CN111480287B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

课题在于提供了能够使用二相调制方式来消除切换元件剧烈温度上升的不妥的电力变换装置。解决方案是，具备：运算施加到电动机8的三相调制电压指令值的相电压指令运算部33、基于三相调制电压指令值来运算使三相逆变器电路28的一相的切换元件的ON/OFF状态固定并使其他二相的切换元件的ON/OFF状态调制的二相调制电压指令值的线间调制运算部34、以及PWM信号生成部36，线间调制运算部使至少一相的切换元件的切换密度为与其他相不同的值。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及向电动机供给电力来驱动的电力变换装置。
背景技术
历来，用于驱动电动机的电力变换装置对三相逆变器电路的UVW各相的切换（switching）元件进行PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制，但是，近年，以减少切换元件的损失和发热为目的，提出了在该PWM控制部中应用称为二相调制的方式的电力变换装置（逆变器装置）。
在该二相调制方式的电力变换装置中，一边固定UVW的各相之中的任一相的ON/OFF（开/关）状态而仅使其他二相调制ON/OFF状态一边进行控制，由此，一边与三相调制方式相比使切换元件的切换次数减少并使切换损失和发热量减少一边进行PWM控制（例如，参照专利文献1）。
另一方面，在对例如车辆的车室内进行空气调节的车辆用空气调和装置中使用的电动压缩机中，采用一体地设置具有三相逆变器电路的电力变换装置并利用吸入冷媒（低温的气体冷媒）来冷却UVW的各相的切换元件（电力用半导体元件）的结构（例如，参照专利文献2）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-340691号公报
专利文献2：日本特开2010-275951号公报
专利文献3：日本特开2017-184368号公报。
发明内容
发明要解决的课题
然而，在如前述专利文献2那样利用吸入冷媒来冷却切换元件的情况下，配置在吸入冷媒的下游侧的相的切换元件的冷却效率与配置在上游侧的相的切换元件相比恶化。因此，由于起因于配置在下游侧的相的切换元件的工作时的切换损失所产生的发热，而使该相的切换元件的温度剧烈上升，从而产生发生逆变器电路的热破坏的危险性，并且还存在为了防止这样的逆变器电路的破损而强制停止电动压缩机这样的问题。
为了解决这样的问题，考虑进行如例如专利文献3所示那样的冷媒流路的控制来使各相的切换元件的温度平均化，但是，由于构造复杂化，所以在特别是专利文献2所示那样的逆变器一体型的电动压缩机中难以实现。
本发明为了解决这样的以往的技术性课题而完成，提供了能够使用二相调制方式来消除切换元件剧烈温度上升的不妥的电力变换装置。
用于解决课题的方案
本发明的电力变换装置具备：三相逆变器电路，驱动电动机；相电压指令运算部，运算施加到电动机的三相调制电压指令值；线间调制运算部，基于三相调制电压指令值来运算使三相逆变器电路的规定的一相的切换元件的ON/OFF状态固定并使其他二相的切换元件的ON/OFF状态调制的二相调制电压指令值；以及PWM信号生成部，基于二相调制电压指令值来生成对三相逆变器电路进行PWM控制的PWM信号，特征在于，线间调制运算部能使至少一相的切换元件的切换密度为与其他相不同的值。
权利要求2的发明的电力变换装置在上述发明中，其特征在于，线间调制运算部根据切换元件的温度来变更切换密度。
权利要求3的发明的电力变换装置在上述发明中，其特征在于，线间调制运算部使温度比其他相的切换元件高的切换元件的相的切换密度降低。
权利要求4的发明的电力变换装置在上述各发明中，其特征在于，线间调制运算部比较各相的三相调制电压指令值，使绝对值最大的相的切换元件的ON/OFF状态固定，并且在比较各相的三相调制电压指令值时，在将至少切换密度为与其他相不同的值的相的三相调制电压指令值乘以规定的偏置值后，比较各相的三相调制电压指令值。
权利要求5的发明的电力变换装置在上述发明中，其特征在于，线间调制运算部使偏置值为比1大且2以下的值。
权利要求6的发明的电力变换装置在权利要求4或权利要求5的发明中，其特征在于，线间调制运算部在使各相的切换元件的切换密度相同的情况下，使偏置值为1，或在比较各相的三相调制电压指令值时不乘以偏置值。
权利要求7的发明的电力变换装置在上述各发明中，其特征在于，切换元件与吸入到电动压缩机的冷媒配置为热交换关系。
发明效果
