CN102017395B - 直交流转换器控制装置及功率转换装置 - Google Patents

直交流转换器控制装置及功率转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直交流转换器控制装置及功率转换装置。将来自直流电压检测部(201)的直流电压值不经过补偿器或滤波器地直接输入电压补正部(202)。因此，即便是在瞬时停电、瞬时电压降低、从瞬时电压降低复原时等电压骤变时，电压补正部(202)也能够应对此骤变进行高速补正处理。因为将限制部(212)的连接部共振补偿量限制在一定的范围内，所以能够防止电压骤变时连接部共振补偿量过度变动。因为将由限制部(212)限制在一定范围内的连接部共振补偿量输入控制演算部(204～208)内的适合控制带域的补偿器(206)，所以无需进行超出需要的高速应答，控制稳定。

Description

直交流转换器控制装置及功率转换装置
技术领域
本发明涉及一种控制驱动交流电动机的直交流转换器的技术。
背景技术
一般而言，在直流连接部具有滤波电容器的电压型直交流转换装置中，进行抑制由于直流输入电压的变动引起的输出电压之变动的输出电压一定控制。图1示出了进行该输出电压一定控制的现有技术中的直交流转换装置的概略构成。另外，图1中，简略地示出了控制系，将输出电流检测部160配置在直交流转换部140和电动机150之间，但是，只要是能够检测到输出给电动机150的电流的构成即可，例如还可以是在直流连接部分配置分流电阻检测电流的构成。
图1中的直交流转换装置包括是控制部的直交流转换控制部200。该直交流转换控制部200，由电压补正部202进行补正使得输出电压不受输入直交流转换器140的直流电压的变动的影响。具体地讲，由直流电压检测部201检测到输入给直交流转换器140的直流电压值，并提供给电压补正部202。电压补正部202，进行用电压指令值除以该直流电压值的电压补正（例如参照专利文献1、2中的现有技术例）。
脉宽调制算出部203，基于来自电压补正部202的电压指令值算出用以脉宽调制控制直交流转换器140的控制信号，响应该控制信号控制直交流转换器140的切换元件的开与关。
图1中，示出了假定以同步电动机作电动机150的控制系。同步电动机的控制一般是基于在d-q座标上进行了座标转换的电动机模型进行。在d-q座标上进行了座标转换的同步电动机的状态方程式由[数式1]表示。
[数式1]
v d = ( R + sL d ) i d - ωL q i q
v q = ( R + sL d ) i q + ωL d i d + ωφ a
速度控制器204及电流控制器206进行例如PI控制。进行PI控制时的电流控制器206的传递函数由[数式2]表示。
[数式2]
在电流矢量控制器205中，进行例如id*=0控制、最大扭矩控制、弱磁通控制等（参照例如非专利文献1）。
一般地讲，由电流控制器206构成的电流控制系的控制带域，设定得比由速度控制器204构成的速度控制系的控制带域大。例如在压缩机的驱动电动机等中速度控制系的控制带域设定在10Hz左右，电流控制系的控制带域设定在200Hz左右的情况较多。需要以更高的高度进行控制的演算处理，需要不经速度控制系或电流控制系来进行，图1中电压补正部202进行的电压补正处理属于该情况。
接下来，详细说明在电压补正部202中进行的电压补正。
在以直流输入电压VDC为基础利用载波周期T、脉动宽度τ进行脉宽调制控制直交流转换器140的情况（参照图2）下的输出电压（平均电压值）V-由[数式3]表示。
[数式3]
V ‾ = 1 T ( V DC × τ )
为了使输出电压V-和输出指令电压V*不依赖直流输入电压VDC而相互一致，脉动宽度τ由[数式4]求得。该式中，通过V*除以VDC，进行了输出电压V-不产生变动的电压补正（在此，用VDC做除数的处理为电压补正）。若进行这样的处理，则可抑制由于VDC的变动引起的输出电压V-的变动。
[数式4]
τ = V * V DC T
在此，若设输入所述直交流转换器140的电流值为IDC，则输入电压Pin为，
Pin=VDC·IDC。
所述直交流转换器140的输出功率Pout，由电压补正部202的电压补正控制为一定值，
Pin=Pout=P（一定）…
[其中，忽视在直交流转换器140的损失]，输入电流IDC=P/VDC。
因此，直交流转换器140的输入电压VDC和输入电流IDC的关系成为：若VDC增加，则IDC减少；VDC减少则IDC增加。即，在进行输出电压一定控制的情况下，从输入侧看到的直交流转换器140显示负电阻特性。
另一方面，电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器，有可能产生在以[数式5]表示的共振频率f0下的共振现象（连接部共振）。
[数式5]
f 0 = 1 2 π LC
为了抑制该连接部共振需要进行以下控制：当VDC增加时，增加直交流转换器140的输出，抑制VDC的增加；而当VDC减少时，减少直交流转换器140的输出，抑制VDC的减少。也就是说，需要进行VDC增加则IDC增加，VDC减少则IDC减少的控制。然而，因为若进行所述输出电压一定控制，则会在与抑制连接部共振的方向相反（VDC增加→IDC减少，VDC减少→IDC增加）的一侧由电压补正部202进行补正，所以无法抑制连接部共振。
－专利文献－
专利文献1：
日本公开专利公报特公平7-36702号公报（专利第2004329号）
专利文献2：
日本专利公报特开第3212354号公报
－非专利文献－
非专利文献1：「埋込磁石同期モータの設計と制御」、武田·松井·森本·本田、オーム社、2001/10/25（“埋入磁铁同步电动机的设计和控制”，武田·松井·森本·本田，欧姆社，2001.10.25）.
