CN101919151B - 电力变换器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电力变换器的控制装置，适合于具备逆变器的电力变换器，利用脉宽调制来控制逆变器的开关元件，可以实现稳定的载波频率的变更，进一步同时实现电流控制响应性与逆变器损失抑制。设置有根据电流指令(2)以及电流指令变化率(11b)来设定逆变器(8)的脉宽调制中使用的载波频率指令的载波频率设定部(11)。载波频率设定部(11)具有将与纵轴表示的电流指令与横轴表示的电流指令变化率相应的载波频率的信息进行了映射的载波频率映射图(A)，将输入的电流指令(2)以及与该输入的电流指令变化率(11b)对应的载波频率映射图(A)上的载波频率的信息输出到开关模式运算部(6)。

Description

电力变换器的控制装置
技术领域
本发明涉及应用于具备由多个半导体开关元件构成的逆变器的电力变换器，利用脉宽调制(以下记载为“PWM”)对该逆变器的开关元件进行控制的电力变换器的控制装置。 
背景技术
在电力变换器中，作为计算用于对构成逆变器的半导体开关元件进行PWM控制的开关模式的代表性的方法之一，有载波比较法。在该载波比较法中，比较向逆变器输入的电压指令与载波的大小，决定用于开关控制的接通(ON)/断开(OFF)的模式。另外，作为载波，使用三角波的情况较多。 
在使用了载波比较法的电力变换器中，载波的频率(以下记载为“载波频率”)是左右电力变换器特性的重要的参数。例如，在将载波频率设定得较高的情况下具有如下效果：逆变器输出电压的精度/响应特性提高，从负载产生的电磁噪音减少。另一方面，如果将载波频率设定得较高，还会产生如下问题：半导体开关元件的开关损失增加，电磁噪声增加。因此，需要与连接到逆变器的负载的种类、运转条件对应地设定适合的载波频率。 
在进行与逆变器连接的负载的电流控制的情况下，通过提高载波频率并加快输出电压的更新周期，从而实现较高的电流控制响应。另一方面，如果以高载波频率继续进行电流控制，则逆变器的开关损失会增加。即，电流控制的高响应化与逆变器的损失抑制具有折衷的关系，需要使某一方优先来决定载波频率。 
作为针对这样的问题的技术，例如有下述专利文献1公开的技术。在该专利文献1中，公开了根据电流指令与检测电流的偏差(控制偏差)来变更载波频率的技术。具体而言，在控制偏差大的情况下，进行提高载波频率来提高响应特性的控制。相反，在控制偏差小、或者为零的情况下，基于良好地进行着控制这样的想法，进行降低载波频率的控制。即，具有仅在需要控制响应的情况下提高载波频率这样的技术思想。另外，在该专利文献1中，还公开了根据检测电流的变化率以及电流指令的变化率而与电流偏差的变化率相应地变更载波频率的技术，但其目的相同。 
专利文献1：日本特开2001-37248号公报 
发明内容
如上所述，在所述专利文献1中示出的技术(以下称为“现有技术”)中，可以同时实现逆变器的损失抑制与电流控制响应。但是，在该现有技术中，存在以下课题。 
第1，在现有技术中，存在没有充分达成同时实现电流控制响应与逆变器开关损失抑制这样的课题。可以如下说明该课题。关于逆变器开关损失，值根据电流而发生变化，所以如果电流的绝对值小，则损失也变小，可以提高载波频率来提高电流控制响应。但是，在现有技术的方法中，在根据电流的控制偏差来变更了载波频率的情况下，不存在电流大小的信息，所以无法高效地运用该特征。另外，在现有技术中，在变更载波频率时，虽然参照电流指令及其变换率、检测电流及其变换率这样的信号，但独立地参照各个信号来求出载波频率，并将它们进行相加来决定实际所使用的载波频率，所以不能说充分考虑了电力变换器的运转状况。 
第2，在现有技术中，由于参照检测电流及其变换率，所以在对检测电流进行采样的定时不与载波(三角波)的顶点同步的电流控制系统中，存在如下课题：受电流脉动、噪声的影响，无法设定稳定的载波频率。其结果，存在如下问题：不仅无法实现目的的性能，而且载波频率的设定本身发生变动，在最坏的情况下，电流控制系统变得不稳定。 
