CN103314513B - 功率转换装置 - Google Patents

Abstract

设置具有与交直流转换电路(2)的输出侧并联的电容器(3a)并输出脉动的直流链电压(v_dc)的直流链部(3)。设置利用开关将直流链部(3)的输出转换成交流后供给相连的马达(7)的直交流转换电路(4)。设置控制部(5)，该控制部(5)对直交流转换电路(4)的开关进行控制，使得马达电流(i_u、i_v、i_w)与电源电压(v_in)的脉动同步地脉动。利用控制部(5)，根据马达(7)的负载或者所述马达(7)的运转状态，控制直交流转换电路(4)的开关，使马达电流(i_u、i_v、i_w)的脉动振幅减小。

Description

功率转换装置

技术领域

本发明涉及一种利用开关将所输入的电转换成规定电的功率转换装置。

背景技术

包括交直流转换电路和直交流转换电路的功率转换装置可以构成为：在直流链部设置电容较小的电容器，使直流链电压产生脉动(波纹)，并且使负载的电流与所述直流链电压同步地脉动，从而增加输入电流的导电宽度(conduction width)以实现功率因数的改善(例如参照专利文献1、专利文献2及非专利文献1)。

专利文献1：日本公开特许公报特开2002-51589号公报

专利文献2：日本公开特许公报特开2005-130666号公报

非专利文献1：芳贺、齐藤、高桥，“单相二极管整流电路的无电解电容器型高功率因数直交流转换控制法”，平成15年电气学会全国大会论文集4-069(平成15年3月)，P.99

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

然而，在上述示例中，使作为负载连接的马达的电流下降到零附近为止，从而产生较大的电流脉动。为此，在上述示例中，马达电流的有效值就有可能增大而导致马达效率下降。

本发明正是鉴于所述问题而完成的，其目的在于：在功率转换装置中，能够谋求改善功率因数，并能够改善作为负载连接的马达的效率。

—用以解决技术问题的技术方案—

为了解决上述问题，第一方面的发明涉及一种功率转换装置，其包括交直流转换电路2、直流链部3、直交流转换电路4及控制部5，该交直流转换电路2对交流电源6的电源电压v_in进行全波整流，该直流链部3具有与所述交直流转换电路2的输出侧并联的电容器3a，并输出脉动的直流电压v_dc，该直交流转换电路4利用开关将所述直流链部3的输出转换成交流后，供给所连接的马达7，该控制部5对所述开关进行控制，使得所述马达7的电流i_u、i_v、i_w与所述电源电压v_in的脉动同步地脉动，其特征在于：所述控制部5根据所述马达7的负载或者所述马达7的运转状态对所述开关进行控制，使所述电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅减小。

在该结构下，设定电容器3a的电容，使得直流链电压v_dc产生更大的脉动，因而交直流转换电路2的电流导电宽度增大，从而能够改善功率因数。还有，因为对直交流转换电路4中的开关进行控制，使得马达7的电流i_u、i_v、i_w与电源电压v_in的脉动同步地脉动，所以自交流电源6向功率转换装置1输入的输入电流i_in的高次谐波得以减少。因为根据与直交流转换电路4相连的马达7的负载或者马达7的运转状态，使所述电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅减小，所以流经马达7的电流i_u、i_v、i_w的有效值减小。

第二方面的发明是这样的，在第一方面的发明所涉及的功率转换装置中，其特征在于：所述控制部5根据所述马达7的电流i_u、i_v、i_w、功率、速度ω_m以及转矩中的至少一种，使所述脉动振幅减小。

若使用所述马达7的电流i_u、i_v、i_w、功率、速度ω_m以及转矩中的任一者，就能检测出因所述马达7而在所述直交流转换电路4中产生的负载的大小。因此，在该结构下，利用上述检测值中的任一个或者上述检测值的组合，对所述电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅加以控制。并且，现有的功率转换装置中大多设置有检测机构，因而很容易就能检测出输入交流的相位角θ_in、马达7的电流i_u、i_v、i_w、速度ω_m以及转矩。