根据本发明，在具备：三相逆变器电路，驱动电动机；相电压指令运算部，运算施加到电动机的三相调制电压指令值；线间调制运算部，基于三相调制电压指令值来运算使三相逆变器电路的规定的一相的切换元件的ON/OFF状态固定并使其他二相的切换元件的ON/OFF状态调制的二相调制电压指令值；以及PWM信号生成部，基于二相调制电压指令值来生成对三相逆变器电路进行PWM控制的PWM信号的电力变换装置中，线间调制运算部能够使至少一相的切换元件的切换密度为与其他相不同的值，因此，能够在由于起因于切换元件的工作时的切换损失所产生的发热而使三相之中的任一个相或两个相的切换元件的温度比其他相高的状况下，谋求各相的切换元件的温度的平均化，从而未然地避免热破坏或伴随着发生热破坏的危险性的装置的停止。
例如，如权利要求2的发明那样，线间调制运算部根据切换元件的温度来变更切换密度，由此，能够恰当地控制切换元件的切换密度的变更。
在该情况下，如权利要求3的发明那样，线间调制运算部使温度比其他相的切换元件高的切换元件的相的切换密度降低，由此，能够抑制起因于温度高的相的切换元件的切换损失所产生的发热，从而未然地避免该相的切换元件剧烈温度上升的不妥。
此外，如权利要求4的发明那样，线间调制运算部比较各相的三相调制电压指令值，使绝对值最大的相的切换元件的ON/OFF状态固定，并且在比较各相的三相调制电压指令值时，在将至少切换密度为与其他相不同的值的相的三相调制电压指令值乘以规定的偏置值后，比较各相的三相调制电压指令值，由此，能够通过偏置值的设定来简单地向各相分配切换次数的减少程度，从而顺利地进行切换密度的变更控制。
在该情况下，如权利要求5的发明那样，如果线间调制运算部使偏置值为比1大且2以下的值，则也能够防止二相调制失败。
此外，在使各相的切换元件的切换密度相同的情况下，如权利要求6的发明那样，线间调制运算部使偏置值为1或在比较各相的三相调制电压指令值时不乘以偏置值即可。
然后，如权利要求7的发明那样，将本发明应用于切换元件与吸入到电动压缩机的冷媒配置为热交换关系的电力变换装置，由此，能够使配置在吸入冷媒的冷却效率较差的位置的相的切换元件的切换密度降低，从而未然地避免该切换元件剧烈温度上升的不妥，消除电动压缩机强制停止等不妥。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的电力变换装置的电气电路图。
图2是具备图1的电力变换装置的一个实施例的电动压缩机的纵截面侧视图。
图3是从逆变器收容部侧观察图2的电动压缩机的除去盖子和基板的侧视图。
图4是示出图1的电力变换装置的相电压指令运算部输出的三相调制电压指令值和载波三角波的图。
图5是示出图1的电力变换装置的线间调制运算部输出的二相调制电压指令值、以及PWM信号生成部输出的PWM波形和载波三角波的图。
图6是用于说明图1的电力变换装置的线间调制运算部中的偏置值的范围的图。
图7同样是用于说明图1的电力变换装置的线间调制运算部中的偏置值的范围的图。
图8同样是用于说明图1的电力变换装置的线间调制运算部中的偏置值的范围的图。
图9是示出在图1的电力变换装置的线间调制运算部中将U相的二相调制电压指令值乘以偏置值的情况下的PWM波形等的图。
图10是示出在图9中的偏置值=1.4的情况下的二相调制电压指令值、以及PWM波形、载波三角波的图。
图11是示出在图9中的偏置值=1.8的情况下的二相调制电压指令值、以及PWM波形、载波三角波的图。
图12是示出在图9中的偏置值=2.0的情况下的二相调制电压指令值、以及PWM波形、载波三角波的图。
图13是示出在图1的电力变换装置的线间调制运算部中分别将U相和V相的二相调制电压指令值乘以偏置值的情况下的PWM波形等的图。
图14是示出在图13中的偏置值=1.4的情况下的二相调制电压指令值、以及PWM波形、载波三角波的图。
图15是示出在图13中的偏置值=2.0的情况下的二相调制电压指令值、以及PWM波形、载波三角波的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。首先，一边参照图2和图3一边说明一体地具备本发明的电力变换装置1的实施例的电动压缩机（所谓逆变器一体型电动压缩机）16。再有，实施例的电动压缩机16构成装载于引擎驱动机动车或混动汽车、电动汽车等车辆的车辆用空气调和装置的冷媒回路的一部分。
（1）电动压缩机16的结构
在图2中，在电动压缩机16的金属性的筒状壳体2内通过与该壳体2的轴方向交叉的分隔壁3划分为压缩机构收容部4和逆变器收容部6，在压缩机构收容部4内收容例如涡旋型的压缩机构7和驱动该压缩机构7的电动机8。在该情况下，电动机8是由固定在壳体2的定子9和在该定子9的内侧旋转的转子11构成的IPMSM（Interior Permanent MagnetSynchronous Motor，内置永磁同步电动机）。