－发明所要解决的技术问题－
针对所述技术问题在[专利文献2]中，揭示了不损失各自的有利点地同时进行输出电压一定控制和连接部共振抑制控制，能够得到各自的控制效果的控制方法。正如[专利文献2]的图1所示，该控制方法中，在由直流电压检测器6检测到的直流电压上给予时间常数那么多的迟延14后，供给电压演算补正电路11。电压演算补正电路11，由给予了时间常数那么多的迟延14的直流电压值110进行电压补正。由电压演算补正电路11得到的补正值106上，再加上直流输入电压的变动量102进行补正13。这样，通过设置时间常数那么多的迟延将控制分离为两个频率，便防止了输出电压一定控制和连接部共振抑制控制的相互干涉。
然而，[专利文献2]的图1所示的控制方法中，输入电压演算补正电路11的直流电压值由于时间常数那么多的迟延14而迟延，当输入直交流转换部4的输入电压发生骤变（例如，瞬时停电、瞬时电压降低、从瞬时电压降低开始到恢复完毕时等）时，电压演算补正电路11的应答延迟，对控制造成坏影响。特别是，在直交流转换部4的输入电压突增之际，输出电压由于电压演算补正电路11的应答延迟而增加，而且，由于所述连接部共振抑制控制直交流转换部4的输出电压增加，产生过电流。
发明内容
本发明的主要目的在于：提供一种即便是在上述电压骤变时，也能够不损失各自的有利点地同时进行输出电压一定控制和连接部共振抑制控制，便可获得各自的效果的直交流转换器控制装置。
－为解决技术问题的技术方案－
第一方面的发明是一种控制直交流转换器140的装置，该直交流转换器140将经由电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器供来的直流电转换成任意频率、任意电压值的交流电供给交流电动机150。
第一方面的发明，在供给所述直交流转换器140的直流电压发生变动的至少包括所述电感电容滤波器的共振频率在内的规定频率带域下，当直流电压增大时，增大从所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压，而当直流电压减小时，减小所述直交流转换器输出电压，且在直流电压的所述规定频率带域以外的、频率成分高于所述规定频率带域且电源电压骤变时发生变动的频率带域以及直流电压的所述规定频率带域以外的、低于所述规定频率带域的频率带域下，抑制由于直流电压的变动引起的直交流转换器输出电压的变动，其中，该规定频率带域是以使得提供给所述交流电动机150的电流追随指令值的方式进行控制的反馈控制的频率带域以下的频率带域。
第二方面的发明，是在第一方面的发明中，所述直流电压变动的规定频率带域在控制供给交流电动机150的电流追随指令值的反馈控制的频率带域以下。
第三方面的发明，是在第一或第二方面的发明中，规定频率带域设定为比交流电源100引起的电压脉动的频率小。
第四方面的发明，是在第一至第三方面任一方面的发明中，根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，使从所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量而增加的百分比越小，并且使相对于直流电压的减少量而让所述直交流转换器输出电压减少的百分比越小。
第五方面的发明是一种控制直交流转换器140的装置，该直交流转换器140将经由电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器供来的直流电转换成任意频率、任意电压值的交流电供给交流电动机150。
第五方面的发明的构成为：包括算出输出电压指令的控制演算部204～208，直接输入来自检测供给所述直交流转换器140的直流电的电压的直流电压检测部201的直流电压值，基于该直流电压值对来自所述控制演算部204～208的输出电压指令进行补正的输出电压补正部202，基于来自所述输出电压补正部202的输出电压指令算出用以对所述直交流转换器140进行脉宽调制控制的控制信号的脉宽调制算出部203，检测由所述直流电压检测部201检测到的直流电压的变动成份的变动成份检测部211，该变动成份至少不包含直流成份且包含所述电感电容滤波器的共振频率f0，基于由所述变动成份检测部211检测到的变动成份算出用以抑制所述电感电容滤波器引起的连接部共振的补偿量的连接部共振补偿部213，该补偿量是连接部共振补偿量，将所述连接部共振补偿量限制在规定范围的限制部212，根据已由所述限制部212限制的连接部共振补偿量对输入所述控制演算部内的补偿器204～208中具有能够控制所述电感电容滤波器的共振频率f0的控制带域的任一补偿器206的输入指令进行补正的补正部214。
第六方面的发明，是在第五方面的发明中，构成为输入所述控制演算部内的任一补偿器的输入指令是扭矩指令或电流指令。
第七方面的发明，是在第五或第六方面的发明中，所述限制部212的限制值设定为比不利用所述连接部共振补偿量进行补正时由所述电感电容滤波器引起的共振成份的振幅小的值。
第八方面的发明，是在第五至第七方面任一方面的发明中，供给所述直交流转换器140的直流电由将来自交流电源100的交流电转换成直流电的交直流转换器110供给，所述变动成份检测部211，包括检测由所述直流电压检测部201检测到的直流电压的由所述交流电源100引起的脉动成份的电压脉动检测部500，所述变动成份检测部211从所述变动成份去除由所述电压脉动检测部500检测到的脉动成份。