本发明是鉴于所述情形而完成的，目的在于提供一种电力变换器的控制装置，可以稳定地进行载波频率的变更，可以进一步同时实现电流控制响应性与逆变器损失抑制。 
为了解决所述课题并达成目的，本发明的电力变换器的控制装置应用于具备由多个半导体开关元件构成的逆变器的电力变换器，利用脉宽调制来控制所述逆变器的开关元件，图10是示出轨迹记录映射图的一个例子的图。 
所述电流指令以及所述电流指令的变化率，设定所述逆变器的脉宽调制中使用的载波频率指令；以及开关模式运算部，根据所述电压指令以及所述载波频率指令进行所述脉宽调制，运算开关模式指令，所述载波频率设定部具有将与正交轴的一方所表示的所述电流指令及正交轴的另一方所表示的所述电流指令的变化率相应的载波频率的信息进行了映射的第1二维映射图，将与所输入的电流指令以及该输入的电流指令的变化率对应的所述第1二维映射图上的载波频率的信息输出到所述开关模式运算部。 
根据本发明的电力变换器的控制装置，在对逆变器的脉宽调制中使用的载波频率指令进行设定的载波频率设定部中，设置有将与正交轴的一方所表示的电流指令及正交轴的另一方所表示的电流指令的变化率相应的载波频率的信息进行了映射的第1二维映射图，载波频率设定部将与所输入的电流指令以及该输入的电流指令的变化率对应的第1二维映射图上的载波频率的信息输出到开关模式运算部，开关模式运算部根据电压指令以及从载波频率设定部输出的载波频率指令来运算用于进行脉宽调制的开关模式指令并输出到逆变器，所以起到如下效果：可以稳定地进行载波频率的变更，可以进一步同时实现电流控制响应性提高与逆变器损失抑制。 
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的电力变换器的控制装置的结构的图。 
图2是示出电流指令变化率运算部的一个例子及其输出特性的图。 
图3是示出电流指令变化率运算部的与图2不同的一个例子及其输出特性的图。 
图4是使用与电流指令变化率的轨迹之间的关系来说明载波频率映射图所具有的意义的图。 
图5是示出载波频率映射图的与图4不同的例子的图。 
图6是示出本发明的实施方式2的电力变换器的控制装置的结构的图。 
图7是示出本发明的实施方式3的电力变换器的控制装置的结构的图。 
图8是示出本发明的实施方式4的电力变换器的控制装置的结构的图。 
图9是示出本发明的实施方式5的电力变换器的控制装置的结构的图。 
图10是示出轨迹记录映射图的一个例子的图。 
图11是示出通过调整轨迹记录映射图而生成的载波频率映射图的一个例子的图。 
图12是使用了电流指令以及电流指令变化率的轨迹记录映射图的动作说明图。 
附图标记说明
1：电流指令产生部；2：电流指令；3：检测电流信号；4：电流控制部；5：电压指令；6：开关模式运算部；7：开关模式指令；8：电力变换器(逆变器)；9：电流检测器；10：负载；11：载波频率设定部；11a：电流指令变化率运算部；11b：电流指令变化率；11c：载波频率映射图(A)；11d：载波频率映射图(B)；11e：载波频率更新信号；11f：载波频率映射图(C)；11g：电流控制响应指令校正信号设定部；11h：电流控制响应指令校正信号；11i：载波频率映射图 (D)；11j：轨迹记录映射图；11k：轨迹信息分析部；12：载波频率指令；13：坐标变换部(从旋转坐标向静止坐标的变换)；14：电压指令(交流)；15：坐标变换部(从静止坐标向旋转坐标的变换)；16：检测电流信号(坐标变换后)；17：相位/频率产生部；18：相位信号；19：频率信号；20：电流控制响应设定部；21：电流控制响应指令；22：电流控制响应指令(校正后)；112：变化率运算滤波器；113：绝对值运算部(ABS)；114：低通滤波器(LPF)。 
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的电力变换器的控制装置的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于以下所示的实施方式。 
实施方式1.