在分隔壁3的压缩机构收容部4侧的中心部形成有轴承部12，转子11的驱动轴13的一端被该轴承部12支承，驱动轴13的另一端连结到压缩机构7。在与壳体2的压缩机构收容部4对应的位置的分隔壁3近旁形成有吸入口14，当电动机8的转子11（驱动轴13）旋转而驱动压缩机构7时，从该吸入口14向壳体2的压缩机构收容部4内流入作为工作流体的低温的冷媒，被压缩机构7吸引并压缩。
然后，被该压缩机构7压缩而成为高温・高压的冷媒构成为从未图示的排出口排出到壳体2外的所述冷媒回路。此外，从吸入口14流入的低温的冷媒通过分隔壁3近旁而通过电动机8的周围，被压缩机构7吸引，因此，分隔壁3也冷却。
然后，在通过该分隔壁3与压缩机构收容部4划分的逆变器收容部6内收容对电动机8驱动控制的本发明的电力变换装置1。在该情况下，电力变换装置1构成为经由贯通分隔壁3的密封端子或导线对电动机8供电。
（2）电力变换装置1的构造（切换元件18A～18F的配置）
在实施例的情况下，电力变换装置1由基板17、布线在该基板17的一面侧的6个切换元件18A～18F、布线在基板17的另一面侧的控制部21、未图示的HV连接器、以及LV连接器等构成。切换元件18A～18F在实施例中由将MOS构造并入栅极部的绝缘栅双极晶体管（IGBT）等构成。
在该情况下，在实施例中，后述的三相的逆变器电路（三相逆变器电路）28的U相逆变器19U的上臂侧的切换元件18A和下臂侧的切换元件18D、V相逆变器19V的上臂侧的切换元件18B和下臂侧的切换元件18E、W相逆变器19W的上臂侧的切换元件18C和下臂侧的切换元件18F形成两个两个地分别排列的形式，该排列的一组切换元件18A和18D、切换元件18B和18E、切换元件18C和18F如图3所示呈放射状配置在基板17的中心的周围。
再有，在本申请中，放射状也包括如图3所示的コ字状。此外，不限于图3所示的配置，也可以将一个一个的切换元件18A～18F呈圆弧状（扇状）配置在基板17的中心的周围。
此外，在实施例中，形成如下的形式，即：W相逆变器19W的切换元件18C和18F位于吸入口14侧，相对于其，在图3中的逆时针90°的位置配置V相逆变器19V的切换元件18B和18E，在与吸入口14相反侧的位置配置U相逆变器19U的切换元件18A和18D。然后，从吸入口14吸入的冷媒如图3中虚线箭头那样以壳体2的轴为中心逆时针旋转。因此，变为如下那样的形式，即：相对于吸入冷媒的流动，W相逆变器19W的切换元件18C和18F位于最上游侧，V相逆变器19V的切换元件18B和18E位于其下游侧，U相逆变器19U的切换元件18A和18D配置在最下游侧。
此外，各切换元件18A～18F的端子部22以成为基板17的中心侧的状态连接到基板17。进而，在该实施例中，在U相逆变器19U的切换元件18A和18D的端子部22的近旁的基板17配置用于检测切换元件18A和18D的温度的温度传感器（热敏电阻）26A，在V相逆变器19V的切换元件18B和18E的端子部22的近旁的基板17配置用于检测切换元件18B和18E的温度的温度传感器26B，在W相逆变器19W的切换元件18C和18F的端子部22的近旁的基板17配置用于检测切换元件18C和18F的温度的温度传感器26C，各温度传感器26A～26C连接到控制部21。
然后，在像这样组装的电力变换装置1中，有各切换元件18A～18F的一面侧以成为分隔壁3侧的状态收容于逆变器收容部6内，并安装于分隔壁3，被盖子23堵塞。在该情况下，基板17经由从分隔壁3立起的凸台部24而固定到分隔壁3。
在像这样电力变换装置1安装于分隔壁3的状态下，各切换元件18A～18F直接或者经由规定的绝缘热传导材料密合于分隔壁3，与壳体2的分隔壁3变为热交换关系。此时，各切换元件18A～18F配置在避开与轴承12和驱动轴13对应之处的位置，以围绕其周围的形式配置（图3）。
然后，如前述那样，分隔壁3通过吸入到压缩机构收容部4内的冷媒进行冷却，因此，各切换元件18A～18F经由分隔壁3与吸入冷媒变为热交换关系，经由分隔壁3的厚度通过吸入到压缩机构收容部4内的冷媒进行冷却，各切换元件18A～18F本身成为经由分隔壁3向冷媒放热的形式。
（3）电力变换装置1的电路结构
接着，在图1中，电力变换装置1具备前述的三相的逆变器电路（三相逆变器电路）28和控制部21。逆变器电路28是将直流电源（电池）29的直流电压变换为三相交流电压并施加于电动机8的定子9的电枢线圈的电路。该逆变器电路28具有前述的U相逆变器19U、V相逆变器19V、W相逆变器19W，各相逆变器19U～19W分别个别地具有前述的上臂侧的切换元件18A～18C、以及下臂侧的切换元件18D～18F。进而，飞轮二极管31反并联连接到各切换元件18A～18F。
