CN108633323A - 电力变换装置及旋转电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

在将三角载波分为单调增加区间及单调减少区间这两个区间的情况下，直流母线电流检测部(2)在连续的2个三角载波周期内的第1周期，在单调增加区间或单调减少区间内的一个区间对直流母线电流值进行检测，且在第2周期，在没有在第1周期进行检测的区间对直流母线电流值进行检测，相电流运算部(4)基于在紧之前的连续的2个三角载波周期中的单调增加区间及单调减少区间由直流母线电流检测部(2)分别检测出的两相的直流母线电流值，对三相交流电流值进行计算。

Description

电力变换装置及旋转电机驱动装置

技术领域

本发明涉及旋转电机的电力变换装置及使用了该电力变换装置的旋转电机驱动装置。

背景技术

就通过使用了相电流的反馈控制对电动机进行驱动的电力变换装置而言，需要相电流的检测单元。为了减少成本，以往存在下述方法，即，不在电力变换装置和电动机之间设置电流传感器，而是根据逆变器的直流母线电流对电动机电流进行计算。例如在专利文献1中公开了下述内容，即，将伴随各相开关元件的通断而在电力变换部主电路的直流母线中流动的相当于相电流的脉冲状电流由电流检测单元进行检测，将得到的电流检测值根据检测时的通断状态而分配给各相，由此通过一个电流检测单元检测及再现3相的相电流。

但是，在上述方法中，难以对相电流的电流脉动的中心进行检测，因此存在电流检测精度降低这样的问题。因此，例如在专利文献2、3中公开了下述内容，即，交替地进行三角载波1个周期的前半的半周期中的电流检测和后半的半周期中的电流检测，根据各自得到的电流检测值对电流检测误差进行补偿，由此在阻抗小、电流脉动大的电动机中也能够实现适当的电流检测。

专利文献1：日本特开平11－004594

专利文献2：日本特开2010－11639

专利文献3：日本特开2013－55772

发明内容

为了实现前述的现有方法，在专利文献2中，在三角载波1个周期前半的半周期中的电流检测和三角载波1个周期后半的半周期中的电流检测之间，设置有以三角载波周期的整数倍的区间暂停电流检测的电流检测暂停区间。另外，在专利文献3中，在载波信号2个周期中的第1周期的后半、第2周期的前半进行检测。其结果，电流检测周期和与其相伴的电压指令更新周期在专利文献2中是载波周期的大于或等于1.5倍，在专利文献3中是2倍。因此，在低载波驱动时，在进行高频的电压输出等情况下电压更新的时间分辨率降低，输出电压精度降低。另外，在专利文献2中，通过在相对于控制周期开始部位而对称的位置进行三角载波1个周期前半的电流检测和三角载波1个周期后半的电流检测，由此实现了检测精度提高，但在如上所述的方法中，电流脉动周期性地发生在相同的场所，集中地发生同一频率的噪音。

本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其提供即使在阻抗小的电动机中也能够进行高精度的电流检测，且通过在三角载波每1个周期进行电流检测、电压更新，由此在低载波驱动时也能够将输出电压精度的降低抑制为最小限度的电力变换装置。

本发明所涉及的电力变换装置具有：PWM变换部，其将三相电压指令与三角载波相比较而变换为PWM脉冲；电力变换部主电路，其基于PWM脉冲，对开关元件进行驱动，将直流电压变换为三相交流电压；直流母线电流检测部，其对在电力变换部主电路的直流母线中流动的电流进行检测；定时决定部，其基于开关元件的通断定时，在三角载波的1个周期至少设定一次由直流母线电流检测部对两相的电流进行检测的两次的检测定时；相电流运算部，其基于在由定时决定部决定的定时检测出的两相的直流母线电流值，在三角载波的1个周期对三相交流电流值进行一次计算；以及电压指令生成部，其在三角载波的1个周期基于三相交流电流值对三相电压指令进行一次更新，

在将三角载波分为单调增加区间及单调减少区间这两个区间的情况下，直流母线电流检测部在连续的2个三角载波周期内的第1周期，在单调增加区间或单调减少区间内的一个区间对直流母线电流值进行检测，且在连续的2个三角载波周期内的第2周期，在单调增加区间或单调减少区间内的没有在第1周期进行检测的区间对直流母线电流值进行检测，

相电流运算部基于在紧之前的连续的2个三角载波周期中的单调增加区间及单调减少区间由直流母线电流检测部分别检测出的两相的直流母线电流值，对三相交流电流值进行计算。

发明的效果

根据如上所述构成的电力变换装置，在三角载波周期的每1个周期进行电压更新，此外，在单调增加区间和单调减少区间彼此交替地进行电流检测，由此与以往相比能够缩短电压更新周期。并且，在低载波驱动时也能够高精度地进行根据直流母线的电流检测，且使输出电压精度的降低为最小限度。另外，将单调增加区间和单调减少区间中的电流检测位置相对于位于其间的控制周期开始时刻而设定为非对称，由此电流脉动的位置在控制周期内分散开，成为噪音的原因的频率也能够得到分散。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的电力变换装置的硬件结构的结构框图。

