CN110463027B - 脉冲宽度调制方法 - Google Patents

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Abstract

使压缩机用电动机产生预热。单位电压矢量的关于时间的积分值的轨迹在比压缩机用电动机(5)的电角的运转频率的最大值的倒数短的期间内形成环，所述单位电压矢量是作为构成瞬时空间矢量的单位的电压矢量，所述瞬时空间矢量表示对压缩机用电动机(5)进行驱动的逆变器(3)在死区时间期间以外输出的电压(Vu、Vv、Vw)。

Description

脉冲宽度调制方法
技术领域
本公开涉及一种使用脉冲宽度调制控制逆变器的技术。
背景技术
作为控制对压缩机进行驱动的逆变器的技术，可以例示下述的专利文献1。在此，压缩机是指不仅包含对待压缩的对象(例如，制冷剂)进行压缩的压缩部件(例如，旋转式压缩机(rotary compressor))，而且包含对该压缩部件进行驱动的压缩机电动机的概念。专利文献1公开了由压缩机的铁损产生预热的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5490249号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，为了抑制功耗，在预热中采用高频加热。在日本特许5693617号公报中也介绍了类似的技术。
本公开的目的在于提供一种使压缩机用电动机产生预热的技术。
用于解决问题的手段
本公开的脉冲宽度调制方法的第1方式中，单位电压矢量的关于时间的积分值(Ψ(θ))的轨迹在比压缩机用电动机(5)的电角的运转频率的最大值的倒数短的期间内形成环(S)，所述单位电压矢量是作为构成瞬时空间矢量的单位的电压矢量，所述瞬时空间矢量表示对所述压缩机用电动机(5)进行驱动的逆变器(3)在死区时间期间以外输出的电压(Vu、Vv、Vw)。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第2方式，在第1方式中，由针对至少三种非零电压矢量的关于时间的积分值的轨迹形成所述环(S)，所述非零电压矢量是所述电压矢量且其大小不为零。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第3方式，在第1方式或者第2方式中，所述期间为所述逆变器(3)的控制周期(T0)。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第4方式，在第1方式至第3方式中的任意方式中，通过增大所述环的大小或者增加所述环的出现频度来增大所述压缩机用电动机(5)的发热量。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第5方式，在第1方式至第4方式中的任意方式中，在所述压缩机用电动机(5)处于停止的状态下形成所述环。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第6方式，在第1方式至第4方式中的任意方式中，在所述压缩机用电动机(5)处于旋转的状态下形成所述环。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第7方式，在第1方式至第6方式中的任意方式中，矢量宽度的下限值(Lm)是比在所述压缩机用电动机(5)的通常运转中所设定的第1值(L1)大的第2值(L2)，所述矢量宽度是关于非零电压矢量中的至少一对(V4、V6)分别连续地维持的时间(τ4’，τ6’)的长度，所述非零电压矢量是所述单位电压矢量且其大小不为零。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第8方式，在第7方式中，在所述下限值(Lm)被设定为所述第1值(L1)的期间中，能够将在维持所述单位电压矢量的期间中输入所述逆变器(3)的电流作为直流电流(Idc)而测量。
根据本公开的脉冲宽度调制方法的第9方式，在第7方式和第8方式的任意方式中，在所述下限值(Lm)被设定为所述第2值(L2)的期间之前，所述下限值被设定为比所述第2值小的第3值(L3)，控制所述逆变器(3)而使所述压缩机用电动机(5)启动。
根据本公开的脉冲宽度调制方法，使压缩机用电动机产生预热。
本公开的目的、特征、状况以及优点根据以下的详细说明和附图变得更加清楚。
附图说明
