CN101682271A - 功率转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种功率转换装置，包括：对交流电进行整流的整流器(1)；与整流器的直流侧连接的电容器的串联连接体(2A)、(2B)；逆变器(3)，所述逆变器(3)将电容器的串联连接体的一端作为高电位，将另一端作为低电位，将串联连接点作为中间电位，选择高电位、中间电位及低电位的任意一个电位，并输出三相交流；控制逆变器(3)的逆变器控制部(4)；以及计测电容器的串联连接体(2A)、(2B)的两端间的电压即电容器电压Vdc的电压计测器(8)，其中，逆变器控制部(4)具有：根据电容器电压Vdc来控制调制比γ的无跳动控制部(21)；以及将逆变器(3)输出的交流电压的频率固定在指令值的频率固定部(22)。

Description

功率转换装置
技术领域
本发明涉及具有整流器以及将其输出的直流电转换为可变频、可变电压的交流电的逆变器的功率转换装置。特别是涉及在输出侧连接电动机、可以防止因整流器产生的整流波动而使电动机的转矩变动的功率转换装置。
背景技术
在与整流器的直流侧连接的电容器的电压(称为电容器电压)中存在脉动分量(整流波动)。若设电源的频率为f0，则脉动分量的频率在电源为单相交流时是2×f0，在电源为三相交流时是6×f0。
由于电容器电压为逆变器的输入，因此在逆变器输出的交流电压中也存在脉动。若逆变器的输出频率接近电容器电压的脉动的频率，则会产生在其差分的频率下、逆变器的输出即交流电及逆变器驱动的电动机的转矩会变动的跳动现象。产生跳动现象的原因，是因为逆变器的输出电压的振幅在一个周期内的正侧和负侧不平衡。
为了抑制跳动现象，有一种方法是在逆变器的输入电压存在脉动时，使逆变器的动作频率变化，使得正侧的半个周期的电压的时间积分值、与负侧的半个周期的电压的时间积分值相等。该方法中，使逆变器的动作频率变化的原因，是因为产生跳动现象的频率处于不能控制电压的恒压可变频区域。(例如参照专利文献1)
还有一种方法是在进行矢量控制时，为了消除或者抑制跳动，而控制电压矢量的相位。(例如参照专利文献2)
另外，还有一种方法是检测电容器电压的脉动，使检测的脉动的相位超前，求出与电容器电压的直流分量相加的电压，使用该电压来控制调制比。(例如参照专利文献3)
专利文献1：日本专利特公平7-46918号公报
专利文献2：日本注册专利3310193号公报
专利文献3：日本注册专利3540665号公报
发明内容
在以往的消除或者抑制跳动现象的方法中，由于逆变器的输出电压的频率会变动，因此存在的问题是：速度控制中来自指令值的速度变动会增大。
本发明所涉及的功率转换装置的目的在于，得到一种可以消除或者抑制跳动现象、正确进行速度控制的功率转换装置。
本发明所涉及的功率转换装置包括：对交流电进行整流的整流器；与该整流器的直流侧连接的电容器的串联连接体；逆变器，该逆变器将该电容器的串联连接体的一端作为高电位，将另一端作为低电位，将串联连接点作为中间电位，选择高电位、中间电位及低电位的任意一个电位，并输出三相交流；控制该逆变器的逆变器控制部；以及计测上述电容器的串联连接体的两端间的电压即电容器电压的电压计测器，其特征是，上述逆变器控制部具有：根据上述电容器电压来控制调制比的无跳动控制部；以及将上述逆变器输出的交流电压的频率固定在指令值的频率固定部。