第九方面的发明，是在第五至第八方面任一方面的发明中，供给所述直交流转换器140的直流电由将来自交流电源100的交流电转换成直流电的交直流转换器110供给，所述电感电容滤波器选定电阻器120及电容器130，使得该电感电容滤波器的共振频率f0成为供给所述直交流转换器140的直流电压的由所述交流电源100引起的脉动成份的整数倍频率及该整数倍频率附近频率以外的频率。
第十方面的发明，是在第五至第九方面任一方面的发明中，还包括检测由所述直流电压检测部201检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部215，所述限制部212根据所述电压异常检测部215的检测结果调整所述限制范围。
第十一方面的发明，是在第五至第九方面任一方面的发明中，还包括检测由所述直流电压检测部201检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部215，所述连接部共振补偿部213，根据所述电压异常检测部215的检测结果调整所述连接部共振补偿量。
第十二方面的发明，是一种包括将来自交流电源100的交流电转换成直流电的交直流转换部110；由电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器；通过所述电感电容滤波器供给来自所述交直流转换部110的直流电，并将该直流电转换为任意的频率、任意的电压值的交流电供给交流电动机150的直交流转换部140；以及控制所述直交流转换部140的直交流转换控制部200的功率转换装置。
第十二方面的发明还构成为：所述直交流转换控制部200，在供给所述直交流转换器140的直流电压发生变动的至少包括所述电感电容滤波器的共振频率在内的规定频率带域下，当直流电压增大时，增大从所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压，而当直流电压减小时，减小所述直交流转换器输出电压，并且，在直流电压的所述规定频率带域以外的、频率成分高于所述规定频率带域且电源电压骤变时发生变动的频率带域以及直流电压的所述规定频率带域以外的、低于所述规定频率带域的频率带域下，抑制直流电压变动引起的直交流转换器输出电压的变动，其中，该规定频率带域是以使得提供给所述交流电动机150的电流追随指令值的方式进行控制的反馈控制的频率带域以下的频率带域。
第十三方面的发明，是在第十二方面的发明中，构成为所述直流电压变动的规定频率带域在控制供给交流电动机150的电流追随指令值的反馈控制的频率带域以下。
第十四方面的发明，是在第十二或第十三方面的发明中，构成为规定频率带域设定为比交流电源100引起的电压脉动的频率小。
第十五方面的发明，是在第十二至第十四任一方面的发明中，构成为根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，使从所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量而增加的百分比越小，并且使相对于直流电压的减少量而让所述直交流转换器输出电压减少的百分比越小。
第十六方面的发明，是一种包括将来自交流电源100的交流电转换成直流电的交直流转换部110；由电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器；通过所述电感电容滤波器供给来自所述交直流转换部110的直流电，并将该直流电转换为任意的频率、任意的电压值的交流电供给交流电动机150的直交流转换部140；以及控制所述直交流转换部140的直交流转换控制部200的功率转换装置。
并且，第十六方面的发明，所述直交流转换控制部200包括：算出输出电压指令的控制演算部204～208，直接输入由所述直流电压检测部201检测到的直流电压值基于该直流电压值对来自所述控制演算部204～208的输出电压指令进行补正的输出电压补正部202，基于来自所述输出电压补正部202的输出电压指令算出用以对所述直交流转换器140进行脉宽调制控制的控制信号的脉宽调制算出部203，检测由所述直流电压检测部201检测到的直流电压的变动成份的变动成份检测部211，该变动成份至少不包含直流成份且包含所述电感电容滤波器的共振频率f0，基于由所述变动成份检测部211检测到的变动成份算出用以抑制所述电感电容滤波器引起的连接部共振的补偿量的连接部共振补偿部213，该补偿量是连接部共振补偿量，将所述连接部共振补偿量限制在规定范围的限制部212，根据已由所述限制部212限制的连接部共振补偿量对输入所述控制演算部内的补偿器204～208中具有能够控制所述电感电容滤波器的共振频率f0的控制带域的任一补偿器206的输入指令进行补正的补正部214。
第十七方面的发明，是在第十六方面的发明中，构成为输入所述控制演算部内的任一补偿器的输入指令是扭矩指令或电流指令。
第十八方面的发明，是在第十六或第十七方面的发明中，构成为所述限制部212的限制值设定为比不利用所述连接部共振补偿量进行补正时由所述电感电容滤波器引起的共振成份的振幅小的值。
第十九方面的发明，是在第十六至第十八的任一方面的发明中，构成为所述变动成份检测部211包括检测由所述直流电压检测部201检测到的直流电压的由所述交流电源100引起的脉动成份的电压脉动检测部500，所述变动成份检测部211从所述变动成份去除由所述电压脉动检测部500检测到的脉动成份。
第二十方面的发明，是在第十六至第十九的任一方面的发明中，所述电感电容滤波器选定电阻器120及电容器130，使得该电感电容滤波器的共振频率f0成为供给所述直交流转换器140的直流电压的由所述交流电源100引起的脉动成份的整数倍频率及该整数倍频率附近频率以外的频率。