图2是表示实施方式1所涉及的电力变换装置的具体结构的结构框图。

图3是表示定时(timing)决定部的动作的流程图。

图4是用于对由定时决定部实施的决定电流检测定时的动作进行说明的线图。

图5是表示对电流进行检测时的电流的流动状态的电路图。

图6是表示对电流进行检测时的电流的流动状态的电路图。

图7是图4所示的直流母线电流波形图的局部放大图。

图8是对用于确保电流检测可行区间的一个例子进行说明的线图(A)、(B)。

图9是表示相对于三角载波周期的电流检测处理、电流计算处理、电压生成处理的时序图的图。

图10是表示相对于三角载波周期的电流检测处理、电流计算处理的时序图的图。

图11是用于对实施方式2所涉及的电力变换装置的动作进行说明的线图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，基于附图对实施方式1所涉及的电力变换装置详细地进行说明。图1是表示实施方式1所涉及的电力变换装置的硬件结构的结构框图。在图中，在电力变换装置10中作为硬件而具有：处理器100、存储装置101、电力变换部主电路1、对在直流母线102中流动的电流进行检测的直流母线电流检测部2。虽未图示，但存储装置101具有随机访问存储器等易失性存储装置和闪存存储器等非易失性的辅助存储装置。另外，虽未图示，但存储装置101也可以具有硬盘等辅助存储装置来取代非易失性的辅助存储装置。

处理器100执行从存储装置101输入的程序。存储装置101具有辅助存储装置和易失性存储装置，因此，向处理器100从辅助存储装置经由易失性存储装置而输入程序。另外，处理器100既可以将运算结果等数据输出至存储装置101的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置而将数据保存于辅助存储装置。

图2是表示电力变换装置10的具体结构的结构框图。如图2所示，本实施方式的电力变换装置10具有控制部6，控制部6具有：PWM变换部，其将三相电压指令与三角载波TW相比较而变换为PWM脉冲；以及栅极通断定时及电流检测定时决定部(以下简称为定时决定部)，其将三相电压指令与三角载波TW相比较而变换为栅极通断定时Sup～Swn，并且还起到根据这些栅极通断定时Sup～Swn而将直流母线电流检测定时T_A～T_D输出的电流检测点决定单元的作用。另外，PWM变换部具有电流检测区间生成部，该电流检测区间生成部在判定为难以进行直流母线电流检测时，为了能够检测而向单调增加区间和单调减少区间中的进行电流检测侧的电压指令加上校正量，从另一侧的电压指令减去校正量。并且，电力变换装置10具有：电力变换部主电路1、直流母线电流检测部2、检测电流储存部3、相电流运算部4、电压指令生成部5。在这里，电力变换部主电路1基于栅极通断定时Sup～Swn对开关元件SW1～SW6进行驱动，将直流电压变换为三相交流电压。直流母线电流检测部2对在直流母线102中流动的电流进行检测。检测电流储存部3使用直流母线电流检测定时T_A～T_D而取得、保存由直流母线电流检测部2检测出的电流值。相电流运算部4将在检测电流储存部3中储存的直流母线电流计算为三相交流电流值。电压指令生成部5在三角载波TW的1个周期对三相电压指令Vu～Vw进行一次更新。

向电力变换部主电路1连接有旋转机M，本实施方式的目的在于对在其间流动的三相交流电流通过直流母线102进行检测。在这里，作为连接的旋转机M，例如可以使用同步电动机、感应电动机或者发电机等各种旋转机。此外，就图1、图2的旋转机M而言，示出定子绕组的连接为Y接线的情况，但也可以使用Δ接线。另外，图2的相电流运算部4、电压指令生成部5及控制部6中的定时决定部是通过执行在存储装置101中存储的程序的处理器100或者未图示的系统LSI等处理电路实现的。检测电流储存部3是通过存储装置101的易失性存储装置实现的。也可以是多个处理器100及多个存储装置101协同地执行上述功能，还可以是多个处理电路协同地执行上述功能。另外，也可以是通过多个处理器100、多个存储装置101和多个处理电路的组合而协同地执行上述功能。