图1为用于说明各实施方式所涉及的功率转换器控制装置的框图。
图2为示出各实施方式中所采用的电压矢量的矢量图。
图3为在复平面上示出表示旋转磁通的磁通矢量、以及该磁通矢量所描绘的轨迹的矢量图。
图4为示出差分指令的矢量图。
图5为示出规定周期的一个周期的电压矢量指令的矢量图。
图6为示出规定周期的二个周期的电压矢量指令的矢量图。
图7为用于说明第1实施例的动作的流程图。
图8为示出第1实施例中规定周期的二个周期的电压矢量指令的矢量图。
图9为局部地示出第3实施例的动作的流程图。
具体实施方式
＜基本的结构＞
图1为用于说明下述的各实施方式所涉及的功率转换器控制装置的框图。作为功率转换器的逆变器3具有在一对直流母线LH、LL之间相互并联地连接的3个电流路径。在直流母线LH、LL之间施加直流的电压E，直流母线LH的电位比直流母线LL的电位高。
3个电流路径分别具有连接点Pu、Pv、Pw。具有连接点Pu的电流路径具有经由连接点Pu在直流母线LH、LL之间串联地连接的一对开关4up、4un。具有连接点Pv的电流路径具有经由连接点Pv在直流母线LH、LL之间串联地连接的一对开关4vp、4vn。具有连接点Pw的电流路径具有经由连接点Pw在直流母线LH、LL之间串联地连接的一对开关4wp、4wn。开关4up、4vp、4wp分别配置在比开关4un、4vn、4wn靠直流母线LH侧的位置。
逆变器3通过开关4up、4vp、4wp、4un、4vn、4wn的开闭(导通/非导通状态)而从连接点Pu、Pv、Pw向压缩机用电动机(以下，简称为“电动机”)5分别施加电压Vu、Vv、Vw，供给电流Iu、Iv、Iw。电流Iu、Iv、Iw为三相交流的线电流，电压Vu、Vv、Vw为三相的相电压。电动机5为三相交流电动机。在电动机5中，形成与后述的磁通矢量对应的旋转磁通。
作为功率转换器控制装置的逆变器控制装置6输出用于分别控制开关4up、4vp、4wp、4un、4vn、4wn的开闭的开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn，以控制逆变器3。即，逆变器3中的开关模式直接通过开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn来决定。
更具体来说，逆变器控制装置6具有运转模式决定部60、下限值切换器61、电压矢量指令生成部62以及开关信号生成部63。
下限值切换器61输入下限值候选组{L}以及切换信号J。下限值候选组{L}表示彼此不同的多个下限值的候选的集合。下限值切换器61根据切换信号J从这些多个候选中选择1个候选，作为下限值Lm而输出。
电压矢量指令生成部62输入作为关于电压Vu、Vv、Vw各自的指令值的电压指令Vu＊、Vv＊、Vw＊以及下限值Lm，通过后述说明的处理而输出电压矢量指令[τV]＊。在此，符号[]表示其包围的符号作为一组而具有意义，用作明确不是τ与V的乘积的表述(以下也同样)。
如后所述，电压矢量指令[τV]＊具有逆变器3中的开关模式、以及关于采用该开关模式的时间的信息。
运转模式决定部60决定压缩机的启动、运转、停止、预热运转等，并根据压缩机的启动、运转、停止、预热运转来输出不同的切换信号J。此外，输出进行这种压缩机的启动、运转、停止、预热运转等的电压指令Vu＊、Vv＊、Vw＊。生成这种电压指令Vu＊、Vv＊、Vw＊的技术是公知的技术，因此在此省略详细说明。此外，显而易见的是可以通过公知的技术来实现决定压缩机的启动、运转、停止、预热运转等，并根据压缩机的启动、运转、停止、预热运转来生成不同的切换信号J，因此省略其详细说明。
开关信号生成部63根据电压矢量指令[τV]＊来生成开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn，更具体来说，根据电压矢量指令[τV]＊所具有的开关模式以及采用该开关模式的时间来生成开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn。相关的生成的方法是公知的，因此在此省略详细说明。
图2为示出各实施方式中所采用的单位电压矢量的矢量图。众所周知，单位电压矢量在复平面中示出。逆变器3与U相、V相、W相的三相对应地进行动作，因此理想地在直流母线LL与连接点Pu、Pv、Pw之间施加电压E或者电压0。关于决定单位电压矢量的3位数值，分别根据施加到连接点Pu的电压E/0而采用第3位的1/0，根据施加到连接点Pv的电压E/0而采用第2位的1/0，根据施加到连接点Pw的电压E/0而采用第1位的1/0。并且，该将这3位的值理解为二进制数，将其转换为十进制数而得到的值用作单位电压矢量的编号。在图2中，将单位电压矢量的所有的起点配置在复平面的原点而示出。