第二十一方面的发明，是在第十六至第二十的任一方面的发明中，还包括检测由所述直流电压检测部201检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部215，所述限制部212根据所述电压异常检测部215的检测结果调整所述限制范围。
第二十二方面的发明，是在第十六至第二十的任一方面的发明中，还包括检测由所述直流电压检测部201检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部215，所述连接部共振补偿部213，根据所述电压异常检测部215的检测结果调整所述连接部共振补偿量。
第二十三方面的发明，是一种包括第十六至第二十二的任一方面发明的功率转换装置的空调装置。
－发明的效果－
第一至第五及第十二至第十六方面的发明中，进行连接部共振抑制控制的同时，即便是瞬时停电、瞬时电压降低及从瞬时电压降低复原时等电压骤变时，据此能够进行高速的补正处理。
还有，第五及第十六方面的发明中，来自直流电压检测部201的直流电压值不经过补偿器或滤波器直接输入电压补正部202。因此，即便是瞬时停电、瞬时电压降低及从瞬时电压降低复原时等电压骤变时，根据这些能够进行高速的补正处理。另外，当存在干扰等问题的情况下，还可以设置使电压骤变时的波形或电感电容滤波器的共振频率成份通过，能够去除比这些成份还充分高频率的干扰的低通滤波器。
还有，因为由限制部212将连接部共振补偿量限制在一定的范围内，所以就可以防止电压骤变时连接部共振补偿量过度地变动。若连接部共振补偿量过度地变动则会产生由连接部共振抑制控制使得直交流转换器的输出也产生大的变动生成过电流等的问题，但是根据第五及第十六方面的发明，就可以防止这样的连接部共振抑制控制引起的过电流等的问题。
还有，因为是将由限制部212限制在一定范围内的连接部共振补偿量输入了控制演算部204～208内的适当的控制带域的补偿器206中，所以无需进行超出必要以上的高速应答，能够安定地进行控制。
根据第六及第十七方面的发明，能够利用电流控制系控制连接部共振的共振频率。
因为不需要连接部共振急速地收敛，所以可以不增大连接部共振补偿量。若连接部共振补偿量大，则会对特别是瞬时停电等电压骤变时的本来控制给予坏影响，最坏的情况会破坏直交流转换器140。因此，由限制部212限制连接部共振补偿量的范围设定为能够检测到抑制连接部共振所需要的变动量那么大，而且优选的是限制范围尽可能得小。根据以上所述在第五及第九方面的发明中，将限制部212的限制值设定得较小，所以就可以防止由于连接部共振补偿量引起的坏影响（输出电压的变动）。
换句话说，根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，就使所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量而增加的百分比、以及相对于直流电压的减少量而让所述直交流转换器输出电压减少的百分比越小，由此便能够防止由连接部共振补偿量引起的坏影响（输出电压的变动）。
根据第八及第十九方面的发明，即便是连接部共振的频率成份和直流电压的脉动频率成份比较接近，也能将它们分离开（只取出连接部共振的频率成份）。
若连接部共振的频率成份和交流电源100引起的直流电压的脉动频率成份相同，则共振会增大。而且，无法分离连接部共振和脉动，连接部共振抑制控制就不能正常动作。根据第九及第二十方面的发明，能够将离连接部共振和电压脉动加以分离，从而便能够利用直流电压的脉动成份防止连接部共振增大。
电压异常时（例如瞬时停电、瞬时电压降低及从瞬时电压降低复原时等电压骤变时），连接部共振抑制控制动作这样进行，即，直流电压增加→输出电压增加，直流电压减少→输出电压减少。因为该动作（特别是直流电压增加时）作为外部干扰起作用，所以为了防止坏影响（过电流等）设置了限制部212。在第十及第二十一方面的发明中，根据电压异常检测部215检测到的结果调整限制部212的限制范围。例如，当电压异常时，通过减小限制范围来由共振抑制控制来抑制输出电压的变动；正常状态下，通过增大限制范围，使得共振抑制控制正常动作。因此，因为不需要配合电压异常时设定限制范围，所以限制范围将易于设定。
在第十一及第二十二方面的发明中，根据电压异常检测部215的检测结果调整连接部共振补偿量。例如，电压异常时，通过减小连接部共振补偿量，来由共振抑制控制抑制输出电压的变动，而在正常状态下，则通过增大连接部共振补偿量，使得共振抑制控制正常动作。由此，因为不需要配合电压异常时来设定连接部共振补偿部213（的常数），所以连接部共振补偿部213（的常数）将易于设定。
附图说明
图1是表示迄今为止的直交流转换装置的概略构成的方框图。
图2是表示直流输入电压VDC、载波周期T和脉动幅度τ的关系的图。
图3是表示第一实施方式的直交流转换装置的概略构成的方框图。
图4是表示图1变动成份检测部的内部构成例的方框图。
图5是表示图1变动成份检测部的内部构成例的方框图。
图6是表示第一实施方式的直交流转换装置的概略构成的图。
－符号说明－
100 交流电源
110 交直流转换部
120 电抗器
130 电容器
140 直交流转换部
150 电动机
160 输出电流检测部
200 矢量控制部
201 直流电压检测部
202 电压补正部
203 脉宽调制算出部
204 速度控制器
205 电流矢量控制器
206 电流控制器
207 座标变换器
208 座标变换器
215 电压异常检测部
500 脉动成份抽出部
