CN112492892B

CN112492892B - 电力变换装置

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Publication number: CN112492892B
Application number: CN201980007382.1A
Authority: CN
Inventors: 鹤间义德
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: EP3780377A4; WO2020255338A1; US11290003B2; EP3780377B1; CN112492892A; JP6933306B2; JPWO2020255338A1; US20210359593A1; ES2931151T3; EP3780377A1

Abstract

电力变换装置具备三电平逆变器电路和以双载波调制方式驱动三电平逆变器电路的逆变器控制电路。逆变器控制电路具备：指令值运算部，生成三相输出电压指令值；指令值修正部，输出对三相输出电压指令值施加了修正的修正后指令值；门控信号生成部，基于修正后指令值生成门控信号。指令值修正部被构建为，在一个交流电压指令值穿过在电压指令值的零值的附近预先设定的死区的期间即死区穿过期间中，输出与死区的端部对应的规定电压指令值来代替一个交流电压指令值，并且将死区穿过期间中的一个交流电压指令值与规定电压指令值的差向其他两个交流电压指令值分配。

Description

电力变换装置

技术领域

本发明涉及电力变换装置。

背景技术

以往，如在例如日本特开2001－136750号公报中记载那样，已知有双载波调制方式的逆变器(inverter)电路。在该公报的段落0002及图10中，例示了中性点电位钳位方式的三电平逆变器电路。

向三电平逆变器施加的PWM脉冲通常是将指令电压与三角波载波比较后生成的。作为PWM脉冲生成方法的一例，在该段落0002及图8中记载了双载波单极调制的一例。根据该图8，将一个指令电压与电平不同的两个三角波载波比较。在指令电压超过三角波载波的期间中，开关元件被导通。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－136750号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了防止在逆变器电路具有的分支(arm)电路中发生分支短路，通常设置空载时间(dead time)。空载时间是用来将多个半导体开关元件的开启关闭定时错开的延迟时间。根据空载时间的长度，决定使PWM脉冲的接通边沿以何种程度延迟。

图9是用来说明双载波调制方式的图。在图9中，图示了表示电压指令值V^*的零值的基准轴(V^*＝0)。将交流电压指令值V^* _u、V^* _v、V^* _w与电压指令值的零值的交叉点也称作“过零点(zero cross)”。在图9中图示了表示“过零点附近区域X0”的虚线框。

过零点附近区域X0是交流电压指令值的过零点附近的区域。在过零点附近区域X0中，排列着两个三角波载波信号CW1、CW2各自的波形前端。由于三角波载波信号CW1、CW2的前端宽度较窄，所以在交流电压指令值V^* _u、V^* _v、V^* _w的过零点附近，有PWM脉冲的宽度生成得较窄的趋向。

即使要生成过窄的宽度的PWM脉冲，也担心这样的窄小的脉冲也有可能因逆变器电路的空载时间而消失。由于发生因空载时间造成的PWM脉冲消失，有在电压指令值的过零点附近逆变器控制的控制性容易下降的问题。

本发明是为了解决上述那样的问题而做出的，目的是提供一种改良为控制性在电压指令值的过零点附近不下降的电力变换装置。

用来解决课题的手段

有关本发明的电力变换装置具备：三电平逆变器电路，包括多个半导体开关元件；以及逆变器控制电路，输出用来以双载波调制方式驱动上述三电平逆变器电路的门控信号；上述逆变器控制电路具备：指令值运算部，基于上述三电平逆变器电路的输出电流和输出电压，生成包括一个交流电压指令值和其他两个交流电压指令值的三相输出电压指令值；指令值修正部，输出对上述三相输出电压指令值施加了修正的修正后指令值；以及门控信号生成部，基于上述修正后指令值生成上述门控信号；上述指令值修正部被构建为，在上述一个交流电压指令值穿过在电压指令值的零值附近预先设定的死区的期间即死区穿过期间中，输出与上述死区的端部对应的规定电压指令值来代替上述一个交流电压指令值，并且将上述死区穿过期间中的上述一个交流电压指令值与上述规定电压指令值的差向上述其他两个交流电压指令值分配。

发明效果

根据有关本发明的电力变换装置，在过零点附近设定有死区。当一个交流电压指令值穿过该死区时，能够对交流电压指令值施加一定的限制，以使得紧挨着过零点附近的较小的值不会被设定为交流电压指令值。通过该限制，与一个交流电压指令值停滞对应的量被分配给其他两个交流电压指令值，由此，作为整体来看，能够向逆变器电路给出适当的三相输出电压指令值。由此，能够抑制过零点附近的控制性下降。