然后，逆变器电路28的上臂侧的切换元件18A～18C的上端侧连接到直流电源29和平滑电容器32的正极侧。再有，平滑电容器32也设置在基板17而构成电力变换装置1，但是，为了容易理解各切换元件18A～18F的配置，在图2、图3中未示出。另一方面，逆变器电路28的下臂侧的切换元件18D～18F的下端侧连接到直流电源29和平滑电容器32的负极侧。
然后，U相逆变器19U的上臂侧的切换元件18A和下臂侧的切换元件18D之间连接到电动机8的U相的电枢线圈，V相逆变器19V的上臂侧的切换元件18B和下臂侧的切换元件18E之间连接到电动机8的V相的电枢线圈，W相逆变器19W的上臂侧的切换元件18C和下臂侧的切换元件18F之间连接到电动机8的W相的电枢线圈。
（4）控制部21的结构
接着，控制部21由具有处理器的微计算机构成，从车辆ECU输入转速指令值，从电动机8输入相电流，基于这些来控制逆变器电路28的各切换元件18A～18F的ON/OFF状态。具体而言，控制施加于各切换元件18A～18F的栅极端子的栅极电压。
该控制部21具有相电压指令运算部33、线间调制运算部34、PWM信号生成部36、以及栅极驱动器37。相电压指令运算部33基于电动机8的电角、电流指令值和相电流来运算施加于电动机8的各相的电枢线圈的三相调制电压指令值U’（U相电压指令值）、V’（V相电压指令值）、W’（W相电压指令值）。该三相调制电压指令值U’、V’、W’是进行电动机8的三相调制控制的情况下的电压指令值的标准化后（校正为-1～1后）的值，如图4所示。再有，在图4中还同时示出了由后述的PWM信号生成部36比较的载波三角波。此外，图4中示出的Vu是进行电动机8的三相调制控制的情况下的后述的PWM信号（U相），图4中的UV线间电压是同样进行三相调制控制的情况下的后述的U相-V相间的电位差。
线间调制运算部34基于由相电压指令运算部33运算而计算出的三相调制电压指令值U’、V’、W’来运算二相调制电压指令值U（U相电压指令值）、V（V相电压指令值）、W（W相电压指令值）。之后详述该线间调制运算部34的工作。
PWM信号生成部36基于由线间调制运算部34运算而计算出的二相调制电压指令值U、V、W通过与载波三角波比较大小来发生成为逆变器电路28的U相逆变器19U、V相逆变器19V、W相逆变器19W的驱动指令信号的PWM信号Vu、Vv、Vw。
栅极驱动器37基于从PWM信号生成部36输出的PWM信号Vu、Vv、Vw来发生U相逆变器19U的切换元件18A、18D的栅极电压Vuu、Vul、V相逆变器19V的切换元件18B、18E的栅极电压Vvu、Vvl、W相逆变器19W的切换元件18C、18F的栅极电压Vwu、Vwl。这些栅极电压Vuu、Vul、Vvu、Vvl、Vwu、Vwl能够通过规定时间内的ON状态的时间比例即占空比表示。
然后，逆变器电路28的各切换元件18A～18F基于从栅极驱动器37输出的栅极电压Vuu、Vul、Vvu、Vvl、Vwu、Vwl而ON/OFF驱动。即，当栅极电压变为ON状态（规定的电压值）时晶体管进行ON工作，当栅极电压变为OFF状态（零）时晶体管进行OFF工作。该栅极驱动器37在切换元件18A～18F为前述的IGBT的情况下是用于基于PWM信号将栅极电压施加于IGBT的电路，由光电耦合器或逻辑IC、晶体管等构成。
（5）线间调制运算部34的工作
接着，一边参照图5～图15一边详细说明控制部21的线间调制运算部34中的二相调制电压指令值U、V、W的运算/计算工作。线间调制运算部34运算的二相调制电压指令值U、V、W是用于进行电动机8的二相调制控制的电压指令值的标准化后（校正为-1～1后）的值，在图5中示出一例。再有，在图5中还同时示出了由PWM信号生成部36比较的载波三角波。此外，图5中示出的Vu是用于进行电动机8的二相调制控制的PWM信号（U相），图5中的UV线间电压是二相调制控制中的U相-V相间的电位差。
（5-1）线间调制运算部34的基本工作
线间调制运算部34基本上将相电压指令运算部33计算的各相的三相调制电压指令值即U相电压指令值U’、V相电压指令值V’、以及W相电压指令值W’进行比较，运算使绝对值最大的相的切换元件18A～18F的ON/OFF状态固定为ON或OFF状态的二相调制电压指令值即U相电压指令值U、V相电压指令值V、以及W相电压指令值W，并输出，由此，执行与进行三相调制控制的情况相比使切换元件18A～18F的切换次数减少的二相调制控制。