(控制装置的结构) 
首先，说明实施方式1的电力变换器的控制装置的结构、即用于对电力变换器进行控制的实施方式1的控制装置的结构。图1是示出本发明的实施方式1的电力变换器的控制装置的结构的图。另外，在该图中，为便于说明，一并记载了逆变器以及与逆变器连接的负载和电流检测器。 
在图1中，本实施方式的控制装置具备电流指令产生部1、将电流指令产生部1的输出信号作为输入的电流控制部4及载波频率设定部11、以及将电流控制部4的输出信号及载波频率设定部11的输出信号作为输入的开关模式运算部6。另外，载波频率设定部11具备将电流指令产生部1的输出信号作为输入的电流指令变化率运算部11a、以及将电流指令产生部1的输出信号及电流指令变化率运算部11a的输出信号作为各输入的载波频率映射图11c。另外，开关模式运算部6的输出信号被输入到逆变器8。另外，在逆变器8与由该逆变器8驱动的负载10之间设置有电流检测器9，由电流检测器9检测出的信号被反馈到电流控制部4。 
(控制装置的动作) 
接下来，参照图1的附图对实施方式1的控制装置的动作进行说明。由电流指令产生部1产生的电流指令2被输入到电流控制部4。另外，电流控制部4还被输入检测电流信号3，电流控制部4生成用于使期望的电流流过负载10的电压指令5并输出到开关模式运算部6。开关模式运算部6根据所输入的电压指令5进行脉宽调制(PWM)，生成开关模式指令7并输出到逆变器8。另外，本项中说明的开关模式指令7使用通过电压指令与载波的大小比较来进行模式生成的非同步PWM方式。逆变器8由多个半导体开关元件构成，按照开关模式指令7进行动作，将期望的电流提供给负载10。电流检测器9对从逆变器8提供给负载10的电流进行检测，并且将检测出的电流反馈到电流控制部4。载波频率设定部11将根据电流指令2生成的载波频率指令12输出到开关模式运算部6。 
通过如上所述构成的控制系统，在开关模式运算部6中，以依照所输入的载波频率指令12的载波，生成开关模式指令7。另外，通过设为这样的控制系统，可以实现基于电流指令信息的载波频率的变更。而且，在该控制系统中，在载波频率指令12的生成中没有使用检测电流信号3，所以即使在电流控制动作不与载波同步的情况下，也可以实现稳定的载波频率的变更。另外，在该控制系统中，例示了将电流检测器9检测出的检测电流信号3反馈给电流控制部4的结构，但例如可以在电流控制部4内推测负载电流的情况下，不需要通过检测电流信号3得到的反馈信息。 
(载波频率设定部的动作) 
接下来，参照图1～图3的各附图，对载波频率设定部11的动作进行说明。另外，图2是示出电流指令变化率运算部11a的一个例子以及作为该一个例子的结构部的输出特性的图，图3是示出电流指令变化率运算部11a的与图2不同的一个例子以及作为该一个例子的结构部的输出特性的图。 
如上所述，载波频率设定部11具备电流指令变化率运算部11a与载波频率映射图11c。电流指令变化率运算部11a运算所输入的电流指令2的变化率并输出到载波频率映射图11c。载波频率映射图11c根据所输入的电流指令2以及该电流指令2的变化率，生成并输出载波频率指令12。另外，在载波频率映射图11c中，保持有将与正交轴的一方(在图1的例子中纵轴)所表示的电流指令及正交轴的另一方(在图1的例子中横轴)所表示的电流指令变化率相应的载波频率信息进行了映射的二维映射图即载波频率映射图(A)(第1二维映射图)。另外，在此后的说明中，在提到载波频率映射图11c中保持的载波频率映射图自身的情况下，记载为载波频率映射图(A)。
