CN111279602A - 功率转换装置 - Google Patents

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Abstract

控制部(50)对功率转换部(13)的开关动作进行控制。控制部(50)对与干扰相关的指标值进行监控，并至少按照多个频率分量中最接近于直流部(12)的谐振频率(fLC)的频率分量，补偿对功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。其中，所述干扰使供往功率转换部(13)的输入电流(idc)失真，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源(20)的电源频率(fp)的整数倍对应。

Description

功率转换装置
技术领域
本公开涉及一种功率转换装置。
背景技术
迄今，一种功率转换装置已广为人知，其将从交流电源供来的功率转换为具有规定的频率和电压的交流功率。例如，专利文献1公开了一种功率转换装置，其包括二极管桥、直交流转换部以及LC滤波器，该二极管桥将输入的三相交流电压转换为直流电压，该直交流转换部将由二极管桥转换得到的直流电压转换为交流电压并输出，该LC滤波器具有连接在二极管桥与直交流转换部之间的电抗器和连接在直交流转换部的输入端之间的电容器。需要说明的是，在专利文献1的功率转换装置中，电容器的容量为现有技术中的1/100以下。专利文献1的功率转换装置构成所谓的无电解电容功率转换装置。
在上述那样的功率转换装置(尤其是无电解电容功率转换装置)中会产生像具有电容器和电抗器的LC谐振电路中的谐振现象(LC谐振)那样的重复波形的干扰，可能因该干扰而使输入电流(供往直交流转换部的电流)产生失真。因此，在专利文献1的功率转换装置中，为了抑制输入电流的失真，根据电抗器的两端电压，对直交流转换部进行控制，以使直交流转换部的输入输出电压的传输特性为接近于一阶延迟系统的特性。
专利文献1：日本公开专利公报特开2008－29151号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
在专利文献1的功率转换装置中进行下述动作，即：根据电抗器的两端电压，补偿对直交流转换部(功率转换部)的开关动作的控制的操作量。然而，在专利文献1的功率转换装置中，因为利用基于电抗器的两端电压的比例控制来对操作量进行补偿，所以在该比例控制中会产生残留偏差，可能因该残留偏差而使输入电流(供往功率转换部的电流)中残留有波形的失真未充分减少的部分。因此，难以充分减少输入电流的失真。
于是，本公开的目的在于：提供一种功率转换装置，其能够充分减少输入电流的失真。
－用以解决技术问题的技术方案－
第一方面的公开涉及一种功率转换装置，功率转换装置包括功率转换部13、直流部12以及控制部50，所述功率转换部13利用多个开关元件的开关动作将从交流电源20输出的交流功率或从该交流功率转换得到的直流功率转换为具有规定的频率和电压的交流功率，所述直流部12具有使由于所述功率转换部13的开关动作产生的脉动平滑化的电容器12a和电抗器12b，所述控制部50对所述功率转换部13的开关动作进行控制，所述控制部50对与干扰相关的指标值进行监控，并至少按照多个频率分量中最接近于所述直流部12的谐振频率fLC的频率分量，补偿对所述功率转换部13的开关动作的控制的操作量，所述干扰使供往该功率转换部13的输入电流idc失真，多个所述频率分量包含在该指标值的变动中且与所述交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。
在上述第一方面中，与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量成为使输入电流idc失真的干扰的原因。此外，与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量往往相对较大。因此，按照多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量，补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。
第二方面的公开在上述第一方面的公开的基础上，在该第二方面的公开中，所述控制部50包括第一存储处理部200和开关控制部70，所述第一存储处理部200针对在存储周期Ps中预先设定好的每个存储相位角θs运算该存储相位角θs下的所述指标值的积分值并存储，所述存储周期Ps与所述交流电源20的电源周期Pin相应，所述开关控制部70构成为对所述功率转换部13的开关动作进行控制，且根据在所述第一存储处理部200中针对每个所述存储相位角θs存储的所述指标值的积分值，补偿对该功率转换部13的开关动作的控制的操作量。
在上述第二方面中，进行以下动作，即：根据针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值，补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量(即积分控制)，由此针对每个存储相位角θs能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零。这样一来，能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量。
第三方面的公开在上述第二方面的公开的基础上，在该第三方面中，所述第一存储处理部200将获取到的所述存储相位角θs下的指标值与下述乘积相加，该乘积是用存储在该第一存储处理部200中的该存储相位角θs下的指标值的积分值乘以小于1的正系数而得到的值，该第一存储处理部200将存储在该第一存储处理部200中的该存储相位角θs下的指标值的积分值更新为该相加得到的值。
在上述第三方面中，能够更新针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值，以使相对于针对每个存储相位角θs存储的指标值的变动的、指标值的积分值的变动较小(即指标值的积分值迅速稳定)。
第四方面的公开在上述第一方面的公开的基础上，在该第四方面中，所述控制部50具有加法部501、延迟部502以及开关控制部70，所述加法部501将输入的所述指标值与所述延迟部502的输出相加，所述延迟部502使所述加法部501的输出延迟且延迟时间与所述交流电源20的电源周期Pin的整数分之1对应，所述开关控制部70构成为对所述功率转换部13的开关动作进行控制，且根据所述加法部501的输出，补偿对该功率转换部13的开关动作的控制的操作量。
在上述第四方面中，通过将输入加法部501的指标值与延迟部502的输出相加，能够进行以下动作，即：根据指标值的积分值，补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量(即积分控制)。这样一来，因为能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零，所以能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量。
第五方面的公开在上述第一方面的公开的基础上，在该第五方面中，所述控制部50包括频率分量提取部601和开关控制部70，所述频率分量提取部601从多个频率分量中至少提取最接近于所述直流部12的谐振频率fLC的频率分量，多个所述频率分量包含在所述指标值的变动中且与所述交流电源20的电源频率fp的整数倍对应，所述开关控制部70构成为对所述功率转换部13的开关动作进行控制，且根据由所述频率分量提取部601提取出的频率分量，补偿对该功率转换部13的开关动作的控制的操作量。
在上述第五方面中，根据由频率分量提取部601提取出的频率分量，补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。
第六方面的公开在上述第一方面的公开的基础上，在该第六方面中，所述控制部50包括傅里叶运算处理部701和开关控制部70，所述傅里叶运算处理部701通过将所述指标值进行傅里叶变换，至少获取与多个频率分量中最接近于所述直流部12的谐振频率fLC的频率分量相关的运算结果，多个所述频率分量包含在该指标值的变动中且与所述交流电源20的电源频率fp的整数倍对应，所述开关控制部70构成为对所述功率转换部13的开关动作进行控制，且根据所述傅里叶运算处理部701的运算结果，补偿对该功率转换部13的开关动作的控制的操作量。
在上述第六方面中，根据傅里叶运算处理部701的运算结果，补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。
第七方面的公开在上述第二到第六方面中任一方面的公开的基础上，在该第七方面中，所述开关控制部70具有补偿量运算部80a、乘法部801、调节部802以及补偿处理部84，所述补偿量运算部80a导出补偿量rc*，该补偿量rc*至少与多个频率分量中最接近于所述直流部12的谐振频率fLC的频率分量相应，多个所述频率分量包含在所述指标值的变动中且与所述交流电源20的电源频率fp的整数倍对应，所述乘法部用由所述补偿量运算部80a导出的补偿量rc*乘以预先设定好的乘法系数，所述调节部802对所述乘法部801的乘法系数进行调节，以使该乘法部801的输出落入预先设定好的容许范围内，所述补偿处理部84根据所述乘法部801的输出，补偿对所述功率转换部13的开关动作的控制的操作量。
在上述第七方面中，对乘法部801的乘法系数进行调节，以使乘法部801的输出(用由补偿量运算部80a导出的补偿量rc*乘以乘法系数而得到的补偿量)落入容许范围内，由此能够使乘法部801的输出对控制的操作量的影响不会过大，该控制为对功率转换部13的开关动作的控制。
第八方面的公开在上述第一到第七方面中任一方面的公开的基础上，在该第八方面中，所述指标值为下述之一：所述电抗器12b的两端电压即电抗器电压VL、该电抗器电压VL与该电抗器电压VL的指令值之间的偏差、所述输入电流idc与该输入电流idc的指令值之间的偏差、所述电容器12a的两端电压即直流电压Vdc与该直流电压Vdc的指令值之间的偏差、该电容器12a的能量与该电容器12a的能量的指令值之间的偏差。
－发明的效果－
根据本公开，因为能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)，所以能够充分减少输入电流idc的失真。
根据第二方面的公开，因为针对每个存储相位角θs能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零，所以能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量，其结果是，能够充分减少输入电流idc的失真。
根据第三方面的公开，因为能够更新针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值，以使相对于针对每个存储相位角θs存储的指标值的变动的、指标值的积分值的变动较小(即指标值的积分值迅速稳定)，所以能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对功率转换部13的开关动作的控制的操作量的动作)的稳定性。
根据第四方面的公开，因为能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零，所以能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量，其结果是，能够充分减少输入电流idc的失真。
根据第五方面的公开，因为能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)，所以能够充分减少输入电流idc的失真。
根据第六方面的公开，因为能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)，所以能够充分减少输入电流idc的失真。
根据第七方面的公开，因为能够使乘法部801的输出对控制的操作量的影响不会过大，所以能够防止乘法部801的输出的过度影响导致无法进行功率转换部13的开关动作的情况，该控制为对功率转换部13的开关动作的控制。
附图说明
图1是示例出第一实施方式的功率转换装置的构成的电路图。
