CN103715932B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

电力变换装置。本发明的课题是提高输出电压的精度。实施方式的电力变换装置具备电力变换部和PWM控制部。电力变换部具有与直流电源的正极以及负载的一端连接的第1开关元件、与直流电源的负极以及负载的另一端连接的第2开关元件、与直流电源的正极以及负载的另一端连接的第3开关元件、与直流电源的负极以及负载的一端连接的第4开关元件。PWM控制部根据在载波周期的期间始终设定为高电平或低电平的信号,交替地控制第1开关元件和第2开关元件。

Description

电力变换装置
技术领域
公开的实施方式涉及电力变换装置。
背景技术
目前公知有如下这样的电力变换装置:对构成桥式电路的开关元件进行PWM(PulseWidthModulation:脉宽调制)控制,将直流电力变换为交流电力(参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2002-305883号公报
但是,现有的电力变换装置在提高输出电压的精度以及降低开关损耗的方面存在进一步改善的余地。
例如,在现有技术中,当输出微小电压时,开关元件的接通期间变短,所以存在死区时间等的影响相对变大而使输出电压的精度劣化的问题。
发明内容
实施方式的一个方式的目的是提供可提高输出电压精度的电力变换装置。
实施方式的一个方式的电力变换装置具备电力变换部和PWM控制部。电力变换部具有与直流电源的正极以及负载的一端连接的第1开关元件、与直流电源的负极以及负载的另一端连接的第2开关元件、与直流电源的正极以及负载的另一端连接的第3开关元件、与直流电源的负极以及负载的一端连接的第4开关元件。PWM控制部对电力变换部进行PWM控制,反复从直流电源向负载进行电压输出的接通期间与不进行电压输出的断开期间。并且,PWM控制部根据在载波周期的期间始终被设定为高电平或低电平的信号,交替地控制上述第1开关元件和上述第2开关元件。
发明的效果
根据实施方式的一个方式,即使在输出微小电压的情况下,开关元件的接通期间也不变短,所以能够提高输出电压的精度。
附图说明
图1是示出第1实施方式的电力变换装置的结构的图。
图2是示出第1实施方式的PWM控制部的结构的一例的图。
图3是第1实施方式的控制信号的时序图。
图4是示出第2实施方式的电力变换装置的结构的图。
图5是示出第2实施方式的PWM控制部的结构的一例的图。
图6是第2实施方式的控制信号的时序图。
图7是示出第3实施方式的PWM控制部的结构的一例的图。
图8是第3实施方式的控制信号的时序图。
标号说明
Q1~Q4、Q3A、Q4A开关元件;1、1A电力变换装置;2直流电源;3、3A负载;10、10A电力变换部;20、20A、20BPWM控制部;23限幅器;24指令成分运算器;24B补偿指令成分运算器;30、30APWM生成器;33分配器;34切换器;35~38反转电路。
具体实施方式
以下,参照附图,详细地说明本申请所公开的电力变换装置的实施方式。此外,本发明不被以下所示的实施方式限定。
(第1实施方式)
在第1实施方式中示出向负载输出交流电力的电力变换装置的一例。图1是示出第1实施方式的电力变换装置的结构的图。
如图1所示,第1实施方式的电力变换装置1将从直流电源2供给的直流电力变换为交流电力,输出至负载3。该电力变换装置1具备电力变换部10和PWM控制部20。此外,直流电源2也可以是利用电力变换器对输入的交流电源进行整流而制作的电源。
电力变换部10是对串联连接开关元件Q1、Q3的第1上下桥臂和串联连接开关元件Q2、Q4的第2上下桥臂进行并联连接的单相桥式电路。
开关元件Q1以及开关元件Q4与直流电源2的正极连接,开关元件Q3以及开关元件Q2与直流电源2的负极连接。另外,负载3的一个端子连接在开关元件Q1和开关元件Q3的连接点,负载3的另一个端子连接在开关元件Q2和开关元件Q4的连接点。
开关元件Q1是与直流电源2的正极以及负载3的一端连接的第1开关元件的一例,开关元件Q2是与直流电源2的负极以及负载3的另一端连接的第2开关元件的一例。另外,开关元件Q3是与直流电源2的负极以及负载3的一端连接的第3开关元件的一例,开关元件Q4是与直流电源2的正极以及负载3的另一端连接的第4开关元件的一例。