对连接点Pu、Pv、Pw均施加电压0的单位电压矢量V0以及对连接点Pu、Pv、Pw均施加电压E的单位电压矢量V7在图2中没有大小。这些单位电压矢量V0、V7被统称为零电压矢量。零电压矢量V0对应于电动机5仅与直流母线LL连接的情况，零电压矢量V7对应于电动机5仅与直流母线LH连接的情况。
此外，在此，将除零电压矢量以外的单位电压矢量V1～V6称非零电压矢量。关于非零电压矢量V1～V6，在复平面上以零电压矢量为起点按照每π/3角度配置而示出。关于零电压矢量V0、V7，在复平面上被配置在原点。
由于逆变器3经由直流母线LH、LL被输入直流的电压E，因此非零电压矢量的大小为√(2/3)·E。并且，表示与该线圈交链的旋转磁通的磁通矢量的变动量被表示为非零电压矢量的时间积分(关于时间的积分值)。
但是，下面，由于时间积分与非零电压矢量的大小相关联，因此将非零电压矢量的大小设为1来进行说明。换而言之，设为E＝√(3/2)来进行说明。
图3为在复平面上示出表示旋转磁通的磁通矢量Ψ(θ)、以及磁通矢量Ψ(θ)的终点所描绘的轨迹的矢量图。从设旋转磁通为正弦波状的观点出发，理想地，优选该轨迹描绘出圆。但是，由于实际的逆变器3的控制基于上述的单位电压矢量，因此磁通矢量Ψ(θ)的终点所描绘的轨迹呈多边形。
在图3中，由附记于多边形的各边且由圆包围的编号所示出的是单位电压矢量的编号。该编号所示的单位电压矢量的时间积分由该边示出。
由图3可知，复平面根据角度θ的大小而被划分为每π/3的区域。在此，角度θ被定义为磁通矢量Ψ(θ)相对于单位电压矢量V1、V5的合成矢量在顺时针方向上所成的角度(0≤θ＜2π)。
在通常的圆近似法(例如，参照“关于感应机驱动用的通用逆变器的PMW控制模式与谐波解析(誘導機駆動用汎用インバータのPWM制御パターンと高調波解析法について)”、大上等其他三人、电气学会论文集D、电气学会、1989年、第109卷、第11号、第809-816页)中，在各区域中所采用的非零电压矢量如下所述进行限定。这是由于如上所述那样磁通矢量Ψ(θ)的终点所描绘的轨迹在复平面上描绘出圆是优选。
0≤θ≤π/3：非零电压矢量V4、V6；
π/3≤θ≤2π/3：非零电压矢量V6、V2；
2π/3≤θ≤π：非零电压矢量V2、V3；
π≤θ≤4π/3：非零电压矢量V3、V1；
4π/3≤θ≤5π/3：非零电压矢量V1、V5；
5π/3≤θ≤2π：非零电压矢量V5、V4
关于这些区域中的磁通的控制，由于对于角度θ按照每π/3而相同，因此，以下包含各实施方式在内，仅将0≤θ≤π/3的情况作为示例来进行说明。这是由于该情况下的说明，通过仅仅使角度θ的基准偏离π/3而对其它的区域也有效。
图4为示出差分指令ΔΨ(θ(te))的矢量图。磁通矢量Ψ(θ(ts))，Ψ(θ(te))分别表示采用逆变器3的控制周期T0的、规定周期T0的开始时刻ts以及结束时刻te(＝ts+T0)中的磁通矢量Ψ(θ)。此外，差分指令ΔΨ(θ(te))与从磁通矢量Ψ(θ(ts))的终点朝向磁通矢量Ψ(θ(te))的终点的矢量一致。该矢量也与表示三相的电压Vu、Vv、Vw的瞬时空间矢量的、复平面上的规定周期T0的一个周期中的时间积分等价，差分指令ΔΨ(θ(te))本身不是必须求出上述的磁通矢量的一对终点本身。
从将旋转磁通设为正弦波状的观点出发，优选在比旋转磁通的周期短的规定周期T0中进行适当的控制，使磁通矢量Ψ(θ(ts))，Ψ(θ(te))的终点位于圆周上。因此，优选得到在规定周期T0中对差分指令ΔΨ(θ(te))进行合成的多个矢量(以下，也称为元素矢量)。
在图4中，图示了在通常的圆近似法中所采用的元素矢量。在图4中，元素矢量分别被表示为单位电压矢量的时间积分，如上所述，为了简化说明，将非零电压矢量的大小设为1。因此，与各非零电压矢量对应的元素矢量的大小(长度)表示该非零电压矢量连续地维持的时间。此外，与各单位电压矢量对应的元素矢量的朝向(从起点朝向终点的方向：以下也同样)与该单位电压矢量的朝向一致。但是，如图2所示，对于与零电压矢量V0、V7对应的(具体来说，是零电压矢量的时间积分)元素矢量(以下，也称为无值矢量)，由于零电压矢量V0、V7没有大小，因此无值矢量也没有大小。