图2是示例出第一实施方式的控制部的构成的方框图。
图3是示例出第一实施方式的指标值处理部的构成的方框图。
图4是示例出成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量的图表。
图5是用于对第一实施方式的第一存储处理部的存储动作进行说明的时序图。
图6是用于对第一实施方式的第一存储处理部的存储动作进行说明的时序图。
图7是用于对第一实施方式的功率转换装置的工作情况进行说明的时序图。
图8是示例出功率转换装置的比较例中的直流电压、输入电流以及电源电流的波形的波形图。
图9是示例出第一实施方式的功率转换装置中的直流电压、输入电流以及电源电流的波形的波形图。
图10是示例出第一实施方式的变形例的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图11是示例出第二实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图12是示例出第二实施方式的变形例1的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图13是示例出第二实施方式的变形例2的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图14是示例出第三实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图15是示例出第四实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图16是用于对第四实施方式的第一存储处理部的存储动作进行说明的时序图。
图17是示例出第五实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图18是示例出第六实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图19是示例出第七实施方式的功率转换装置中的指标值处理部的构成的方框图。
图20是示例出第七实施方式的运算部的构成例的方框图。
图21是示例出第七实施方式的运算部的变形例的方框图。
图22是示例出第八实施方式的功率转换装置中的控制部的构成的方框图。
图23是示例出第八实施方式的限制器的变形例的方框图。
具体实施方式
下面，参照附图对实施方式进行详细说明。需要说明的是，在图中用同一符号表示相同或相当的部分，不再重复说明。
(第一实施方式)
图1示例出第一实施方式的功率转换装置10的构成。功率转换装置10构成为将从交流电源20供来的功率转换为具有规定的频率和电压的输出交流功率并供往电动机30(负载)。在该例中，交流电源20由三相交流电源构成，电动机30由三相交流电动机构成。即，在该功率转换装置10中，根据从交流电源20供来的三相交流功率生成规定的三相交流功率，该三相交流功率供往电动机30而驱动电动机30。需要说明的是，电动机30例如是内置式永磁电动机(Interior Permanent Magnet Motor，IPM电动机)，用于驱动空调机的压缩机(省略图示)。
在该例中，功率转换装置10包括交直流转换电路11、直流部12以及直交流转换电路13(功率转换部)。
〔交直流转换电路〕
交直流转换电路11对从交流电源20供来的功率进行整流。在该例中，交直流转换电路11对从交流电源20供来的交流功率(具体而言是三相交流功率)进行全波整流。例如，交直流转换电路11由二极管桥式电路构成，该二极管桥式电路是将多个整流二极管接线连接成桥状而得到的。
〔直流部〕
直流部12具有电容器12a和电抗器12b。电容器12a连接在直交流转换电路13的两个输入端之间，且构成为使由于直交流转换电路13的开关动作产生的脉动平滑化。电抗器12b连接在交直流转换电路11的两个输出端中的一输出端与直交流转换电路13的两个输入端中的一输入端之间。需要说明的是，电抗器12b也可以设在比交直流转换电路11更靠交流电源20的位置处。
在该例中，电容器12a的静电容量值设为满足下述条件的静电容量值：几乎无法使交直流转换电路11的输出平滑化，另一方面，能够使由于直交流转换电路13的开关动作产生的脉动平滑化。具体而言，电容器12a由小容量电容器(例如薄膜电容器)构成，该小容量电容器具有的静电容量值是一般的功率转换装置中用于使交直流转换电路11的输出平滑化的平滑电容器(例如电解电容器)的静电容量值的1/100左右。
如上所述，在该例中，因为电容器12a由小容量电容器构成，所以在直流部12中交直流转换电路11的输出几乎不会被平滑化，其结果是，在直流部12的输出(具体而言是电容器12a的两端电压)中，残留有具有与交流电源20的电源频率相应的频率(在该例中为三相交流电源即交流电源20的电源频率的六倍的频率)的脉动分量。
〔直交流转换电路(功率转换部)〕
直交流转换电路13具有多个开关元件，且构成为利用多个开关元件的开关动作将直流部12的输出(即从交流电源20输出的交流功率转换得到的直流功率)转换为具有规定的频率和电压的交流功率(在该例中为三相交流功率)。具体而言，直交流转换电路13具有多个开关元件和多个回流二极管。在该例中，直交流转换电路13为了将三相交流功率供往电动机30，而具有桥状接线连接的六个开关元件和分别与六个开关元件反向并联连接的六个回流二极管。详细而言，直交流转换电路13包括将两个开关元件互相串联连接得到的三个开关桥臂，三个开关桥臂的中点(即上臂一侧的开关元件与下臂一侧的开关元件的连接点)分别与电动机30的三相绕组(U相、V相、W相的绕组)相连。
〔各种传感器〕
在功率转换装置10中，设有电源相位检测部41、电动机角频率检测部42、电动机电流检测部43、电动机相位检测部44、电抗器电压检测部45、输入电流检测部46、直流电压检测部47等各种传感器。
电源相位检测部41构成为对交流电源20的电源电压Vin的相位角(电源相位角θin)进行检测。电动机角频率检测部42构成为对电动机30的电角的旋转角频率(电动机角频率ω)进行检测。电动机电流检测部43构成为对在电动机30的各相绕组(省略图示)中流动的电动机电流(在该例中为U相电流iu和W相电流iw)进行检测。电动机相位检测部44构成为对电动机30的转子(省略图示)的电角(电动机相位角θm)进行检测。
电抗器电压检测部45构成为对电抗器12b的两端电压(电抗器电压VL)进行检测。输入电流检测部46构成为对供往直交流转换电路13的电流(输入电流idc)进行检测。直流电压检测部47构成为对电容器12a的端子间电压(直流电压Vdc)进行检测。
〔控制部〕
功率转换装置10还包括控制部50。电动机30的电角的旋转角频率的指令值(角频率指令值ω*)等目标指令值、设在功率转换装置10中的各种传感器的检测值等输入到控制部50中。并且，控制部50根据上述目标指令值和各种传感器的检测值等，对直交流转换电路13的开关动作进行控制而对从直交流转换电路13供往电动机30的交流功率进行控制。例如，控制部50由CPU等运算处理部和存储部构成，该存储部是存储用于指示该运算处理部工作的程序和各种信息的存储器等。
控制部50对与干扰相关的指标值进行监控，该干扰使供往直交流转换电路13的输入电流idc失真。并且，控制部50至少按照多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。其中，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。
〈干扰〉
需要说明的是，使输入电流idc失真的干扰例如是具有在直流部12中产生的谐振现象(LC谐振)那样的重复波形的干扰。这样的干扰的周期为与交流电源20的电源周期Pin相应的周期。例如，直流部12的谐振现象所引起的重复波形的干扰的周期与三相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/6的周期对应。
〈指标值〉
指标值随使输入电流idc失真的干扰而变化。具体而言，使输入电流idc失真的干扰越大，指标值就越大。在该例中，将电抗器12b的两端电压即电抗器电压VL用作指标值。
〈成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量〉
如图4所示，在指标值(在该例中为电抗器电压VL)的变动中，包含与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量。与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量成为使输入电流idc失真的干扰的原因。此外，与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量往往相对较大。在图4之例中，第一个频率分量与交流电源20的电源频率fp对应，第二个、第三个、第四个、第五个、第六个频率分量分别与交流电源20的电源频率fp的两倍、三倍、四倍、五倍、六倍对应。并且，六个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的第四个频率分量相对较大。
〔控制部的构成〕
在该例中，控制部50具有指标值处理部60和开关控制部70。
〔指标值处理部〕
指标值处理部60构成为对与干扰相关的值(以下记为“指标值”)进行处理，该干扰使供往直交流转换电路13的电流即输入电流idc失真。具体而言，指标值处理部60构成为进行存储动作和输出动作，在存储动作中，对输入的指标值进行处理并存储，在输出动作中，将在存储动作中处理和存储后的指标值(指标值的积分值)输出。
〔开关控制部〕
开关控制部70构成为对直交流转换电路13的开关动作进行控制。在该例中，开关控制部70通过脉宽调制控制对直交流转换电路13的开关动作进行控制。
〈更新动作〉
开关控制部70构成为以预先设定好的周期(以下记为“更新周期”)进行以下动作，即：更新对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量(更新动作)。在开关控制部70的更新动作中，依次进行获取动作、导出动作、补偿动作以及生成动作。
在获取动作中，开关控制部70获取为了导出对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量(以下记为“控制操作量”)而需要的信息。在导出动作中，开关控制部70根据在获取动作中获取到的信息导出控制操作量。
在补偿动作中，开关控制部70根据指标值处理部60的输出(在该例中为后述的第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值)，对在导出动作中导出的控制操作量(对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量)进行补偿。
在生成动作中，开关控制部70根据在补偿动作中补偿后的控制操作量，生成开关控制部70的输出(具体而言是用于对直交流转换电路13的开关动作进行控制的信号)。像这样，就在每个更新周期更新开关控制部70的输出。
〈更新周期〉
需要说明的是，开关控制部70的更新周期例如设为与交流电源20的电源周期Pin相应的周期。在该例中，开关控制部70的更新周期设为三相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/(6×k)的周期。即，在该例中，在电源周期Pin的一周期中进行(6×k)次更新动作。需要说明的是，k是1以上的整数。
〔指标值处理部的构成〕
如图2所示，在该例中，指标值处理部60具有时刻控制部100和第一存储处理部200。
〈时刻控制部〉
时刻控制部100构成为对指标值处理部60的动作的时刻进行控制。
〈第一存储处理部：存储动作〉
第一存储处理部200构成为针对在存储周期Ps中预先设定好的每个存储相位角θs，运算该存储相位角θs下的指标值的积分值并存储的动作(存储动作)。在该存储动作中，将分别与在存储周期Ps中预先设定好的k个(k为2以上的整数)存储相位角θs对应的k个指标值的积分值存储到第一存储处理部200中。
在该例中，第一存储处理部200构成为针对每个存储相位角θs，将获取到的该存储相位角θs下的指标值与存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs下的指标值的积分值)相加，并将存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs的下指标值的积分值)更新为相加得到的值。