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。另外，附图中实质上是同一构成要素的标注相同的参照符号。还有，以下优选的实施方式的说明，从本质上讲不过是个示例，无意于限制本发明以及它的适用物或它的用途。
（第一实施方式）
第一实施方式的直交流转换装置的概略构成表示在图3中。该直交流转换装置，是在图1所示的构成要素的基础上追加了变动成份检测部211→限幅器212→连接部电路共振补偿器213这样的电路后得到的装置。
也就是说，所述直交流转换控制部200，在供给所述直交流转换器140的直流电压变动的规定频率带域中，当直流电压增加时增加从所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压，而当直流电压减少时减少所述直交流转换器输出电压，并且在直流电压的所述规定频率带域以外，抑制由直流电压的变动引起的直交流转换器输出电压的变动。
所述直流电压变动的规定频率带域至少包含所述电感电容滤波器的共振频率。
还有，所述直流电压变动的规定频率带域，在使控制供给交流电动机150的电流追随指令值地进行控制的反馈控制的频率带域以下。
还有，规定频率带域设定为小于交流电源100带来的电压脉动频率。
还有，所述直交流转换控制部200，根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，就越使所述直交流转换器140供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量增加的百分比越小，并且，相对于直流电压的减少量使直交流转换器输出电压减少的百分比越小。
以下示出了所述构成要素应该满足的条件。
[变动成份检测部211]
变动成份检测部211去除直流电压检测部201检测到电压的直流成份，使其通过共振频率f0Hz[数式5]。所述变动成份检测部211例如是通过将切断频率设定为充分小于f0Hz的的高通滤波器来实现的。
[限幅器212]
限幅器212将变动成份检测部211检测到的变动成份限制于规定值范围。设定限制范围，以保证能够检测到抑制连接部共振所需要的变动量。还有，优选限制范围是尽量小。由此，特别是当电压急增时，可以减小对控制引起的影响。
[连接部共振补偿器213]
设计补偿器213，以保证能够抑制连接部共振。优选选定补偿器213来保证在共振频率f0Hz下不产生相位滞后，例如由P控制（比例控制）构成补偿器213。连接部共振，只要在1秒钟内收敛即可，选定增益不变得过大的补偿器213。
还有，电抗器120和电容器130构成的电感电容滤波器的共振频率f0Hz[数式5]设定为与交流电源100的直流电压的脉动的频率成份不一致。例如，在利用交直流转换部110对频率f的三相交流电源100进行全波整流的情况下，交流电源100引起的直流电压的脉动频率成份为6f，所以将电感电容滤波器的共振频率f0设定为6fn（n为整数）及其附近（例如6fn－5～6fn+5）以外的频率。还有，在利用交直流转换部110对频率f的单相交流电源100进行全波整流的情况下，由交流电源100引起的直流电压的脉动频率成份为2f，所以将电感电容滤波器的共振频率f0设定为2fn（n为整数）及其附近（例如2fn－5～2fn+5）以外的频率。
另外，作为变动成份检测部211的一例，例举了切断频率设定得比f0Hz充分小的高通滤波器，但只使f0Hz附近的频率成份通过的带通滤波器亦可。若使用带通滤波器，则在对交流电源100进行整流而成为直流电源的构成中，具有能够去除起因于交流电源100的电源频率的电压脉动的优点。这在使用小电容电容器130的情况或使用单相交流电源作为交流电源100的情况下是有用的。
还有，图3中是将限幅器212配置在变动成份检测部211的输出一侧，但只要在到补偿量的调整部（图3中是加法器214）为止的区间内设置在任何地方都可。例如，还可以考虑是配置在连接部共振补偿器213的输出入两侧的构成。当连接部共振补偿器213中有积分项的情况下，通过在变动成份检测部211的输出侧配置限幅器212，就可以防止瞬时停电等引起的电压骤变时积分项变得过大。
在图3的直交流转换装置中，通过设置所述限幅器212，将电压异常时（瞬时停电、瞬时电压降低、从瞬时电压降低回复等）和正常时分开。
在进行所述连接部共振控制之际，需要共振成份的变化比率（斜率）。只要知道变化比率（斜率），即便是由限幅器212限制了范围，也没有问题可以控制。
另一方面，电压异常时，与连接部共振相比电压的变化量大是问题。只要限制电压的变化量，就可以限制电压异常对连接部共振抑制控制引起的坏影响（过电流等）。
由此，只要将由限幅器212限制的范围设定在检测抑制连接部共振所需要的共振成份的变化比率（斜率）所需要的范围，就不会对连接部共振抑制控制有大的影响，就可以限制电压异常引起的坏影响。
限幅器212的限制范围，设定为例如比在不进行连接部共振抑制情况下的共振成份的振幅小。
举出具体的例子对根据连接部共振补偿量补正输入指令的补偿器的选择方法进行说明。在图3的电路构成中，用以下表示电感电容滤波器的常数、控制器的控制带域和载波频率的例。
·电抗器120：L=4.5mH
·电容器130：C=1000μF
·电感电容滤波器的共振频率f0：75Hz
·速度控制器204的控制带域：10Hz
·电流控制器206的控制带域：200Hz
·脉宽调制载波频率：5kHz