图3是表示定时决定部的动作的流程图。如图3所示，根据由电压指令生成部5生成的3相的电压指令Vu～Vw的大小之差而进行电流检测区间的导出(步骤S301)，判定在所述电流检测区间能否进行直流母线102中的电流检测(步骤S302)。在无法进行直流母线电流检测时，如后面所说明的那样，以电压更新周期内的合计值不变的方式向电压指令Vu～Vw加上校正量而使得检测能够得以进行(步骤S303)。基于根据需要加上校正量后的电压指令Vu～Vw而决定电力变换部主电路1的开关元件SW1～SW6的栅极通断定时Sup～Swn(步骤S304)，使用栅极通断定时Sup～Swn决定直流母线电流检测定时T_A～T_D(步骤S305)，由直流母线电流检测部2对电流进行检测。

电力变换部主电路1如图1、图2所示，是将开关元件SW1～SW6和二极管作为1组而由6组构成的，具有将直流电力变换为3相交流电力的作用。即，电力变换部主电路1构成逆变器电路，由U相上桥臂开关元件SW1、U相下桥臂开关元件SW2、V相上桥臂开关元件SW3、V相下桥臂开关元件SW4、W相上桥臂开关元件SW5、W相下桥臂开关元件SW6构成。而且，向各开关元件SW1～SW6输入基于从定时决定部输入的栅极通断定时Sup～Swn得到的信号而对各开关元件SW1～SW6进行驱动。直流母线电流检测部2在直流母线102的路径中插入用于电流检测的检测元件(例如霍尔传感器、电阻、变流器等)，根据需要经由放大器及缓冲器等对两端电压或者输出电压进行检测，将检测出的电流值Idc发送至检测电流储存部3。此外，在图1、2中，在直流电源的低电压侧设置有检测元件，但也可以设置于高电压侧。

检测电流储存部3具有下述作用，即，在由定时决定部决定的直流母线电流检测定时T_A～T_D，取得、保存由直流母线电流检测部2检测出的检测电流。图4是用于对由定时决定部实施的决定电流检测定时T_A～T_D的动作进行说明的线图。为了从直流母线102检测两相的电流，需要三相的开关元件的通断状态不是全部为On、或全部为Off，而是所谓的非零电压矢量的通断状态的区间，即，需要从如上所述的电流检测区间对两个种类进行选择，在该区间进行检测。直流母线电流检测定时T_A～T_D是依赖于在定时决定部内决定的电压中间相(在图4的情况下为V相)的栅极通断定时而决定的。在由电压指令生成部5生成的3相的电压指令Vu、Vv、Vw内，按照从大到小的顺序定义为最大相电压指令、中间相电压指令、最小相电压指令，在图4中示出最大相电压指令为Vu、中间相电压指令为Vv、最小相电压指令为Vw的情况。另外，在图4中Bu示出最大相(U相)上桥臂通断状态，Bv示出中间相(V相)上桥臂通断状态，Bw示出最小相(W相)上桥臂通断状态。

在图4中，在两相的检测电流内，将在最先出现的非零电压矢量期间中检测的直流母线电流值设为IdcA，将在第二个出现的非零电压矢量期间中检测的直流母线电流值设为IdcB。电流值IdcA的检测定时即T_A被决定为从中间相(V相)的栅极接通(On)的栅极通断定时Svp(TS)起提前了规定时间T1的定时。在这里，时间T1设定为比电流检测所需的时间长的时间。然后，电流值IdcB的检测定时即T_B被决定为从定时T_A起延后了规定时间T2的定时。在这里，关于时间T2的决定，要考虑到为了避免电力变换部主电路1的串联连接的开关元件对同时地导通而设置的死区时间区间，另外，就直流母线电流而言，有时电流会由于与开关元件的On、Off动作相伴的电压突变而发生振动，还需要考虑到该电流的振动。即，上桥臂的开关元件和下桥臂开关元件(例如SW1和SW2)处于如果一方为On则另一方为Off的关系，为了避免它们同时地导通而设置有在将一方设为Off后将另一方设为On这样的死区时间区间，时间T2是考虑到死区时间区间而决定的。并且，由于在开关元件进行通断时产生的浪涌电压的影响，发生直流电流的高频振动(参照电流检测不可行区间T10)，还需要考虑到如上所述的直流电流的高频振动衰减，直至振幅振动变得小于或等于规定值为止的区间。在图4中示出这样的1个例子，示出栅极通断定时Sup～Swn的非零电压矢量区间中的电流检测不可行区间T10和电流检测可行区间T11。即，在电流检测可行区间T11内决定出定时T_A。下面，将无法进行电流检测的区间记述为电流检测不可行区间。

因此，时间T2设定为使得定时T_B不落在电流检测不可行区间。即，成为T2＞T1+(电流检测不可行区间)。此时，电流值IdcA表示电压最大相(U相)的电流值，电流值IdcB表示电压最小相(W相)的电流值。