另外，由电流指令变化率运算部11a进行的电流指令变化率的运算是微分动作，所以有时有可能产生过大的信号。因此，在将本控制装置安装到电力变换器，且不希望产生过大的信号的情况下，优选使用在特定的频率以上时截断增益这样的滤波器。作为该优选的滤波器的例子，例如可以使用具有下述(1-1)式那样的传递函数的滤波器。 
G(s)＝s/(1+T·s)...(1-1) 
另外，上式中的“T”是决定频带的参数，“s”是拉普拉斯变量。 
此时，电流指令变化率运算部11a成为具有图2(a)所示那样的变化率运算滤波器112的结构，通过该电流指令变化率运算部11a得到的电流指令变化率的波形成为例如如图2(b)所示的波形。 
另外，电流指令变化率运算部11a也可以如图3(a)所示，除了变化率运算滤波器112以外，还具备绝对值运算部(以下记载为“ABS”)113以及低通滤波器(以下记载为“LPF”)114。在电流指令变化率运算部11a中，在通过变化率运算滤波器112求出电流指令变化率之后，通过ABS 113运算电流指令变化率的绝对值，并且通过LPF114来执行低通滤波处理。根据该电流指令变化率运算部11a，即使在输入了例如如图3(b)所示的稍微振动的电流指令的情况下，也可以计算出稳定的电流指令变化率。 
(载波频率映射图) 
接下来，使用图4以及图5对载波频率映射图进行说明。此处，图4是使用与电流指令变化率的轨迹之间的关系来说明载波频率映射 
如上所述，载波频率映射图11c根据电流指令以及电流指令的变化率，输出载波频率指令。此时，将图4所示的载波频率映射图上的载波频率作为载波频率指令而输出。另外，在图4的例子中，可以根据电流指令以及电流指令的变化率的值来选择2种载波频率fc1、fc2(fc1＜fc2)。 
另外，在电力变换器中，在进行一般的电流控制的情况下，如果电流指令变化率较小，则即使是低电流控制响应也没有问题。因此，可以将载波频率设定得较低。另一方面，如果电流较小，则开关损失也变小，所以可以将载波频率设定得较高。例如图4示出设定了基于该想法的载波频率映射图的情况。例如，在图2(b)那样的电流指令的情况下，追寻图4中一并记载的轨迹。根据图4所示的载波频率映射图，在电流指令变化率较大的情况下可以设定高的载波频率fc2。另一方面，在电流指令大的区域中，可以设定低的载波频率fc1，所以可以实现高电流控制响应与逆变器损失抑制。另外，在图4中，将可以选择的载波频率设为2种，但也可以进一步增加可以选择的载波频率。 
另外，例如在图5中，在电流控制响应指令大的区域中，可以分配更高的载波频率(fc2＜fc3)。根据图5的载波频率映射图，可以从3种载波频率(fc1＜fc2＜fc3)中选择所期望的一种。 
另外，在图4以及图5的例子中，示出了阶段性地变更载波频率的载波频率映射图，但也可以控制成使载波频率的切换变得连续。通过该控制，可以减小与载波频率的变更相伴的电流的紊乱、逆变器动作音的变化。 
如以上所说明那样，根据本实施方式的电力变换器的控制装置，可以设定与电流指令信息对应的载波频率。通过该控制，可以同时实现逆变器开关损失的削减以及高电流控制响应性提高。另外，由于进行使用电流指令信息并且使用使电流指令与电流指令的变化率关联起来的载波频率映射图的控制，所以即使在检测电流的采样不与载波同 步的情况下，也可以实现稳定的载波频率的变更。 
另外，在该实施方式中，设为将开关模式指令7应用于非同步PWM方式而进行了说明，但也可以应用于进行与电压指令5同步的开关模式运算的同步PWM方式。例如代替载波频率而设定电压指令5的一个周期中的脉冲数，从而可以应用于同步PWM方式，可以实施适合的开关设定。 
实施方式2.