本发明所涉及的功率转换装置，由于包括：对交流电进行整流的整流器；与该整流器的直流侧连接的电容器的串联连接体；逆变器，该逆变器将该电容器的串联连接体的一端作为高电位，将另一端作为低电位，将串联连接点作为中间电位，选择高电位、中间电位及低电位的任意一个电位，并输出三相交流；控制该逆变器的逆变器控制部；以及计测上述电容器的串联连接体的两端间的电压即电容器电压的电压计测器，其特征是，上述逆变器控制部具有：根据上述电容器电压来控制调制比的无跳动控制部；以及将上述逆变器输出的交流电压的频率固定在指令值的频率固定部，因此具有的效果是：可以消除或者抑制跳动现象，并正确进行速度控制。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式1的功率转换装置的结构的图。
图2是说明本发明的实施方式1的功率转换装置的逆变器控制部的内部结构的图。
图3是说明本发明的实施方式1的功率转换装置的栅极脉冲生成部的内部结构的图。
图4是说明本发明的实施方式1的功率转换装置中在不使无跳动控制部动作时的信号波、载波及逆变器的U相和V相的输出电压的关系的图。图4A是说明信号波和载波的关系的图。图4B到图4D是说明逆变器3的输出电压的图，图4B表示U相电压，图4C表示V相电压，图4D表示UV线电压。
图5是说明本发明的实施方式1所涉及的功率转换装置消除或者抑制跳动现象且不使交流电压的频率变动而动作的图。图5A是表示假定的电容器电压Vdc的变动的图。图5B是表示调制比γ与校正后调制比γ1的时间变化的图。图5C是说明信号波和载波的关系的图。图5D到图5F是说明逆变器3的输出电压的图，图5D表示U相电压，图5E表示V相电压，图5F表示UV线电压。
图6是说明本发明的实施方式1的功率转换装置中为了消除或者抑制跳动现象而进行调制比控制时与不进行调制比控制时的UV线电压、VW线电压、WV线电压的差异的图。图6A是说明假定的电容器电压Vdc的变动的图。图6B到图6D是表示UV线电压、VW线电压、WV线电压的图，在上部配置不进行调制比控制时的线电压，在下部配置进行调制比控制时的线电压。
图7是说明本发明的实施方式2的功率转换装置的结构的图。
图8是说明本发明的实施方式2的功率转换装置的逆变器控制部的内部结构的图。
图9是说明本发明的实施方式2的功率转换装置的栅极脉冲生成部的内部结构的图。
图10是说明本发明的实施方式2所涉及的功率转换装置消除或者抑制跳动现象且不使交流电压的频率变动而动作的图。图10A是表示假定的电容器电压Vdc的变动的图。图10B是表示调制比γ与校正后调制比γ1的时间变化的图。图10C是说明信号波和载波的关系的图。图10D到图10F是说明逆变器3的输出电压的图，图10D表示U相电压，图10E表示V相电压，图10F表示UV线电压。
标号说明
1：整流器、2：电容器
2A：电容器、2B：电容器
3：逆变器、3A：逆变器
4：逆变器控制部，4A：逆变器控制部
5：电动机
6：速度检测器、7U：电流计测器
7V：电流计测器、8：电压计测器
11：三相-dq轴坐标系变换部、12：电压指令计算部
13：极坐标变换部、14：转差频率计算部
15：加法运算器、16：积分器
17：加法运算器、18：调制比计算部
19：限制器、20：栅极脉冲生成部
20A：栅极脉冲生成部、21：无跳动控制部
22：频率固定部、23：信号波产生部
24：载波产生部、24A：载波产生部
25：信号生成部、25A：信号生成部
26：除法运算器
27：乘法运算器，28U：切换开关
28V：切换开关、28W：切换开关
29U：是否需要U相校正判断部、29V：是否需要V相校正判断部
29W：是否需要W相校正判断部、30U：正弦波发生器
30V：正弦波发生器、30W：正弦波发生器
31U：乘法运算器、31V：乘法运算器
31W：乘法运算器、H：载波
H1：高电平载波、H2：低电平载波
SU：U相信号波、SV：V相信号波
SW：W相信号波、Vdc：电容器电压
γ：调制比、γ1：校正后调制比
具体实施方式
实施方式1.