(存储周期)
存储周期Ps设为与交流电源20的电源周期Pin相应的周期。在该例中，存储周期Ps设为电源周期Pin的1/6的整数倍的周期(具体而言是电源周期Pin的1/6的周期)。需要说明的是，在该例中，开关控制部70的更新周期设为电源周期Pin的1/(6×k)的周期。即，在该例中，在存储周期Ps的一周期中进行k次开关控制部70的更新动作。
(存储相位角)
在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs分别与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作的开始时刻对应。即，在存储周期Ps的k个存储相位角θs中的第j个(j为0以上k－1以下的整数)存储相位角θs下的指标值的积分值与存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作中第j个更新动作对应。
(指标值的获取时刻)
需要说明的是，在存储周期Ps中的获取指标值(在该例中为电抗器电压VL)的时刻与在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs对应。在该例中，在存储周期Ps中的k次获取时刻(指标值的获取时刻)分别与在存储周期Ps中的k个存储相位角θs对应。即，在该例中，获取在存储周期Ps的k个存储相位角θs中的各存储相位角θs下的指标值。
〈第一存储处理部：输出动作〉
第一存储处理部200还构成为进行依次输出针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值的动作(输出动作)。具体而言，第一存储处理部200针对在输出周期中预先设定好的每个输出相位角θo，输出针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值中与该输出相位角θo对应的指标值的积分值。在该输出动作中，在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo中的各输出相位角θo下，输出存储在第一存储处理部200的k个指标值的积分值(分别与k个存储相位角θs对应的k个指标值的积分值)中与该输出相位角θo对应的指标值的积分值。
(输出周期)
输出周期的长度与存储周期Ps的长度相同。在该例中，与存储周期Ps一样，输出周期设为电源周期Pin的1/6的整数倍的周期(具体而言是电源周期Pin的1/6的周期)。
(输出相位角)
在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo分别与在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs对应。即，在输出周期的k个输出相位角θo中的第j个输出相位角θo下从第一存储处理部200输出的指标值的积分值相当于在存储周期Ps的k个存储相位角θs中的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值。
在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo分别与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作中的补偿动作的开始时刻对应。即，在输出周期的k个输出相位角θo中的第j个输出相位角θo下从第一存储处理部200输出的指标值的积分值用于在存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作中第j个更新动作中的补偿动作。
〈时刻控制部的构成〉
如图3所示，在该例中，时刻控制部100具有相位转换部101、相位运算部102、输入索引生成部103以及输出索引生成部104。
(相位转换部)
相位转换部101构成为将由电源相位检测部41检测出的电源相位角(在交流电源20的电源周期Pin中的电源相位角θin)转换为在存储周期Ps中的存储相位角θs。由相位转换部101得到的存储相位角θs随时间的推移从零向2π逐渐增大。
(相位运算部)
相位运算部102构成为根据由相位转换部101得到的存储相位角θs，运算在输出周期中的输出相位角θo。例如，相位运算部102使在存储周期Ps中的存储相位角θs延迟规定量而生成在输出周期中的输出相位角θo。与由相位转换部101得到的存储相位角θs一样，由相位运算部102得到的输出相位角θo随时间的推移从零向2π逐渐增大。
(输入索引生成部)
输入索引生成部103构成为根据由相位转换部101得到的存储相位角θs，生成输入索引idx1。输入索引idx1示出与后述的k个存储区域中应选择的存储区域对应的编号。需要说明的是，输入索引idx1的编号为0～k－1的整数中的任一整数。
具体而言，当由相位转换部101得到的存储相位角(在存储周期Ps中的存储相位角θs)为预先设定好的第j个存储相位角θs时，输入索引生成部103将输入索引idx1的编号设为“j”。在该例中，在存储周期Ps的k个存储相位角θs中的第j个存储相位角θs为“(2π/k)×j”。并且，输入索引idx1的编号为“θs/(2π/k)”。
(输出索引生成部)
输出索引生成部104构成为根据由相位运算部102得到的输出相位角θo，生成输出索引idx2。输出索引idx2示出与后述的k个存储区域中应选择的存储区域对应的编号。需要说明的是，输出索引idx2的编号为0～k－1的整数中的任一整数。
具体而言，当由相位运算部102得到的输出相位角(在输出周期中的输出相位角θo)为在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo中第j个输出相位角θo时，输出索引生成部104将输出索引idx2的编号设为“j”。在该例中，在输出周期的k个输出相位角θo中的第j个输出相位角θo为“(2π/k)×j”。并且，输出索引idx2的编号为“θo/(2π/k)”。
〈第一存储处理部的构成〉
如图3所示，在该例中，第一存储处理部200具有第一存储部201、第一输入选择部202、积分值选择部203、加法器204以及第一输出选择部205。
(第一存储部)
第一存储部201具有分别与预先设定好的k个存储相位角θs对应的k个存储区域。在第一存储部201的k个存储区域中，分别存储与k个存储相位角θs对应的k个指标值的积分值。具体而言，在第一存储部201的第j个存储区域中，存储第j个存储相位角θs下的指标值的积分值。
(第一输入选择部)
第一输入选择部202构成为根据由输入索引生成部103生成的输入索引idx1，从第一存储部201的k个存储区域中选择任一个存储区域。
(积分值选择部)
积分值选择部203构成为根据由输入索引生成部103生成的输入索引idx1，从第一存储部201的k个存储区域中选择任一个存储区域，并读取存储在选出的该存储区域中的指标值的积分值。需要说明的是，由积分值选择部203选择的存储区域与由第一输入选择部202选择的存储区域相同。
(加法器)
加法器204构成为将输入的指标值(在该例中为电抗器电压VL)与由积分值选择部203读取出的指标值的积分值相加。加法器204的输出(新的指标值的积分值)存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的存储区域中。这样一来，更新存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的存储区域中的指标值的积分值。
(第一输出选择部)
第一输出选择部205构成为根据由输出索引生成部104生成的输出索引idx2，从第一存储部201的k个存储区域中选择任一个存储区域，并读取存储在该存储区域中的指标值的积分值而输出。
〔第一存储处理部的存储动作〕
下面，参照图5，对第一存储处理部200的存储动作进行说明。在该例中，第一存储处理部200中存储有分别与在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs对应的k个指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)。存储周期Ps设为交流电源20的电源周期Pin的1/6的周期。此外，获取在存储周期Ps的k个存储相位角θs中的各存储相位角θs下的指标值(在该例中为电抗器电压VL)。
如图5所示，在交流电源20的电源周期Pin(即交流电源20的电源电压Vin的周期)中，电源相位角θin随时间的推移从零向2π逐渐增大。时刻控制部100的相位转换部101将在电源周期Pin中的电源相位角θin转换为在存储周期Ps中的存储相位角θs。这样一来，就规定了多个存储周期Ps。在该例中，在交流电源20的电源周期Pin的一周期中规定了六个存储周期Ps。
如图5所示，在多个存储周期Ps的各个存储周期Ps中，当存储相位角θs为预先设定好的第j个存储相位角θs时，获取第j个存储相位角θs下的指标值(在该例中为电抗器电压VL)，用获取到的该指标值更新存储在第一存储处理部200中的k个指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)中第j个指标值的积分值。
像这样，就在每个存储周期Ps中更新针对k个存储相位角θs中的每个存储相位角θs存储的指标值的积分值(即k个指标值的积分值)。
〔第一存储处理部所进行的存储动作的详情〕
下面，参照图6，对第一存储处理部200的存储动作进行详细说明。图6示出在第m个存储周期Ps中的输入索引idx1的编号、电抗器电压VL以及第一存储处理部200的存储值(k个指标值的积分值)的变化情况。在图6中，举出电抗器电压VL作为指标值之例。
如图6所示，当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j”。此外，获取第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL。例如，电抗器电压检测部45对第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL进行检测，将检测出的该电抗器电压VL输入第一存储处理部200。
在第一存储处理部200中，读取存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个电抗器电压VL的积分值。并且，将获取到的第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL与从第一存储部201的第j个存储区域读取出的第j个电抗器电压VL的积分值相加，将该相加得到的值(新的第j个电抗器电压VL的积分值)存储到第一存储部201的第j个存储区域中。这样一来，更新存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个电抗器电压VL的积分值(即第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL的积分值)。
此处，将存储在第一存储部201的第j个存储区域中的更新前的电抗器电压VL的积分值设为“j(m－1)”，将获取到的第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL设为“VL(j)”，将存储在第一存储部201的第j个存储区域中的更新后的电抗器电压VL的积分值设为“j(m)”，则j(m)＝j(m－1)+VL(j)。
当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j+1个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j+1”。此外，获取第j+1个存储相位角θs下的电抗器电压VL。并且，在第一存储处理部200中，更新存储在第一存储部201的第j+1个存储区域中的第j+1个电抗器电压VL的积分值(即第j+1个存储相位角θs下的电抗器电压VL的积分值)。
此处，将存储在第一存储部201的第j+1个存储区域中的更新前的电抗器电压VL的积分值设为“j+1(m－1)”，将获取到的第j+1个存储相位角θs下的电抗器电压VL设为“VL(j+1)”，将存储在第一存储部201的第j+1个存储区域中的更新后的电抗器电压VL的积分值设为“j+1(m)”，则j+1(m)＝j+1(m－1)+VL(j+1)。