为了在该结构下控制共振频率f0=75Hz成份，只要对电流控制器206或脉宽调制算出部203等的控制带域比75Hz大的演算部输入连接部共振补偿量即可。然而，因为在脉宽调制算出部203，控制带域宽，对瞬时停电等电压异常时的高频率成份也进行了补偿，所以有可能出现不稳定。在此，因为电流控制部具有充分必要的控制带域，所以选定电流控制器206的补偿器作为补正输入指令的补偿器，在电流指令值上加上连接部共振补偿量来进行补正。
通过这样的构成，就可以使电流控制系的控制带域以上的成份不影响控制。
还有，从直流电压检测部201将直流电压值直接输入电压补正部202。电压异常时（瞬时停电、瞬时电压降低、从瞬时电压降低回复等），因为电压急剧变化，所以就有必要高速对应电压补正。例如，若直流电压急增时输出电压的检测迟延了，电压补正就不能正常动作，输出电压急增，成为过电流，引起直交流转换器的停止、kiri损坏。通过直接输入直流电压值，就可以高速进行电压补正，也就可以防止输出电压的变动，特别是直流电压增加时的输出电压急增引起的过电流。
如上所述，第一实施方式中，因为具有以下三要素，在电压骤变时使得连接部共振抑制控制和电压补正（输出电压一定控制）两立。
（1）…对电压补正部202直接输入直流电压值。
如果发生瞬时停电、瞬时电压降低、从瞬时电压降低回复等的电压异常，直流电压在短时间内发生变化。为了由电压补正部202对该骤变进行适当的电压补正就必须进行高速处理。本实施方式中，因为来自直流电压检测部201的直流电压值不经过补偿器或滤波器直接输入电压补正部202，所以即便是电压异常时电压补正部202也可以对应这些进行高速补正处理，也就是即便是电压异常时也可以进行适当的电压补正。
（2）…在电流控制系输入连接部共振补偿量（使用适当的控制带域的补偿器）。
连接部共振的补偿是由能够控制带域的补偿器206补偿连接部共振。这样做，就可以通过控制带域的不同将该补偿和电压补正分开，所以连接部共振抑制控制和输出电压一定控制互不干涉。
（3）…通过设置限幅器212将电压异常和连接部共振分开。
连接部共振抑制控制是调整直交流转换器的电阻特性的控制，是使电阻特性接近正·向正方向变动的控制。连接部共振抑制控制中必要的是电压的变化（比率），即使是由限幅器212进行限制也会没有问题进行动作。另一方面，电压异常，是直流电压骤变的现象，通过限幅器212限制连接部共振补偿量在一定范围内，防止电压骤变时连接部共振补偿量过度变动。若连接部共振补偿量过度变动则由连接部共振抑制控制直交流转换输出也会发生大的变动生成过电流等的问题，但是，根据本实施方式，就可以防止这样的连接部共振抑制控制引起的过电流等问题。
接下来，说明图3所示的变动成份检测部211的构成例。
图4是由交直流转换器110全波整流三相交流电源100的情况，以及电容器130电容大的情况等，交流电源100的直流电压脉动小的电路中的变动成份检测部211的构成例。在该构成中，LPF（低通滤波器）的遮断频率，设定得比连接部共振的共振频率小。在该构成中，利用LPF求低频成份，通过从直流电压检测值减去低频成份，抽出包含连接部共振成份的高频成份。
图5是交流电源100为单相交流电源的情况、以及电容器130电容小的情况等，交流电源100的直流电压脉动大的电路中的变动成份检测部211的构成例。在该构成中，将LPF（低通滤波器）的遮断频率设定得比连接部共振的共振频率小。还有，以检测交流电源100引起的脉动成份的相位的方式设定脉动成份抽出部500的PLL。例如，在全波整流频率f[Hz]的单相交流的构成中，使其与2f[Hz]成份同步，而在全波整流三相交流的构成中，使其与6f[Hz]成份同步。脉动成份抽出部500的振幅检测部中，检测交流电源100引起的脉动成份的振幅。
在图5的构成中，利用LPF求低频成份，由脉动抽出部500的PLL和振幅检测部求交流电源100引起的脉动成份，从直流电压检测值减去这些成份，抽出连接部共振成份。
图5的构成，例如，使连接部共振的共振成份的频率与交流电源100引起的脉动成份的频率接近，对于由滤波器分离困难（相位滞后等）的情况等是有用的。另外，只要是能够抽出交流电源100引起的脉动成份的还可以是其他的构成，例如，还可以是使用傅立叶转换抽出脉动成份的相位和振幅的构成。
（第二实施方式）
第二实施方式的直交流转换装置的概略构成表示在图6中。该直交流转换装置中，是在图3的直交流转换装置基础上，追加了电压异常检测部215和根据电压异常检测部215的检测结果改变限幅器212的限制值的处理。
该直交流转换装置，根据电压异常检测部215的检测结果调整限幅器212的限制范围。例如，当电压异常时减小限制范围，抑制由抑制共振控制的输出电压的变动，而在通常时增大限制范围，使抑制共振的控制正常动作。由此，不需要针对电压异常时设定限制范围，使得限制范围的设定变得容易。
还有，还可以是根据电压异常检测部215的检测结果调整连接部共振补偿器213的连接部共振补偿量。例如，电压异常时通过减小连接部共振补偿量，抑制共振抑制控制引起的输出电压的变动，而在通常时则通过增大连接部共振补偿量，使得共振抑制控制正常动作。由此，不需要针对电压异常时设定连接部共振补偿器213（的定数），使得连接部共振补偿器213（的定数）的设定变得容易。
－产业上的实用性－
本发明的直交流转换器控制装置及包括它的功率转换装置，例如能够适用于空调装置。

Claims (23)

1.一种直交流转换器控制装置，是控制直交流转换器（140）的装置，该直交流转换器（140）将通过由电抗器（120）和电容器（130）构成的电感电容滤波器供给的直流电转换成任意频率、任意电压值的交流电后，供给交流电动机（150），其特征在于：