图1是说明本发明的实施方式1的功率转换装置的结构的图。
如图1所示，功率转换装置具有：将单相交流转换为直流的整流器1；保存由整流器1整流的直流电的串联连接的电容器2A、2B；与电容器2A、2B并联连接的将直流转换为任意频率的三相交流的逆变器3；以及控制逆变器3的逆变器控制部4。逆变器3输出的交流电提供至感应电动机即电动机5。
电动机5的旋转频率fm由速度检测器6进行计测。另外，利用电流计测器7U、7V分别计测出逆变器4输出的三相交流电流中的U相和V相的电流Iu、Iv。由于根据U相、V相、W相的电流之和为零这样的关系式可以计算求出W相的电流，因此不必对W相的电流进行计测。但也可以计测包含W相的三相电流，还可以计测U相和W相或者V相和W相这样计测两相的电流等。只要计测三相中的至少两相的电流即可。
逆变器3是输出高电位、低电位、中间电位的3个电平的三电平逆变器。电容器2A、2B的一端为高电位，另一端为低电位，串联连接点为中间电位。电容器2A、2B实际上是将电容器的串联连接体分为3组，分散配置在逆变器3的各相的开关臂的附近。3个电容器的串联连接点连接，成为等电位。为避免复杂，在图中只绘出1组电容器2A、2B。实际上可以是1组，也可以是除3组以外的多组。在多组时，所有的电容器的串联连接点都要连接起来，成为等电位。电压计测器8，用来计测电容器2A、2B的两端间的电压即电容器电压Vdc。
逆变器控制部4利用矢量控制来控制逆变器3，进行消除或者抑制跳动现象，不使输出频率随之变动。如图1所示，向逆变器控制部4至少输入电容器电压Vdc、U相及V相的输出电流Iu、Iv、和电动机的旋转频率fm。也可以输入除此以外的计测值，还可以不输入电动机的旋转频率fm，而根据Iu、Iv等进行推定计算。
图2表示说明逆变器控制部4的内部结构的图。下面说明逆变器控制部4的构成要素。三相-dq轴坐标系变换部11将三相电流的Iu、Iv变换为dq轴坐标系中的Id、Iq并输出。其中，d轴是与电动机的旋转磁通一起旋转的轴，q轴是与d轴垂直的轴。电压指令计算部12根据另行计算的励磁电流指令值Id*、转矩电流指令值Iq*、Id和Iq，计算dq轴上的电压矢量指令值即Vd*、Vq*。dq轴坐标系上的电压指令值矢量Vd*、Vq*被极坐标变换部13变换为振幅|V*|和相位角θv。
转差频率计算部14输入有Id*及Iq*，输出转差频率fs。fs被加法运算器15与电动机5的旋转频率fm相加，计算逆变器3的输出频率finv。finv被积分器16进行积分，计算相位角θ0。利用加法运算器17，将相位角θ0与电压矢量的相位角θv相加，计算相位角θ。相位角θ是dq轴坐标系与三相坐标系之间的相位角。向三相-dq轴坐标系变换部11输入相位角θ，使用相位角θ进行坐标变换。
向调制比计算部18输入电容器电压Vdc和电压指令值矢量的振幅|V*|，输出调制比γ0。在调制比计算部18的内部，求出从电容器电压Vdc去除f0左右以上的频率的变动分量的直流分量Vav，将|V*|除以Vav，求出调制比γ0。将调制比γ0输入至限制器19，限制器19输出将上限限制在规定值以下的调制比γ。设调制比γ的最大值为1。在进行无跳动控制的频率范围内调整限制器19，使得可以增减调制比，且使调制比的最大值为例如0.95等那样的比1要小的规定值。也可以根据频率使限制器19限制的上限值变化。
栅极脉冲生成部20输入有相位角θ、调制比γ及电容器电压Vdc，输出控制逆变器3的开关元件的接通断开的栅极脉冲。栅极脉冲生成部20具有用于消除或者抑制跳动现象的无跳动控制部21和频率固定部22，该频率固定部22进行控制，使得即使在无跳动控制部21动作时逆变器的输出电压的频率也不变动。
实施方式1所涉及的功率转换装置与以往装置的不同点在于：向栅极脉冲生成部20输入电容器电压Vdc；以及栅极脉冲生成部20具有无跳动控制部21和频率固定部22。除此以外，也可以是与图1及图2所示的结构不同的结构。