当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j+2个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j+2”。此外，获取第j+2个存储相位角θs下的电抗器电压VL。并且，在第一存储处理部200中，更新存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的第j+2个电抗器电压VL的积分值(即第j+2个存储相位角θs下的电抗器电压VL的积分值)。
此处，将存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的更新前的电抗器电压VL的积分值设为“j+2(m－1)”，将获取到的第j+2个存储相位角θs下的电抗器电压VL设为“VL(j+2)”，将存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的更新后的电抗器电压VL的积分值设为“j+2(m)”，则j+2(m)＝j+2(m－1)+VL(j+2)。
在每个存储周期Ps中反复进行上述动作，在每个存储周期Ps中更新针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)。
〔开关控制部的构成〕
如图2所示，在该例中，开关控制部70具有速度控制部71、脉动指令生成部72、乘法器73、电流指令生成部74、dq转换部75、电流控制部76、指令转换部77、补偿部80以及驱动信号生成部90。
〈速度控制部〉
速度控制部71构成为导出电动机角频率检测部42的检测值(即电动机角频率ω)与电动机30的电角的旋转角频率的指令值(角频率指令值ω*)之间的偏差，并对该偏差进行比例积分运算来导出扭矩指令值iT*。
〈脉动指令生成部〉
脉动指令生成部72构成为根据电源相位检测部41的检测值(即电源相位角θin)，导出按照交流电源20的电源电压Vin的频率进行脉动的脉动指令值(在该例中为电源相位角θin的正弦值的绝对值|sinθin|)。
〈乘法器〉
乘法器73构成为用由速度控制部71导出的扭矩指令值iT*乘以由脉动指令生成部72导出的脉动指令值(在该例中为电源相位角θin的正弦值的绝对值|sinθin|)来导出电流指令值idq*。
〈电流指令生成部〉
电流指令生成部74构成为根据由乘法器73导出的电流指令值idq*和电动机电流的相位角的指令值β*，导出d轴电流指令值id*和q轴电流指令值iq*。具体而言，电流指令生成部74用电流指令值idq*乘以指令值β*的正弦值-sinβ*来导出d轴电流指令值id*，并用电流指令值idq*乘以指令值β*的余弦值cosβ*来导出q轴电流指令值iq*。
〈dq转换部〉
dq转换部75构成为根据电动机电流检测部43的检测值(在该例中为U相电流iu和W相电流iw)和电动机相位检测部44的检测值(即电动机相位角θm)，导出电动机30的d轴电流id和q轴电流iq。
〈电流控制部〉
电流控制部76构成为根据由电流指令生成部74导出的d轴电流指令值id*和q轴电流指令值iq*以及由dq转换部75导出的d轴电流id和q轴电流iq，导出d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。具体而言，电流控制部76导出d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*，保证d轴电流指令值id*与d轴电流id之间的偏差、q轴电流指令值iq*与q轴电流iq之间的偏差分别较小。
〈指令转换部〉
指令转换部77构成为根据由电流控制部76导出的d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*，导出电压振幅指令值r1*和电压相位指令值θ*。
〈补偿部〉
补偿部80构成为根据指标值处理部60的输出，对由指令转换部77导出的电压振幅指令值r1*进行补偿，并输出补偿后的电压振幅指令值r2*。即，在该例中，开关控制部70构成为根据指标值处理部60的输出(具体而言是在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值)，对直交流转换电路13的电压进行控制(补偿)。
在该例中，补偿部80具有补偿量运算部80a和补偿处理部84。
(补偿量运算部)
补偿量运算部80a导出补偿量rc*，该补偿量rc*至少与多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量相应，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。在该例中，补偿量运算部80a具有第一补偿量运算部81、第二补偿量运算部82以及加法器83。
第一补偿量运算部81构成为根据从第一存储处理部200输出的指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)，导出第一补偿量rc1*。例如，第一补偿量运算部81用从第一存储处理部200输出的指标值的积分值乘以预先设定好的第一补偿系数来导出第一补偿量rc1*。
第二补偿量运算部82构成为根据输入的指标值(在该例中为由电抗器电压检测部45检测出的电抗器电压VL)，导出第二补偿量rc2*。例如，第二补偿量运算部82用输入的指标值乘以预先设定好的第二补偿系数来导出第二补偿量rc2*。
加法器83将由第一补偿量运算部81导出的第一补偿量rc1*与由第二补偿量运算部82导出的第二补偿量rc2*相加来导出补偿量rc*。
(补偿处理部)
补偿处理部84根据补偿量运算部80a的输出(即补偿量rc*)，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。在该例中，补偿处理部84由加法器构成。
构成补偿处理部84的加法器将由指令转换部77导出的电压振幅指令值r1*与由加法器83导出的补偿量rc*相加来导出补偿后的电压振幅指令值r2*。
〈驱动信号生成部〉
驱动信号生成部90构成为根据从补偿部80输出的补偿后的电压振幅指令值r2*和由指令转换部77导出的电压相位指令值θ*，生成用于对直交流转换电路13中的开关元件的导通和关断进行控制的驱动信号。
〔功率转换装置的工作情况〕
下面，参照图7，对功率转换装置10的工作情况进行说明。图7示出在第m个存储周期Ps中的输入索引idx1的编号、开关控制部70的动作、输出索引idx2的编号以及第一存储处理部200的输出的变化情况。需要说明的是，在图7之例中，在存储周期Ps中的k个存储相位角θs分别与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作的开始时刻同步，在输出周期中的k个输出相位角θo分别与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的k次更新动作中的补偿动作的开始时刻同步。在功率转换装置10中，在每个存储周期Ps中反复进行下述动作。
如图7所示，在第m个存储周期Ps中开关控制部70的第j次更新动作开始后，输入索引idx1为“j”。这样一来，在第一存储处理部200中，更新存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个指标值的积分值(第j个存储相位角θs下的指标值的积分值)。
在第m个存储周期Ps中开关控制部70的第j次更新动作开始后，开关控制部70开始进行获取动作。在该获取动作中，获取为了导出控制操作量而需要的信息(在该例中，为电动机角频率ω、电源相位角θin、U相电流iu、W相电流iw、电动机相位角θm等)。
在开关控制部70的第j次更新动作中获取动作结束后，开关控制部70开始进行导出动作。在该导出动作中，根据在获取动作中获取到的信息导出控制操作量。具体而言，速度控制部71根据电动机角频率ω与角频率指令值ω*之间的偏差导出扭矩指令值iT*，脉动指令生成部72根据电源相位角θin导出脉动指令值(正弦绝对值|sinθin|)。乘法器73用扭矩指令值iT*乘以脉动指令值(正弦绝对值|sinθin|)来导出电流指令值idq*，电流指令生成部74根据电流指令值idq*和电动机电流的相位角的指令值β*来导出d轴电流指令值id*和q轴电流指令值iq*。另一方面，dq转换部75根据电动机电流(在该例中为U相电流iu和W相电流iw)和电动机相位角θm来导出d轴电流id和q轴电流iq。并且，电流控制部76根据d轴电流指令值id*、q轴电流指令值iq*、d轴电流id以及q轴电流iq来导出d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*，指令转换部77根据d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*来导出电压振幅指令值r1*和电压相位指令值θ*。像这样，就导出了控制操作量(在该例中为导出电压振幅指令值r1*和电压相位指令值θ*)。
在开关控制部70的第j次更新动作中导出动作结束后，开关控制部70开始进行补偿动作。在开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作开始后，在输出周期中的输出相位角θo为预先设定好的第j个输出相位角θo，输出索引idx2为“j”。这样一来，在第一存储处理部200中，存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个指标值的积分值(即在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值j(m))就输出到开关控制部70。
另一方面，在开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作中，根据指标值处理部60的输出(即第j个存储相位角θs下的指标值的积分值)对在导出动作中导出的控制操作量进行补偿。具体而言，第一补偿量运算部81根据从第一存储处理部200输出的指标值的积分值导出第一补偿量rc1*，第二补偿量运算部82根据输入的指标值(即第j个存储相位角θs下的指标值)导出第二补偿量rc2*，加法器83将第一补偿量rc1*与第二补偿量rc2*相加来导出补偿量rc*。补偿处理部84将在导出动作中导出的电压振幅指令值r1*与补偿量rc*相加来导出补偿后的电压振幅指令值r2*。像这样，就对控制操作量进行了补偿而得到补偿后的控制操作量(在该例中为补偿后的电压振幅指令值r2*)。
在开关控制部70的第j次更新动作中补偿动作结束后，开关控制部70开始进行生成动作。在该生成动作中，根据在补偿动作中得到的补偿后的控制操作量生成开关控制部70的输出。具体而言，驱动信号生成部90根据补偿后的电压振幅指令值r2*和电压相位指令值θ*，生成用于对直交流转换电路13中的开关元件的导通和关断进行控制的驱动信号。
如上所述，在第m个存储周期Ps中进行的开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作中，用与开关控制部70的第j次更新动作对应的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值(具体而言是在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值j(m))对控制操作量进行补偿。
〔实施方式与比较例的对比〕
下面，参照图8和图9，对第一实施方式的功率转换装置10和功率转换装置的比较例进行对比和说明。在该功率转换装置的比较例中，省略图2所示的指标值处理部60、第一补偿量运算部81以及加法器83，第二补偿量运算部82的输出输入补偿处理部84。该功率转换装置的比较例的其他构成与图2所示的功率转换装置10的构成相同。即，在该功率转换装置的比较例中，在开关控制部70的补偿动作中，进行根据指标值的对操作量的补偿(即比例控制)，但不进行根据指标值的积分值的对操作量的控制(即积分控制)。
图8示出功率转换装置的比较例的直流电压Vdc、输入电流idc以及电源电流的波形。如图8所示，在功率转换装置的比较例中，因为仅进行根据指标值的对操作量的补偿(即比例控制)，所以在该比例控制中会产生残留偏差，因该残留偏差而使输入电流idc中残留有波形的失真未充分减少的部分。其结果是，在电源电流中也会残留波形的失真未充分减少的部分。