图5是表示对电流值IdcA进行检测时的电流Iu、Iv、Iw的流动状态的电路图，图6是表示对电流值IdcB进行检测时的电流Iu、Iv、Iw的流动状态的电路图。在图5中，开关元件SW1、SW4、SW6为On，SW2、SW3、SW5为Off，因此被检测的电流为Iu，即电压最大相(U相)的电流。另外，在图6中，开关元件SW1、SW3、SW6为On，开关元件SW2、SW4、SW5为Off，因此被检测的电流为Iw，即电压最小相(W相)的电流。此外，在图5、图6中由虚线表示的箭头表示的是在各相中流动的电流的朝向。并且，在栅极通断定时Swp和Swn间，上桥臂的开关元件SW1、SW3、SW5全部为On，且下桥臂的开关元件SW2、SW4、SW6全部为Off，因此电流经由上桥臂的二极管而回流，在直流母线电流检测部2中没有检测到电流。同样地，在上桥臂的开关元件全部为Off的情况下也经由二极管而回流，在直流母线电流检测部2中没有检测到电流。根据这两个电流值IdcA、IdcB由相电流运算部4对电压中间相(V相)的电流值进行计算，但将电流值IdcA和电流值IdcB的检测定时之差设定得尽可能短。其原因在于，由于非零电压矢量，在旋转机M中流过电流，如果时间经过得过长，则直流母线电流也发生变化，因此如果定时T_A和定时T_B远离，则中间相的电流检测精度降低。即，如前述所示，为了从直流母线102检测两相的电流，需要三相的开关元件的通断状态不是全部为On、或全部为Off，而是所谓的非零电压矢量的通断状态的区间，需要从如上所述的电流检测区间对两个种类进行选择，在该区间进行检测。

另外，图4中的定时T_C、T_D各自表示在三角载波周期的后半进行电流检测时的电流值IdcC、IdcD的检测定时。定时T_C、T_D是以电压中间相(V相)的栅极通断定时Svn(TS)为基准而决定的，与定时T_A、T_B同样地，定时T_C被决定为从电压中间相(V相)的栅极断开(Off)的栅极通断定时Svn起提前了规定时间T1的定时，并且定时T_D被决定为从定时T_C延后了规定时间T2的定时。此时，电流值IdcC与上述同样地表示电压最小相(W相)的电流值，电流值IdcD表示电压最大相(U相)的电流值。由此，能够决定在三角载波每个周期进行检测的电流检测可行区间侧的两相的电流检测定时，在该定时对直流母线电流进行检测，由检测电流储存部3对检测出的电流值IdcA～IdcD进行储存。

在这里，为了进行高精度的电流检测，需要减少电流脉动的影响。即，直流母线电流值并不是水平的，如图4所示在栅极通断定时Sup～Swp间向右上倾斜，在栅极通断定时Swn～Sun间向右下倾斜，需要减少这些影响。图7是图4所示的直流母线电流波形图的局部放大图。在图7中，区间T70、区间T71各自表示非零电压矢量区间，电流值X表示非零电压矢量区间的平均电流值。如图7所示，电流值IdcB、IdcC和该非零电压矢量区间中的平均电流值X存在差异，该差异彼此正负相反地出现。这对于电流值IdcA、IdcD而言也可以说是相同的。因此，为了减少由电流脉动引起的误差，需要对电流值IdcA、IdcB和电流值IdcC、IdcD交替地进行检测。即，适合下述方法，即，在三角载波TW的单调减少区间和单调增加区间交替地进行检测，求出该检测值的平均值。因此，在检测电流储存部3中需要对2点(单调减少区间和单调增加区间这两个区间)及2相的合计4个电流值IdcA、IdcB、IdcC、IdcD进行储存。将已储存的电流值数据在运算时调用给相电流运算部4而开始运算，相电流运算部4求出2相的电流的各相电流平均值。

相电流运算部4根据在检测电流储存部3中储存的2相的检测电流而对3相交流电流进行计算。基于由电压指令生成部5生成的3相的电压指令Vu、Vv、Vw而决定2相的电流值的符号。就剩余1相的电流值而言，如果利用3相的电流值的总和为零的性质，则能够根据已经求出的2相的电流值而容易地求出。通过以上的运算能够进行在旋转机M中流动的3相交流电流值的检测。基于该相电流值而决定电压指令Vu、Vv、Vw，并且相电流被用于旋转机M的输出监视。另外，被用于各部控制处理。

电压指令生成部5具有下述作用，即，生成向电力变换部主电路1输出的三相电压指令即电压指令Vu、Vv、Vw。根据旋转机M的控制方法，已知各种电压指令生成法，但由于不是本实施方式的本质内容，因此省略说明。电压指令生成部5生成向定时决定部(控制部)输出的三相电压指令即电压指令Vu、Vv、Vw。接下来，对图3的流程图所示的定时决定部的各动作内容进行说明。首先，根据由电压指令生成部5生成的电压指令Vu、Vv、Vw的大小之差，求出图4所示的电流检测区间。电流检测区间是依赖于电压指令Vu、Vv、Vw的大小之差而决定的，差越小则电流检测区间变得越短。