在供给所述直交流转换器（140）的直流电压发生变动的至少包括所述电感电容滤波器的共振频率在内的规定频率带域下，当直流电压增大时，增大从所述直交流转换器（140）供给电动机的直交流转换器输出电压，而当直流电压减小时，减小所述直交流转换器输出电压，且在直流电压的所述规定频率带域以外的、频率成分高于所述规定频率带域且电源电压骤变时发生变动的频率带域以及直流电压的所述规定频率带域以外的、低于所述规定频率带域的频率带域下，抑制由于直流电压的变动引起的直交流转换器输出电压的变动，其中，该规定频率带域是以使得提供给所述交流电动机（150）的电流追随指令值的方式进行控制的反馈控制的频率带域以下的频率带域。
2.根据权利要求1所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
所述直流电压变动的规定频率带域在控制供给交流电动机（150）的电流追随指令值的反馈控制的频率带域以下。
3.根据权利要求1或2所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
规定频率带域设定为比由交流电源（100）引起的电压脉动的频率小。
4.根据权利要求1或2所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，使从所述直交流转换器（140）供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量而增加的百分比越小，并且使相对于直流电压的减少量而让所述直交流转换器输出电压减少的百分比越小。
5.一种直交流转换器控制装置，是控制直交流转换器（140）的装置，该直交流转换器（140）将通过由电抗器（120）和电容器（130）构成的电感电容滤波器供给的直流电转换成任意频率、任意电压值的交流电后，供给交流电动机（150），其特征在于：
该直交流转换器控制装置包括：
算出输出电压指令的控制演算部（204～208），
直接输入来自检测供给所述直交流转换器（140）的直流电的电压的直流电压检测部（201）的直流电压值，基于该直流电压值对来自所述控制演算部（204～208）的输出电压指令进行补正的输出电压补正部（202），
基于来自所述输出电压补正部（202）的输出电压指令算出用以对所述直交流转换器（140）进行脉宽调制控制的控制信号的脉宽调制算出部（203），
检测由所述直流电压检测部（201）检测到的直流电压的变动成份的变动成份检测部（211），该变动成份至少不包含直流成份且包含所述电感电容滤波器的共振频率（f0）成份，
基于由所述变动成份检测部（211）检测到的变动成份算出用以抑制所述电感电容滤波器引起的连接部共振的补偿量的连接部共振补偿部（213），该补偿量是连接部共振补偿量，
将所述连接部共振补偿量限制在规定范围的限制部（212），
根据已由所述限制部（212）限制的连接部共振补偿量对输入所述控制演算部内的补偿器（204～208）中具有能够控制所述电感电容滤波器的共振频率（f0）的控制带域的任一补偿器（206）的输入指令进行补正的补正部（214）。
6.根据权利要求5所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
输入所述控制演算部内的任一补偿器的输入指令是扭矩指令或电流指令。
7.根据权利要求5或6所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
所述限制部（212）的限制值设定为比不利用所述连接部共振补偿量进行补正时由所述电感电容滤波器引起的共振成份的振幅小的值。
8.根据权利要求5或6所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
供给所述直交流转换器（140）的直流电由将来自交流电源（100）的交流电转换成直流电的交直流转换器（110）供给，
所述变动成份检测部（211），包括检测由所述直流电压检测部（201）检测到的直流电压的由所述交流电源（100）引起的脉动成份的电压脉动检测部（500），所述变动成份检测部（211）从所述变动成份去除由所述电压脉动检测部（500）检测到的脉动成份。
9.根据权利要求5或6所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
供给所述直交流转换器（140）的直流电由将来自交流电源（100）的交流电转换成直流电的交直流转换器（110）供给，
所述电感电容滤波器选定电阻器（120）及电容器（130），使得该电感电容滤波器的共振频率（f0）成为供给所述直交流转换器（140）的直流电压的由所述交流电源（100）引起的脉动成份的整数倍频率及该整数倍频率附近频率以外的频率。
10.根据权利要求5或6所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
还包括检测由所述直流电压检测部（201）检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部（215），
所述限制部（212）根据所述电压异常检测部（215）的检测结果调整所述规定范围。
11.根据权利要求5或6所述的直交流转换器控制装置，其特征在于：
还包括检测由所述直流电压检测部（201）检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部（215），
所述连接部共振补偿部（213），根据所述电压异常检测部（215）的检测结果调整所述连接部共振补偿量。
12.一种功率转换装置，包括：