接着，详细说明其具体的比较运算、固定相的决定控制。首先，实施例的线间调制运算部34在如上述那样比较三相调制电压指令值U’、V’、W’时，如下述式（i）～（iii）那样将各值乘以规定的偏置值biasU、biasV、biasW来计算比较值U’comp、V’comp、W’comp。
U’comp=biasU×U’・・・（i）
V’comp=biasV×V’・・・（ii）
W’comp=biasW×W’・・・（iii）
接着，利用式（iv）、（v）来比较各比较值U’comp、V’comp、W’comp，计算它们之中的最大值K1和最小值K2。
K1=max（U’comp，V’comp，W’comp）・・・（iv）
K2=min（U’comp，V’comp，W’comp）・・・（v）
此外，在最大值K1为最小值K2的绝对值以上的情况下，即，在K1≥abs（K2）的情况下，使最大值K1为K3，在最小值K2的绝对值比最大值K1大的情况下，即，在K1＜abs（K2）的情况下，使最小值K2为K3。
然后，在K3为比较值U’comp的情况下，即，在K3=U’comp的情况下，使U相电压指令值U’为K。此外，在K3为比较值V’comp的情况下，即，在K3=V’comp的情况下，使V相电压指令值V’为K，并且在K3为比较值W’comp的情况下，即，在K3=W’comp的情况下，使W相电压指令值W’为K。
在像这样决定了K后，使用下述式（vi）～（viii）来运算二相调制电压指令值即U相电压指令值U、V相电压指令值V、以及W相电压指令值W。
U=U’-K+sign（K）・・・（vi）
V=V’-K+sign（K）・・・（vii）
=W’-K+sign（K）・・・（viii）
其中，sign（K）在K为正的值时为1，并且在K 为负的值时为-1。此外，从各式（vi）～（viii）可知，在三相调制控制和二相调制控制中，线间电压不变。
因此，在U相电压指令值U’为K的情况下，在比较值U’comp为最大值K1时，U相电压指令值U为1，在比较值U’comp为最小值K2时，U相电压指令值U为-1。由此，在U相电压指令值U’为K的期间内，U相逆变器19U的切换元件18A和18D的ON/OFF状态被固定，相应地，切换次数减少。
此外，在V相电压指令值V’为K的情况下，在比较值V’comp为最大值K1时，V相电压指令值V为1，在比较值V’comp为最小值K2时，V相电压指令值V为-1。由此，在V相电压指令值V’为K的期间内，V相逆变器19V的切换元件18B和18E的ON/OFF状态被固定，相应地，切换次数减少。
此外，在W相电压指令值W’为K的情况下，在比较值W’comp为最大值K1时，W相电压指令值W为1，在比较值W’comp为最小值K2时，W相电压指令值W为-1。由此，在W相电压指令值W’为K的期间内，W相逆变器19W的切换元件18C和18F的ON/OFF状态被固定，相应地，切换次数减少。
图5示出了在使所述式（i）～（iii）中相乘的偏置值biasU、biasV、biasW全部为1的情况下从线间调制运算部34输出的U相电压指令值U、V相电压指令值V、W相电压指令值W、从PWM信号生成部36输出的U相的PWM信号Vu、以及UV线间电压（biasU=biasV=biasW=1）。在图5中，在U相电压指令值U为1或-1的期间内，U相逆变器19U的切换元件18A和18D的ON/OFF状态被固定，在V相电压指令值V为1或-1的期间内，V相逆变器19V的切换元件18B和18E的ON/OFF状态被固定，W相逆变器19W的切换元件18C和18F的ON/OFF状态被固定。
由此，在将三相调制控制中的各相的切换元件18A～18F的每一周期的切换次数的合计定义为6/6（U相）+6/6（V相）+6/6（W相）=18/6的情况下，在如图5的二相调制控制中，各相的切换元件18A～18F的切换次数均降低到2/3，变为4/6（U相）+4/6（V相）+4/6（W相）=12/6。因此，根据二相调制控制，与三相调制控制相比，抑制了在各切换元件18A～18F中发生的切换损失和由其所产生的发热。
（5-2）由线间调制运算部34进行的切换密度的变更控制（其1）
如图5那样，在使式（i）～（iii）中相乘的偏置值biasU、biasV、biasW全部为1的情况下（biasU=biasV=biasW=1），各相的切换元件18A～18F的切换次数变为相同，因此，每一周期的切换次数（本发明中的切换密度）也在各相中相同。因此，考虑在各切换元件18A～18F中发生的发热也变为相同。