第三方面的发明是这样的，在第一或者第二方面的发明所涉及的功率转换装置中，其特征在于：所述控制部5边控制所述开关使得所述直流电压v_dc大于零，边减小所述脉动振幅。

在该结构下，控制部5对所述开关进行控制，使得所述直流链电压v_dc大于零。为此，当采用所谓的分流(shunt)方式作为马达7的电流检测方法时，能可靠地检测出直交流转换电路4的开关状态。

第四方面的发明是这样的，在第一方面的发明所涉及的功率转换装置中，其特征在于：所述控制部5在所述马达7启动时使所述脉动振幅减小。

在该结构下，因为当马达7启动之际使脉动振幅减小，所以能够将启动时马达7的转矩控制在一定值上。

第五方面的发明是这样的，在第四方面的发明所涉及的功率转换装置中，其特征在于：所述控制部5在所述马达7启动以后使所述脉动振幅逐渐地增大。

在该结构下，当马达7启动后，利用马达电流i_u、i_v、i_w的脉动，使得由交流电源6向功率转换装置1输入的输入电流i_in的高次谐波减少。

第六方面的发明是这样的，在第一至第五方面中的任一方面的发明所涉及的功率转换装置中，其特征在于：所述控制部5包括电流控制器56，该电流控制器56利用比例控制、积分控制及微分控制中的至少一种控制进行控制，使得所述电流i_u、i_v、i_w的指令值i_d ^*、i_q ^*与实际电流值i_d、i_q之间的偏差减小，该电流控制器56在使所述脉动振幅减小时使所述控制的控制增益发生变化。

在该结构下，利用比例控制、积分控制以及微分控制中的至少一种控制，对马达7的电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅进行控制。

－发明的效果—

根据第一方面的发明，当所连接的马达7的负载小于规定值时，流经所述马达7的电流的有效值减小，因而能够改善所述马达7的效率。也就是说，在本发明中，既能改善功率因数又能改善所述马达7的效率。

根据第二方面的发明，因为很容易就能检测出加在直交流转换电路4上的负载，所以很容易对所述脉动振幅进行控制。

根据第三方面的发明，当采用所谓的分流方式作为马达7的电流检测方法时，因为能够可靠地检测出直交流转换电路4的开关状态，所以能够可靠地对马达7的电流值进行控制。

根据第四方面的发明，因为能够将启动时马达7的转矩控制在一定值上，所以能够稳定地对马达7进行控制。还能够抑制启动时效率下降。

根据第五方面的发明，因为由交流电源6向功率转换装置1输入的输入电流i_in的高次谐波减少，所以在马达7启动后能够对功率因数进行改善。

根据第六方面的发明，因为在一般情况下是利用直交流转换电路4所具有的电流控制器56来控制马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅，所以很容易就能够实现对所述脉动振幅的控制。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的功率转换装置之结构的方框图。

图2是表示在下述式(1)中k＝1时的直流链电压与驱动电流指令值的波形的图。

图3是表示在下述式(1)中k小于1时的直流链电压与驱动电流指令值的波形的图。

图4是表示波动量与负载之间的关系的时序图。

图5是表示马达启动时波动量与dq轴电流控制部中的控制增益之间的关系的时序图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下实施方式是本质上优选的示例，并没有意图对本发明、其应用对象或其用途的范围加以限制。

(发明的第一实施方式)

(结构)

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的功率转换装置1的结构的方框图。如图1所示，功率转换装置1包括：交直流转换电路2、直流链部3、直交流转换电路4及控制部5，将由单相交流电源6提供的交流电转换成规定频率的电后供给马达7。此外，本实施方式的马达7是三相交流马达，用以驱动设置在空调机的制冷剂回路中的压缩机。

＜交直流转换电路2＞

交直流转换电路2与交流电源6相连，将交流电源6输出的交流电经全波整流成直流电。在该示例中，交直流转换电路2是由多个(在本实施方式中为四个)二极管D1～D4桥式连结而成的二极管电桥电路。这些二极管D1～D4对交流电源6的交流电压进行全波整流而转换成直流电压。