将来自交流电源（100）的交流电转换成直流电的交直流转换部（110），
由电抗器（120）和电容器（130）构成的电感电容滤波器，
来自所述交直流转换部（110）的直流电通过所述电感电容滤波器供来，将该直流电转换为任意频率、任意电压值的交流电后，供给交流电动机（150）的直交流转换部（140），以及
控制所述直交流转换部（140）的直交流转换控制部（200），其特征在于：
所述直交流转换控制部（200），在供给所述直交流转换器（140）的直流电压发生变动的至少包括所述电感电容滤波器的共振频率在内的规定频率带域下，当直流电压增大时，增大从所述直交流转换器（140）供给电动机的直交流转换器输出电压，而当直流电压减小时，减小所述直交流转换器输出电压，并且，在直流电压的所述规定频率带域以外的、频率成分高于所述规定频率带域且电源电压骤变时发生变动的频率带域以及直流电压的所述规定频率带域以外的、低于所述规定频率带域的频率带域下，抑制直流电压变动引起的直交流转换器输出电压的变动，其中，该规定频率带域是以使得提供给所述交流电动机（150）的电流追随指令值的方式进行控制的反馈控制的频率带域以下的频率带域。
13.根据权利要求12所述的功率转换装置，其特征在于：
所述直流电压变动的规定频率带域，在以供给交流电动机（150）的电流追随指令值的方式进行控制的反馈控制频率带域以下。
14.根据权利要求12或13所述的功率转换装置，其特征在于：
规定频率带域设定为未达到由交流电源（100）引起的电压脉动的频率。
15.根据权利要求12或13所述的功率转换装置，其特征在于：
根据所述直流电压的规定频率带域成份的变动量的大小，变动量越大，使从所述直交流转换器（140）供给电动机的直交流转换器输出电压相对于直流电压的增加量而增加的百分比越小，并且使相对于直流电压的减少量而让所述直交流转换器输出电压减少的百分比越小。
16.一种功率转换装置，包括：
将来自交流电源（100）的交流电转换成直流电的交直流转换部（110），
由电抗器（120）和电容器（130）构成的电感电容滤波器，
来自所述交直流转换部（110）的直流电通过所述电感电容滤波器供来，将该直流电转换为任意频率、任意电压值的交流电后，供给交流电动机（150）的直交流转换部（140），以及
控制所述直交流转换部（140）的直交流转换控制部（200），其特征在于：
所述直交流转换控制部（200）包括：
检测供给所述直交流转换部（140）的直流电的电压的直流电压检测部（201），
算出输出电压指令的控制演算部（204～208），
直接输入由所述直流电压检测部（201）检测到的直流电压值，基于该直流电压值对来自所述控制演算部（204～208）的输出电压指令进行补正的输出电压补正部（202），
基于来自所述输出电压补正部（202）的输出电压指令算出用以对所述直交流转换器（140）进行脉宽调制控制的控制信号的脉宽调制算出部（203），
检测由所述直流电压检测部（201）检测到的直流电压的变动成份的变动成份检测部（211），该变动成份至少不包含直流成份且包含所述电感电容滤波器的共振频率（f0），
基于由所述变动成份检测部（211）检测到的变动成份算出用以抑制所述电感电容滤波器引起的连接部共振的补偿量的连接部共振补偿部（213），该补偿量是连接部共振补偿量，
将所述连接部共振补偿量限制在规定范围的限制部（212），
根据已由所述限制部（212）限制的连接部共振补偿量对输入所述控制演算部内的补偿器（204～208）中具有能够控制所述电感电容滤波器的共振频率（f0）的控制带域的任一补偿器（206）的输入指令进行补正的补正部（214）。
17.根据权利要求16所述的功率转换装置，其特征在于：
输入所述控制演算部内的任一补偿器的输入指令是扭矩指令或电流指令。
18.根据权利要求16或17所述的功率转换装置，其特征在于：
所述限制部（212）的限制值设定为比不利用所述连接部共振补偿量进行补正时由所述电感电容滤波器引起的共振成份的振幅小的值。
19.根据权利要求16或17所述的功率转换装置，其特征在于：
所述变动成份检测部（211）包括检测由所述直流电压检测部（201）检测到的直流电压的由所述交流电源（100）引起的脉动成份的电压脉动检测部（500），所述变动成份检测部（211）从所述变动成份去除由所述电压脉动检测部（500）检测到的脉动成份。
20.根据权利要求16或17所述的功率转换装置，其特征在于：
所述电感电容滤波器选定电阻器（120）及电容器（130），使得该电感电容滤波器的共振频率（f0）成为供给所述直交流转换器（140）的直流电压的由所述交流电源（100）引起的脉动成份的整数倍频率及该整数倍频率附近频率以外的频率。
21.根据权利要求16或17所述的功率转换装置，其特征在于：
还包括检测由所述直流电压检测部（201）检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部（215），
所述限制部（212）根据所述电压异常检测部（215）的检测结果调整所述规定范围。
22.根据权利要求16或17所述的功率转换装置，其特征在于：
还包括检测由所述直流电压检测部（201）检测的直流电压的电压异常的电压异常检测部（215），
所述连接部共振补偿部（213），根据所述电压异常检测部（215）的检测结果调整所述连接部共振补偿量。
23.一种空调装置，其特征在于：
包括权利要求16至22中任一项所述的功率转换装置。
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