图3表示说明栅极脉冲生成部20的内部结构的图。图3是通过比较信号波和载波的大小、来控制栅极脉冲的开始及结束的时刻的方式的情况。图3中，图示了在产生跳动现象的频率附近、使逆变器3以3脉冲模式动作时的结构。在产生跳动现象的频率附近以外也具有与以往同样动作的结构，但这一点在图示及说明中省略了。
栅极脉冲生成部20除了无跳动控制部21和频率固定部22之外，还具有生成信号波的信号波产生部23、产生载波的载波产生部24、和生成栅极脉冲的信号生成部25。
对于无跳动控制部21输入有电容器电压Vdc和调制比γ，输出校正后调制比γ1，校正后调制比γ1是将利用除法运算器26将Vdc基准除以Vdc的值、再利用乘法运算器27乘以调制比γ的值。校正后调制比γ1与电容器电压Vdc成反比。
频率固定部22输入有调制比γ与校正后调制比γ1，对每个U相、V相、W相在适当的时刻切换γ或者γ1并输出。频率固定部22具有对每个U相、V相、W相切换γ或者γ1并输出的切换开关28U、28V、28W。设切换开关28U、28V、28W的输出分别为γU、γV、γW。切换开关28U利用是否需要U相校正判断部29U的输出来控制切换，切换开关28V利用是否需要V相校正判断部29V的输出来控制切换，切换开关28W利用是否需要W相校正判断部29W的输出来控制切换。向是否需要U相校正判断部29U、是否需要V相校正判断部29V、是否需要W相校正判断部29W输入相位角θ，如以下所示控制切换开关28U、28V、28W。另外，此处相位角用度来表示。另外，180度＝π弧度。
是否需要U相校正判断部29U如以下所示控制切换开关28U。另外，输出γ1的期间称为校正期间，输出γ的期间称为校正停止期间。
-30＜θ＜30或150＜θ＜210时，γU＝γ
除此之外，γU＝γ1
是否需要V相校正判断部29V如以下所示控制切换开关28V。
90＜θ＜150或270＜θ＜330时，γV＝γ
除此之外，γV＝γ1
是否需要W相校正判断部29W如以下所示控制切换开关28W。
30＜θ＜90或210＜θ＜270时，γW＝γ
除此之外，γW＝γ1
在包含产生跳动现象的频率的规定的频率范围内，频率固定部22如上所述切换调制比，在一个周期内的一部分输出由无跳动控制部21得到的校正后调制比γ1。在不产生跳动现象的频率范围内，不使无跳动控制部21动作，或频率固定部22始终输出调制比γ。这是因为，在比产生跳动现象的频率高的频率中，使调制比以最大值的1动作，这在功率转换装置的转换效率方面较为有利。另外，也可以使无跳动控制部21和频率固定部22一直动作。
信号波产生部23具有：正弦波发生器30U、30V、30W，该正弦波发生器30U、30V、30W输入有相位角θ，输出U相、V相、以及W相用的、相位分别相差2π/3弧度的正弦波；以及将正弦波乘以调制比γU、γV、γW中的某一个的乘法运算器31U、31V、31W。乘法运算器31U、31V、31W的输出分别是U相信号波SU、V相信号波SV、W相信号波SW。图4表示说明不使无跳动控制部动作时的信号波、载波及逆变器3的U相和V相的输出电压的关系的图。图4A是说明信号波和载波的关系的图。图4A中，为避免复杂，省略了W相信号波SW。图4B到图4D是说明逆变器3的输出电压的图，图4B表示U相电压，图4C表示V相电压，图4D表示UV线电压。图4A到图4D中，信号波和载波的交点与U相电压、V相电压及UV线电压的值变化的部位对应。在图4D所示的UV线电压等线电压中，将在0电压的上下具有的涂有斜线的部分称为第一级脉冲，将在第一级脉冲的上或者下的未涂有斜线的部分称为第二级脉冲。
载波产生部24在包含产生跳动现象的频率的规定频率范围内，输出信号波的2倍频率的三角波即高电平载波H1及低电平载波H2。高电平载波H1和低电平载波H2的成为最大和最小的时刻一致，其差始终一定。