这些开关元件Q1~Q4分别并联连接二极管。此外,作为开关元件Q1~Q4,例如可采用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor:绝缘栅双极型晶体管)或FET(Fieldeffecttransistor:场效应晶体管)。
PWM控制部20通过向开关元件Q1~Q4分别输出控制信号S1~S4,对开关元件Q1~Q4的接通/断开进行PWM控制,由此控制从直流电源2向负载3的电力供给。
使用图2说明该PWM控制部20的结构的一例。图2是示出第1实施方式的PWM控制部20的结构的一例的图。此外,在图2中仅示出为了说明PWM控制部20的特征而所需的构成要素,省略关于一般构成要素的记载。
如图2所示,PWM控制部20具备电流控制器21、电压控制器22、限幅器23、指令成分运算器24和PWM生成器30。另外,PWM生成器30具备载波生成器31、信号比较器32、分配器33、切换器34和反转电路35~38。
在图1中虽然省略图示,但电力变换装置1还具备电压检测器4以及电流检测器5。电压检测器4是检测直流电源2的电源电压的检测器,一个端子与直流电源2的正极连接,并且另一个端子与直流电源2的负极连接。该电压检测器4检测到的电源电压值Vdc被输出到电压控制器22。
另外,电流检测器5是检测流过负载3的电流的检测器,例如,是利用作为磁电变换元件的霍尔元件的电流传感器。由该电流检测器5检测出的电流值(以下,记载为“电流反馈值”)Ifb被输出到电流控制器21。
电流控制器21对电流指令Iref和电流反馈值Ifb进行比较,以使它们的差分变为零的方式,生成电压指令Vref1。由电流控制器21生成的电压指令Vref1被输出到电压控制器22。
电压控制器22生成从电流控制器21输入的电压指令Vref1相对于从电压检测器4输入的电源电压值Vdc的占空比,作为电压指令Vref2。由电压控制器22生成的电压指令Vref2被输出到限幅器23。
限幅器23是电压指令Vref2的上限限幅器。即,在电力变换装置1中,当输出电压脉冲的占空比接近100%时,开关元件Q1、Q2的接通/断开期间变短。因此,根据需要设置该限幅器23,利用输出电压脉冲的占空比的上限值(例如95%)限制开关元件Q1、Q2的接通/断开期间。向指令成分运算器24输入从限幅器23输出的电压指令Vref3。
指令成分运算器24利用从限幅器23输入的电压指令Vref3分别运算出电压指令Vref4和极性值Sp。这里,电压指令Vref4是表示电压指令Vref3的大小的值即绝对值。此外,对电压指令Vref4进行电平变换,以利用来自载波生成器31的载波信号Sc的大小进行归一化。另外,极性值Sp是表示电压指令Vref3的正负的值。电压指令Vref4被输出到信号比较器32,极性值Sp被输出到切换器34。
载波生成器31生成载波信号Sc,输出到信号比较器32。信号比较器32通过对从载波生成器31输入的载波信号Sc与从指令成分运算器24输入的电压指令Vref4进行比较,生成第1PWM原信号PWM1,输出到分配器33。具体地说,载波生成器31在电压指令Vref4大于载波信号Sc的信号电平的情况下,以高电平输出第1PWM原信号PWM1,在电压指令Vref4是载波信号Sc的信号电平以下的情况下,以低电平输出第1PWM原信号PWM1。
另外,信号比较器32将始终设定为高电平(激活电平)的第2PWM原信号PWM2输出到分配器33。
此外,在载波信号Sc的波峰以及波谷处进行从指令成分运算器24输出的电压指令Vref4的更新。
分配器33例如是寄存器,按照载波信号Sc的每1个周期,交替地调换第1PWM原信号PWM1和第2PWM原信号PWM2,设置为第1PWM信号Sa以及第2PWM信号Sb。
例如,分配器33在载波信号Sc的第奇数次周期中,将第1PWM原信号PWM1设置为第1PWM信号Sa,将第2PWM原信号PWM2设置为第2PWM信号Sb。另外,分配器33在载波信号Sc的第偶数次周期中,将第1PWM原信号PWM1设置为第2PWM信号Sb,将第2PWM原信号PWM2设置为第1PWM信号Sa。