图6是示出本发明的实施方式2的电力变换器的控制装置的结构的图。特别是在本实施方式中，为了更好地说明本实施方式的效果，将负载10假设为例如交流马达等的交流负载。另外，由于将负载10设为交流负载，所以在本实施方式中，在图1所示的实施方式1的结构中，还设置了坐标变换部13、15。另外，与实施方式1的不同点还在于：设置有相位/频率产生部17的点、以及载波频率设定部11设置有载波频率映射图11d的点。另外，对于其他结构，与图1的结构相同或者等同，对这些结构部附加同一符号而示出。 
检测电流信号3通过坐标变换部15被变换为2轴正交旋转坐标上的检测电流信号16而用于电流控制。电压指令5也同样地通过坐标变换部13被变换为交流的电压指令14而用于开关模式运算。相位/频率产生部17输出相位信号18以及频率信号19。相位信号18用于坐标变换。频率信号19相当于对相位信号18进行微分而得到的信号。以后，为便于说明，以相位/频率产生部17输出的频率信号19的频率为基本频率。即，逆变器8供给的电力的频率是该基本频率。 
(载波频率设定部的动作) 
接下来，参照图6对实施方式2的载波频率设定部11的动作进行说明。在实施方式2的控制装置中，与图1所示的实施方式1不同，向载波频率设定部11输入频率信号19。通常，可知在向交流负载供给电力的情况下，需要将载波频率设定得充分高于基本频率。如果无法得到充分的载波频率，会产生如下问题：电流控制系统变得不稳定，或者在交流负载中流过多余的高频电流而使交流负载的损失、逆变器 的损失增加。因此，优选在设定载波频率时反映基本频率的信息。 
在图6中，作为其一个例子，示出了可以选择3种载波频率的情况下的载波频率设定部11的结构。如上所述，电流指令变化率运算部11a以及具有载波频率映射图(A)的载波频率映射图11c与在实施方式1中说明的部分相同或者等同。另外，在本实施方式2中，新追加了载波频率映射图11d。另外，在以后的说明中，在提到载波频率映射图11d中保持的载波频率映射图自身的情况下，记载为载波频率映射图(B)。 
载波频率映射图11d是将频率信号19作为输入并输出载波频率更新信号11e的动作部，在载波频率映射图11d中，保持有一维的映射图(第1一维映射图)、即记载有fc1～fc3的设定信息的载波频率映射图(B)。载波频率更新信号11e是载波频率映射图11c(载波频率映射图(A))中的载波频率选项fc1、fc2、fc3(fc1＜fc2＜fc3)的值。即，根据电流指令2以及电流指令变化率11b，从载波频率映射图(A)上的3种载波频率中选择一个载波频率，其值是根据载波频率映射图(B)来决定的。 
通过如上所述构成的控制系统，可以设定反映了基本频率的载波频率。另外，通过设为这样的控制系统，可以确保与基本频率对应的电流控制系统的稳定性，可以设定使逆变器8的损失、负载10的损失或者其合计成为最小那样的载波频率。 
如以上所说明那样，根据本实施方式的电力变换器的控制装置，可以设定与电流指令信息以及基本频率对应的载波频率。通过该控制，在向交流马达那样的交流负载供给电力的情况下，不仅可以同时实现逆变器开关损失的削减以及高电流控制响应性提高，而且还可以确保电流控制的稳定性。 
另外，在该实施方式中，将从载波频率映射图11d输出的载波频率更新信号11e作为载波频率映射图(A)中的载波频率选项fc1、fc2、fc3的值而进行了说明，但不需要一定是选项的值，当然还可以是根据作为载波频率更新信号11e示出的值而在载波频率映射图11c侧选择 最接近该值的值那样的控制系统。 
实施方式3.
