还根据定时信号S41，按每个副平滑电压期间，从其多个系统的副振幅相位设定信号中选择一个系统的信号，产生振幅相位设定信号S42。

更进一步地，其他实施方式中，振幅相位设定部42，如图7C所示，图7B中的高次谐波产生部40被省略，旋转相位信号S7，被直接地输入振幅相位设定部42。振幅相位设定部42中，振幅相位设定信号S42的频率，为与5次高次谐波失真几乎相等的规定值，并被预先设定。更进一步地，振幅相位设定信号S42的相位，根据旋转相位信号S7，如果实际转速快则超前，如果实际转速慢则滞后。

通过如以上那样构成电压指令修正部11，电压指令修正信号S11的频率，与实施方式1相同，与5次高次谐波失真大致相等。并且，电压指令修正信号S11的振幅，能够在各副平滑电压期间内成为大致恒定，并且在平滑电压周期TPW内副平滑电压期间每次改换时，例如与平滑电压S3的大小大致成比例地进行变化。更进一步地，各副平滑电压期间中的电压指令修正信号S11的振幅，与电流指令信号S8的代表值的大小成比例地进行变化，并以减小实际转速与目标转速的差的方式而被控制。其结果，电压指令修正信号S11的振幅，与实施方式1相同地，能够设成为与电流检测信号S6中包含的6次高次谐波的大小几乎相等。

更进一步地，电压指令修正信号S11的相位，通过振幅相位设定部42，以将电流检测信号S6、平滑电压S3和交流电流SC的波形失真减小的方式，按每个副平滑电压期间被预先调整。这样，如果按每个副平滑电压期间，让电压指令修正信号S11的相位也发生变化，则存在上述交流电流SC等的波形失真变小的情况。调整后的电压指令修正信号S11的相位，相对于电流检测信号S6中含有的6次高次谐波的相位，几乎成为相反相位。6次高次谐波的相位，相对于旋转相位信号S7具有规定的相位关系，由于振幅相位设定部42基于旋转相位信号S7，因此如果通过振幅相位设定部42对相位预先进行调整，则即使之后将调整值固定，相反相位状态也继续。

图8是表示图7B和图7C中的实施方式2的工作的波形图。图8(A)表示平滑电压S3的波形，图8(B)、图8(C)和图8(D)，与平滑电压S3相对应，分别表示副振幅相位设定信号的波形。其3系统的副振幅相位设定信号中，图7B的情况，频率均为高次谐波信号S40的频率，图7C的情况，频率均为与5次高次谐波失真几乎相等的规定值，并被预先设定。振幅和相位在3系统的每个中具有规定的值。图8(C)的副振幅相位设定信号，具有相对于图8(B)的副振幅相位设定信号相等的振幅和超前的相位，图8(D)的副振幅相位设定信号具有相对于图8(C)的副振幅相位设定信号更大的振幅和相等的相位。

平滑电压周期TPW，被分割为各副平滑电压期间TA1、TA2、TA3、TA4。在各副平滑电压期间TA1、TA4中选择图8(B)的副振幅相位设定信号，在副平滑电压期间TA2中选择图8(D)的副振幅相位设定信号，在副平滑电压期间TA3中选择图8(C)的副振幅相位设定信号(分别用斜线进行图示)。所选择的副振幅相位设定信号被连接合成一系统，产生电压指令修正信号S11。

由此，在平滑电压S3较大的期间中，能够增大电压指令修正信号S11，另一方面，在平滑电压S3较小的期间中，能够减小电压指令修正信号S11。其结果，能够将电压指令修正信号S11设为与电流检测信号S6的波形失真相符合的大小。更进一步地，通过如图8(C)那样对相位进行微调整，可以产生相位与电流检测信号S6的波形失真相反的电压指令修正信号S11。

图9是表示图7C中的实施方式2的工作的波形图。图9(A)是从旋转相位信号S7求得的实际转速，且在期间TB1到期间TB2上升。图9(B)和图9(C)，分别表示副振幅相位设定信号的波形。其2系统的副振幅相位设定信号中，频率全部是与5次高次谐波失真几乎相等的规定值，且被预先设定。振幅和相位在2系统的每个中具有规定的值。图9(C)的副振幅相位设定信号，具有相对于图9(B)的副振幅相位设定信号相等的振幅和超前的相位。

在期间TB1中选择图9(B)的副振幅相位设定信号，在期间TB2中选择图9(C)的副振幅相位设定信号(分别用斜线进行图示)。所选择的副振幅相位设定信号被连接合成一系统，产生电压指令修正信号S11。由此，如果实际转速上升，则能够使得电压指令修正信号S11的相位超前，可以产生相位与电流检测信号S6的波形失真相反的电压指令修正信号S11。