＜直流链部3＞

直流链部3包括电容器3a。电容器3a与交直流转换电路2的输出一侧并联，在该电容器3a的两端产生的直流电压(直流链电压v_dc)与直交流转换电路4的输入节点连接。电容器3a由例如薄膜电容器构成。该电容器3a具有：在直交流转换电路4的开关元件(后述)进行开关动作时能够仅对与开关频率相对应着产生的波纹电压(电压波动)进行平滑的静电电容。也就是说，电容器3a是不具有能对已由交直流转换电路2整流过的电压(起因于电源电压的电压波动)进行平滑的静电电容的小电容电容器。为此，直流链部3输出的直流链电压v_dc具有其最大值在其最小值的2倍以上的较大的脉动。

＜直交流转换电路4＞

直交流转换电路4的输入节点与直流链部3的电容器3a并联，该直交流转换电路4利用开关将直流链部3的输出转换成三相交流电后，供给相连的马达7。本实施方式的直交流转换电路4由多个开关元件桥式连结而成。由于该直交流转换电路4将三相交流电向马达7输出，因而具有六个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz。具体而言，直交流转换电路4包括三个开关桥臂(switching leg)，每个开关桥臂由两个开关元件彼此串联而成，在各个开关桥臂中上臂开关元件Su、Sv、Sw与下臂开关元件Sx、Sy、Sz之间的中点分别与马达7的各相中相对应的一相的线圈(省略图示)连接。续流二极管Du、Dv、Dw、Dx、Dy、Dz分别反并联在各个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz中相对应的一个开关元件上。直交流转换电路4利用这些开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的开关动作，经开关切换将已由直流链部3输入的直流链电压v_dc转换成三相交流电压后，供向马达7。此外，对该开关动作的控制是由控制部5完成的。

＜控制部5＞

控制部5对直交流转换电路4中的开关(开关动作)进行控制，使得流经马达7的电流(马达电流i_u、i_v、i_w)与电源电压v_in的脉动同步地脉动。在该示例中，控制部5包括：速度控制运算部50、电流指令生成部51、乘法器52、dq电流指令值生成部54、坐标转换部55、dq轴电流控制部56以及PWM运算部57。

－速度控制运算部50－

速度控制运算部50包括减法器50a和PI运算部50b。在该速度控制运算部50中，用减法器50a求出马达7的机械角的旋转角频率ω_m与机械角的指令值ω_m ^*之差，并用PI运算部50b对减法器50a的运算结果进行比例积分运算(PI运算)，将第一电流指令值i_m ^*向乘法器52输出。

－电流指令生成部51－

向电流指令生成部51输入电源电压v_in的相位角θ_in的正弦值sinθ_in，该电流指令生成部51根据所述输入值求出用下述式(1)表示的调制系数ripple后向乘法器52输出。

ripple＝k|sinθ_in|+(1-k)……式(1)

在式(1)中，k为0＜k≤1的实数，如下文所详细叙述的那样，电流指令生成部51根据马达7的负载大小改变k值(以下也称作波动量)。在该示例中，当所述负载在规定值以上时电流指令生成部51设k为定值，当所述负载小于所述规定值时，电流指令生成部51使k值减小。并且，当减小k值时，如下文所详细叙述的那样，电流指令生成部51确认直流链电压v_dc，并连续改变k的设定值。也就是说，当减小k值时，电流指令生成部51根据负载对马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅进行控制。此外，能够根据马达7的速度ω_m、转矩、马达电流i_u、i_v、i_w及功率中的至少一种检测值或者这些检测值的组合获知所述负载的大小。

－乘法器52－

乘法器52使速度控制运算部50输出的第一电流指令值i_m ^*和电流指令生成部51输出的调制系数ripple相乘，将驱动电流指令值i_dq ^*向dq电流指令值生成部54输出。驱动电流指令值i_dq ^*的值能用下述式(2)表示。

i_dq ^*＝i_m ^*×ripple……式(2)