然而，在例如如图3所示那样相对于吸入冷媒的流动而W相逆变器19W的切换元件18C和18F位于最上游侧、V相逆变器19V的切换元件18B和18E位于其下游侧、U相逆变器19U的切换元件18A和18D配置在最下游侧的情况下，位于W相的逆变器19W的切换元件18C和18F的下游侧的V相逆变器19V的切换元件18B和18E的冷却效果比W相差，位于V相的逆变器19V的切换元件18B和18E的下游侧的U相逆变器19U的切换元件18A和18D的冷却效果更差。
因此，在温度由于起因于例如U相的切换元件18A和18D的工作时的切换损失所产生的发热而急剧上升的情况下，产生发生三相逆变器电路28的热破坏的危险性。于是，控制部21在实施例中基于温度传感器26A～26C的输出在任一相的切换元件18A～18F的温度上升到规定的保护阈值以上的情况下强制停止电动压缩机16以便防止三相逆变器电路28的破损，但是，在本发明中，在那之前，控制部21的线间调制运算部34执行抑制温度上升剧烈的相的切换元件的温度上升的控制。
以下，具体说明。例如，根据温度传感器26A检测到的U相逆变器19U的切换元件18A和18D的温度，在该切换元件18A和18D的温度比温度传感器26B或温度传感器26C检测到的其他的V相逆变器19V的切换元件18B和18E、或W相逆变器19W的切换元件18C和18F的温度高的情况下，或者，在高的状态持续规定时间的情况下，线间调制运算部34使前述的式（i）～（iii）中相乘的偏置值biasU为比1大的值，使biasV和biasW为1。
在此，线间调制运算部34在1以上2以下的范围（1≤偏置值≤2）内决定所述偏置值biasU、biasV、biasW。使用图6～图8来说明其理由。当将三相调制电压指令值U’、V’、W’之中的中间的值采用为前述的K时，其以外的相的三相调制电压指令值变为-1～1的范围外，线间调制失败。这在前述的式（vi）～（viii）中将中间的值采用为K的情况下可知。
即，由于不能将中间的值采用为K，所以，不能设定使得中间的值的绝对值比最大值・最小值的绝对值大的偏置值。在图6中示出三相调制电压指令值U’、V’、W’，但是，该图6中的粗实线为最大值，细实线为最小值，虚线为中间的值。在图7中示出了对该图6进行绝对值化的情况。在图7中，中间的值（虚线）最接近最大值（粗实线）・最小值（细实线）的是中间的值为0.5时。
于是，在图8中示出了使图7的中间的值为二倍（偏置值=2）的情况下。在该图中，中间的值在为0.5时被二倍而为1，与最大值・最小值一致（中间的值0.5在此与最大值・最小值一致，因此，即使采用为K，线间调制也不会失败）。此外，如果在其以外的区域中，即使使中间的值为二倍，其也小于最大值・最小值，因此，不采用。由于以上的理由，线间调制运算部34设定的偏置值biasU、biasV、biasW为2以下的值。此外，如图5那样，在使各相的切换元件18A～18F的切换次数相同的情况下，使偏置值biasU、biasV、biasW全部为1（biasU=biasV=biasW=1），并且如后述那样，由于在使切换密度降低时，使偏置值为比1大的值，所以作为结果，在1以上、2以下的范围内决定偏置值biasU、biasV、biasW。
如图3的例子那样，在例如U相逆变器19U的切换元件18A和18D的温度比其他的相高的情况下，或者，在高的状态持续规定时间的情况下，线间调制运算部34使偏置值biasU为比1大的值，使biasV和biasW为1，但是，在实施例中，根据相对于其他相的U相逆变器19U的切换元件18A和18D的温度上升的程度来决定偏置值biasU。具体而言，U相逆变器19U的切换元件18A和18D的温度比其他的相越高，其差越大，则使偏置值biasU越大。其中，是比1大且2以下的范围。
图9示出了使偏置值biasU=1.0、biasU=1.2、biasU=1.4、biasU=1.6、biasU=1.8、biasU=2.0时的二相调制电压指令值U、V、W的变化，分别地，图10示出了biasU=1.4时的细节，图11示出了biasU=1.8时的细节，图12示出了biasU=2.0时的细节（图5是biasU=1的细节。此外，biasV=biasW=1）。
如从各图显而易见的那样，偏置值biasU越大，则U相逆变器19U的切换元件18A和18D的ON/OFF状态被固定的期间（U相电压指令值U为1或-1的期间）越长，相应地，每一周期的切换次数减少，切换密度降低。然后，在最大的biasU=2时，U相逆变器19U的切换元件18A和18D的切换次数为2/6，V相逆变器19V的切换元件18B和18E、以及W相逆变器19W的切换元件18C和18F的切换次数均为5/6（合计为2/6+5/6+5/6，比三相调制控制的6/6+6/6+6/6减少1）。