图10是表示图7B和图7C中的实施方式2的工作的波形图。图10(A)是电流指令信号S8的大小，且在期间TC1到期间TC2上升。图10(B)、图10(C)和图10(D)分别表示副振幅相位设定信号的波形。其3系统的副振幅相位设定信号中，图7B的情况，频率均为高次谐波信号S40的频率，图7C的情况，频率均为与全部5次高次谐波失真几乎相等的规定值，且被预先设定。振幅和相位在3系统的每个中具有规定的值。图10(C)的副振幅相位设定信号，具有相对于图10(B)的副振幅相位设定信号相等的振幅和超前的相位，图10(D)的副振幅相位设定信号，具有相相对于图10(C)的副振幅相位设定信号更大的振幅和相等的相位。

在期间TC1选择图10(B)的副振幅相位设定信号，在期间TC2中选择图10(D)的副振幅相位设定信号(分别用斜线进行图示)。所选择的副振幅相位设定信号被连接合成一系统，产生电压指令修正信号S11。由此，如果电流指令信号S8的大小上升，则能够增大电压指令修正信号S11的振幅。其结果，对于随着电流指令信号S8同样地上升的电流检测信号S6的波形失真，可以产生几乎相等大小的电压指令修正信号S11。

这里，实施方式2中，电压指令修正部11，虽然根据电压相位信号S12、旋转相位信号S7和电流指令信号S8产生电压指令修正信号S11，但是即使代替电流指令信号S8而使用电流检测信号S6也同样地进行工作。该情况下，图7A中，电压指令修正部11中输入电流检测信号S6来代替电流指令信号S8，图7B和图7C中，振幅相位设定部42中输入电流检测信号S6来代替电流指令信号S8。

图11是表示图7B和图7C中的实施方式2的工作的波形图。图11(A)表示平滑电压S3的波形，图11(B)和图11(C)分别表示与平滑电压S3对应的旋转相位信号S7和电压指令修正信号S11的波形。为了便于观察图11(C)的波形，相比图3(A)和图3(B)的情况，降低了实际转速，并增大了电角度周期TEA。图11(C)的电压指令修正信号S11，在电角度周期TEA的期间中含有5周期的5次高次谐波。更进一步地，电压指令修正信号S11，在平滑电压周期TPW内的每个副平滑电压期间TD1、TD2、TD3中，振幅和相位发生变化。电压指令修正信号S11的大小成为最大的定时不一定是平滑电压S3成为最大的定时，而是从那里多少有偏离。

从图8(A)开始到图11(C)为止的波形图中，图7B和图7C中的开关部44，使得振幅相位设定信号S42全部通过，产生电压指令修正信号S11。

图12是表示图7B和图7C中的实施方式2的工作的波形图。图12(A)和图12(C)表示平滑电压周期TPW的平滑电压S3的波形，图12(B)和图12(D)表示与平滑电压S3对应的电压指令修正信号S11的波形。在图12(A)到图12(D)中，对控制部43和开关部44的工作主要地进行说明，且省略每个副平滑电压期间的各种变化。

图12(B)中，控制部43，按每个平滑电压周期TPW，设定从开始时刻ts1到结束时刻te1为止的通过期间，开关部44，在通过期间中被接通，并输出电压指令修正信号S11。开始时刻ts1和结束时刻te1，通过控制部43，在每个平滑电压周期TPW中被随机地设定。即，平滑电压周期TPW的期间TE1内的开始时刻ts1的定时和期间TE2内的开始时刻ts2的定时，能够改变。并且，平滑电压周期TPW的期间TE1内的结束时刻te1的定时和期间TE2内的结束时刻te2的定时，能够改变。开始时刻和结束时刻的定时中，可以改变任何一个，也可以改变两个。

更进一步地，图12(D)中，从开始时刻ts3到结束时刻te3为止的通过期间的有无，通过控制部43，在每个平滑电压周期TPW中被随机设定成任何一个。即，平滑电压周期TPW的各期间TF1、TF2是即使很少也让振幅相位设定信号S42通过的通过期间，期间TF3是完全不让振幅相位设定信号S42通过的非通过期间。

如上所述，平滑电压S3，成为以平滑电压周期TPW进行较大脉动的波形(图12(A)和图12(C)中图示)，电流检测信号S6(图2(B)中图示)，成为以平滑电压周期TPW包络曲线进行较大脉动的波形。电流检测信号S6的振幅按每个平滑电压周期TPW变小的区域中，由于旋转相位信号S7中的实际转速的检测精度变差，振幅相位设定信号S42的频率和相位的精度变差。更进一步地，电压指令信号S9由于振幅下跌，5次高次谐波失真的振幅也变得不稳定。

这样的情况下，采用控制部43和开关部44，只在电流检测信号S6的振幅变小的区域暂时停止修正。即使停止修正，由于电流检测信号S6中含有的波形失真较小，因此没有问题。这样地，能够防止由于错误的修正引起修正误差扩大。

更进一步地，使得每个平滑电压周期TPW中通过期间的开始时刻和结束时刻的定时随机地变化，并且，按每个平滑电压周期TPW随机设定成通过期间和非通过期间中的任何一个。由此，电流检测信号S6中，可以抑制由通过期间中的平滑电压周期TPW的周期性和6次高次谐波失真的相互调制引起的新的失真的发生。