－dq电流指令值生成部54－

dq电流指令值生成部54根据下述式(3)由驱动电流指令值i_dq ^*和后述的电流相位指令值β^*求出d轴电流指令值i_d ^*和q轴电流指令值i_q ^*后，向dq轴电流控制部56输出。具体而言，dq电流指令值生成部54对驱动电流指令值i_dq ^*乘以规定值β*的负的正弦值－sinβ*以生成d轴电流指令值i_d ^*，并对驱动电流指令值i_dq ^*乘以规定值β*的余弦值cosβ*以生成q轴电流指令值i_q ^*。在此，β*是流经马达7的电流的相位β的指令值。

$\left[\begin{array}{c}{i_d}^{*}\\ {i_q}^{*}\end{array}\right]={i_{\mathrm{dq}}}^{*}\×\left[\begin{array}{c}-\sin {\mathrm{\β}}^{*}\\ {\cos \mathrm{\β}}^{*}\end{array}\right]$ ……式(3)

－坐标转换部55－

坐标转换部55由马达7的转子(省略图示)的旋转角(电角θ_e)和马达电流i_u、i_v、i_w求出d轴电流i_d和q轴电流i_q。具体而言，坐标转换部55根据下述式(4)求出d轴电流i_d和q轴电流i_q。

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_e& \cos ({\mathrm{\θ}}_e-2\mathrm{\π}/3)& \cos ({\mathrm{\θ}}_e+2\mathrm{\π}/3)\\ -{\sin \mathrm{\θ}}_e& -\sin ({\mathrm{\θ}}_e-2\mathrm{\π}/3)& -\sin ({\mathrm{\θ}}_e+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_u\\ i_v\\ i_w\end{array}\right]$ ……式(4)

－dq轴电流控制部56－

dq轴电流控制部56是本发明的电流控制器之一例。dq轴电流控制部56经PWM运算部57对直交流转换电路4进行控制，使得马达电流i_u、i_v、i_w的指令值i_d ^*、i_q ^*与实际电流值之间的偏差减小。在本实施方式中，在dq轴电流控制部56中设置有比例控制器、积分控制器以及微分控制器这三个控制器。也就是说，在dq轴电流控制部56中进行PID控制。具体而言，向dq轴电流控制部56输入马达7的速度即电角的角速度ω_e、d轴电流i_d、q轴电流i_q、d轴电流指令值i_d ^*及q轴电流指令值i_q ^*，该dq轴电流控制部56根据下述式(5)将d轴电压指令值v_d ^*及q轴电压指令值v_q ^*向PWM运算部57输出。此外，在式(5)中，Ld、Lq分别为d轴及q轴的马达感应系数，为马达反电动势常数(back electromotive force(EMF)constant)。R_a为马达线圈电阻。s是微分算子。K_Pd、K_Id、K_Dd分别是比例控制增益、积分控制增益、微分控制增益。在式(5)中，右边的第一项和第二项基于一般的马达模型，第三项基于PID控制。

$\left[\begin{array}{c}{v}_d*\\ v_q*\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{R}_a+{\mathrm{sL}}_d& -{\mathrm{\ω}}_e{L}_q\\ {\mathrm{\ω}}_e{L}_d& R_a+{\mathrm{sL}}_q\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\φ}}_a\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}(K_{\mathrm{Pd}}+\frac{1}{s}{K}_{\mathrm{Id}}+{\mathrm{sK}}_{\mathrm{Dd}})(i_d*-i_d)\\ (K_{\mathrm{Pq}}+\frac{1}{s}{K}_{\mathrm{Iq}}+{\mathrm{sK}}_{\mathrm{Dq}})(i_q*-i_q)\end{array}\right]$ ……式(5)

－PWM运算部57－

向PWM运算部57输入d轴电压指令值v_d ^*、q轴电压指令值v_q ^*、直流链电压v_dc以及所述电角θ_e，PWM运算部57根据这些值生成对各个开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的开关动作进行控制的指令值信号T_u、T_v、T_w。具体而言，PWM运算部57首先根据下述式(6)求出各相的相电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*。