然后，判定在电流检测区间中是否能够决定直流母线电流检测定时T_A～T_D。关于能否决定直流母线电流检测定时T_A～T_D，是通过将电流检测区间T12和电流检测不可行区间T10进行比较而判定的，在电流检测区间T12小于电流检测不可行区间T10时判定为不能够检测。详细内容将使用图8接下来进行说明。在判定为不能够检测的情况下，需要向电压指令Vu、Vv、Vw附加校正量，以使得能够确保电流检测区间。

图8(A)、(B)是说明判定为在根据电压指令Vu、Vv、Vw求出的电流检测区间不能够进行检测的情况下的用于确保电流检测可行区间的一个例子的线图。在这里示出在三角载波TW的单调减少区间进行直流母线电流检测时的一个例子，但在单调增加区间进行时也能够进行相同的处理。将从电压指令生成部5输入的电压指令Vu、Vv、Vw按照从大到小的顺序设为最大相电压指令Vu、中间相电压指令Vv、最小相电压指令Vw。将该电压指令Vu、Vv、Vw和三角载波TW进行比较而决定栅极通断定时Sup～Swn，但如果电流检测区间小于或等于图4所示的电流检测不可行区间，则检测变得困难。在图8(A)中的区间T80，电流检测区间小于电流检测不可行区间，因此判定为无法决定直流母线电流检测定时T_B。

因此，如图8(B)所示，当判定为在电流检测区间不能够进行检测的情况下，将三角载波周期分割为检测区间确保侧和电压补偿侧这2个部分，向检测区间确保侧的电压指令加上电压量ΔV以使得能够确保检测区间，从电压补偿侧的电压指令减去相同量的电压量ΔV。由于图8(B)中的区间T81变得大于区间T80，因此电流检测区间变得大于电流检测不可行区间，能够确保直流母线电流检测定时T_B。在这里，用于确保检测区间的电压量ΔV是依赖于电流检测不可行区间而决定的。而且，与校正后的电压指令相匹配地对栅极通断定时Sup～Swn进行修正。由此，不改变各相开关元件的On时间的长度，即不使逆变器的输出电压变化，就能够对直流母线电流进行检测。此外，在图8中示出向中间相电压指令Vv附加校正量的例子，但根据需要向最大相电压指令Vu或最小相电压指令Vw也同样地附加校正量。并且，在图8(A)中对Vv和Vw之差小，因此无法确保定时T_B的情况进行了叙述，但也存在Vu和Vv之差小而无法决定定时T_A的情况。此时，在检测区间确保侧，从电压指令减去电压量ΔV，在电压补偿侧，向电压指令加上相同量的电压量ΔV。

通过进行上述的动作，从而即使电压指令的相间的大小之差变小，也能够进行电流检测。并且，在各相电压指令的大小调换时，例如在根据驱动条件，电压指令Vv大于电压指令Vu而对旋转机M进行驱动的情况下，也能够进行电流检测。另外，能够在电流Iu、Iv、Iw小的低速驱动时等所有的驱动条件下进行电流检测。另外，在确保检测区间时，在电压补偿侧无法进行电流检测，因此在三角载波1个周期中，只对电流值IdcA及电流值IdcB的组或电流值IdcC及电流值IdcD的组中的某一方进行检测。如上述所示，为了确保电流检测区间而附加校正量ΔV的电压指令Vv的更新周期需要与三角载波周期相同或比其长。另外，可否电流检测基本上需要针对每个周期进行判定，因此输入至定时决定部的电压指令Vu、Vv、Vw的周期也需要与三角载波周期相同或比其长。

最后，根据需要将附加校正量ΔV后的电压指令Vv与三角载波TW相比较，决定3相各自的栅极通断定时Sup～Swn，使用栅极通断定时Sup～Swn而决定直流母线电流检测定时T_A～T_D，取得、保存由直流母线电流检测部2检测出的检测电流。另外，将栅极通断定时Sup～Swn输出至电力变换部主电路1，将直流母线电流检测定时T_A～T_D输出至检测电流储存部3，结束定时决定部的动作。

如上所述，为了不受电流脉动的影响，通过直流母线电流进行高精度的电流检测，需要在三角载波TW的单调减少区间及单调增加区间交替地进行电流检测，且将电压指令Vu、Vv、Vw的更新周期设为与三角载波周期相同或比其长。在该条件下，为了将输出电压精度的降低抑制为最小限度，需要将电压指令Vu、Vv、Vw的更新周期设为与三角载波周期相同。下面，针对用于实现上述方案的处理进行说明。图9是表示相对于三角载波周期的电流检测处理(E)、电流计算处理(F)、电压指令生成处理(G)的时序图的图。在这里，电流检测处理(E)是指将由直流母线电流检测部2检测出的电流值储存于检测电流储存部3的处理，电流计算处理(F)是指由相电流运算部4实施的对3相交流电流进行计算的处理，电压指令生成处理(G)是指通过电压指令生成部5生成电压指令Vu、Vv、Vw的处理。