在图4中示出电压矢量指令[τV]＊在规定周期T0中依次在时间τ0维持零电压矢量V0，在时间τ4维持非零电压矢量V4，在时间τ6维持非零电压矢量V6，在时间τ7维持零电压矢量V7，在时间τ6维持非零电压矢量V6，在时间τ4维持非零电压矢量V4，在时间τ0维持零电压矢量V0的情况。
在图4中，如上所述，元素矢量被表示为单位电压矢量的时间积分，因此例如在时间τ4维持非零电压矢量V4而得到的元素矢量可通过非零电压矢量V4与时间τ4的乘积τ4·V4来表示。对于其它的元素矢量，也同样地表述。
返回图1继续说明。电压矢量指令生成部62生成电压矢量指令[τV]＊。参照上述图4来说，电压矢量指令[τV＊]是由元素矢量τ0·V0、τ4·V4、τ6·V6、τ7·V7、τ6·V6、τ4·V4、τ0·V0构成的(T0＝τ0+τ4+τ6+τ7+τ6+τ4+τ0)。
将与非零电压矢量对应的电压矢量指令称非零电压矢量指令。在图4中，例示了构成非零电压矢量指令的元素矢量τ4·V4、τ6·V6。
但是，与零电压矢量V0、V7对应的元素矢量不直接有助于差分指令ΔΨ(θ)的合成。此外，维持零电压矢量V0、V7的时间τ0、τ7可以根据维持与非零电压矢量对应的元素矢量(以下，也称非零元素矢量)的时间τ4，τ6来决定(2·τ0+τ7＝T0－2·τ4－2·τ6)。
另外，本公开中使用的单位电压矢量是构成瞬时空间矢量的单位，瞬时空间矢量表示在所谓死区时间期间(表示开关4up，4un均断开、开关4vp，4vn均断开、开关4wp，4wn均断开的模式中的至少一个开关模式的期间)以外输出的电压Vu、Vv、Vw。
＜本实施方式中的预热的产生原因＞
电压矢量指令生成部62按照每规定周期T0输出至少包含一对非零电压矢量指令的电压矢量指令[τV]＊。以下，使用图5和图6对电压矢量指令[τV]＊进行说明。
图5是示出规定周期T0的一个周期的电压矢量指令[τV]＊的矢量图。在图5中虚线所示的元素矢量τ0·V0、τ4·V4、τ6·V6、τ7·V7、τ6·V6、τ4·V4、τ0·V0与图4所例示的元素矢量相同。由图5中实线所示的元素矢量τ0’·V0、τ4’·V4、τ6’·V6、τ7’·V7、τ3’·V3、τ1’·V1、τ0”·V0的合成得到图4中所例示的差分指令ΔΨ(θ(te))。在图5中，元素矢量τ1’·V1，τ3’·V3的合成也一并表示为元素矢量Vp。在此，T0＝τ0’+τ4’+τ6’+τ7’+τ3’+τ1’+τ0”成立。关于这样地决定实线所示的元素矢量的具体的方法，由于在例如特许第5737445号公报中为公知的技术，因此在此省略说明。
图6为示出规定周期T0的连续的二个周期的电压矢量指令[τV]＊的矢量图。在此，为了简化说明，示出用于连续地实现彼此相等的二个差分指令ΔΨ(θ)的电压矢量指令[τV]＊。此外，为了避免附图的烦琐，在图6中，将作为非零电压矢量指令的元素矢量τ1’·V1，τ3’·V3的合成描绘为元素矢量Vp。
合成元素矢量Vp的元素矢量τ1’·V1、τ3’·V3分别与非零电压矢量V1、V3对应。并且，参照图2，非零电压矢量V1、V3分别与在0≤θ≤π/3的通常运转中所采用的非零电压矢量V6、V4方向相反(在复平面上呈角度π地配置)。通过采用这样的元素矢量Vp，在都具有规定周期T0且连续的二个期间的边界附近，磁通矢量Ψ(θ)的终点的轨迹形成环(闭合曲线)S。
如此，在比旋转磁通的周期短的期间内形成环S。旋转磁通使电动机5旋转。因此，优选在比电动机5的电角中的运转频率的最大值的倒数短的期间内形成环S。例如，在逆变器3的控制周期T0内形成环S。
当然，如果始终连续地得到相等的ΔΨ(θ(te))，则无法实现圆近似法，因此，图6为了便于说明而示出所采用的二个周期的电压矢量指令[τV]＊。但是，如上所述(此外，如参照图3、图5所理解的)，在0≤θ≤π/3的范围内，采用非零电压矢量V4、V6，元素矢量Vp具有非零电压矢量V1、V3的成分，因此在大多数情况下，形成环S。
由于环S呈例如三角形，因此由针对至少三种非零电压矢量的时间积分的轨迹形成。在图2所示的复平面上，分别从由通过原点的直线分割为两部分的区域中逐个选择三种非零电压矢量中的两种。其中，该直线与任意的非零电压矢量均不平行。
如“矢量控制中的电流控制型逆变器的新的控制法(ベクトル制御における電流制御形インバータの新しい制御法)”、大山其他四人等、电气学会论文集B、电气学会、昭和60年、第105卷、第11号、第901-908页中所介绍，这种环S的存在会增大铁损。该铁损会产生预热。并且，在本实施方式中，仅使用在通常的压缩机运转中所使用的开关的模式(在此，除了单位电压矢量V4、V6以外，也与单位电压矢量V1、V3对应的模式)。