$\left[\begin{array}{c}{v}_u*\\ v_v*\\ v_w*\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\θ}}_e& -{\sin \mathrm{\θ}}_e\\ \cos ({\mathrm{\θ}}_e-2\mathrm{\π}/3)& -\sin ({\mathrm{\θ}}_e-2\mathrm{\π}/3)\\ \cos ({\mathrm{\θ}}_e+2\mathrm{\π}/3)& -\sin ({\mathrm{\θ}}_e+2\mathrm{\π}/3)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_d*\\ v_q*\end{array}\right]$ ……式(6)

并且，PWM运算部57利用下述式(7)由各相的相电压指令值v_u ^*、v_v ^*、v_w ^*和直流链电压v_dc，求出各相的上臂一侧的开关元件Su、Sv、Sw的导通时间τ_j。在式(7)中，Tc为载波周期。在式(7)中，j＝u、v、w，例如τ_u表示使U相的上臂开关元件Su导通的时间。

此外，当由式(7)得出的运算结果超过载波周期Tc时，PWM运算部57就将导通时间τ_j设为载波周期Tc，当运算结果小于0时，PWM运算部57就将导通时间τ_j设为0。

${\mathrm{\τ}}_j=\frac{v_j*+0.5\·v_{\mathrm{dc}}}{v_{\mathrm{dc}}}{T}_c$ ……式(7)

并且，PWM运算部57在每个载波周期Tc根据求出的导通时间τ_j，将使各相的开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz进行开关动作的指令值信号T_u、T_v、T_w向直交流转换电路4输出。

＜功率转换装置1的工作情况＞

在本实施方式中，由于在直流链部设置小电容的电容器3a，因而直流链电压v_dc产生更大的脉动。并且，利用直流链电压v_dc的脉动，使得交直流转换电路2的二极管D1～D4的电流导电宽度增大，其结果是功率因数得到改善。控制部5对直交流转换电路4中的开关进行控制，使得马达电流i_u、i_v、i_w与电源电压v_in的脉动同步地脉动。由此，由交流电源6向功率转换装置1输入的输入电流i_in的高次谐波减少。本实施方式的特征就在于当马达7低速运转时等低负载时对于直交流转换电路4的控制上。因此，在下文中，对低负载时功率转换装置1的工作情况进行说明。

现有功率转换装置在低负载时的工作情况就相当于在式(1)中k＝1的情况。图2是表示在式(1)中k＝1时的直流链电压v_dc和驱动电流指令值i_dq ^*的波形的图。当设k＝1时，如图2所示，驱动电流指令值i_dq ^*降至零附近为止，因而马达电流会产生较大的脉动。其结果是，在现有功率转换装置中，在低负载时马达电流的有效值就有可能增大而导致马达效率下降。此外，在本实施方式的功率转换装置1中，有时也根据运转状况(例如高负载时等)，设定k＝1让直交流转换电路4工作。

一般而言，可以认为：直流链部3的电容器3a的静电电容被设定为当所述负载为最大时，能够对随着开关元件Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz的开关而产生的波纹进行平滑。在上述电容设定的过程中，当低负载时，如图2所示，在交流电源6的电压的零交叉(zero-cross)附近直流链电压v_dc未降至零，处于电容器3a已在一定程度上被充电的状态。因为现有功率转换装置当在一定程度上存在直流链电压v_dc的期间，使作为负载连接的马达7的电流降至零附近，从而产生了较大的电流脉动，所以在该状态下，在上述零交叉附近没能使马达7产生转矩。

不过，可以认为：如果在所述零交叉附近处于电容器3a已被充电的状态，就能利用电容器3a的充电电压使马达7产生转矩。具体而言，通过减少马达电流i_u、i_v、i_w的脉动(波纹)，使电容器3a放电。由此，就能够使产生相同转矩所需要的马达电流i_u、i_v、i_w的有效值小于现有技术。

进一步具体而言，在功率转换装置1中，控制部5的电流指令生成部51使低负载时式(1)中的k值小于高负载时的该k值，从而求出调制系数ripple。若k值变得更小，则由交流电源6输入的交流电压在零交叉附近的调制系数ripple的值与k＝1时相比就会变得更大。也就是说，调制系数ripple的振幅变得更小。图3是表示在式(1)中使k小于1时的直流链电压v_dc和驱动电流指令值i_dq ^*的波形的图。如图3所示，驱动电流指令值i_dq ^*在上述零交叉附近与k＝1时相比变得更大。