附图说明

图1是表示有关实施方式的电力变换装置的结构的图。

图2是表示有关实施方式的电力变换装置具备的指令值修正部的结构的图。

图3是用来说明有关实施方式的指令值修正部的动作的时序图。

图4是用来说明有关实施方式的指令值修正部的动作的时序图。

图5是用来说明有关实施方式的指令值修正部的动作的时序图。

图6是用来说明有关实施方式的指令值修正部的动作的时序图。

图7是表示有关实施方式的电力变换装置具备的指令值修正部的具体的结构的一例的图。

图8是用来说明有关实施方式的电力变换装置具备的指令值修正部的具体的结构的动作的图。

图9是用来说明作为关联技术的双载波调制方式的图。

图10是用来说明有关实施方式的变形例的指令值修正部的动作的时序图。

图11是用来说明有关实施方式的变形例的指令值修正部的动作的时序图。

具体实施方式

图1是表示有关实施方式的电力变换装置1的结构的图。电力变换装置1将来自直流电源2的直流电力变换为三相交流电力。电力变换装置1具备输入电容器C1、C2、三电平逆变器电路10、逆变器控制电路20、变流器(CT)11和计量仪器用变压器(VT)12。

三电平逆变器电路10包括多个半导体开关元件3。三电平逆变器电路10是中性点开关方式的逆变器电路。半导体开关元件3是绝缘栅双极晶体管(IGBT)等的功率用半导体元件。

三电平逆变器电路10具备分支电路。分支电路是将多个半导体开关元件3串联连接而成的电路。

如图1所示，直流电源2的正极输出与三电平逆变器电路10的高侧母线连接，该高侧母线被施加高侧电位V+。直流电源2的负极输出与三电平逆变器电路10的低侧母线，该低侧母线被施加低侧电位V－。

由输入电容器C1、C2构成的串联电路的一端被连接到上述高侧母线。由输入电容器C1、C2构成的串联电路的另一端被连接到上述低侧母线。从输入电容器C1与输入电容器C2的连接点给出中性点电位V0。

在半导体开关元件3的控制电极上，施加作为门控(gate)信号的门控脉冲。门控脉冲由逆变器控制电路20生成。门控脉冲是脉冲宽度调制(PWM)脉冲。通过门控脉冲，多个半导体开关元件3进行开启关闭驱动。

变流器11和计量仪器用变压器12将三电平逆变器电路10的三相输出电流Iu、Iv、Iw和三相输出电压Vu、Vv、Vw变换，向逆变器控制电路20传递。

逆变器控制电路20具备电力计算部21、反馈控制部22a、22b、生成电压指令值V^*的逆变器电压指令运算部23、指令值修正部24和门控信号生成部25。

在实施方式中，作为一例，按照下述的计算逻辑计算三相输出电压指令值。电力计算部21基于多个计量仪器用变压器12的计测值及多个变流器11的计测值计算有功计测值和无功计测值。逆变器控制电路20从设在逆变器控制电路20的外部的逆变器电压指令运算部(未图示)接受指令值。指令值包括有功指令值P^*和无功指令值Q^*。

由第一减法块运算有功差ΔP。有功差ΔP是来自电力计算部21的有功计测值P与有功指令值P^*的差。由第二减法块运算无功差ΔQ。无功差ΔQ是来自电力计算部21的无功计测值Q与无功指令值Q^*的差。

反馈控制部22a对有功差ΔP实施周知的反馈控制。反馈控制部22b对无功差ΔQ实施周知的反馈控制。各反馈控制可以使用PI控制、P控制和PID控制中的任意的一个。

逆变器电压指令运算部23基于来自反馈控制部22a的有功指令值和来自反馈控制部22b的无功指令值生成三相电压指令值。即，逆变器电压指令运算部23接受基于三电平逆变器电路10的三相输出电流Iu、Iv、Iw和三相输出电压Vu、Vv、Vw的由电力计算部21、减法块和反馈控制部22a、22b得到的一系列的控制处理结果。

基于该一系列的控制处理结果，逆变器电压指令运算部23生成三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1。