图9示出第一实施方式的功率转换装置10的直流电压Vdc、输入电流idc以及电源电流的波形。如图9所示，在第一实施方式的功率转换装置10中，不仅进行根据指标值的对操作量的补偿(即比例控制)，而且进行根据指标值的积分值的对操作量的控制(即积分控制)。因此，针对每个存储相位角θs能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零。这样一来，针对每个存储相位角θs能够减少输入电流idc的失真，从而针对每个存储相位角θs能够减少电源电流的失真。
〔第一实施方式的效果〕
如上所述，至少按照多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中至少最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)，其中，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。这样一来，能够充分减少输入电流idc的失真。
具体而言，进行以下动作，即：根据针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量(在该例中为电压振幅指令值r1*)(即积分控制)，由此针对每个存储相位角θs能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零。这样一来，因为能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量，所以能够充分减少输入电流idc的失真。
当交流电源20为三相交流电源时，使输入电流idc失真的干扰的周期与交流电源20的电源周期Pin的1/6的周期对应。因此，通过将存储周期Ps设为与交流电源20的电源周期Pin的1/6的整数倍对应的周期，针对每个存储相位角θs能够高精度地运算指标值的积分值，该指标值与使输入电流idc失真的干扰相关。这样一来，能够高精度地进行开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)。
在该例中，开关控制部70构成为根据在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值和针对每个存储相位角θs获取到的指标值，进行下述动作(即比例积分控制)，即：补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。根据上述构成方式，因为能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)的响应性，所以能够迅速减少输入电流idc的失真。
(第一实施方式的变形例)
图10示例出第一实施方式的变形例的功率转换装置10中的第一存储处理部200的构成。在该第一存储处理部200中，省略图3所示的相位运算部102、输出索引生成部104以及第一输出选择部205。在该第一存储处理部200中，加法器204的输出供往开关控制部70(具体而言是第一补偿量运算部81)。
在如上所述构成的情况下，也能够得到与第一实施方式的功率转换装置10的效果相同的效果。
(第二实施方式)
在第二实施方式的功率转换装置10中，第一存储处理部200的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第二实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〈第一存储处理部〉
在第二实施方式的功率转换装置10中，第一存储处理部200构成为针对每个存储相位角θs，将获取到的该存储相位角θs下的指标值与下述乘积相加，该乘积是用存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs下的指标值的积分值)乘以小于1的正系数而得到的值，并将存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs下的指标值的积分值)更新为相加得到的值。
如图11所示，第二实施方式的第一存储处理部200在图3所示的第一实施方式的第一存储处理部200的构成的基础上，具有第一校正部206和第二校正部207。
第一校正部206构成为用由积分值选择部203读取出的第j个指标值的积分值(在该例中为电抗器电压VL的积分值)乘以预先设定好的第一校正系数。第二校正部207构成为用输入的指标值(在该例中为电抗器电压VL)乘以预先设定好的第二校正系数。需要说明的是，第一校正系数设为小于1的正数，第二校正系数设为任意正数。
加法器204将第一校正部206的输出(即与第一校正系数相乘得到的指标值的积分值)与第二校正部207的输出(即与第二校正系数相乘得到的指标值)相加。即，在加法器204中，对输入的指标值与第j个指标值的积分值进行加权求和。加法器204的输出(即新的指标值的积分值)存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的第j个存储区域中。这样一来，更新存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的第j个存储区域中的指标值的积分值(即第j个存储相位角θs下的指标值的积分值)。
〔第二实施方式的效果〕
通过如上所述构成第一存储处理部200，能够更新针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值，以使相对于针对每个存储相位角θs存储的指标值的变动的、指标值的积分值的变动较小(即指标值的积分值迅速稳定)。这样一来，能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)的稳定性。
需要说明的是，第一校正部206也可以构成为按照存储相位角θs对第一校正系数进行变更。例如，第一校正部206也可以构成为按照存储相位角θs对第一校正系数进行变更，以使使输入电流idc失真的干扰相对较大的存储相位角θs下的第一校正系数较大，使输入电流idc失真的干扰相对较小的存储相位角θs下的第一校正系数较小。通过这样构成，能够进一步提高开关控制部70所进行的补偿动作的稳定性。
(第二实施方式的变形例1)
图12示例出第二实施方式的变形例1的功率转换装置10中的第一存储处理部200的构成。该第一存储处理部200构成为针对每个存储相位角θs，将获取到的该存储相位角θs下的指标值与存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs下的指标值的积分值)相加，并将存储在第一存储处理部200中的指标值的积分值(该存储相位角θs下的指标值的积分值)更新为下述乘积，该乘积是用该相加得到的值乘以小于1的正系数而得到的值。
如图12所示，该第一存储处理部200具有校正部210，来替代图11所示的第一校正部206和第二校正部207。需要说明的是，第二实施方式的变形例1的第一存储处理部200的其他构成与第二实施方式的第一存储处理部200的构成相同。
校正部210构成为用加法器204的输出乘以预先设定好的校正系数。需要说明的是，校正系数设为小于1的正数。校正部210的输出(即新的指标值的积分值)存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的第j个存储区域中。这样一来，更新存储在由第一输入选择部202从第一存储部201的k个存储区域中选出的第j个存储区域中的指标值的积分值(即第j个存储相位角θs下的指标值的积分值)。
〔第二实施方式的变形例1的效果〕
在第二实施方式的变形例1中，因为能够使指标值的积分值不发散，所以能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)的稳定性。
需要说明的是，校正部210也可以构成为按照存储相位角θs对校正系数进行变更。例如，校正部210也可以构成为按照存储相位角θs对校正系数进行变更，以使使输入电流idc失真的干扰相对较大的存储相位角θs下的校正系数较大，使输入电流idc失真的干扰相对较小的存储相位角θs下的校正系数较小。通过这样构成，能够进一步提高开关控制部70所进行的补偿动作的稳定性。
(第二实施方式的变形例2)
图13示例出第二实施方式的变形例2的功率转换装置10中的第一存储处理部200的构成。该第一存储处理部200具有第一限制器221和第二限制器222，来代替图11所示的第一校正部206和第二校正部207。需要说明的是，第二实施方式的变形例2的第一存储处理部200的其他构成与第二实施方式的第一存储处理部200的构成相同。
第一限制器221对加法器204的输出进行限制，以使加法器204的输出(即指标值的积分值)不超过预先设定好的第一上限值。具体而言，当加法器204的输出不超过第一上限值时，第一限制器221使加法器204的输出通过而不进行限制，当加法器204的输出超过第一上限值时，第一限制器221输出第一上限值来代替加法器204的输出。第一限制器221的输出供往第一输入选择部202。
第二限制器222对第一输出选择部205的输出进行限制，以使第一输出选择部205的输出(即第一存储处理部200的输出)不超过预先设定好的第二上限值。具体而言，当第一输出选择部205的输出不超过第二上限值时，第二限制器222使第一输出选择部205的输出通过而不进行限制，当第一输出选择部205的输出超过第二上限值时，第二限制器222输出第二上限值来代替第一输出选择部205的输出。第二限制器222的输出供往开关控制部70(具体而言是第一补偿量运算部81)。
〔第二实施方式的变形例2的效果〕
在第二实施方式的变形例2中，因为能够使指标值的积分值不发散，所以能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)的稳定性。
(第三实施方式)
在第三实施方式的功率转换装置10中，指标值处理部60的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第三实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〔指标值处理部〕
如图14所示，第三实施方式的指标值处理部60在图3所示的第一实施方式的指标值处理部60的构成的基础上，具有第二存储处理部300。第三实施方式的时刻控制部100还具有第一输出索引生成部105和第二输出索引生成部106，来代替图3所示的输出索引生成部104。
〈第二存储处理部〉
第二存储处理部300构成为针对在存储周期Ps中预先设定好的每个存储相位角θs，进行存储该存储相位角θs下的指标值的动作(存储动作)。在该存储动作中，将分别与在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs对应的k个指标值存储到第二存储处理部300中。
在该例中，第二存储处理部300构成为针对每个存储相位角θs，将存储在第二存储处理部300中的指标值(该存储相位角θs下的指标值)更新为获取到的该存储相位角θs下的指标值。
第二存储处理部300还构成为进行依次输出针对每个存储相位角θs存储的指标值的动作(输出动作)。具体而言，第二存储处理部300针对在输出周期中预先设定好的每个输出相位角θo，输出针对每个存储相位角θs存储的指标值中与该输出相位角θo对应的指标值。在该输出动作中，在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo中的各输出相位角θo下，输出存储在第二存储处理部300的k个指标值(分别与k个存储相位角θs对应的k个指标值)中与该输出相位角θo对应的指标值。
需要说明的是，在该例中，第二存储处理部300的存储周期Ps和输出周期与第一存储处理部200的存储周期Ps和输出周期相同。第二存储处理部300的在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs与第一存储处理部200的在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs相同，第二存储处理部300的在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo与第一存储处理部200的在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo相同。