由此,在第奇数次周期中,从分配器33输出第1PWM原信号PWM1,作为第1PWM信号Sa,从分配器33输出第2PWM原信号PWM2,作为第2PWM信号Sb。另外,在第偶数次周期中,从分配器33输出第2PWM原信号PWM2,作为第1PWM信号Sa,从分配器33输出第1PWM原信号PWM1,作为第2PWM信号Sb。
这样,分配器33是按照载波信号Sc的每1周期交替地选择第1PWM原信号PWM1和第2PWM原信号PWM2来生成第1PWM信号Sa的第1PWM信号生成器的一例。另外,分配器33也是按照载波信号Sc的每1周期以与生成第1PWM信号Sa时的选择顺序相反的顺序、交替地选择第1PWM原信号PWM1和第2PWM原信号PWM2来生成第2PWM信号Sb的第2PWM信号生成器的一例。
这里,示出PWM控制部20具有作为第1PWM信号生成器以及第2PWM信号生成器发挥作用的分配器33时的例子,PWM控制部也可分别具备第1PWM信号生成器和第2PWM信号生成器。
切换器34具备切换第1PWM信号Sa的输出目的地的第1切换器和切换第2PWM信号Sb的输出目的地的第2切换器,根据从指令成分运算器24输入的极性值Sp切换这些第1切换器以及第2切换器。
具体地说,第1切换器具备触点a1、b1、c1。触点a1与第1PWM信号Sa的输出端子连接,触点b1与PWM控制部20的开关元件Q1(参照图1)连接,触点c1与反转电路35连接。另外,第2切换器具备触点a2、b2、c2。触点a2与第2PWM信号Sb的输出端子连接,触点b2与PWM控制部20的开关元件Q2(参照图1)连接,触点c2与反转电路36连接。
切换器34在极性值Sp为正的情况下、即从直流电源2向负载3输出正电压的正电压输出模式的情况下,连接触点a1和触点b1并且连接触点a2和触点b2。由此,第1PWM信号Sa作为控制信号S1输出到开关元件Q1,第2PWM信号Sb作为控制信号S2输出到开关元件Q2。
另一方面,切换器34在极性值Sp为负的情况下、即从直流电源2向负载3输出负电压的负电压输出模式的情况下,连接触点a1和触点c1并且连接触点a2和触点c2。由此,第1PWM信号Sa通过反转电路35进行反转,反转后的信号作为控制信号S1输出到开关元件Q1。另外,第2PWM信号Sb通过反转电路36进行反转,反转后的信号作为控制信号S2输出到开关元件Q2。
这样,PWM控制部20在从直流电源2向负载3输出正电压的正电压输出模式的情况下,将第1PWM信号Sa输出到开关元件Q1,将第2PWM信号Sb输出到开关元件Q2。另外,PWM控制部20在从直流电源2向负载3输出负电压的负电压输出模式的情况下,将使第1PWM信号Sa反转后的信号输出到开关元件Q1,将使第2PWM信号Sb反转后的信号输出到开关元件Q2。
另外,PWM生成器30具备反转电路37、38。该反转电路37使从切换器34的触点b1输出的第1PWM信号Sa或从反转电路35输出的第1PWM信号Sa的反转信号进行反转,作为控制信号S3输出到开关元件Q3。同样,反转电路38使从切换器34的触点b2输出的第2PWM信号Sb或从反转电路36输出的第2PWM信号Sb的反转信号进行反转,作为控制信号S4输出到开关元件Q4。
这样,PWM控制部20将使控制信号S1反转后的信号作为控制信号S3输出到开关元件Q3,将使控制信号S2反转后的信号作为控制信号S4输出到开关元件Q4。
接着,参照图3说明控制信号S1~S4的输出时刻。图3是第1实施方式的控制信号的时序图。此外,如图3所示,在载波信号Sc的波谷到来的时刻t1~t5,分配器33进行第1PWM原信号PWM1以及第2PWM原信号PWM2的调换。
如图3所示,第1PWM原信号PWM1在电压指令Vref4大于载波信号Sc的信号电平的情况下以高电平进行输出,在电压指令Vref4是载波信号Sc的信号电平以下的情况下以低电平进行输出。另外,第2PWM原信号PWM2始终以高电平进行输出。
另外,在载波信号Sc的第奇数次周期中,第1PWM信号Sa是第1PWM原信号PWM1,第2PWM信号Sb是第2PWM原信号PWM2。因此,第1PWM信号Sa与第1PWM原信号PWM1一致,第2PWM信号Sb与第2PWM原信号PWM2一致。即,在周期是第奇数次的情况下,第2PWM信号Sb始终以高电平进行输出。