另外，也可以代替上述那样的基于有功及无功的计算逻辑，作为实施方式的变形例，将逆变器控制电路20构建为，按照MPPT((Maximum Power Point Tracking：最大功率点跟踪)控制来设定三相输出电压指令值。这样的有关变形例的基于MPPT控制的三相输出电压指令值的设定例如可以在直流电源2是太阳能电池阵列的情况下使用。

三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1包括第一相交流电压指令值V^* _u1、第二相交流电压指令值V^* _v1和第三相交流电压指令值V^* _w1。

指令值修正部24输出对三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1施以了修正的修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2。如果说明修正的内容，则首先，指令值修正部24在死区穿过期间T_DB中，代替“正在穿过死区DB的一个交流电压指令值”而输出与死区DB的端部对应的规定电压指令值V_DB。

死区穿过期间T_DB是三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1中的一个交流电压指令值穿过死区(dead band)DB的期间。死区DB是在电压指令值V^*的零值(V^*＝0)的附近预先设定的指令值范围。死区DB的宽度由死区上限值V_DBH和死区下限值V_DBL决定。死区上限值V_DBH及死区下限值V_DBL是决定死区DB的正端和负端的值，也将它们称作规定电压指令值V_DB。

指令值修正部24在死区穿过期间T_DB中输出规定电压指令值V_DB，并将差ΔV^*向“其他两个交流电压指令值”分配。所谓的“其他两个交流电压指令值”，是三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1中的存在于死区DB的外侧的两个交流电压指令值。差ΔV^*是死区穿过期间T_DB中的正在穿过死区DB的一个交流电压指令值与规定电压指令值V_DB的差。

进行这些修正的结果是，将修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2输出。修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2包括修正后第一相交流电压指令值V^* _u2、修正后第二相交流电压指令值V^* _v2和修正后第三相交流电压指令值V^* _w2。

图2是表示有关实施方式的电力变换装置1具备的指令值修正部24的结构的图。图3～图6是用来说明有关实施方式的指令值修正部24的动作的时序图。在图3的上段图示了三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1。在图3的下段图示了修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2。在图3的中段图示了用于修正的修正量ΔV^*。

如根据图3可知，第一过零点zx1、第二过零点zx2、第三过零点zx3、第四过零点zx4、第五过零点zx5和第六过零点zx6以所提及的顺序反复到来。

图4是将指示图3中的时刻tx1的附近的虚线部分X1放大的图。图5是将指示图3中的时刻tx2的附近的虚线部分X2放大的图。

以下，说明指令值修正部24的结构及动作。在以下的说明中，为了方便，使用“一个交流电压指令值”及“其他两个交流电压指令值”的用语。所谓的“一个交流电压指令值”，是指三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1中的任意的一个交流电压指令值。

该“一个交流电压指令值”的用语主要为了将穿过死区DB的交流电压指令值与其他交流电压指令值区别而使用。在下述的说明中有时将特定的相的交流电压指令值与“一个交流电压指令值”建立对应而说明，但也可以将三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1的某个代入“一个交流电压指令值”。

另一方面，所谓的“其他两个交流电压指令值”，是指三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1中的除了上述一个交流电压指令值以外的其余两个交流电压指令值。“其他两个交流电压指令值”的用语主要为了参照处于死区DB的外侧的交流电压指令值而使用。

如图2所示，指令值修正部24包括修正量计算部24a、死区设定部24b、死区穿过检测部24c和修正运算部24d。

死区设定部24b是用来设定死区DB的宽度的块。死区DB如在图3～图6中记载那样，是在电压指令值V^*的零值(V^*＝0)的附近预先设定的范围。

死区设定部24b被构建为，能够分别设定变更死区上限值V_DBH和死区下限值V_DBL。在实施方式中，作为一例而将死区上限值V_DBH和死区下限值V_DBL设定为正负符号相反且具有相同的大小。结果，以指令值零(V^*＝0)为轴，死区DB在正侧和负侧具有相同的宽度。

死区穿过检测部24c检测死区穿过期间T_DB。死区穿过期间T_DB是一个交流电压指令值穿过死区DB的期间。死区穿过检测部24c检测一个交流电压指令值进入到死区DB中的时刻与该一个交流电压指令值从死区DB脱离的时刻之间的期间作为死区穿过期间T_DB。