如上所述，实施方式2除了实施方式1的效果，还如图7B和图7C那样，与实施方式1的图4B相比，具有能够比较容易地且以低成本来构成电压指令修正部11的效果。

更进一步地，实施方式1，从目标电流波形和实际的电流波形的差求得波形失真。因此，可以理想地减小波形失真。另一方面，实施方式2，通过根据旋转相位信号S7产生基本的波形失真，并根据电流指令信号S8和电压相位信号S12对该基本的波形失真进行修正，产生电压指令修正信号S11。这样，与实施方式1相比，实施方式2由于通过电动机5的检测信号来自动地进行修正的要素较少，因此即使平滑电压S3变小和/或者波形失真变大，也形成修正工作难以失败的构成。并且如上所述，通过随机地设定通过期间和非通过期间，并随机地设定通过期间的开始时刻和结束时刻，成为对于失败更强的构成。

另外，图7A中，电压指令修正部11虽然根据电压相位信号S12，但是由于平滑电压周期TPW由电流检测信号S6的包络曲线产生，因此也可以代替电压相位信号S12而根据电流检测信号S6。并且，旋转相位信号S7由于由电流检测信号S6产生，因此也可以代替旋转相位信号S7而根据电流检测信号S6。即，电压指令修正部11，根据电流检测信号S6和电流指令信号S8，产生电压指令修正信号S11。更进一步地，电流指令信号S8，由于根据电流检测信号S6和目标转速信号S15而产生，因此电压指令修正部11，也可以根据电流检测信号S6和目标转速信号S15来产生电压指令修正信号S11。

以上，实施方式中的到此为止的说明，全部是将本发明具体化后的一例，本发明不限定于这些例子，可以发展成本技术领域普通技术人员使用本发明的技术能容易构成的各种例。

本发明能够在逆变器装置和空调机中利用。

Claims (11)

1.一种逆变器装置，具有：

整流单元，对来自交流电源的交流电压进行整流，产生整流电压；

平滑单元，对整流电压进行平滑，产生平滑电压，该平滑电压含有与交流电压周期的二分之一相对应的平滑电压周期的波形；

直流交流变换单元，将平滑电压变换为表示进行了脉冲宽度调制的交流的驱动电压，并向电动机供给；

电流检测单元，对由驱动电压在电动机中流动的电动机电流进行检测，产生电流检测信号，该电动机电流既含有平滑电压周期的波形也含有波形失真；

目标转速设定单元，产生表示电动机的转速的目标值的目标转速信号；

电压指令输出单元，根据电流检测信号和目标转速信号，产生并输出表示脉冲宽度调制中的被调制信号的指令值的电压指令信号；

电压指令修正单元，根据电流检测信号和目标转速信号，产生对波形失真进行修正的电压指令修正信号；

被调制信号产生单元，在电压指令信号上加上电压指令修正信号，产生表示相加结果的被调制信号；和

脉冲宽度调制信号产生单元，根据被调制信号，产生脉冲宽度调制信号；

上述直流交流变换单元，根据脉冲宽度调制信号，产生驱动电压。

2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电压指令输出单元具有：

旋转相位检测单元，根据电流检测信号，对表示电动机的旋转相位的旋转相位信号进行检测；

电流指令产生单元，根据旋转相位信号和目标转速信号，产生表示电动机电流的指令值的电流指令信号；和

电压指令产生单元，根据旋转相位信号和电流指令信号，产生电压指令信号；

上述电压指令修正单元，根据旋转相位信号和电流指令信号，产生电压指令修正信号。

3.根据权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电压指令修正单元，

具有目标电流波形产生部，根据旋转相位信号和电流指令信号，产生表示作为目标的电动机电流波形的目标电流波形信号，

根据电流检测信号、电流指令信号和目标电流波形信号，产生电压指令修正信号。

4.根据权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，

还具有电压相位检测单元，对表示平滑电压的相位的电压相位信号进行检测。

5.根据权利要求4所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电流指令产生单元，根据电压相位信号，产生电流指令信号。

6.根据权利要求4所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电压指令修正单元，根据电压相位信号，产生电压指令修正信号。

7.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电压指令修正单元，

具有控制部，在各平滑电压周期内，产生对长度为0的修正期间和长度不为0的修正期间中的任何一个进行表示的修正期间信号，

修正期间信号为长度不为0的修正期间内时，产生电压指令修正信号，

控制部，按每个平滑电压周期，将长度不为0的修正期间中的开始时刻和结束时刻的至少一个设定为任意的时刻。

8.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电压指令修正单元，使得电压指令修正信号的振幅和相位的至少一个进行变化。

9.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

上述平滑单元包括平滑电容器和电抗器，

平滑电容器和电抗器的共振频率是交流电源的频率的40倍以上。

10.根据权利要求9所述的逆变器装置，其特征在于，

平滑电容器由薄膜电容器构成。

11.一种空调机，具有权利要求1所述的逆变器装置和含有电动机的压缩机。

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