如上所述，通过在三角载波TW的单调减少区间及单调增加区间交替地进行电流检测，从而能够根据直流母线电流进行高精度的电流检测。为此，首先将三角载波周期分为单调减少区间和单调增加区间这两个区间。将其中一方设为电流检测区间。在该区间内决定电流检测定时，对电流进行检测，并且进行检测值的储存。在下一个周期中将与在之前的周期设为电流检测区间的区间相反的区间设为电流检测区间，同样地对电流进行检测，并且进行检测值的储存。即，在图9中，在第1周期中在单调减少区间进行电流检测，在第2周期中在单调增加区间进行电流检测。在这里如前所述，就三角载波TW的单调减少区间的电流检测值和单调增加区间的电流检测值而言，由电流脉动引起的误差正负相反地出现，因此通过使用前面的两个周期的电流检测值，从而能够得到单调减少区间、单调增加区间的检测电流值，通过在接下来的相电流运算部4中还进行平均化处理，由此能够减少由电流脉动引起的检测误差的影响。

然后，由相电流运算部4在三角载波TW的每1个周期执行一次3相交流电流计算处理(F)。在图9中示出在单调减少区间进行的情况下的一个例子，但也可以在1个周期内的单调增加区间等进行，可以在任意处进行。但是，在接下来的电压指令生成部5中使用由相电流运算部4计算出的电流的情况下，需要在电压指令生成处理(G)之前进行。3相交流电流计算处理(F)是使用在检测电流储存部3中储存的电流而进行的，但如图9所示通过使用1个周期前和2个周期前的电流值的平均值，从而能够减少由电流脉动引起的误差的影响。作为具体的电流计算方法的一个例子，将在检测电流储存部3中储存的电流值IdcA和IdcD的平均值设为电压指令最大相(U相)的电流值，将电流值IdcB、IdcC的平均值设为电压指令最小相(W相)的电流值，根据3相的电流值的合计为0这样的关系对剩余1相即电压指令中间相(V相)的电流值进行计算。

最后，为了将输出电压精度的降低抑制为最小限度，电压指令生成处理(G)也是在三角载波的每1个周期执行一次。在图9中示出在单调减少区间进行的情况下的一个例子。如图9所示，在三角载波的单调增加区间、单调减少区间进行电流检测，在各三角载波周期的开始时使用最近两次的电流检测值而进行平均化的运算，对电流值进行计算。另外，电压指令生成处理(G)可以使用上述电流值，也可以不使用。但是，图9示出使用计算出的电流的情况下的电压指令生成处理(G)，但此时需要将电压指令生成处理(G)在3相交流电流计算处理(F)之后执行。此外，也可以在容许输出电压精度降低的范围将电压指令生成处理(G)的周期设为大于或等于三角载波周期。

在这里，电流计算处理(F)的定时和2个电流检测定时存在时滞的差异。例如在图9中，关于在单调增加区间中的从电流检测定时起的时滞，有时对应于电流计算处理(F)的定时而为三角载波的0.5个周期和1.5个周期，并且关于在单调减少区间中的从电流检测定时起的时滞，有时对应于电流计算的定时而为三角载波周期的1个周期和2个周期。为了消除从该检测定时起的时滞的差异的影响，相电流运算部4在电流计算时将在各定时检测出的电流使用该定时的旋转角而进行坐标变换，进行将其结果平均化的校正。由此，能够减少电流检测值的检测误差，因此能够在每个三角载波周期进行电流计算、电压指令生成处理。

为了如上所述在控制中使用，将在上述定时检测出的电流向旋转坐标系进行坐标变换，但如果在此时是将电流进行平均化后进行坐标变换，则在坐标变换中使用的旋转角会受到时滞的影响，成为旋转坐标上的电流值的误差发生要因。因此，为了消除从该检测定时起的时滞的差异的影响，在电流计算时将在各定时检测出的电流使用该定时的旋转角而进行坐标变换，进行将其结果平均化的校正。在图10示出其一个例子。在图10中示出求出在图9所述的单调增加区间中的从电流检测定时起的时滞为三角载波的0.5个周期、在单调减少区间中的从电流检测定时起的时滞为2.0个周期的情况下的输出3相电流值和旋转坐标上的电流值的流程。在这里，首先根据在各定时检测出的两相的电流值而对各个定时的三相的电流值进行运算而求出。