如上所述，能够根据马达7的速度ω_m、转矩、马达电流i_u、i_v、i_w及功率中的至少一种检测值或者这些检测值的组合获知所述负载的大小。图4是表示波动量k与负载之间的关系的时序图。如图4所示，若负载从规定值开始下降，控制部5就使k值逐渐减小。

这样一来，若在所述零交叉附近驱动电流指令值i_dq ^*变得更大，则dq电流指令值生成部54输出的d轴电流指令值i_d ^*及q轴电流指令值i_q ^*就变得更大(参照式(3))。其结果是，dq轴电流控制部56输出的d轴电压指令值v_d ^*及q轴电压指令值v_q ^*在所述零交叉附近与k＝1时相比也变得更大(参照式(5))。由此，规定相的上臂一侧开关元件Su、Sv、Sw的导通时间增长，电容器3a中的电荷放电，并且马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅减小。这样一来，若脉动振幅减小使得马达电流i_u、i_v、i_w的有效值变小，则马达7的铜损降低，并且马达效率得到改善。

也可以认为：因为式(1)中的k值越小，马达电流i_u、i_v、i_w的有效值就越小，所以k值越小，马达效率的改善效果就越明显。然而，若使k值过小，即过于减小马达电流i_u、i_v、i_w的波纹，电容器3a就会完全放电，处于直流链电压v_dc为零的状态。若处于直流链电压v_dc为零的状态，则当例如采用了使用分流电阻的方式(所谓的分流方式)作为马达7的电流检测方法时，就会搞不清直交流转换电路4的开关状态(直交流转换电路4的上下臂中的哪个导通)，从而无法对马达7的电流进行检测。为此，当采用了分流方式时，就要对直交流转换电路4中的开关进行控制，以保证能够使直流链电压v_dc大于零(参照图3)。

因此，当在本实施方式中采用分流方式时，就要对k值进行调整，以保证能够使直流链电压v_dc大于零。可以想到的一个示例是：对k值进行设定，使得直流链电压v_dc近似等于续流二极管Du、Dv、Dw、Dx、Dy、Dz的通态电压。在本实施方式中，当减小k值时，电流指令生成部51边确认直流链电压v_dc的电压边连续改变k的设定值。

若使k值过小，电源功率因数就有可能下降，或者输入电流的高次谐波分量就有可能增加，因而也要根据运转状况对k值进行设定。

＜本实施方式的效果＞

如上所述，根据本实施方式，通过在直流链部3中使直流链电压v_dc产生较大的脉动以增大交直流转换电路2中的电流导电宽度，从而能够改善功率因数。当低负载时，减小流经马达7的电流的有效值，从而能够改善该马达7的效率。

(发明的第二实施方式)

在第二实施方式中，对马达7启动时的控制示例进行说明。在本实施方式中功率转换装置1的电路结构本身与第一实施方式的装置相同。

例如，若在直流链部的电容器的电容较小的直交流转换电路中，使马达电流与电源同步地脉动，则当马达启动时等低负载时，就有可能导致效率下降或控制不稳定。因此，在本实施方式中，当马达7启动时就对直交流转换电路4进行控制，使得转矩即马达电流i_u、i_v、i_w保持一定。

图5是表示马达7启动时的波动量k与dq轴电流控制部56的控制增益之间的关系的时序图。在此，dq轴电流控制部56构成为：例如，设置比例控制、积分控制、微分控制中的至少一种控制的控制器，利用该控制器进行控制，使得马达电流i_u、i_v、i_w的指令值i_d ^*、i_q ^*与实际电流值之间的偏差减小。例如当在dq轴电流控制部56中进行所述控制中的任一种控制时，dq轴电流控制部56的控制增益指的是该控制的控制增益。当在dq轴电流控制部56中将多种控制组合起来进行控制时，该控制增益指的是至少任一种控制的控制增益。