即，温度上升剧烈的U相逆变器19U的切换元件18A和18D的切换密度变为与其他的相的切换密度不同的值，与V相逆变器19V的切换元件18B和18E、以及W相逆变器19W的切换元件18C和18F的切换密度相比降低。由此，抑制了U相逆变器19U的切换元件18A和18D的发热，因此，即使在吸入冷媒的冷却效率很差的状况下，温度也降低到与其他的相的切换元件同等的值，不会发生热破坏。
（5-3）由线间调制运算部34进行的切换密度的变更控制（其2）
另一方面，在例如温度传感器26A检测到的U相逆变器19U的切换元件18A和18D的温度、以及温度传感器26B检测到的V相逆变器19V的切换元件18B和18E的温度比温度传感器26C检测到的W相逆变器19W的切换元件18C和18F高的情况下，或者，在高的状态持续规定时间的情况下，线间调制运算部34使偏置值biasU和biasV为比1大的值，使biasW为1。
在该情况下，在实施例中，也根据相对于W相的U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的温度上升的程度来决定偏置值biasU和biasV。具体而言，U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的温度与W相相比越高，其差越大，则使偏置值biasU和biasV越大。但是，在该情况下，也是比1大且2以下的范围。
图13示出了使偏置值biasU=biasV=1.0、biasU=biasV=1.2、biasU=biasV=1.4、biasU=biasV=1.6、biasU=biasV=1.8、biasU=biasV=2.0时的二相调制电压指令值U、V、W的变化，分别地，图14示出biasU=biasV=1.4时的细节，图15示出biasU=biasV=2.0时的细节（biasW=1）。
如从各图显而易见的那样，偏置值biasU和biasV越大，则U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的ON/OFF状态被固定的期间（U相电压指令值U和V相电压指令值V为1或-1的期间）越长，相应地，每一周期的切换次数减少，切换密度降低。然后，在最大的biasU=biasV=2时，U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的切换次数分别为3/6，W相逆变器19W的切换元件18C和18F的切换次数为6/6（平时切换）（合计为3/6+3/6+6/6，在该情况下，与三相调制控制的6/6+6/6+6/6相比也减少1）。
即，温度上升剧烈的U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的切换密度变为与W相的切换密度不同的值，与W相逆变器19W的切换元件18C和18F的切换密度相比降低。由此，抑制了U相逆变器19U的切换元件18A和18D以及V相逆变器19V的切换元件18B和18E的发热，因此，即使在吸入冷媒的冷却效率比W相差的状况下，温度也降低到与W相逆变器19W的切换元件18C和18F同等的值，不会发生热破坏。
此外，如上述那样，在将偏置值biasU、biasV、biasW乘以三相调制电压指令值U’、V’、W’后，比较它们，由此，只要设定各偏置值的比率，就能够自动地向各相分配切换次数的减少值（从三相调制控制变为二相调制控制时的切换次数的减少值=1）。
如以上详述的那样，在具备：驱动电动机8的三相逆变器电路28、运算施加于电动机8的三相调制电压指令值U’、V’、W’的相电压指令运算部33、基于三相调制电压指令值U’、V’、W’来运算使三相逆变器电路28的规定的一相的切换元件（例如，18A和18D）的ON/OFF状态固定并且使其他的二相的切换元件（例如，18B和18E、18C和18F）的ON/OFF状态调制的二相调制电压指令值U、V、W的线间调制运算部34、以及基于二相调制电压指令值U、V、W来生成对三相逆变器电路28进行PWM控制的PWM信号Vu、Vv、Vw的PWM信号生成部36的电力变换装置1中，线间调制运算部34能够使至少一相的切换元件的切换密度为与其他的相不同的值，因此，在由于起因于切换元件的工作时的切换损失所产生的发热而使三相之中的任一个相或者两个相的切换元件的温度比其他的相高的状况下，能够谋求各相的切换元件18A～18F的温度的平均化，从而未然地避免热破坏或者伴随着发生热破坏的危险性的电动压缩机16的停止。
此外，在实施例中，线间调制运算部34根据切换元件18A～18F的温度来变更切换密度，，因此，能够恰当地控制切换元件18A～18F的切换密度的变更。