图7是示出本发明的实施方式3的电力变换器的控制装置的结构的图。在本实施方式中，将电流控制系统的响应特性保持为规定值，并且降低载波频率，从而削减逆变器的开关损失。 
在本实施方式中，除了图1所示的实施方式1的结构以外，还设置有电流控制响应设定部20，并且在载波频率设定部11内设置了载波频率映射图11f以及电流控制响应指令校正信号设定部11g。另外，对于其他结构，与图1的结构相同或者等同，对这些结构部附加同一符号而示出。 
电流控制响应设定部20设定并输出与控制装置整体的动作状况等对应的适合的电流控制响应指令21。该电流控制响应指令21被输入到载波频率设定部11，用于载波频率的设定。另外，电流控制响应指令21还被用作用于控制电流控制部4的电流控制响应指令。但是，电流控制响应指令21本身不被输入到电流控制部4，而是根据载波频率指令12进行了校正的校正后的电流控制响应指令22被输入到电流控制部4。 
(载波频率设定部的动作) 
接下来，参照图7对实施方式3的载波频率设定部11的动作进行说明。在图7中，载波频率映射图11f是一维的映射图(第2一维的映射图)，保持有记载了例如fc1、fc2(fc1＜fc2)这2种载波频率的载波频率映射图(C)。另外，与载波频率映射图(A)以及载波频率映射图(B)时同样地，在提到载波频率映射图11f中保持的载波频率映射图自身的情况下，记载为载波频率映射图(C)。 
此处，如果将载波频率fc2设定为满足原来的电流控制响应指令21的载波频率，则在电流指令变化率高的情况下，得到规定的电流控制响应特性。另一方面，在电流指令变化率低的情况下，可以判断为没有要求规定的电流控制响应特性的状况。此时，通过使用低的载波频率fc1，可以削减逆变器8的开关损失。但是，需要留意在选择低的 载波频率fc1时不会成为过剩的电流控制响应指令。因此，在该实施方式中，使用根据作为载波频率映射图11c的输出的载波频率指令12来输出电流控制响应指令校正信号11h的电流控制响应指令校正信号设定部11g，并且从原来的电流控制响应指令21进行电流控制响应指令校正信号11h的减法运算并输出到电流控制部4，从而在选择了低的载波频率fc1时，不会成为过剩的电流控制响应指令。 
如以上所说明那样，根据本实施方式的电力变换器的控制装置，通过将电流控制系统的响应特性保持为规定值，并且降低载波频率，从而可以削减逆变器的开关损失。例如在负载10是要求了位置、速度的控制的致动器、马达的情况下，在电流指令产生部1中包括位置控制系统、速度控制系统。在该情况下，如果作为下位循环的电流控制系统的响应特性可以维持规定值，则作为上位循环的位置控制系统以及速度控制系统的设计变得容易。 
实施方式4.
图8是示出本发明的实施方式4的电力变换器的控制装置的结构的图。在图6所示的实施方式2中，说明了以电流指令信息为基本，使用基本频率信息来设定载波频率的方法。另外，在图7所示的实施方式3中，说明了以电流指令信息为基本，一并使用电流控制响应指令信息来设定载波频率的方法。当然还可以并用这些基本频率信息以及电流控制响应指令信息。因此，在本实施方式中，构成了以电流指令信息为基本，还使用基本频率信息以及电流控制响应指令信息的控制系统。另外，在图8中，作为一个例子，示出了可以选择3种载波频率fc1、fc2、fc3(fc1＜fc2＜fc3)的控制系统，对与图6以及图7所示的结构相同或者等同的构成部附加同一符号而示出。 
在图8中，在载波频率设定部11中，设置了3个载波频率映射图D(fc1设定用、fc2设定用、fc3设定用)。载波频率映射图11i是对与在正交轴的一方(在图8的例子中纵轴)作为基本频率示出的频率信号19及在正交轴的另一方(在图8的例子中横轴)示出的电流控制响应指令22对应的载波频率信息进行了映射的二维映射图(第2 二维映射图)。在载波频率映射图11i中，将频率信号19以及电流控制响应指令21作为输入，参照载波频率映射图D，决定对载波频率映射图11c(即，载波频率映射图(A))的fc1～fc3分配的载波频率值。另外，其他各模块的动作与实施方式2、3中说明的动作相同或者等同，省略其详细的说明。 
根据本实施方式的电力变换器的控制装置，可以将电流控制系统的响应特性保持为规定值，并且确保电流控制系统的稳定性，而且适当地降低载波频率。 
实施方式5.