〈时刻控制部的构成〉
与图3所示的输出索引生成部104一样，第一输出索引生成部105构成为根据由相位运算部102得到的输出相位角θo，生成输出索引idx2。
第二输出索引生成部106根据由相位运算部102得到的输出相位角θo，生成输出索引idx3。与输出索引idx2一样，输出索引idx3示出与后述的k个存储区域中应选择的存储区域对应的编号。需要说明的是，输出索引idx3的编号为0～k－1的整数中的任一整数。
具体而言，当由相位运算部102得到的输出相位角(在输出周期中的输出相位角θo)为在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo中第j个输出相位角θo时，第二输出索引生成部106将输出索引idx3的编号设为“j”。在该例中，在输出周期的k个输出相位角θo中的第j个输出相位角θo为“(2π/k)×j”。并且，输出索引idx3的编号为“θo/(2π/k)”。
在该例中，由第一输出索引生成部105生成的输出索引idx2的编号与由第二输出索引生成部106生成的输出索引idx3的编号相同。
〈第二存储处理部的构成〉
如图14所示，第二存储处理部300具有第二存储部301、第二输入选择部302以及第二输出选择部303。
(第二存储部)
第二存储部301具有分别与预先设定好的k个存储相位角θs对应的k个存储区域。在第二存储部301的k个存储区域中，分别存储与k个存储相位角θs对应的k个指标值。具体而言，在第二存储部301的第j个存储区域中，存储第j个存储相位角θs下的指标值。
(第二输入选择部)
第二输入选择部302构成为根据由输入索引生成部103生成的输入索引idx1，从第二存储部301的k个存储区域中选择任一个存储区域。在由第二输入选择部302选出的存储区域中，存储输入的指标值(在该例中为电抗器电压VL)。
(第二输出选择部)
第二输出选择部303构成为根据由第二输出索引生成部106生成的输出索引idx3，从第二存储部301的k个存储区域中选择任一个存储区域，并读取存储在该存储区域中的指标值而输出。在该例中，从第二存储处理部300输出的指标值输入图2所示的补偿部80的第二补偿量运算部82。
〈开关控制部〉
在第三实施方式的功率转换装置10中，开关控制部70根据在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值和在第二存储处理部300中针对每个存储相位角θs存储的指标值，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。即，在第三实施方式的功率转换装置10中，开关控制部70在每个存储周期Ps中进行下述更新动作。
首先，在第m个存储周期Ps中开关控制部70的第j次更新动作开始后，输入索引idx1为“j”。这样一来，在第一存储处理部200中，更新存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个指标值的积分值(第j个存储相位角θs下的指标值的积分值)。在第二存储处理部300中，更新存储在第二存储部301的第j个存储区域中的第j个指标值(第j个存储相位角θs下的指标值)。
在第m个存储周期Ps中开关控制部70的第j次更新动作开始后，开关控制部70开始进行获取动作。在该获取动作中，获取为了导出控制操作量而需要的信息。
在开关控制部70的第j次更新动作中获取动作结束后，开关控制部70开始进行导出动作。在该导出动作中，根据在获取动作中获取到的信息导出控制操作量。
在开关控制部70的第j次更新动作中导出动作结束后，开关控制部70开始进行补偿动作。在开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作开始后，在输出周期中的输出相位角θo为预先设定好的第j个输出相位角θo，输出索引idx2为“j”。这样一来，在第一存储处理部200中，存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个指标值的积分值(即在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值j(m))就输出到开关控制部70。此外，输出索引idx3也为“j”。这样一来，在第二存储处理部300中，存储在第二存储部301的第j个存储区域中的第j个指标值(即在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值)就输出到开关控制部70。
另一方面，在开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作中，根据指标值处理部60的输出(即第j个存储相位角θs下的指标值的积分值和第j个存储相位角θs下的指标值)对在导出动作中导出的控制操作量进行补偿。具体而言，第一补偿量运算部81根据从第一存储处理部200输出的指标值的积分值导出第一补偿量rc1*，第二补偿量运算部82根据从第二存储处理部300输出的指标值导出第二补偿量rc2*，加法器83将第一补偿量rc1*与第二补偿量rc2*相加来导出补偿量rc*。补偿处理部84将在导出动作中导出的电压振幅指令值r1*与补偿量rc*相加来导出补偿后的电压振幅指令值r2*。像这样，就对控制操作量进行了补偿而得到补偿后的控制操作量(在该例中为补偿后的电压振幅指令值r2*)。
在开关控制部70的第j次更新动作中补偿动作结束后，开关控制部70开始进行生成动作。在该生成动作中，根据在补偿动作中得到的补偿后的控制操作量生成开关控制部70的输出。
如上所述，在第m个存储周期Ps中进行的开关控制部70的第j次更新动作中的补偿动作中，用与开关控制部70的第j次更新动作对应的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值(具体而言是在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值的积分值j(m))和第j个存储相位角θs下的指标值(具体而言是在第m个存储周期Ps中被更新的第j个存储相位角θs下的指标值)对控制操作量进行补偿。
〔第三实施方式的效果〕
如上所述，进行以下动作，即：根据针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值和针对每个存储相位角θs存储的指标值，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量(即比例积分控制)，由此能够提高开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)的响应性。这样一来，能够迅速减少输入电流idc的失真。
(第四实施方式)
在第四实施方式的功率转换装置10中，第一存储处理部200的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第四实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〈第一存储处理部〉
在第四实施方式的功率转换装置10中，第一存储处理部200构成为根据在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值中的至少两个指标值的积分值，插入与下述存储相位角θs对应的指标值的积分值，该存储相位角θs是分别与该两个指标值的积分值对应的两个存储相位角θs之间的另一存储相位角θs。
如图15所示，第四实施方式的第一存储处理部200在图3所示的第一实施方式的第一存储处理部200的构成的基础上，具有插值部208。
(插值部)
插值部208构成为根据分别存储在第一存储部201的k个存储区域中的k个指标值的积分值中的至少两个指标值的积分值，插入与下述存储相位角θs对应的指标值的积分值，该存储相位角θs是分别与该两个指标值的积分值对应的两个存储相位角θs之间的另一存储相位角θs。
例如，插值部208选择第一存储部201的k个存储区域中的第j个存储区域和第j+2个存储区域，并读取分别存储在选出的该第j个存储区域和该第j+2个存储区域中的第j个指标值的积分值和第j+2个指标值的积分值。插值部208根据读取出的第j个指标值的积分值和第j+2个指标值的积分值(即第j个存储相位角θs下的指标值的积分值和第j+2个存储相位角θs下的指标值的积分值)，导出与第j个存储相位角θs和第j+2个存储相位角θs之间的第j+1个存储相位角θs对应的第j+1个指标值的积分值。例如，插值部208对第j个指标值的积分值和第j+2个指标值的积分值进行平均来导出第j+1个指标值的积分值。然后，插值部208将导出的第j+1个指标值的积分值(即第j+1个存储相位角θs下的指标值的积分值)存储到第一存储部201的k个存储区域中与第j+1个存储相位角θs对应的存储区域中。这样一来，更新存储在第j+1个存储区域中的第j+1个指标值的积分值。
〔第一存储处理部的存储动作〕
下面，参照图16，对第四实施方式的第一存储处理部200的存储动作进行详细说明。图16示出在第m个存储周期Ps中的输入索引idx1的编号、电抗器电压VL以及第一存储处理部200的存储值(k个指标值的积分值)的变化情况。在图16中，举出电抗器电压VL作为指标值之例。在图16之例中，获取在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs中第j个存储相位角θs和第j+2个存储相位角θs下的指标值(在该例中为电抗器电压VL)，但不获取第j+1个存储相位角θs下的指标值。
如图16所示，当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j”。此外，获取第j个存储相位角θs下的电抗器电压VL。并且，在第一存储处理部200中，更新存储在第j个存储区域中的第j个电抗器电压VL的积分值。
当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j+1个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j+1”。此时，不获取第j+1个存储相位角θs下的电抗器电压VL，在第一存储处理部200中，不更新存储在第一存储部201的第j+1个存储区域中的第j+1个电抗器电压VL的积分值。
当在第m个存储周期Ps中存储相位角θs为预先设定好的第j+2个存储相位角θs时，输入索引idx1的编号为“j+2”。此外，获取第j+2个存储相位角θs下的电抗器电压VL。并且，在第一存储处理部200中，更新存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的第j+2个电抗器电压VL的积分值。
当存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个电抗器电压VL的积分值的更新结束且存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的第j+2个电抗器电压VL的积分值的更新结束后，在第一存储处理部200中，读取存储在第一存储部201的第j个存储区域中的第j个电抗器电压VL的积分值和存储在第一存储部201的第j+2个存储区域中的第j+2个电抗器电压VL的积分值。然后，根据第j个电抗器电压VL的积分值和第j+2个电抗器电压VL的积分值来插入第j+1个电抗器电压VL的积分值，将通过插值得到的新的第j+1个电抗器电压VL的积分值存储到第一存储部201的第j+1个存储区域中。这样一来，更新存储在第一存储部201的第j+1个存储区域中的第j+1个电抗器电压VL的积分值。例如，将第j个电抗器电压VL的积分值设为“j(m)”，将第j+2个电抗器电压VL的积分值设为“j+2(m)”，将通过插值得到的新的第j+1个电抗器电压VL的积分值设为“j+1(m)”，则j+1(m)＝(j(m)+j+2(m))/2。
在每个存储周期Ps中反复进行上述动作，在每个存储周期Ps中更新针对每个存储相位角θs存储的指标值(在该例中为电抗器电压VL)的积分值。
〔第四实施方式的效果〕