在图4中，作为修正动作的一例而图示了在第二相交流电压指令值V^* _u1从低侧(负侧)向高侧(正侧)穿过死区DB的期间中实施的修正动作。

在图5中，作为一例而图示了第一相交流电压指令值V^* _u1从高侧(正侧)向低侧(负侧)穿过死区DB的期间中实施的修正动作。

修正量计算部24a计算在死区穿过期间T_DB中，正在穿过死区DB的过程中的一个交流电压指令值与规定电压指令值V_DB的差ΔV^*。该差ΔV^*是修正量ΔV^*。差ΔV^*的运算周期与死区穿过期间T_DB相比足够短。

规定电压指令值V_DB是与死区DB的端部对应的值。在实施方式中，作为一例，将三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1分别向死区DB进入时与死区DB交叉的值作为三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1各自的规定电压指令值V_DB处置。

即，当三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1分别从正侧向死区DB进入时，死区上限值V_DBH是修正量计算部24a用来计算差的规定电压指令值V_DB。相反，当三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1分别从负侧向死区DB进入时，死区下限值V_DBL是修正量计算部24a用了来计算差的规定电压指令值V_DB。

在实施方式中，如图2所示，修正量计算部24a具备第一修正量计算块24a1、第二修正量计算块24a2和第三修正量计算块24a3。

第一修正量计算块24a1根据由死区穿过检测部24c检测到的过零方向，基于第一相交流电压指令值V^* _u1和死区设定部24b的规定电压指令值V_DB计算修正量ΔV^*。在用于修正量计算的规定电压指令值VDB中，具体而言有选择地使用V_DBH及V_DBL的某一个。

第二修正量计算块24a2根据由死区穿过检测部24c检测到的过零方向，基于第二相交流电压指令值V^* _v1和死区设定部24b的规定电压指令值V_DB计算修正量ΔV^*。第三修正量计算块24a3根据由死区穿过检测部24c检测到的过零方向，基于第三相交流电压指令值V^* _w1和死区设定部24b的规定电压指令值V_DB计算修正量ΔV^*。

修正运算部24d对三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1分别加上修正量ΔV^*。通过修正运算部24d的加法运算，分别生成修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2。

根据上述控制处理，首先，指令值修正部24在死区穿过期间T_DB中，对作为修正量ΔV^*的基础的一个交流电压指令值加上修正量ΔV^*。如果是图4的例子，则对一个交流电压指令值V^* _u1加上ΔV^*。通过该加法处理，一个交流电压指令值被固定为死区下限值V_DBL。

因而，代替一个交流电压指令值而输出与死区DB的端部对应的规定电压指令值V_DB，将该规定电压指令值V_DB作为修正后指令值V^* _u2处置。结果，能够在过零点附近使电压指令值不连续地变化，以使得一个交流电压指令值的值不会过小。

除此以外，指令值修正部24在死区穿过期间T_DB中，还对其他两个交流电压指令值加上修正量ΔV^*。在图4的例子中，对其他两个交流电压指令值V^* _v1、V^* _w1加上修正量ΔV^*。通过该加法处理，将差ΔV^*分配给其他两个交流电压指令值，将分配后的指令值作为修正后指令值处置。通过对于其他两个交流电压指令值的指令值的分配，能够保持三相的相间电压。

门控信号生成部25基于来自指令值修正部24的修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2生成门控信号。门控信号是三电平逆变器电路10具有的半导体开关元件3的门控驱动用PWM信号。

门控信号生成部25包括空载时间生成部、载波信号生成部和PWM信号生成部。

对空载时间生成部进行说明。为了防止在三电平逆变器电路10具有的分支电路发生分支短路而设有空载时间。空载时间是用来将构成分支电路的高侧的半导体开关元件3和低侧的半导体开关元件3的开启定时错开的延迟时间。通过空载时间的长度，决定使PWM脉冲的接通边沿以何种程度延迟。逆变器电路中的空载时间设定技术是已经周知的技术，不是新的事项，所以详细的说明省略。

对载波信号生成部进行说明。门控信号生成部25以双载波调制方式输出用来对三电平逆变器电路10进行驱动的门控信号。在双载波调制方式中，使用电平不同的两个三角波载波信号CW1、CW2(参照图6)。门控信号生成部25包括输出这些三角波载波信号CW1、CW2的载波信号生成部(未图示)。

如图6所示，两个三角波载波信号CW1、CW2是高电平三角波载波信号CW1和低电平三角波载波信号CW2。高电平三角波载波信号CW1是以电压指令值V^*的零值(V^*＝0)为基准而取正值的载波。低电平三角波载波信号CW2是以电压指令值V^*的零值(V^*＝0)为基准而取负值的载波。