然后，将各个定时的三相电流进行各相平均化，由此求出所输出的三相电流值。然后，在将检测电流反馈至电压指令生成部5的大多数情况下，不使用三相电流值，而是使用旋转坐标上的电流值，但在这里，如果对上述所输出的三相电流进行坐标变换，计算出旋转坐标上的电流值，则在坐标变换所使用的旋转角和进行实际的电流检测时的旋转角之间产生差异。因此，对进行了电流检测的各单调减少区间或者单调增加区间的初始的旋转角θ1、θ2进行检测或者推定，将在各个定时进行检测得到的三相电流值使用该区间的各旋转角而进行坐标变换。将按照上述方式求出的各定时的旋转坐标上的电流值Id1、Iq1、Id2、Iq2的平均值作为旋转坐标上的电流值进行使用。图10示出具有三角载波的0.5个周期和2.0个周期的时滞的情况，但在1.0个周期和1.5个周期的情况下也进行相同的处理。由此，能够减少旋转坐标上的电流值的检测误差，因此在每个三角载波周期进行电流计算，使用旋转坐标上的电流值而进行电压指令生成处理时也能够生成高精度的电压指令。

在图10中，在单调减少区间，对直流母线电流值IdcA、IdcB进行检测(块150)。然后，通过运算对3相电流值Iu1～Iw1进行计算(块151)。然后，以旋转角θ1进行坐标变换而得到旋转坐标系电流值Id1、Iq1(块152)。另一方面，在单调增加区间对直流母线电流值IdcC、IdcD进行检测(块200)。然后，通过运算对3相电流值Iu2～Iw2进行计算(块201)。然后，以旋转角θ2进行坐标变换而得到旋转坐标系电流值Id2、Iq2(块202)。最后，基于Id1、Iq1、Id2、Iq2进行平均化而得到旋转坐标系电流值Id、Iq(块300)。

通过经过上述所示的流程，从而能够在电流检测可否判定最低限度上所需的每个三角载波周期进行电压指令Vu、Vv、Vw的更新，且进行电流脉动的影响小的电流检测。由此，在以三角载波周期变长的小的三角载波频率进行驱动时也能够进行高精度的电流检测，且将输出电压精度的降低抑制为最小限度。即，即使三角载波TW的波长变大，周期变大，也是在每一周期进行检测，因此精度变高。通过如上述所示进行动作，从而三角载波周期和电流检测周期、电压更新周期相同，且在三角载波TW的单调减少区间和单调增加区间交替地进行电流检测，另外，能够将所检测的2相的检测定时的时间差尽可能地减小而固定为恒定值，因此在三角载波TW的波长大、周期大的所谓低载波驱动时也能够对3相全部进行高精度的电流检测，并进行将输出电压精度的降低抑制为最小限度的旋转机的驱动。

实施方式2.

图11是用于对实施方式2所涉及的电力变换装置的动作进行说明的线图。在图11中，示出由实施方式2所涉及的定时决定部决定的电流检测定时T_A～T_D的位置关系。在图11中，在上部示出三角载波TW，在中间部示出输出电压矢量的状态。在这里，输出电压矢量如前述中说明所述，由能够根据直流母线102对两相的电流进行检测的非零电压矢量区间H1～H16和无法检测电流的零电压矢量区间J1～J7构成。并且，在图11中在下部示出1相的电流波形的概略Z。

决定为，由控制部6的定时决定部决定的检测定时T_A至下一个三角载波周期开始时刻S1为止的时间T20和所述三角载波周期开始时刻S1至定时T_D为止的时间T21不同(T20≠T21)。与此相伴，被决定为从检测定时T_A延后了规定时间T2的检测定时T_B至下一个三角载波周期开始时刻S1为止的时间T22和所述三角载波周期开始时刻S1至被决定为从检测定时T_D提前了规定时间T2的检测定时T_C为止的时间T23也不同(T22≠T23)。另外，同样地决定为，检测定时T_C、T_D至下一个三角载波周期开始时刻S2为止的时间和三角载波周期开始时刻S2至检测定时T_B、T_A为止的时间也不同(T24≠T25)。

通过经过上述所示的流程，从而在实施方式1中得到的效果的基础上，在每个三角载波周期，检测位置不同，并且电流检测区间的位置也不同。例如，如果以三角载波周期开始时刻S1为基准，则非零电压矢量区间H1的位置和非零电压矢量区间H8的位置不同，即电流检测区间的相对位置不同。由此，检测电流值不同，由相电流运算部4计算的电流值也不同，从电压指令生成部5生成的电压指令不同，栅极通断定时Sup～Swn也不同，因此最终使得电流脉动的形状在每个三角载波周期发生变形。作为其一个例子，示出为图11的1相的电流波形Z。如图11所示，成为在三角载波周期的前半2个周期和后半2个周期不同的电流波形，以三角载波周期为起因的电流脉动的频率成分被分散开。其结果，成为噪音的原因的频率分散，刺耳的噪音受到抑制。