如上所述，根据在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值中的至少两个指标值的积分值，插入与下述存储相位角θs对应的指标值的积分值，该存储相位角θs是分别与该两个指标值的积分值对应的两个存储相位角θs之间的另一存储相位角θs，由此对于在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs中未获取指标值的存储相位角θs，也能够更新该存储相位角θs下的指标值的积分值。
(第五实施方式)
在第五实施方式的功率转换装置10中，指标值处理部60的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第五实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〔指标值处理部〕
如图17所示，第五实施方式的指标值处理部60具有加法部501和延迟部502。加法部501将输入的指标值与延迟部502的输出相加。延迟部502使加法部501的输出延迟且延迟时间与交流电源20的电源周期Pin的整数分之1对应。在该例中，加法部501的输出供往开关控制部70(具体而言是第一补偿量运算部81)。需要说明的是，在该例中，延迟部502的延迟时间例如设为三相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/6。
〔开关控制部〕
开关控制部70根据加法部501的输出(即指标值的积分值)，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。
〔第五实施方式的效果〕
如上所述，通过将输入加法部501的指标值与延迟部502的输出相加，能够进行以下动作，即：根据指标值的积分值，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量(即积分控制)。这样一来，因为能够使输入电流idc与输入电流idc的理想值之间的偏差接近零，所以能够减少成为使输入电流失真的干扰的原因的频率分量，其结果是，能够充分减少输入电流idc的失真。
(第六实施方式)
在第六实施方式的功率转换装置10中，指标值处理部60的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第六实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〔指标值处理部〕
如图18所示，第六实施方式的指标值处理部60具有频率分量提取部601和合成部602。频率分量提取部601从多个频率分量中至少提取最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。
在该例中，频率分量提取部601具有p个(p为1以上的整数)带通滤波器BPF1～BPFp。
p个带通滤波器BPF1～BPFp的通频带分别设为包括交流电源20的电源频率fp的整数倍的频率的频带。具体而言，第一个带通滤波器BPF1的通频带设为包括与交流电源20的电源频率fp相同的频率的频带，第二个带通滤波器BPF2的通频带设为包括交流电源20的电源频率fp的两倍频率的频带，第p个带通滤波器BPFp的通频带设为包括交流电源20的电源频率fp的p倍频率的频带。
合成部602将由频率分量提取部601提取出的频率分量进行合成。在该例中，合成部602具有将p个带通滤波器BPF1～BPFp的输出相加的p－1个加法器。合成部602的输出供往开关控制部70(具体而言是第一补偿量运算部81)。
〔开关控制部〕
开关控制部70根据合成部602的输出(即由频率分量提取部601提取出的频率分量)，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。
〔第六实施方式的效果〕
如上所述，根据由频率分量提取部601提取出的频率分量，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。这样一来，能够充分减少输入电流idc的失真。
需要说明的是，p个带通滤波器BPF1～BPFp的增益既可以设为彼此相同的增益，也可以设为彼此不同的增益。例如，p个带通滤波器BPF1～BPFp的增益也可以设为保证：以下述频带设为通频带的带通滤波器的增益最大，该频带包括交流电源20的电源频率fp的整数倍的频率中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率。通过像这样进行设定，能够有效地减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。
(第七实施方式)
在第七实施方式的功率转换装置10中，指标值处理部60的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第七实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
〔指标值处理部〕
如图19所示，第七实施方式的指标值处理部60具有傅里叶运算处理部701和合成部702。傅里叶运算处理部701通过将指标值进行傅里叶变换，至少获取与多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量相关的运算结果，多个所述频率分量包含在指标值的变动中且与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应。在该例中，傅里叶运算处理部701具有p个运算部OP1～OPp。关于运算部OP1～OPp的构成会在后面详细说明。合成部702将傅里叶运算处理部701的运算结果进行合成。在该例中，合成部702具有p－1个加法器。合成部702的输出供往开关控制部70(具体而言是第一补偿量运算部81)。
〔开关控制部〕
开关控制部70根据合成部702的输出(即傅里叶运算处理部701的运算结果)，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。
〔运算部的构成〕
图20示例出运算部OP1～OPp的构成。需要说明的是，图20示例出第X个(X为1以上p以下的整数)运算部OPX的构成来作为运算部OP1～OPp的代表例。运算部OPX具有傅里叶变换器710、第一积分器711、第二积分器712以及正弦波生成部713。需要说明的是，将交流电源20的电源频率fp的整数倍的频率分配给运算部OP1～OPp。具体而言，将与交流电源20的电源频率fp相同的频率分配给第一个运算部OP1，将交流电源20的电源频率fp的两倍频率分配给第二个运算部OP2，将交流电源20的电源频率fp的p倍频率分配给第p个运算部OPp。此外，将权重系数分配给运算部OP1～OPp。
傅里叶变换器710通过将指标值进行傅里叶变换，求出与分配给第X个运算部OPX的频率相关的余弦振幅A和正弦振幅B。需要说明的是，将分配给第X个运算部OPX的频率设为“ω”，则余弦振幅A和正弦振幅B如下列公式1、公式2所示。
【公式1】
Figure BDA0002469338490000381
【公式2】
Figure BDA0002469338490000382
第一积分器711对由傅里叶变换器710求出的余弦振幅A进行积分，并用通过该积分得到的余弦振幅A的积分值乘以分配给第X个运算部OPX的权重系数kX来求出余弦振幅积分值A’。第二积分器712对由傅里叶变换器710求出的正弦振幅B进行积分，并用通过该积分得到的正弦振幅B的积分值乘以分配给第X个运算部OPX的权重系数kX来求出正弦振幅积分值B’。正弦波生成部713根据由第一积分器711求出的余弦振幅积分值A’和由第二积分器712求出的正弦振幅积分值B’来生成正弦波。正弦波生成部713的输出供往合成部702。需要说明的是，正弦波生成部713的输出(正弦波)如下列公式3所示。
【公式3】
B′sin(ωxt)+A′cos(ωxt)···(3)
〔第七实施方式的效果〕
如上所述，根据傅里叶运算处理部701的运算结果，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量，由此能够减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。这样一来，能够充分减少输入电流idc的失真。
需要说明的是，分配给运算部OP1～OPp的权重系数既可以是彼此相同的权重系数，也可以是彼此不同的权重系数。例如，运算部OP1～OPp的权重系数也可以设为保证分配给下述运算部的权重系数最大，该运算部分配有交流电源20的电源频率fp的整数倍的频率中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率。通过像这样进行设定，能够有效地减少成为使输入电流idc失真的干扰的原因的频率分量(尤其是与交流电源20的电源频率fp的整数倍对应的多个频率分量中最接近于直流部12的谐振频率fLC的频率分量)。
〔运算部的变形例〕
运算部OP1～OPp也可以构成为如图21所示。需要说明的是，图21示例出第X个运算部OPX的构成来作为运算部OP1～OPp的代表例。在图21之例中，第X个运算部OPX具有傅里叶变换器710、振幅计算部721、相位计算部722、积分器723以及正弦波生成部724。
振幅计算部721根据由傅里叶变换器710求出的余弦振幅A和正弦振幅B来求出振幅C。相位计算部722根据由傅里叶变换器710求出的余弦振幅A和正弦振幅B来求出相位
Figure BDA0002469338490000391
积分器723对由振幅计算部721求出的振幅C进行积分，并用通过该积分得到的振幅C的积分值乘以分配给第X个运算部OPX的权重系数kX来求出振幅积分值C’。正弦波生成部724根据由积分器723求出的振幅积分值C’和由相位计算部722求出的相位
Figure BDA0002469338490000392
来生成正弦波。正弦波生成部724的输出供往合成部702。需要说明的是，正弦波生成部724的输出(正弦波)如下列公式4所示。
【公式4】
C′sin(ωxt+φ)···(4)
(第八实施方式)
在第八实施方式的功率转换装置10中，开关控制部70的补偿部80的构成与第一实施方式的功率转换装置10中不同。第八实施方式的功率转换装置10的其他构成与第一实施方式的功率转换装置10的构成相同。
如图22所示，第八实施方式的补偿部80在图2所示的第一实施方式的补偿部80的构成的基础上，具有限制器800。限制器800对补偿量运算部80a的输出进行限制，以使补偿量运算部80a的输出(即补偿量rc*)不超过预先设定好的上限值。具体而言，当补偿量运算部80a的输出不超过上限值时，限制器800使补偿量运算部80a的输出通过而不进行限制，当补偿量运算部80a的输出超过上限值时，限制器800输出上限值来代替补偿量运算部80a的输出。限制器800的输出供往补偿处理部84。
〔第八实施方式的效果〕
如上所述，对补偿量运算部80a的输出进行限制，以使补偿量运算部80a的输出(即补偿量rc*)不超过预先设定好的上限值，由此能够使补偿量运算部80a的输出对控制的操作量的影响不会过大，该控制为对直交流转换电路13的开关动作的控制。这样一来，能够防止补偿量运算部80a的输出的过度影响导致无法进行直交流转换电路13的开关动作的情况。
(第八实施方式的变形例)
图23示例出第八实施方式的变形例的功率转换装置10中的限制器800的构成。该限制器800具有乘法部801和调节部802。乘法部801用由补偿量运算部80a导出的补偿量rc*乘以预先设定好的乘法系数。调节部802对乘法部801的乘法系数进行调节，以使乘法部801的输出落入预先设定好的容许范围内。具体而言，当乘法部801的输出超过容许范围的上限值时，调节部802使乘法部801的乘法系数减小，当乘法部801的输出低于容许范围的下限值时，调节部802也使乘法部801的乘法系数减小。需要说明的是，当乘法部801的输出在容许范围内时，调节部802不使乘法部801的乘法系数变化。乘法部801的输出供往补偿处理部84。补偿处理部84根据乘法部801的输出，补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量。
〔第八实施方式的变形例的效果〕
如上所述，对乘法部801的乘法系数进行调节，以使乘法部801的输出(用由补偿量运算部80a导出的补偿量rc*乘以乘法系数而得到的补偿量)落入容许范围内，由此能够使乘法部801的输出对控制的操作量的影响不会过大，该控制为对直交流转换电路13的开关动作的控制。这样一来，能够防止乘法部801的输出的过度影响导致无法进行直交流转换电路13的开关动作的情况。