对PWM信号生成部进行说明。如图6所示，修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2与高电平三角波载波信号CW1及低电平三角波载波信号CW2分别交叉。基于修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2与各三角波载波信号CW1、CW2的交叉点，决定门控脉冲的上升边沿及下降边沿。

作为一例，生成PWM门控脉冲，以使得在修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2超过三角波载波信号CW1、CW2的期间中使开关元件导通。另外，将电压指令值与三角波载波比较来制作PWM脉冲的技术是已经周知的技术而不是新的事项，所以关于PWM信号生成部的进一步的说明省略。

以上说明的有关实施方式的电力变换装置1起到下述的效果。由于三角波载波信号CW1、CW2的前端宽度较窄，所以如在图9的关联技术中所述，PWM脉冲的宽度有可能在交流电压指令值V^* _u、V^* _v、V^* _w的过零点附近被生成得较窄。

对于这一点，根据有关实施方式的电力变换装置1，为了抑制生成过窄的宽度的PWM脉冲，在电压指令值的过零点附近设定了死区DB(参照图3～图6)。基于该死区DB来检测死区穿过期间T_DB。在死区穿过期间T_DB中，通过修正量ΔV^*的相加，对一个交流电压指令值施以一定的限制，以使得紧挨着过零点的附近的较小的值不会被设定为交流电压指令值。通过施以一定的限制，将一个交流电压指令值保持为规定电压指令值。该规定电压指令值作为修正后指令值V^* _u2而被门控信号生成部25使用。

根据这一系列的控制处理，通过在过零点附近对交流电压指令值的值加以限制，能够防止生成因逆变器电路的空载时间而消失那样的窄小的脉冲。结果，能够抑制在电压指令值的过零点附近逆变器控制的控制性下降。

此外，根据实施方式，与一个交流电压指令值V^* _u1停滞对应的停滞量通过修正量ΔV^*的相加而被分配给其他两个交流电压指令值V^* _v1、V^* _w1。将分配后的值作为修正后指令值V^* _v2、V^* _w2由门控信号生成部25使用。由此，能够适当地保持三相的相间电压。

这样，在死区穿过期间T_DB中虽然对三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1分别施以修正，但作为整体看能够向逆变器电路10施加适当的修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2。由此，能够抑制电压指令值的过零点附近的控制性下降。由此，能够抑制例如电压指令值的过零点附近的电流畸变等的问题。

在实施方式中，由于指令值修正部24包含用来设定死区DB的死区设定部24b，所以有能够可变地设定死区DB的宽度的优点。结果，有能够将死区DB设定为用来抑制电压指令值的过零点附近的控制性下降的所需的足够宽度的优点。

在实施方式中，由于指令值修正部24包括死区穿过检测部24c，所以有能够正确地检测死区穿过期间T_DB的优点。

在实施方式中，指令值修正部24包括修正量计算部24a和修正运算部24d。由此，通过运算一个修正量ΔV^*并对三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1相加，能够生成修正后指令值V^* _u2、V^* _v2、V^* _w2。因而，不进行复杂的运算处理即可，有硬件结构或软件处理变得简单的优点。

图7是表示有关实施方式的电力变换装置1具备的指令值修正部24的具体的结构的一例的图。图8是用来说明有关实施方式的电力变换装置1具备的指令值修正部24的具体的结构的动作的图。图7的指令值修正部24是将图2所记载的修正量计算部24a、死区设定部24b、死区穿过检测部24c和修正运算部24d各自的结构具体化的单元。

死区穿过检测部24c由6个检测块构建。第一检测块在第一相交流电压指令值V^* _u1正在从上向下穿过死区DB时输出1，否则输出0。另外，这里提到的“上”及“下”，与图3～图6的时序图中的纸面的上下对应。例如，电压指令值从上向下穿过，是指电压指令值从高侧向低侧穿过死区DB。

第二检测块在第一相交流电压指令值V^* _u1正在从下向上穿过死区DB时输出1，否则输出0。第三检测块在第二相交流电压指令值V^* _v1正在从上向下穿过死区DB时输出1，否则输出0。

第四检测块在第二相交流电压指令值V^* _v1正在从下向上穿过死区DB时输出1，否则输出0。第五检测块在第三相交流电压指令值V^* _w1正在从上向下穿过死区DB时输出1，否则输出0。第六检测块在第三相交流电压指令值V^* _w1正在从下向上穿过死区DB时输出1，否则输出0。