另一方面,在第偶数次周期中,第2PWM信号Sb是第1PWM原信号PWM1,第1PWM信号Sa是第2PWM原信号PWM2。因此,第1PWM信号Sa与第2PWM原信号PWM2一致,第2PWM信号Sb与第1PWM原信号PWM1一致。即,在周期是第偶数次的情况下,第1PWM信号Sa始终以高电平进行输出。
另外,在极性值Sp为正(即,电压指令Vref3≥0)的情况下,第1PWM信号Sa不通过反转电路35(参照图2)进行反转,而是直接作为控制信号S1输出,第2PWM信号Sb也不通过反转电路36(参照图2)进行反转,而是直接作为控制信号S2输出。因此,在极性值Sp为正的情况下,控制信号S1与第1PWM信号Sa一致,控制信号S2与第2PWM信号Sb一致。
并且,在电力变换装置1中,当控制信号S1以及控制信号S2都为高电平时、即开关元件Q1以及开关元件Q2双方接通时,输出正电压。
另一方面,在极性值Sp为负(即,电压指令Vref3<0)的情况下,第1PWM信号Sa以及第2PWM信号Sb分别通过反转电路35以及反转电路36(参照图2)进行反转。因此,在极性值Sp为负且周期是第奇数次的情况下,使第1PWM信号Sa反转后的信号作为控制信号S1输出,使第2PWM信号Sb反转后的信号作为控制信号S2输出。另外,在极性值Sp为负且周期是第偶数次的情况下,使第2PWM信号Sb反转后的信号作为控制信号S1输出,使第1PWM信号Sa反转后的信号作为控制信号S2输出。
另外,控制信号S3以及控制信号S4分别是使控制信号S1、控制信号S2通过反转电路37以及反转电路38(参照图2)反转后的信号。因此,在极性值Sp为负且周期为第奇数次的情况下,使控制信号S2反转后的信号即始终为高电平的信号作为控制信号S4输出,在极性值Sp为负且周期为第奇数次的情况下,使控制信号S1反转后的信号即始终为高电平的信号作为控制信号S3输出。
并且,在电力变换装置1中,当控制信号S3以及控制信号S4都为高电平时、即开关元件Q3以及开关元件Q4双方接通时,输出负电压。
这样,PWM控制部20对开关元件Q1~Q4进行PWM控制,反复接通期间Ton和断开期间Toff,在接通期间Ton中,从直流电源2向负载3进行电压输出,在断开期间Toff中,不从直流电源2向负载3进行电压输出。接通期间Ton是控制信号S1以及控制信号S2都为高电平(激活电平)的期间。即,电力变换部10在控制信号S1以及控制信号S2都为高电平即开关元件Q1以及开关元件Q2都接通时,输出正电压(+Vdc)。
另一方面,断开期间Toff是控制信号S1以及控制信号S2的一方为高电平、另一方为低电平的期间。PWM控制部20按照每个断开期间Toff切换控制信号S1为高电平、控制信号S2为低电平的状态、和控制信号S1为低电平、控制信号S2为高电平的状态。即,PWM控制部20按照每个断开期间Toff交替地使开关元件Q1和开关元件Q2接通。
由此,即使在输出微小电压的情况下,也进行PWM控制,使开关元件Q1、Q2的接通期间不变短。
如上所述,第1实施方式的电力变换装置1具备电力变换部10和PWM控制部20。电力变换部10具有与直流电源2的正极以及负载3的一端连接的开关元件Q1、与直流电源2的负极以及负载3的另一端连接的开关元件Q2、与直流电源2的正极以及负载3的另一端连接的开关元件Q3、与直流电源2的负极以及负载3的一端连接的开关元件Q4。PWM控制部20对电力变换部10进行PWM控制,反复接通期间Ton和断开期间Toff,在接通期间Ton中,从直流电源2向负载3进行电压输出,在断开期间Toff中,不从直流电源2向负载3进行电压输出。并且,PWM控制部20根据在载波周期的期间始终设定为高电平或低电平的信号,交替地控制开关元件Q1和开关元件Q2。
由此,即使在输出微小电压的情况下也不需要缩短开关元件Q1~Q4的接通/断开期间,所以能够提高输出电压的精度。另外,与现有技术相比开关次数较少,所以能够降低开关损耗。
另外,在第1实施方式的电力变换装置1中,PWM控制部20按照每个断开期间Toff交替地使开关元件Q3和开关元件Q4接通,由此能够向负载3输出交流电力。
(第2实施方式)