如图5所示，在进行启动处理的期间(启动处理期间)，利用dq轴电流控制部56将控制增益设定为较大的增益。此外，启动处理指的是用以使马达7从停止状态达到启动目标转速的处理。

在该示例中，在启动处理期间，控制部5设k＝0对直交流转换电路4进行控制。由此，在启动处理期间能够使马达电流i_u、i_v、i_w不产生脉动。并且，若启动处理结束，即马达7达到目标转速，dq轴电流控制部56就使控制增益逐渐降低。另一方面，控制部5在启动处理结束后根据负载的大小使k值逐渐增大。由此，马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅逐渐增大。在该示例中，控制k(波动量)的值，使该值为1。

(本实施方式的效果)

如上所述，根据本实施方式，在马达7启动后达到规定转速为止的这段时间，对马达电流i_u、i_v、i_w进行控制，使马达电流i_u、i_v、i_w不产生脉动。所以，在本实施方式中，当启动时能够将马达7的转矩控制在一定值上，从而能够稳定地对马达7进行控制。还能够防止启动时效率下降。因为在启动处理结束后使马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅逐渐增大，所以在启动后能够改善功率因数。

(其它实施方式)

此外，如何求出调制系数ripple的方法(式(1))仅为一个示例。能够采用例如在式(1)中不使用相位角θ_in正弦值的绝对值而使用该正弦值的平方值等各种计算方法求出该调制系数。总之，只要根据负载或马达7的运转状态设定调制系数ripple使马达电流i_u、i_v、i_w的脉动振幅发生变化即可。

dq轴电流控制部56的结构仅为一个示例。例如，也可以用比例控制器、积分控制器、微分控制器中的任一种控制器构成dq轴电流控制部56，或者用比例控制器、积分控制器、微分控制器的任一组合构成dq轴电流控制部56，只要经控制使马达电流i_u、i_v、i_w的指令值i_d ^*、i_q ^*与实际电流值之间的偏差减小即可。

－产业实用性－

本发明对于利用开关将所输入的电转换成规定电的功率转换装置很有用。

－符号说明－

1     功率转换装置

2     交直流转换电路

3     直流链部

3a    电容器

4     直交流转换电路

5     控制部

7     马达

56    dq轴电流控制部(电流控制器)

Claims (6)

1.一种功率转换装置，其包括交直流转换电路(2)、直流链部(3)、直交流转换电路(4)及控制部(5)，该交直流转换电路(2)对交流电源(6)的电源电压(v_in)进行全波整流，该直流链部(3)具有与所述交直流转换电路(2)的输出侧并联的电容器(3a)，并输出脉动的直流电压(v_dc)，该直交流转换电路(4)利用开关将所述直流链部(3)的输出转换成交流后，供给所连接的马达(7)，该控制部(5)对所述开关进行控制，使得所述马达(7)的电流(i_u、i_v、i_w)与所述电源电压(v_in)的脉动同步地脉动，其特征在于：

所述控制部(5)响应于所述马达(7)的负载的降低对所述开关进行控制，使所述电流(i_u、i_v、i_w)的脉动振幅减小。

2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述控制部(5)根据所述马达(7)的电流(i_u、i_v、i_w)、功率、速度(ω_m)以及转矩中的至少一种，使所述脉动振幅减小。

3.根据权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于：

所述控制部(5)边控制所述开关使得所述直流电压(v_dc)大于零，边减小所述脉动振幅。

4.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述控制部(5)在所述马达(7)启动时使所述脉动振幅减小。

5.根据权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于：

所述控制部(5)在所述马达(7)启动以后使所述脉动振幅逐渐地增大。

6.根据权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述控制部(5)包括电流控制器(56)，该电流控制器(56)利用比例控制、积分控制及微分控制中的至少一种控制进行控制，使得所述电流(i_u、i_v、i_w)的指令值(i_d*、i_q*)与实际电流值(i_d、i_q)之间的偏差减小，该电流控制器(56)在使所述脉动振幅减小时使所述控制的控制增益发生变化。