修正量计算部24a具备6个开关SW1～SW6。第一开关SW1被输入死区上限值V_DBH与第一相交流电压指令值V^* _u1的第一差值。第一开关SW1根据第一检测块的输出，在第一差值与零之间切换输出。如果第一检测块的输出是1，则从第一开关SW1输出第一差值。如果第一检测块的输出是0，则从第一开关SW1输出零。

第二开关SW2被输入死区下限值V_DBL与第一相交流电压指令值V^* _u1的第二差值。第二开关SW2根据第二检测块的输出，在第二差值与零之间切换输出。如果第二检测块的输出是1，则从第二开关SW2输出第二差值。如果第二检测块的输出是0，则从第二开关SW2输出零。

第三开关SW3被输入死区上限值V_DBH与第二相交流电压指令值V^* _v1的第三差值。第三开关SW3根据第三检测块的输出，在第三差值与零之间切换输出。如果第三检测块的输出是1，则从第三开关SW3输出第三差值。如果第三检测块的输出是0，则从第三开关SW3输出零。

第四开关SW4被输入死区下限值V_DBL与第二相交流电压指令值V^* _v1的第四差值。第四开关SW4根据第四检测块的输出，在第四差值与零之间切换输出。如果第四检测块的输出是1，则从第四开关SW4输出第四差值。如果第四检测块的输出是0，则从第四开关SW4输出零。

第五开关SW5被输入死区上限值V_DBH与第三相交流电压指令值V^* _w1的第五差值。第五开关SW5根据第五检测块的输出，在第五差值与零之间切换输出。如果第五检测块的输出是1，则从第五开关SW5输出第五差值。如果第五检测块的输出是0，则从第五开关SW5输出零。

第六开关SW6被输入死区下限值V_DBL与第三相交流电压指令值V^* _w1的第六差值。第六开关SW6根据第六检测块的输出，在第六差值与零之间切换输出。如果第六检测块的输出是1，则从第六开关SW6输出第六差值。如果第六检测块的输出是0，则从第六开关SW6输出零。

修正量计算部24a输出第一开关SW1～第六开关SW6的合计值。但是，如根据图3掌握那样，三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1各自的过零点定时相互不同。

具体而言，如根据图3可知的，第一过零点zx1、第二过零点zx2、第三过零点zx3、第四过零点zx4、第五过零点zx5和第六过零点zx6以所提及的顺序反复到来。

第一过零点zx1是w相指令值从上向下穿过指令值零的过零点。第二过零点zx2是v相指令值从下向上穿过指令值零的过零点。第三过零点zx3是u相指令值从上向下穿过指令值零的过零点。

第四过零点zx4是w相指令值从下向上穿过指令值零的过零点。第五过零点zx5是v相指令值从上向下穿过指令值零的过零点。第六过零点zx6是u相指令值从下向上穿过指令值零的过零点。

另外，所谓的“从上向下”，是指从正值朝向负值的变化。所谓的“从下向上”，是指从负值朝向正值的变化。

因而，输出零以外的差值的开关以第五开关SW5、第四开关SW4、第一开关SW1、第六开关SW6、第三开关SW3、第二开关SW2、第五开关SW5、…的顺序更替。这样，在第一开关SW1～第六开关SW6中，仅一个开关输出零以外的差值，其余的开关输出零。结果，从修正量计算部24a将从上述的第一差值到第六差值中的某一个值有选择地作为差值ΔV^*输出。

修正量计算部24a输出的差值ΔV^*在修正运算部24d中与三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1相加。

使用图8，说明图4所示的过零点的情况下的图7的电路动作。图4由于u相指令值从下向上穿过死区DB，所以与第六过零点zx6对应。首先，作为图8的信号S1，第一相交流电压指令值V^* _u1被传递给修正运算部24d。与此同时，作为图8的信号S2，第一相交流电压指令值V^* _u1被输入死区穿过检测部24c的第二块。

进而，作为图8的信号S3，第一相交流电压指令值V^* _u1被输入修正量计算部24a。此外，从死区设定部24b将作为图8的信号S4的死区下限值V_DBL向修正量计算部24a输入。

计算死区下限值V_DBL与第一相交流电压指令值V^* _u1的差作为修正量ΔV^*。修正量ΔV^*是图8的信号S5。

死区穿过检测部24c的第二块作为图8的信号S6而输出1。信号S6将修正量计算部24a的第二开关SW2切换为开启。被开启的第二开关SW2将修正量ΔV^*作为信号S7输出。