在该情况下，在实施例中，线间调制运算部34使温度比其他相的切换元件高的切换元件（例如18A和18D）的相的切换密度降低，因此，能够抑制起因于温度高的相的切换元件的切换损失所产生的发热，从而未然地避免该相的切换元件（例如，18A和18D）剧烈温度上升的不妥。
此外，在实施例中，线间调制运算部34比较各相的三相调制电压指令值U’、V’、W’，使绝对值最大的相的切换元件的ON/OFF状态固定，并且在比较各相的三相调制电压指令值时，将至少切换密度与其他相不同的值的相的三相调制电压指令值U’、V’、W’乘以规定的偏置值biasU、biasV、biasW后，比较各相的三相调制电压指令值，因此，能够通过偏置值的设定来简单地向各相分配切换次数的减少程度，从而顺利地进行切换密度的变更控制。
在该情况下，线间调制运算部34使偏置值biasU、biasV、biasW为比1大且2以下的值，因此，还能够防止二相调制失败。
在此，在实施例中，在使各相的切换元件的切换密度相同的情况下，线间调制运算部34使偏置值biasU、biasV、biasW为1，但是，也可以在比较各相的三相调制电压指令值U’、V’、W’时不乘以偏置值。
然后，如实施例那样，通过将本发明应用于切换元件18A～18F与吸入到电动压缩机16的冷媒配置为热交换关系的电力变换装置1，从而能够降低配置在吸入冷媒的冷却效率较差的位置的相的切换元件（例如，18A和18D）的切换密度，并未然地避免该切换元件剧烈温度上升的不妥，消除电动压缩机16强制停止等不妥。
再有，在实施例中，用温度传感器26A～26C检测各切换元件18A～18F的温度，但是，不限于此，控制部21也可以从驱动时的特性估计各切换元件18A～18F的温度的状态。
此外，在实施例中，在将三相调制电压指令值U’、V’、W’的全部乘以偏置值biasU、biasV、biasW后进行比较，但是，也可以在仅将切换密度与其他相为不同的值的相的三相调制电压指令值乘以偏置值后进行比较。
进而，在实施例中，将本发明应用于对电动压缩机16的电动机8进行驱动控制的电力变换装置1，但是，不限于此，对于存在任一相的切换元件的温度与其他相相比上升的危险性的各种设备的电动机的驱动控制，本发明都是有效的。
附图标记的说明
1电力变换装置
8电动机
16电动压缩机
18A～18F切换元件
19U U相逆变器
19V V相逆变器
19W W相逆变器
21控制部
26A～26C温度传感器
28三相逆变器电路
33相电压指令运算部
34线间调制运算部
36 PWM信号生成部
37栅极驱动器。

Claims (6)

1.一种电力变换装置，具备：
三相逆变器电路，驱动电动机；
相电压指令运算部，运算施加到所述电动机的三相调制电压指令值；
线间调制运算部，基于所述三相调制电压指令值来运算使所述三相逆变器电路的规定的一相的切换元件的ON/OFF状态固定并使其他二相的切换元件的ON/OFF状态调制的二相调制电压指令值；以及
PWM信号生成部，基于所述二相调制电压指令值来生成对所述三相逆变器电路进行PWM控制的PWM信号，
所述电力变换装置的特征在于，
所述线间调制运算部能使至少一相的所述切换元件的每一周期的切换次数即切换密度为与其他相不同的值，比较各相的所述三相调制电压指令值，使绝对值最大的相的所述切换元件的ON/OFF状态固定，并且，在比较各相的所述三相调制电压指令值时，在将至少切换密度为与其他相不同的值的相的所述三相调制电压指令值乘以规定的偏置值后，比较各相的所述三相调制电压指令值。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述线间调制运算部根据所述切换元件的温度来变更切换密度。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述线间调制运算部使温度比其他相的所述切换元件高的切换元件的相的切换密度降低。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述线间调制运算部使所述偏置值为比1大且2以下的值。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述线间调制运算部在使各相的所述切换元件的所述切换密度相同的情况下，使所述偏置值为1，或在比较各相的所述三相调制电压指令值时不乘以所述偏置值。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述切换元件与吸入到由所述电动机驱动的电动压缩机的冷媒配置为热交换关系。
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