图9是示出本发明的实施方式5的电力变换器的控制装置的结构的图。在图1所示的实施方式1中，需要在载波频率设定部11的载波频率映射图11c中，预先设定载波频率映射图(A)。在实施方式5中，说明了自动地设定/调整该载波频率映射图(A)的方法。在图9所示的载波频率设定部11中，除了图1所示的实施方式1的结构以外，还设置有轨迹记录映射图11j以及轨迹信息分析部11k。另外，对于其他结构，与图1的结构相同或者等同，对这些结构部附加同一符号而示出。 
接下来，参照图9～图12的附图，对轨迹记录映射图11j以及轨迹信息分析部11k的动作进行详细说明。另外，图10是示出轨迹记录映射图的一个例子的图，图11是示出通过调整轨迹记录映射图而生成的载波频率映射图的一个例子的图。另外，图12是使用了电流指令以及电流指令变化率的轨迹记录映射图的动作说明图。 
轨迹记录映射图11j是将表示正交轴的一方(在图10的例子中纵轴)所表示的电流指令与正交轴的另一方(在图10的例子中横轴)所表示的电流指令变化率的关系的轨迹的推移以及该轨迹的规定的区域中的通过次数(与滞留时间意义相同)进行了记录(映射)的二维映射图。另外，此处所称的规定的区域是指，图10的由虚线部包围那样的、根据正交轴的一侧的规定宽度与另一侧的规定宽度来决定的区域。 
此处，如果输入到轨迹记录映射图11j的电流指令以及电流指令变化率为例如如图12所示那样的波形，则轨迹记录映射图中的轨迹的推移成为如图10(a)所示。轨迹记录映射图11j在电流控制开始之后，针对每个区间，在每个规定的期间Δt对通过了轨迹记录映射图上的区域(由虚线部包围的区域)的次数(相当于滞留时间)进行计数。另外，此时生成的轨迹记录映射图如图10(b)所示。 
在图10(b)所示的例子中，电流指令以及电流指令变化率都小的区域R1的通过次数是3，电流指令小且电流指令变化率大的区域R2以及R3的通过次数是2，电流指令大且电流指令变化率小的区域R4的通过次数是11。另外，该计数值是对分别与图12所示的各区域对应的部位(圆圈)进行计数而得到的。此处，如果电流指令大且电流指令变化率小的区域中的通过次数较多，则该区域成为适合载波频率调整的区域。例如，图10(b)所示的区域R4是适合载波频率调整的区域。 
轨迹信息分析部11k从轨迹记录映射图11j中抽取所述计数值，根据该计数值来变更设置在载波频率映射图11c中的载波频率映射图(A)的载波频率信息。 
图11(a)是调整前(变更前)的载波频率映射图(A)，在所有区域中，设定为某个决定的载波频率(在该图的例子中是5[kHz])。另一方面，在调整后的载波频率映射图(A)中，在适合载波频率变更的区域(在该图的用粗线部示出的区域)中变更为比调整前的载波频率小的规定的载波频率(在该图的例子中是4[kHz])。另外，关于载波频率的设定，也可以在比Δt长的规定的期间对临时设定的载波频率进行一次复位，并再次计算计数值，从而进行载波频率的再次设定。由此，可以设定与负载的运转状况灵活地对应的适合的载波频率。 
如以上所说明那样，根据本实施方式的电力变换器的控制装置，可以设定反映了实际运转的载波频率映射图，另外可以自动地调整临时设定的载波频率映射图，所以可以减轻载波频率映射图的设定以及调整中所需的劳力。例如，在进行电流控制时，可以记录电流指令以及电流指令变化率的轨迹，并且抽取在电流指令大且电流指令变化率小的区域中长时间滞留的区域，自动地进行降低载波频率的调整。 
另外，在本实施方式中，示出了在电流指令大且电流指令变化率小的区域中降低载波频率的调整方法，但不限于该调整方法。也可以与其相反地，对需要电流控制响应的区域进行提高载波频率的调整。 