因此，由于环S的大小的增大或者其出现频度的増加，能够增大电动机5的发热量。由于环S的大小的减少或者其出现频度的减少，能够减少电动机5的发热量。能够使用维持非零电压矢量的期间(例如，时间τ1’、τ3’、τ4’、τ6’)适当地调整环S的大小、出现频度。
实际上，与单位电压矢量V1、V3对应的模式在0≤θ≤π/3中的通常运转中几乎不采用。但是，在π≤θ≤4π/3的通常运转中采用与单位电压矢量V1、V3对应的模式。因此，与基于高频加热的预热所需的特别的模式的生成相比，显著容易进行产生这些模式的处理。因此，在本实施方式中，在不使控制处理复杂的情况下产生预热。
在通过高频加热得到预热的情况下，为此通过特别的模式使逆变器开关(switching)的技术是公知的(例如，日本特许5490249号公报、日本特许5693617号公报等)。关于用于预热的开关，尽管针对逆变器能够通过使用了脉冲宽度调制的控制来实现，但采用与为了通常的压缩机运转而采用的开关的模式显著不同的模式。因此，作为开关的模式，除了用于通常的压缩机运转的模式以外，由于使逆变器还进行用于预热的特别的模式，因此进行该控制的控制处理变得复杂。复杂的控制处理会导致在执行该处理的微型计算机中所需的存储容量增大。
＜下限值的设定＞
元素矢量的大小存在设定下限值的情况。如果采用日本特许第5737445号公报所示的示例，则该下限值是从电流测定的观点来设定的。但是，从产生预热的观点出发，即使是合成相同的差分指令ΔΨ(θ)的元素矢量，优选也产生元素矢量τ1’·V1、τ3’·V3。因此，优选使元素矢量τ4’·V4、τ6’·V6较大。根据图5来说，是2·τ4＜τ4’，2·τ6＜τ6’。
关于生成这种元素矢量的具体方法其本身的说明，例如根据日本特许第5737445号公报可知是公知技术，因此省略详细说明。但是，在本实施方式中，关于差分指令ΔΨ(θ)这样的构成瞬时空间矢量的单位电压矢量的至少一对(在此，为单位电压矢量V4、V6)中的各个，说明连续地维持的时间(在此，为时间τ4’、τ6’)的长度即矢量宽度的下限值切换的情况。
压缩机的预热是指在通常运转之前预先对压缩机进行加热。因此，关于下限值，在将通常运转中的下限值设为第1值时，优选在通常运转之前被设定为大于第1值的第2值。并且，将下限值被设定为第2值的期间设为预热期间，在该预热期间中，进行单位电压矢量的积分值(其也可以称为磁通矢量)的轨迹构成环S的控制。具体来说，由电压矢量指令生成部62生成实现这种轨迹的电压矢量指令[τV]＊，开关信号生成部63根据电压矢量指令[τV]＊进行脉冲宽度调制，生成开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn。即，生成脉冲宽度调制的波形，根据该波形，控制逆变器3，进而控制电动机5，进而控制压缩机。
关于这种下限值的切换，通过使下限值候选组{L}包含上述第1值、第2值作为下限值候选而容易执行。运转模式决定部60根据是在通常运转之前、还是处于通常运转中来输出不同的切换信号J，下限值切换器61根据切换信号J从该第1值和第2值中选择1个，作为下限值Lm而输出。
当然，如日本特许第5737445号公报所示，从确保进行直流电流Id的检测(以下，称为“电流检测”)的期间的观点出发，优选在下限值被设定为第1值的期间，例如在通常运转中，在维持单位电压矢量的期间内能够将输入到逆变器3的电流作为直流电流Idc而测量。具体来说，当导入了进行电流检测所需的时间Tmin时，生成包含满足Tmin＜τ4、Tmin＜τ6这样的元素矢量τ4·V4、τ6·V6的非零电压矢量指令[τV]＊。
通过能够这样变更下限值，能够在通常运转中提高效率而不会产生不必要的铁损，能够在通常运转之前产生铁损，进而产生预热。
下面，对在各实施例中根据下限值候选组{L}和切换信号J设定下限值Lm(即，通过切换信号J切换下限值候选中的被选择为下限值Lm的值)的具体示例进行说明。
但是，在任意的实施例中，为了便于说明，假定下限值候选组{L}具有至少二个下限值候选L1、L2，且具有L1＜L2的关系。此外，在任意的实施例中，在进行通常运转进行之前的控制时，从运转模式决定部60输出使下限值切换器61选择下限值候选L2(第2值)作为下限值Lm的切换信号J。在进行通常运转时，从运转模式决定部60输出使下限值切换器61选择下限值候选L1(第1值)作为下限值Lm的切换信号J。
第1实施例.