在第1实施方式中说明了向负载输出交流电力的电力变换装置的一例,在第2实施方式中说明向负载输出直流电力的电力变换装置的一例。
图4是示出第2实施方式的电力变换装置的结构的图。在以下的说明中,对与已经说明的部分同样的部分标注与已经说明的部分相同的标号,省略重复的说明。
如图4所示,第2实施方式的电力变换装置1A具有电力变换部10A,来取代电力变换部10。另外,电力变换装置1A具有PWM控制部20A来取代PWM控制部20。该电力变换装置1A向负载3A持续提供一定方向的电流。负载3A是感性负载,具备线圈L和基于铜损等的电阻R。
电力变换部10A分别具有开关元件Q3A以及开关元件Q4A,来取代开关元件Q3以及开关元件Q4。这些开关元件Q3A以及开关元件Q4A为了始终处于断开状态而固定了输入节点,不进行开关元件Q3A、Q4A的PWM控制。例如,在开关元件Q3A、Q4A是IGBT的情况下,使栅极和发射极短路。此外,也可以不使栅极和发射极短路,而从PWM控制部20A向开关元件Q3A、Q4A输出始终为低电平的信号。
PWM控制部20A向开关元件Q1、Q2分别输出控制信号S1、S2,由此控制开关元件Q1、Q2的接通/断开。从而,PWM控制部20A控制从直流电源2向负载3的直流电力供给。
接着,使用图5说明第2实施方式的PWM控制部20A的结构的一例。图5是示出第2实施方式的PWM控制部20A的结构的一例的图。
如图5所示,PWM控制部20A具有PWM生成器30A,来取代PWM生成器30。PWM生成器30A具有从PWM生成器30中去除了反转电路37以及反转电路38后的结构。因此,从第2实施方式的PWM控制部20A仅输出控制信号S1以及控制信号S2。
接着,参照图6说明控制信号S1、S2的输出时刻。图6是第2实施方式的控制信号的时序图。如图6所示,第2实施方式的电力变换装置1A在控制信号S1以及控制信号S2都为高电平的期间,输出正电压,一定方向的直流电流Io流过负载3A。然后,电力变换装置1A在控制信号S1以及控制信号S2都为低电平的期间,输出负电压。
即,在控制信号S1、S2都为低电平的情况下,成为全部开关元件Q1、Q2、Q3A、Q4A都断开的状态,电流流过直流电源2→开关元件Q3A的二极管→负载3A→开关元件Q4A的二极管→直流电源2的路径。结果,输出负电压,流过负载3A的直流电流Io的大小发生变化。
另一方面,在控制信号S1为高电平、控制信号S2为低电平的情况下,成为只有开关元件Q1接通的状态。在此情况下,成为电流在开关元件Q1→负载3A→开关元件Q4A的二极管→开关元件Q1的路径中进行循环的回流模式,不输出电压。
另外,在控制信号S1为低电平、控制信号S2为高电平的情况下,成为只有开关元件Q2接通的状态。在此情况下,成为电流在开关元件Q2→开关元件Q3A的二极管→负载3A→开关元件Q2的路径中进行循环的回流模式,在此情况下也不输出电压。
另外,在控制信号S1、S2都为高电平的情况下,开关元件Q1以及开关元件Q2都接通,与第1实施方式同样地输出正电压(+Vdc)。
这样,能够将本申请公开的电力变换装置应用于向负载输出直流电力的电力变换装置。
此外,这里示出了电力变换部10A具备4个开关元件Q1、Q2,Q3A、Q4A时的例子。但是,在负载是感性负载的情况下,电力变换部可构成为具有二极管来取代开关元件Q3A、Q4A。这样,即使在将开关元件Q3A、Q4A置换为二极管的情况下,也能够与上述第2实施方式同样地进行动作。
另外,这里说明了构成为开关元件Q3A、Q4A始终是断开状态的开关元件、不进行这些开关元件Q3A、Q4A的控制时的例子。但是,例如也可以取代开关元件Q3A、Q4A而设置开关元件Q3、Q4,从PWM控制部向这些开关元件Q3、Q4持续输出始终为低电平的控制信号。
(第3实施方式)
如图3或图6所示,在切换极性值Sp的时刻(这里为正→负),控制信号反转的结果是,以高电平输出控制信号的期间可能变短。即,开关元件的接通期间可能变短。因此,在第3实施方式中说明实施用于避免产生该现象的对策时的例子。
图7是示出第3实施方式的PWM控制部的结构的一例的图。另外,图8是第3实施方式的控制信号的时序图。此外,这里,作为一例说明了对第2实施方式的电力变换装置1A实施变更时的例子,但第1实施方式的电力变换装置1也能够进行同样的变更。