如以上所述，本发明所涉及的电力变换装置对于广泛地与各种电动机、系统相适配的电力变换系统是有用的，特别适用于以小的三角载波频率进行驱动的电力变换系统。而且，通过使用了本发明所涉及的电力变换装置的旋转电机驱动装置能够对旋转电机进行驱动。

此外，本发明在其发明的范围内，能够将各实施方式自由地组合，或将各实施方式适当地变形、省略。

Claims (8)

1.一种电力变换装置，其具有：

PWM变换部，其将三相电压指令与三角载波相比较而变换为PWM脉冲；

电力变换部主电路，其基于所述PWM脉冲，对开关元件进行驱动，将直流电压变换为三相交流电压；

直流母线电流检测部，其对在所述电力变换部主电路的直流母线中流动的电流进行检测；

定时决定部，其基于所述开关元件的通断定时，在所述三角载波的1个周期至少设定一次由所述直流母线电流检测部对两相的电流进行检测的两次的检测定时；

相电流运算部，其基于在由所述定时决定部决定的定时检测出的所述两相的所述直流母线的电流值，在所述三角载波的1个周期对三相交流电流值进行一次计算；以及

电压指令生成部，其在所述三角载波的1个周期基于所述三相交流电流值对所述三相电压指令进行一次更新，

在将所述三角载波分为单调增加区间及单调减少区间这两个区间的情况下，所述直流母线电流检测部在连续的2个三角载波周期内的第1周期，在所述单调增加区间或所述单调减少区间内的一个区间对所述直流母线的电流值进行检测，且在所述连续的2个三角载波周期内的第2周期，在所述单调增加区间或所述单调减少区间内的没有在所述第1周期进行检测的区间对所述直流母线的电流值进行检测，

所述相电流运算部基于在紧之前的所述连续的2个三角载波周期中的所述单调增加区间及所述单调减少区间由所述直流母线电流检测部分别检测出的两相的所述直流母线的电流值，对所述三相交流电流值进行计算。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，

所述直流母线电流检测部在所述三角载波周期的所述单调增加区间和所述单调减少区间各区间对所述两相的电流进行检测，所述相电流运算部求出所述两相的电流的各相电流平均。

3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其中，

具有电流检测区间生成部，该电流检测区间生成部向所述三角载波周期的所述单调增加区间和所述单调减少区间中的进行电流检测侧的区间的所述三相电压指令加上校正量，确保所述检测定时，从不进行电流检测侧的区间的所述三相电压指令减去所述校正量，

或者从进行电流检测侧的区间的所述三相电压指令减去校正量，向不进行电流检测侧的区间的所述三相电压指令加上所述校正量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力变换装置，其中，

所述定时决定部基于与所述三相电压指令的大小第二大的电压中间相相关的所述开关元件的通断定时TS，将第一相的检测定时设定为从所述通断定时TS起提前了预先确定的时间T1的定时，并且将第二相的检测定时决定为从所述第一相的检测定时起延后了预先确定的时间T2的定时，

所述时间T1设定为比电流检测所需的时间长，并且，

所述时间T2设为大于下述区间之和的值，即：为了避免所述电力变换部主电路的串联连接的所述开关元件对同时地导通而设置的死区时间区间；以及在所述开关元件通断时产生的直流电流的高频振动衰减，直至振幅振动变得小于或等于规定值为止的区间。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的电力变换装置，其中，

所述单调增加区间中的从所述两相的电流检测定时至下一个三角载波周期开始时刻为止的时间和从所述三角载波周期开始时刻至所述单调减少区间中的所述两相的电流检测定时为止的时间不同，

并且，所述单调减少区间中的从所述两相的电流检测定时至下一个三角载波周期开始时刻为止的时间和从所述三角载波周期开始时刻至所述单调增加区间中的所述两相的电流检测定时为止的时间不同。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的电力变换装置，其中，

在所述相电流运算部的电流计算的定时与所述单调增加区间及所述单调减少区间中的所述直流母线电流检测部的电流检测定时之间的时滞产生差异的情况下，在所述相电流运算部的电流计算时将在各定时检测出的电流使用该定时的旋转角而进行坐标变换，求出各定时的旋转坐标上的电流值的平均值。

7.根据权利要求6所述的电力变换装置，其中，

当在所述单调增加区间进行了电流检测的情况下，所述时滞为所述三角载波的0.5个周期和1.5个周期，当在所述单调减少区间进行了电流检测的情况下，所述时滞为所述三角载波的1个周期和2个周期。

8.一种旋转电机驱动装置，其使用权利要求1至7中任一项所述的电力变换装置对旋转电机进行驱动。