图7是用于说明第1实施例的动作的流程图。在步骤S101中，根据是否使压缩机启动，后续的处理进行分支。在使压缩机启动的情况下(在图中，相当于“是”)，处理进入步骤S102，在不使压缩机启动的情况下(在图中，相当于“否”)，不进行处理。可以由运转模式决定部60决定处理从步骤S101进入步骤S102。
步骤S102在步骤S105之前执行。步骤S102是使下限值切换器61选择下限值候选L2作为下限值Lm的步骤。步骤S105是选择是否进入通常运转的步骤。即，步骤S102的执行相当于在进行通常运转进行之前的控制时，选择下限值候选L2作为下限值Lm。
在步骤S102的执行之后执行步骤S103，根据下限值Lm以及电压指令Vu＊、Vv＊、Vw＊生成电压矢量指令[τV]＊。由电压矢量指令生成部62执行相关的生成。
图8是示出在第1实施例中规定周期T0的二个周期的电压矢量指令[τV]＊的矢量图。在此，为了简化说明，与图6同样地，示出用于连续地实现彼此相等的二个差分指令ΔΨ(θ)的电压矢量指令[τV]＊。
其中，使元素矢量τ3’·V3、τ1’·V1的大小变大，使差分指令ΔΨ(θ)减小。由此，能够抑制通常运转前的压缩机的旋转而进行预热。
也不是一定不允许通常运转前的压缩机的旋转。然而，从增大环S而使得铁损增大、进而增大预热的观点出发，优选在通常运转前的控制中使差分指令ΔΨ(θ)减小。并且，如果差分指令ΔΨ(θ)较小，则压缩机中所产生的驱动转矩也较小，如果小于压缩机的负载转矩，则实质上压缩机停止。
此时，在形成环S的同时，在处于停止状态的电动机5中流过与差分指令ΔΨ(θ)对应的交流电流。此外，在将角度θ设为恒定值的情况下，在形成环S的同时，在处于停止状态的电动机5中流过直流电流。
换而言之，在下限值Lm被设定为下限值候选L2的期间中，能够在使压缩机不旋转的情况下执行基于瞬时空间矢量的逆变器3的控制。
例如，在该期间中，可以是设为τ3’＝τ4’、τ1’＝τ6’，将元素矢量τ3’·V3.τ1’·V1的大小设为分别与元素矢量τ4’·V4.τ6’·V6的大小相等，将差分指令ΔΨ(θ)的大小设为零。此时，电动机5中仅流过高频电流。
另外，通过按照逆变器3的每个控制周期T0采用彼此反向且大小相等的元素矢量对中的两对，能够将差分指令ΔΨ(θ)的大小设为零。由此，能够在使压缩机处于停止的状态下产生铁损，进而产生预热。然而，这种预热的产生可以不依赖于下限值Lm的值来实现。即，采用该元素矢量的两对的方法也是在通常运转前产生预热的方法之一。
返回图7进行说明，在步骤S104中，根据由步骤S103得到的电压矢量指令[τV]＊，生成开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn(在图7中，简称为“开关信号G”)。相关的生成由开关信号生成部63来执行。
在步骤S104之后的步骤S105中，如上所述，选择是否进入通常运转。该选择由运转模式决定部60来执行。在不进入通常运转的情况下(相当于图中的“否”)，再次执行步骤S103、S104、S105，维持预热的产生。在进入通常运转的情况下(相当于图中的“是”)，执行步骤S106。
步骤S106是下限值切换器61选择下限值候选L1作为下限值Lm的步骤。即，步骤S106的执行相当于在进行通常运转时选择下限值候选L1作为下限值Lm的情况。
之后，与步骤S103、S104同样地分别执行步骤S107、S108，进行通常运转。
之后，在步骤S109中选择是否结束通常运转。该选择可以由运转模式决定部60执行。在不结束通常运转的情况下(相当于图中的“否”)，再次执行步骤S107、S108、S109，维持通常运转。在结束通常运转的情况下(相当于图中的“是”)，图7的流程图结束。
第2实施例.