如图7所示,第3实施方式的PWM控制部20B具备补偿指令成分运算器24B,来取代第2实施方式的PWM控制部20A具备的指令成分运算器24。其它结构与PWM控制部20A相同,并且与PWM控制部20、20A同样地,在极性值Sp为正时,以正电压输出模式工作,在极性值Sp为负时,以负电压输出模式工作。
在从电压指令Vref3的极性变化时起的预定时间内,补偿指令成分运算器24B向切换器34输出即将进行极性变化前的极性值Sp。具体地说,补偿指令成分运算器24B保持极性值的上次值,当本次的极性值相对于上次值发生变化时,在载波信号Sc的半周期之后进行极性值的更新。例如,在电压指令Vref3的极性从正向负变化时,补偿指令成分运算器24B针对从极性由正向负变化的时刻起的半周期,输出“正”作为极性值Sp(参照图8)。另外,在电压指令Vref3的极性由负向正变化时,补偿指令成分运算器24B针对从极性由负向正变化的时刻起的半周期,输出“负”作为极性值Sp。
由此,如图8所示,极性切换的电压指令Vref3的更新定时延迟载波信号Sc的半周期,但以高电平输出控制信号的期间不会变短。
此外,在进行了上述对策的情况下,输出使本来应该输出的电压的极性反转后的电压。例如,在本来应该输出-Vdc的负电压的期间中,输出+Vdc的正电压,产生2Vdc的误差。因此,补偿指令成分运算器24B也可以校正电压指令Vref4,以在下次以后的接通期间中补偿该误差。
由本领域技术人员可容易地导出进一步的效果或变形例。因此,本发明的更广范的形态没有被以上所示且记述的特定的详细以及代表实施方式限定。因此,只要不脱离由权利要求及其等同物定义的发明概念的主旨或范围,就能够进行各种变更。

Claims (8)

1.一种电力变换装置,其特征在于,该电力变换装置具备:
电力变换部,其具有与直流电源的正极以及负载的一端连接的第1开关元件、与所述直流电源的负极以及所述负载的另一端连接的第2开关元件、与所述直流电源的正极以及所述负载的另一端连接的第3开关元件、与所述直流电源的负极以及所述负载的一端连接的第4开关元件;以及
PWM控制部,其对所述电力变换部进行PWM控制,反复接通期间和断开期间,在该接通期间中,从所述直流电源向所述负载进行电压输出,在该断开期间中,不进行所述电压输出,
所述PWM控制部根据在载波信号的1个周期的期间被始终设定为高电平或低电平的信号,按照所述载波信号的每1个周期,交替地控制所述第1开关元件和所述第2开关元件。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置,其特征在于,
所述PWM控制部具备:
信号比较器,其输出基于指令值与载波信号的比较的第1PWM原信号、和被设定为所述高电平或所述低电平的第2PWM原信号;
第1PWM信号生成器,其按照所述载波信号的每1个周期,交替地选择第1PWM原信号和第2PWM原信号来生成第1PWM信号;以及
第2PWM信号生成器,其按照所述载波信号的每1个周期,以与生成所述第1PWM信号时的选择顺序相反的顺序,交替地选择第1PWM原信号和第2PWM原信号来生成第2PWM信号,
所述PWM控制部根据所述第1PWM信号以及所述第2PWM信号,控制所述第1开关元件和所述第2开关元件。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置,其特征在于,
在从所述直流电源向所述负载输出正电压的正电压输出模式的情况下,所述PWM控制部向所述第1开关元件输出所述第1PWM信号,并且向所述第2开关元件输出所述第2PWM信号,在从所述直流电源向所述负载输出负电压的负电压输出模式的情况下,所述PWM控制部向所述第1开关元件输出使所述第1PWM信号反转后的信号,并且向所述第2开关元件输出使所述第2PWM信号反转后的信号。
4.根据权利要求3所述的电力变换装置,其特征在于,
该电力变换装置具备指令成分运算器,该指令成分运算器运算出表示电压指令的大小的所述指令值和表示所述电压指令的极性的极性值,
所述PWM控制部在所述极性值为正的情况下以所述正电压输出模式工作,另一方面,在所述极性值为负的情况下以所述负电压输出模式工作,