信号生成部25将U相、V相、W相的信号波SU、SV、SW和高电平载波H1及低电平载波H2进行比较，对于U相、V相、W相输出栅极脉冲1、2。在信号波大于高电平载波H1时，栅极脉冲1为1，除此之外为0。在信号波大于低电平载波H2时，栅极脉冲2为1，除此之外为0。根据栅极脉冲1、2的状态，在逆变器3的各相的开关臂输出以下的电位。另外，由于高电平载波H1始终大于低电平载波H2，因此栅极脉冲1为1时，栅极脉冲2不会为0。
(A)栅极脉冲1、2都为1时，输出高电位。
(B)栅极脉冲1为0、栅极脉冲2为1时，输出中间电位。
(C)栅极脉冲1、2都为0时，输出低电位。
图4B到图4D表示上述关系成立。另外，在图4B和图4C中，在U相及V相的电压变化的部位中标注菱形的部位表示根据无跳动控制该部位的时刻会变化。在未标注菱形的部位、即高电位和低电位夹着中间电位的相邻部位，高电位或者低电位与中间电位之间变化的部位的时刻不会变化。这是因为，高电位和低电位夹着中间电位的相邻部位在一个周期内有仅2个部位，通过将这2个部位的时刻相对于载波或者信号波的相位固定在规定值，可以固定逆变器3输出的交流电压的基波的频率。
图5是说明本发明的实施方式1所涉及的功率转换装置消除或者抑制跳动现象且不使交流电压的频率变动而动作的图。图5A表示假定的电容器电压Vdc的变动，图5B表示调制比γ与校正后调制比γ1。图5C是说明信号波和载波的关系的图。图5C中，为避免复杂，省略了W相信号波SW。图5D到图5F是说明逆变器3的输出电压的图，图5D表示U相电压，图5E表示V相电压，图5F表示UV线电压。
图5所示的情况是电容器电压Vdc的脉动的频率与逆变器3输出的交流电流的频率一致的情况。图5中，表示电容器电压Vdc的脉动的一个周期。从图5A可知，在期间的前半部Vdc上升并返回基准值，在期间的后半部Vdc减少并返回基准值。如图5B所示，调制比γ在图示期间内为一定。由于校正后调制比γ1与电容器电压Vdc成反比，因此在期间的前半部γ1减少并返回基准值，在期间的后半部γ1上升并返回基准值。
在图5C中，U相信号波SU和V相信号波SV在校正期间和校正停止期间的边界产生不连续变化。其原因是因为在该时刻切换了调制比γ与校正后调制比γ1。由于校正期间的U相信号波SU和V相信号波SV乘以了校正后调制比γ1，因此其大小在期间的前半部比图4的情况要小，在期间的后半部比图4的情况要大。在校正停止期间中，U相信号波SU和V相信号波SV的大小与图4的情况相同。在校正期间中，由于U相信号波SU和V相信号波SV的大小与图4不同，因此在图5D和图5E中U相或者V相的相电压变化部位中，标注箭头的部位的时刻会沿箭头方向移动。其结果是，在图5F所示的UV线电压中，在期间的前半部第二级脉冲的宽度变窄，在期间的后半部第二级脉冲的宽度变宽。由于在校正停止期间根据信号波和高电平载波或者低电平载波交叉的部位的时刻决定的相电压的变化时刻，即使电容器电压Vdc变动也不会变化，因此线电压的第一级脉冲的开始和结束的时刻也不会变化。
另外，根据在校正停止期间的信号波和高电平载波或者低电平载波交叉的部位的时刻，决定各相的输出电压的脉冲夹着中间电位的高电位和低电位相邻的部位的高电位与中间电位之间变化的时刻、以及低电位和中间电位之间变化的时刻。因此，夹着中间电位的高电位和低电位相邻的部位的高电位与中间电位之间变化的时刻、和低电位与中间电位之间变化的时刻相对于载波或者信号波的相位是固定的，高电位与中间电位之间变化的时刻、和低电位与中间电位之间变化的时刻之间的间隔也是固定的。
图6是说明为了消除或者抑制跳动现象而进行调制比控制时与不进行调制比控制时的UV线电压、VW线电压、WV线电压的差异的图。图6A是说明假定的电容器电压Vdc的变动的图，与图5A相同。图6B到图6D是表示UV线电压、VW线电压、WV线电压的图，在上部配置不进行调制比控制时的线电压，在下部配置进行调制比控制时的线电压。