在第1实施例中，详细说明了在通常运转之前停止压缩机的情况，但此时压缩机也可以旋转。即，在下限值Lm被设定为下限值候选L2的期间中，也可以在使压缩机旋转的同时进行基于瞬时空间矢量的逆变器3的控制。在该情况下，可以说虽然压缩机处于运转中，但进行从铁损较大且效率较差的前驱性的运转(以下，暂称为“前驱运转”)进入铁损较小且效率良好的通常运转的控制。
第3实施例.
在第2实施例中，在前驱运转之前，可以进行用于使压缩机启动的控制。在该情况下，与第2实施例同样地，在前驱运转中进行预热的产生即可，因此，在前驱运转之前的控制中，如果下限值Lm采用下限值候选L1，则可以高效地进行压缩机的启动。
图9为局部地示出第3实施例的动作的流程图。在本实施例中，除了图7所示的流程图的步骤S101～S109，还具有步骤S201、S202、S203、S204。由于这些步骤被夹在步骤S101、S102之间而设置，因此，在图9中，省略了步骤S103～S109的图示。
与第1实施例、第2实施例同样地，执行步骤S101，在选择压缩机的启动的情况下，在本实施例中，在执行步骤S102之前执行步骤S201～S204。在步骤S201中，选择下限值候选L1作为下限值Lm。相关的选择可以根据切换信号J来进行。在之后的步骤S202中，与步骤S103、S107同样地，生成电压矢量指令[τV]＊，在步骤S203中，与步骤S104、S108同样地，生成开关信号Gup、Gvp、Gwp、Gun、Gvn、Gwn。
之后，与第1实施例、第2实施例同样地，执行步骤S102以后的处理。
另外，在步骤S201中，下限值Lm并不一定需要与进行通常运转的情况同样地采用下限值候选L1。例如，下限值候选组{L}具有下限值候选L3(＜L2)这样的第3值，在压缩机的启动时、前驱运转、通常运转中，可以分别采用下限值候选L3、L2、L1作为下限值Lm。
此外，与第1实施例同样地，即使在通常运转前压缩机处于停止的状况下也能够产生预热，因此在该预热产生之前，也可以使压缩机启动。即，可以在压缩机的启动时，按照下限值候选L3、L2的顺序来采用下限值候选L3、L2，在之后的通常运转中采用下限值候选L1作为下限值Lm。当然，在该情况下，也可以设为L3＝L1(＜L2)。
另外，在第3实施例中，与第1实施例、第2实施例同样地，可以无关乎下限值候选L1、L3的异同，在通常运转之前至少下限值Lm暂时被设定为下限值候选L2。
例如，逆变器控制装置6构成为包含微型计算机和存储装置。微型计算机执行程序中所记述的各处理步骤(换而言之，过程)。上述存储装置可以由ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、可擦除可编程的非易失性存储器(EPROM(Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM)等)、硬盘装置等的各种存储装置中的一个或者多个构成。该存储装置存储各种的信息、数据等，此外，存储由微型计算机执行的程序，另外，提供用于执行程序的作业区域。另外，可以理解为微型计算机作为与程序中所记述的各处理步骤对应的各种手段发挥功能，或者可以理解为实现与各处理步骤对应的各种功能。此外，逆变器控制装置6不限于此，可以通过硬件实现由逆变器控制装置6执行的各种过程、或者所实现的各种手段或各种功能的一部分或者全部。
逆变器3驱动电动机5。单位电压矢量V0～V7是作为构成瞬时空间矢量的单位的电压矢量。该瞬时空间矢量表示逆变器3在死区时间期间以外输出的电压Vu、Vv、Vw。磁通矢量Ψ(θ)是单位电压矢量的时间积分。在上述的脉冲宽度调制方法中，磁通矢量Ψ(θ)的轨迹形成环S。但是，在比电动机5的(电角)运转频率的最大值的倒数短的期间内形成环S。通过这种脉冲宽度调制方法使压缩机用电动机产生预热。
由针对非零电压矢量V1～V6中的至少三种的时间积分值的轨迹形成环S。
例如，上述期间为控制周期T0。
可以通过增大环S的大小或者增加环S的出现频度来增大电动机5的发热量。
在以单位电压矢量V1～V6的所有起点为原点而配置的复平面中，上述期间内的磁通矢量Ψ(θ)的轨迹远离原点。电动机5也可以停止。或者，磁通矢量Ψ(θ)的轨迹以包围原点的方式移动，在电动机5中流过其旋转所需的交流的电流Iu，Iv，Iw。
非零电压矢量的至少一对V4、V6分别连续地维持的时间τ4’，τ6’的长度即矢量宽度的下限值Lm是比在电动机5的通常运转中所设定的下限值候选L1大的下限值候选L2。通过能够变更下限值Lm，能够在通常运转中提高效率而不会产生不必要的铁损，能够在通常运转之前产生铁损，进而产生预热。