所述指令成分运算器在从所述电压指令的极性变化时起的预定时间内输出即将进行所述极性变化前的所述极性值。
5.根据权利要求4所述的电力变换装置,其特征在于,
在所述指令成分运算器的前级具备所述电压指令的上限限幅器。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的电力变换装置,其特征在于,
所述PWM控制部按照每个所述断开期间,交替地使所述第3开关元件和所述第4开关元件接通。
7.根据权利要求1~5中的任意一项所述的电力变换装置,其特征在于,
所述负载是感性负载,
所述第3开关元件以及所述第4开关元件置换为二极管。
8.根据权利要求6所述的电力变换装置,其特征在于,
所述负载是感性负载,
所述第3开关元件以及所述第4开关元件置换为二极管。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6295809B2 (ja) * 2014-04-28 2018-03-20 株式会社安川電機 電力変換装置、制御装置および電力変換装置の制御方法
JP6552109B2 (ja) * 2016-02-19 2019-07-31 三菱重工業株式会社 制御装置、インバータ、制御方法及びプログラム
JP7061457B2 (ja) * 2017-12-22 2022-04-28 ローム株式会社 磁気センサ、半導体装置及び電気機器
CN112105110A (zh) * 2020-09-12 2020-12-18 深圳市维盛泰光电有限公司 一种多用途二线驱动电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305883A (ja) * 2001-04-03 2002-10-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 単相電力変換装置
CN1643769A (zh) * 2002-03-20 2005-07-20 株式会社安川电机 Pwm转换装置
WO2011101959A1 (ja) * 2010-02-17 2011-08-25 トヨタ自動車株式会社 電源装置
CN102171919A (zh) * 2009-08-04 2011-08-31 松下电器产业株式会社 电力变换装置及感应加热装置
WO2012039094A1 (ja) * 2010-09-24 2012-03-29 富士電機株式会社 電力変換装置およびその制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3316735B2 (ja) 1996-05-16 2002-08-19 三菱電機株式会社 系統連系インバータ装置
JP4200244B2 (ja) * 1998-11-10 2008-12-24 パナソニック株式会社 系統連系インバータ装置
US6324085B2 (en) * 1999-12-27 2001-11-27 Denso Corporation Power converter apparatus and related method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305883A (ja) * 2001-04-03 2002-10-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 単相電力変換装置
CN1643769A (zh) * 2002-03-20 2005-07-20 株式会社安川电机 Pwm转换装置
CN102171919A (zh) * 2009-08-04 2011-08-31 松下电器产业株式会社 电力变换装置及感应加热装置
WO2011101959A1 (ja) * 2010-02-17 2011-08-25 トヨタ自動車株式会社 電源装置
WO2012039094A1 (ja) * 2010-09-24 2012-03-29 富士電機株式会社 電力変換装置およびその制御方法

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