若观察图6，则可知电容器电压Vdc的变动反映在线电压上。因此，在不进行调制比控制时，可知无论哪个线电压在一个周期内的0以上的部分的面积和0以下的部分的面积都不同，会产生跳动现象。在进行调制比控制时，在线电压增大的部位的第二级脉冲的宽度缩短，在减小的部位的第二级脉冲的宽度变长。据此，可知无论哪个线电压在一个周期内的0以上的部分的面积和0以下的部分的面积之差比不进行调制比控制时要小，可以抑制跳动现象。并且，可知对于各线电压在一个周期内的0以上(或者0以下)的部分的面积之差也会减小。
另外，在进行调制比控制时和不进行调制比控制时，可知第一级脉冲的开始和结束的时刻不会变化，即使进行调制比控制时逆变器的输出电压的相位及频率也不会变化。由于逆变器的输出电压的频率及相位不变化，可以更正确或者稳定地实施矢量控制。这在适用于电气铁路车辆等情况下，当速度控制时可以抑制来自指令值的速度变动，可以更正确或者稳定地进行控制。
作为电动机，不仅可以适用于感应电动机，还可以适用于同步电动机。由于在同步电动机中转矩由端子电压和内部电动势的相位差决定，因此不使相位变化也与正确且稳定地进行转矩控制有密切联系。
由于通过除以电容器电压来校正调制比，因此不需要用于提取电容器电压的脉动分量的装置、和用于校正脉动检测的延迟的装置等，具有可以减少元器件数量的效果。也可以通过检测脉动，生成相当于为了根据直流分量和脉动分量来校正调制比而使用的电容器电压的电压。
以上说明了比较信号波和载波的大小以控制栅极脉冲的产生时刻的方法，但只要该方法在电容器电压变动时能不产生跳动现象，或者即使产生跳动现象也可对其抑制，且求出输出电压的基波分量的频率及相位处于与指令值之差可以容许的范围内的栅极脉冲的产生时刻，则无论何种方法皆可。例如，也可以保存就在之前的规定期间的电容器电压，作为产生与在保存的期间的电容器电压的变化相同的变化，求出栅极脉冲的产生时刻。另外，也可以决定各相的相电压的一个周期内的正或者负的电压值和时间积分的目标值，在一个周期内的积分值与目标值具有相差时，决定栅极脉冲的产生时刻，使该相差接近零。
实施方式2.
图7是说明本发明的实施方式2的功率转换装置的结构的图。图7是使用双电平逆变器的情况。只说明与使用3电平逆变器的实施方式1的情况的不同点。
保存由整流器1整流的直流电的电容器2是一个或者并联连接的多个电容器。电容器2的一端为高电位，另一端为低电位，电容器2没有中间电位点。逆变器3A是输出高电位、低电位的2个电平的双电平逆变器。
逆变器控制部4A控制双电平的逆变器3A。输入与实施方式1的情况相同。
图8表示说明逆变器控制部4A的内部结构的图。栅极脉冲生成部20A与双电平的逆变器3A相对应。
图9表示说明栅极脉冲生成部20A的内部结构的图。载波产生部24A输出1个载波。信号生成部25A将一个载波与U相、V相、W相的信号波进行比较，产生U相、V相、W相的栅极脉冲。
载波产生部24A在包含产生跳动现象的频率的规定频率范围内，输出具有信号波的3倍频率的三角波即载波H。
信号生成部25A将U相、V相、W相的信号波SU、SV、SW与载波H进行比较，对于U相、V相、W相输出栅极脉冲。在信号波大于载波时，栅极脉冲为1，除此之外为0。
图10是说明本发明的实施方式2所涉及的功率转换装置消除或者抑制跳动现象且不使交流电压的频率变动而动作的图。图10A是表示假定的电容器电压Vdc的变动的图。图10B是表示调制比γ与校正后调制比γ1的时间变化的图。另外，图10A与图5A相同，图10B与图5B相同。图10C是说明信号波和载波的关系的图。图10D到图10F是说明逆变器3的输出电压的图，图10D表示U相电压，图10E表示V相电压，图10F表示UV线电压。