例如，在下限值Lm被设定为下限值候选L1的期间中，能够将在维持单位电压矢量V0～V7的期间中输入到逆变器3的电流作为直流电流Idc而测量。
可以是，在下限值Lm被设定为下限值候选L2的期间之前，下限值Lm被设定为比下限值候选L2小的下限值候选L3，控制逆变器3而使电动机5启动。
以上对实施方式进行了说明，但应当理解，在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下，能够进行形态以及详细内容的各种各样的变更。上述各种的实施方式及其变形例可以进行相互组合。

Claims (15)

1.一种脉冲宽度调制方法，其中，
单位电压矢量的关于时间的积分值(Ψ(θ))的轨迹在比压缩机用电动机(5)的电角的运转频率的最大值的倒数短的期间内形成环(S)，所述单位电压矢量是作为构成瞬时空间矢量的单位的电压矢量，所述瞬时空间矢量表示对所述压缩机用电动机(5)进行驱动的逆变器(3)在死区时间以外输出的电压(Vu、Vv、Vw)。
2.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
由针对至少三种非零电压矢量的关于时间的积分值的轨迹形成所述环(S)，所述非零电压矢量是所述电压矢量且其大小不为零。
3.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
所述期间是关于所述逆变器(3)的控制周期(T0)。
4.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
通过增大所述环的大小或者增加所述环的出现频度来增大所述压缩机用电动机(5)的发热量。
5.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述压缩机用电动机(5)处于停止的状态下形成所述环。
6.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述压缩机用电动机(5)处于旋转的状态下形成所述环。
7.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制方法，其中，
矢量宽度的下限值(Lm)是比在所述压缩机用电动机(5)的通常运转中所设定的第1值(L1)大的第2值(L2)，所述矢量宽度是关于非零电压矢量中的至少一对(V4、V6)分别连续地维持的时间(τ4’，τ6’)的长度，所述非零电压矢量是所述单位电压矢量且其大小不为零。
8.根据权利要求7所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述下限值(Lm)被设定为所述第1值(L1)的期间中，能够将在维持所述单位电压矢量的期间中输入所述逆变器(3)的电流作为直流电流(Idc)而测量。
9.根据权利要求7所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述下限值(Lm)被设定为所述第2值(L2)的期间之前，所述下限值被设定为比所述第2值小的第3值(L3)，控制所述逆变器(3)而使所述压缩机用电动机(5)启动。
10.根据权利要求8所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述下限值(Lm)被设定为所述第2值(L2)的期间之前，所述下限值被设定为比所述第2值小的第3值(L3)，控制所述逆变器(3)而使所述压缩机用电动机(5)启动。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的脉冲宽度调制方法，其中，
由针对至少三种非零电压矢量的关于时间的积分值的轨迹形成所述环(S)，所述非零电压矢量是所述电压矢量且其大小不为零。
12.根据权利要求4至10中任一项所述的脉冲宽度调制方法，其中，
所述轨迹在关于所述逆变器(3)的控制周期(T0)内形成所述环(S)。
13.根据权利要求5至10中任一项所述的脉冲宽度调制方法，其中，
通过增大所述环的大小或者增加所述环的出现频度来增大所述压缩机用电动机(5)的发热量。
14.根据权利要求7至10中任一项所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述压缩机用电动机(5)处于停止的状态下形成所述环。
15.根据权利要求7至10中任一项所述的脉冲宽度调制方法，其中，
在所述压缩机用电动机(5)处于旋转的状态下形成所述环。
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