另外，在本实施方式中，示出了将用于自动调整载波频率映射图(A)的结构应用于实施方式1的载波频率设定部的实施方式，但当然也可以将本结构应用于实施方式2～4所示的载波频率设定部。 
产业上的可利用性
如上所述，本发明的电力变换器的控制装置适用于可以实现稳定的载波频率的变更，并可以进一步同时实现电流控制响应性和逆变器损失抑制的发明。 

Claims (5)

1.一种电力变换器的控制装置，应用于具备由多个半导体开关元件构成的逆变器的电力变换器，利用脉宽调制来控制所述逆变器的开关元件，所述电力变换器的控制装置的特征在于，具备：
电流指令产生部，产生电流指令；
电流控制器，根据所述电流指令，生成用于使期望的电流流过与所述逆变器连接的负载的电压指令；
载波频率设定部，根据所述电流指令以及所述电流指令的变化率，设定所述逆变器的脉宽调制中使用的载波频率指令；以及
开关模式运算部，根据所述电压指令以及所述载波频率指令进行所述脉宽调制，运算开关模式指令，
所述载波频率设定部具有将与正交轴的一方所表示的所述电流指令及正交轴的另一方所表示的所述电流指令的变化率相应的载波频率的信息进行了映射的第1二维映射图，将与所输入的电流指令以及该输入的电流指令的变化率对应的所述第1二维映射图上的载波频率的信息输出到所述开关模式运算部。
2.根据权利要求1所述的电力变换器的控制装置，其特征在于，
所述载波频率设定部具有将与所述逆变器的输出电力的频率相应的载波频率的信息进行了映射的第1一维映射图，使用从所述第1一维映射图输出的载波频率信息，对从所述第1二维映射图输出的载波频率的值进行调整。
3.根据权利要求1所述的电力变换器的控制装置，其特征在于，所述载波频率设定部具有：
第2一维映射图，将与电流控制响应指令相应的载波频率的信息进行了映射；以及
电流控制响应指令校正信号设定部，根据与从所述第1二维映射图输出的载波频率指令对应的电流控制响应指令校正信号，设定用于校正所述电流控制响应指令的电流控制响应指令校正信号，
所述载波频率设定部使用从所述第2一维映射图输出的载波频率的信息来调整从所述第1二维映射图输出的载波频率的值，并且将所述电流控制响应指令校正信号输出到所述电流控制部，
所述电流控制部按照使用所述电流控制响应指令校正信号进行了校正的电流控制响应指令，进行电流控制动作。
4.根据权利要求1所述的电力变换器的控制装置，其特征在于，所述载波频率设定部具有：
第2二维映射图，将与正交轴的一方所表示的电流控制响应指令及正交轴的另一方所表示的所述逆变器的输出电力的频率相应的载波频率的信息进行了映射；以及
电流控制响应指令校正信号设定部，根据与从所述第1二维映射图输出的载波频率指令对应的电流控制响应指令校正信号，设定用于校正所述电流控制响应指令的电流控制响应指令校正信号，
所述载波频率设定部使用从所述第2二维映射图输出的载波频率的信息来调整从所述第1二维映射图输出的载波频率的值，并且将所述电流控制响应指令校正信号输出到所述电流控制部，
所述电流控制部按照使用所述电流控制响应指令校正信号进行了校正的电流控制响应指令，进行电流控制动作。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电力变换器的控制装置，其特征在于，
所述载波频率设定部具备：
轨迹记录映射图，记录有表示正交轴的一方所表示的所述电流指令与正交轴的另一方所表示的所述电流指令的变化率的关系的轨迹，并且，对所述轨迹通过了由正交轴的所述一方中的规定宽度与所述另一方中的规定宽度决定的各区域内的次数进行计数，并记录有该计数了的计数值；以及
轨迹信息分析部，根据从所述轨迹记录映射图抽取的计数值来变更所述第1二维映射图中的载波频率信息。
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