在各相的信号波大于载波的期间，各相的脉冲为″1″，在除此以外的期间，各相的脉冲为″0″。在信号波和载波都为″0″的时刻，对U相标注圆圈，对V相标注三角，但即使电容器电压Vdc变动也没有变化。在信号波和载波的振幅接近最大值的位置交叉的时刻，由于电容器电压Vdc变动而变动。另外，所谓″1″，是指电容器电压Vdc照原样作为交流电压输出。″0″是指输出零电压。
U相和V相的脉冲的形状是每半个周期取″0″和″1″的值。在″0″期间的中央附近有期间的长度因电容器电压Vdc的变动而变动的″1″期间。在″1″期间的中央附近也有期间的长度因电容器电压的变动而变动的″0″期间。该长度变动的期间在电容器电压Vdc较高时变长，在较低时变短。
UV相间的电压有大致每半个周期其电角度为60度的″0″电压的期间，有夹着该″0″电压的期间的″1″电压的期间和″-1″电压的期间。各相的电角度为60度的″0″电压的期间的开始的时刻是一定的，互相间隔120度。因此，UV线电压的频率是固定的。在″1″或者″-1″期间中有2个电压为″0″的期间。该期间的长度随着电容器电压的变动而变化。因此，″1″电压的期间的电压时间积分值、与″-1″电压的期间的电压时间积分值大致相等。据此，可以抑制跳动现象。
这样，可知在双电平逆变器中，在为了抑制跳动现象而控制调制比时，逆变器的输出电压的相位及频率也不会变化。由于逆变器的输出电压的频率及相位不变化，因此可以更正确或者稳定地实施矢量控制。这在适用于电气铁路车辆等情况下，当速度控制时可以抑制来自指令值的速度变动，可以更正确或者稳定地进行控制。
以上的实施方式所示的结构是本发明的内容的一个例子，也可以与其他已知的技术组合，在不脱离本发明要点的范围内，也可以省略一部分等来进行变更而构成。

Claims (5)

1.一种功率转换装置，包括：
对交流电进行整流的整流器；
电容器的串联连接体，该电容器的串联连接体与所述整流器的直流侧连接；
逆变器，所述逆变器将所述电容器的串联连接体的一端作为高电位，将另一端作为低电位，将串联连接点作为中间电位，选择高电位、中间电位及低电位的任意一个电位，并输出三相交流；
控制所述逆变器的逆变器控制部；以及
计测所述电容器的串联连接体的两端间的电压即电容器电压的电压计测器，
该功率转换装置的特征在于，
所述逆变器控制部具有：
根据所述电容器电压来控制调制比的无跳动控制部；以及
将所述逆变器输出的交流电压的频率固定在指令值的频率固定部。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述无跳动控制部使调制比与所述电容器电压成反比。
3.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述频率固定部将所述逆变器的各相的输出电压为高电位和低电位夹着中间电位的相邻部位的高电位与中间电位之间变化的时刻、和低电位与中间电位之间变化的时刻之间的间隔固定在规定值。
4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
在包含利用所述整流器的整流而产生的所述电容器电压的变动的频率的规定频率范围内，使所述无跳动控制部和所述频率固定部动作。
5.一种功率转换装置，包括：
对交流电进行整流的整流器；
与所述整流器的直流侧连接的电容器；
将保存在所述电容器的直流电转换为交流电的逆变器；
控制所述逆变器的逆变器控制部；以及
计测所述电容器的电压即电容器电压的电压计测器，
该功率转换装置的特征在于，
所述逆变器控制部具有：
根据所述电容器电压来控制调制比的无跳动控制部；以及
将所述逆变器输出的交流电压的频率固定在指令值的频率固定部。
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