(其他实施方式)
在上述说明中，举出指标值为电抗器电压VL的情况为例，但不限于此，指标值也可以是电抗器电压检测部45的检测值(即电抗器电压VL)与预先设定好的电抗器电压VL的指令值(目标值)之间的偏差，还可以是输入电流检测部46的检测值(即输入电流idc)与预先设定好的输入电流idc的指令值(目标值)之间的偏差，还可以是直流电压检测部47的检测值(即直流电压Vdc)与预先设定好的直流电压Vdc的指令值(目标值)之间的偏差，还可以是电容器12a的能量与预先设定好的电容器12a的能量的指令值(目标值)之间的偏差。需要说明的是，电容器12a的能量可根据直流电压Vdc进行计算。
在上述说明中，举出交流电源20为三相交流电源的情况为例，但不限于此，交流电源20也可以是单相交流电源。需要说明的是，当交流电源20是单相交流电源时，使输入电流idc失真的干扰(例如在直流部12产生的谐振现象(LC谐振)那样的重复波形的干扰)的周期与交流电源20的电源周期Pin的1/2的周期对应。因此，当交流电源20是单相交流电源时，存储周期Ps优选设为与交流电源20的电源周期Pin的1/2的整数倍对应的周期(具体而言是交流电源20的电源周期Pin的1/2的周期)。通过像这样进行设定，针对每个存储相位角θs能够高精度地运算下述指标值的积分值，该指标值与使输入电流idc失真的干扰相关，因此能够高精度地进行开关控制部70所进行的补偿动作(即补偿对直交流转换电路13的开关动作的控制的操作量的动作)。当交流电源20是单相交流电源时，开关控制部70的更新周期也可以例如设为单相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/(2×k)的周期。在此情况下，在电源周期Pin的一周期中进行(2×k)次更新动作。当交流电源20是单相交流电源时，延迟部502的延迟时间例如设为交流电源20的电源周期Pin的1/2。
在上述说明中，举出开关控制部70根据指标值处理部60的输出(具体而言是在第一存储处理部200中针对每个存储相位角θs存储的指标值的积分值)对直交流转换电路13的电压进行控制(补偿)的情况为例，但开关控制部70也可以构成为根据指标值处理部60的输出对直交流转换电路13的电流进行控制(补偿)。例如，补偿部80也可以构成为根据指标值处理部60的输出，对由乘法器73导出的电流指令值idq*进行补偿，并将补偿后的电流指令值输出到电流指令生成部74。开关控制部70也可以构成为根据指标值处理部60的输出对直交流转换电路13的电压和电流这二者进行控制(补偿)。例如，补偿部80也可以构成为进行下述两个动作：根据指标值处理部60的输出对由乘法器73导出的电流指令值idq*进行补偿并将补偿后的电流指令值输出给电流指令生成部74；根据指标值处理部60的输出对由指令转换部77导出的电压振幅指令值r1*进行补偿并输出补偿后的电压振幅指令值r2*。
在上述说明中，举出在存储周期Ps中预先设定好的存储相位角θs的个数与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的更新动作的次数相等的情况为例，但在存储周期Ps中预先设定好的存储相位角θs的个数也可以与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的更新动作的次数不相等。例如，在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs也可以分别与在存储周期Ps中进行的开关控制部70的n次(n是大于k的整数)更新动作中的k次更新动作对应。在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo也一样。
在上述说明中，举出当交流电源20是三相交流电源时，开关控制部70的更新周期设为交流电源20的电源周期Pin的1/(6×k)的周期的情况为例，但开关控制部70的更新周期既可以设为三相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/(6×k)的周期的整数倍，也可以不设为交流电源20的电源周期Pin的1/(6×k)的周期的整数倍。与此相同，举出当交流电源20是单相交流电源时，开关控制部70的更新周期设为交流电源20的电源周期Pin的1/(2×k)的周期为例，但开关控制部70的更新周期既可以设为单相交流电源即交流电源20的电源周期Pin的1/(2×k)的周期的整数倍，也可以不设为交流电源20的电源周期Pin的1/(2×k)的周期的整数倍。
在上述说明中，举出在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs的时间间隔相等的情况为例，但在存储周期Ps中预先设定好的k个存储相位角θs的时间间隔也可以不相等。在输出周期中预先设定好的k个输出相位角θo也一样。
在上述说明中，举出存储周期Ps设为比交流电源20的电源周期Pin短的周期的情况为例，但存储周期Ps既可以设为与交流电源20的电源周期Pin相同的周期，也可以设为比交流电源20的电源周期Pin长的周期。输出周期也一样。
还可以将上述实施方式适当地进行组合。上述实施方式仅为从本质上说明本发明的优选示例，并没有限制本发明、其应用对象或其用途范围的意图。
－产业实用性－
综上所述，所述功率转换装置作为下述功率转换装置很有用，其将从交流电源供来的功率转换为具有规定的频率和电压的交流电。
－符号说明－
10 功率转换装置
11 交直流转换电路
12 直流部
13 直交流转换电路(功率转换部)
20 交流电源
30 电动机(负载)
50 控制部
60 指标值处理部
70 开关控制部
71 速度控制部
72 脉动指令生成部
73 乘法器
74 电流指令生成部
75 dq转换部
76 电流控制部
77 指令转换部
80 补偿部
80a 补偿量运算部
84 补偿处理部
90 驱动信号生成部
100 时刻控制部
200 第一存储处理部
201 第一存储部
202 第一输入选择部
203 积分值选择部
204 加法器
205 第一输出选择部
206 第一校正部
207 第二校正部
208 插值部
300 第二存储处理部
301 第二存储部
302 第二输入选择部
303 第二输出选择部
501 加法部
502 延迟部
601 频率分量提取部
701 傅里叶运算处理部
800 限制器
801 乘法部
802 调节部

Claims (8)

1.一种功率转换装置，其特征在于：
包括功率转换部(13)、直流部(12)以及控制部(50)，
所述功率转换部(13)利用多个开关元件的开关动作将从交流电源(20)输出的交流功率或从该交流功率转换得到的直流功率转换为具有规定的频率和电压的交流功率，
所述直流部(12)具有使由于所述功率转换部(13)的开关动作产生的脉动平滑化的电容器(12a)和电抗器(12b)，
所述控制部(50)对所述功率转换部(13)的开关动作进行控制，
所述控制部(50)对与干扰相关的指标值进行监控，并至少按照多个频率分量中最接近于所述直流部(12)的谐振频率(fLC)的频率分量，补偿对所述功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量，所述干扰使供往该功率转换部(13)的输入电流(idc)失真，多个所述频率分量包含在该指标值的变动中且与所述交流电源(20)的电源频率(fp)的整数倍对应。
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(50)包括第一存储处理部(200)和开关控制部(70)，
所述第一存储处理部(200)针对在存储周期(Ps)中预先设定好的每个存储相位角(θs)运算该存储相位角(θs)下的所述指标值的积分值并存储，所述存储周期(Ps)与所述交流电源(20)的电源周期(Pin)相应，
所述开关控制部(70)构成为对所述功率转换部(13)的开关动作进行控制，且根据在所述第一存储处理部(200)中针对每个所述存储相位角(θs)存储的所述指标值的积分值，补偿对该功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。
3.根据权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于：
所述第一存储处理部(200)将获取到的所述存储相位角(θs)下的指标值与下述乘积相加，该乘积是用存储在该第一存储处理部(200)中的该存储相位角(θs)下的指标值的积分值乘以小于1的正系数而得到的值，该第一存储处理部(200)将存储在该第一存储处理部(200)中的该存储相位角(θs)下的指标值的积分值更新为该相加得到的值。
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(50)具有加法部(501)、延迟部(502)以及开关控制部(70)，
所述加法部(501)将输入的所述指标值与所述延迟部(502)的输出相加，
所述延迟部(502)使所述加法部(501)的输出延迟且延迟时间与所述交流电源(20)的电源周期(Pin)的整数分之1对应，
所述开关控制部(70)构成为对所述功率转换部(13)的开关动作进行控制，且根据所述加法部(501)的输出，补偿对该功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。
5.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(50)包括频率分量提取部(601)和开关控制部(70)，
所述频率分量提取部(601)从多个频率分量中至少提取最接近于所述直流部(12)的谐振频率(fLC)的频率分量，多个所述频率分量包含在所述指标值的变动中且与所述交流电源(20)的电源频率(fp)的整数倍对应，
所述开关控制部(70)构成为对所述功率转换部(13)的开关动作进行控制，且根据由所述频率分量提取部(601)提取出的频率分量，补偿对该功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。
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(50)包括傅里叶运算处理部(701)和开关控制部(70)，
所述傅里叶运算处理部(701)通过将所述指标值进行傅里叶变换，至少获取与多个频率分量中最接近于所述直流部(12)的谐振频率(fLC)的频率分量相关的运算结果，多个所述频率分量包含在该指标值的变动中且与所述交流电源(20)的电源频率(fp)的整数倍对应，
所述开关控制部(70)构成为对所述功率转换部(13)的开关动作进行控制，且根据所述傅里叶运算处理部(701)的运算结果，补偿对该功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。
7.根据权利要求2到6中任一项权利要求所述的功率转换装置，其特征在于：
所述开关控制部(70)具有补偿量运算部(80a)、乘法部(801)、调节部(802)以及补偿处理部(84)，
所述补偿量运算部(80a)导出补偿量(rc*)，该补偿量(rc*)至少与多个频率分量中最接近于所述直流部(12)的谐振频率(fLC)的频率分量相应，多个所述频率分量包含在所述指标值的变动中且与所述交流电源(20)的电源频率(fp)的整数倍对应，
所述乘法部用由所述补偿量运算部(80a)导出的补偿量(rc*)乘以预先设定好的乘法系数，
所述调节部(802)对所述乘法部(801)的乘法系数进行调节，以使该乘法部(801)的输出落入预先设定好的容许范围内，
所述补偿处理部(84)根据所述乘法部(801)的输出，补偿对所述功率转换部(13)的开关动作的控制的操作量。
8.根据权利要求1到7中任一项权利要求所述的功率转换装置，其特征在于：
所述指标值为下述之一：所述电抗器(12b)的两端电压即电抗器电压(VL)、该电抗器电压(VL)与该电抗器电压(VL)的指令值之间的偏差、所述输入电流(idc)与该输入电流(idc)的指令值之间的偏差、所述电容器(12a)的两端电压即直流电压(Vdc)与该直流电压(Vdc)的指令值之间的偏差、该电容器(12a)的能量与该电容器(12a)的能量的指令值之间的偏差。
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