然后，信号S7通过与第一开关SW1的输出相加而成为信号S8，该信号S8通过再与第三开关SW3～第六开关SW6的输出合计而成为信号S9。信号S9是修正量计算部24a的输出。

如上述那样，当第二开关SW2计算了修正量ΔV^*时，其他开关的输出全部是零。因而，信号S9与信号S5的值一致。修正运算部24d将作为信号S9的修正量ΔV^*加到三相输出电压指令值V^* _u1、V^* _v1、V^* _w1中。

图10及图11是用来说明有关实施方式的变形例的指令值修正部24的动作的时序图。图10是使图4所示的时刻tx1附近的修正动作变形的图。图11是使图5所示的时刻tx2附近的修正动作变形的图。

如果将图4、图5、图10及图11建立关联而说明，则在指令值修正部24的修正动作变形中，如下述的表所示那样存在四种。第一修正动作是在图4中说明的。第二修正动作是在图5中说明的。表1的“规定电压指令值”是穿过死区DB的交流电压指令值在死区穿过期间T_DB中固定(affix)的值。

[表1]

图10的第三修正动作中的过零方向由于是从低侧朝向高侧的方向(即图中的从下向上)，所以与图4的第一修正动作相同。但是，第三修正动作在向死区DB进入时，不是使用与向死区DB的进入端对应的死区下限值V_DBL、而是使用作为死区DB的脱离点的死区上限值V_DBH，来计算差ΔV^*。

图11的第四修正动作中的过零方向由于是从高侧朝向低侧的方向(即图中的从上向下)，所以与图5的第二修正动作相同。但是，第四修正动作在向死区DB进入时，不是使用与向死区DB的进入端对应而死区上限值V_DBH，而是使用作为死区DB的脱离点的死区下限值V_DBL，计算差ΔV^*。

另外，为了实现上述第三修正动作及第四修正动作，只要在图2及图7所示的指令值修正部24的电路块中变更计算差ΔV^*的逻辑就可以。因而，详细的电路说明省略。

指令值修正部24关于从低侧向高侧的过零方向，可以使用第一修正动作和第三修正动作中的一方的修正动作。指令值修正部24关于从高侧向低侧的过零方向，可以使用第二修正动作和第四修正动作中的一方的修正动作。

在实施方式中，指令值修正部24执行上述的第一修正动作和第二修正动作。相对于此，作为变形例，指令值修正部24也可以执行上述第一修正动作和第四修正动作。或者，作为其他变形例，指令值修正部24也可以执行上述第二修正动作和第三修正动作。或者，作为其他变形例，指令值修正部24也可以执行上述第三修正动作和第四修正动作。此外，作为进一步的变形例，也可以将指令值修正部24构建为能够分别执行上述第一～第四修正动作，构建为，根据条件而将它们有选择地切换。

另外，作为三电平逆变器电路10的变形例，也可以使用中性点电位钳位方式的逆变器电路。在日本特开2001－136750号公报的图10中记载了中性点电位钳位方式的逆变器电路的一例，中性点电位钳位方式的逆变器电路结构不是新的事项。因而，将图示及说明省略。

标号说明

1电力变换装置；2直流电源；3半导体开关元件；10逆变器电路(三电平逆变器电路)；11变流器(CT)；12计量仪器用变压器(VT)；20逆变器控制电路；21电力计算部；22a反馈控制部；22b反馈控制部；23逆变器电压指令运算部；24指令值修正部；24a修正量计算部；24a1第一修正量计算块；24a2第二修正量计算块；24a3第三修正量计算块；24b死区设定部；24c死区穿过检测部；24d修正运算部；25门控信号生成部；C1、C2输入电容器；CW1三角波载波信号(高电平三角波载波信号)；CW2三角波载波信号(低电平三角波载波信号)；DB死区；Iu、Iv、Iw三相输出电流；P有功计测值；P^*有功指令值；Q无功计测值；Q^*无功指令值；T_DB死区穿过期间；V－低侧电位；V+高侧电位；V^* _u1三相输出电压指令值(第一相交流电压指令值)；V^* _v1三相输出电压指令值(第二相交流电压指令值)；V^* _w1三相输出电压指令值(第三相交流电压指令值)；V^* _u2修正后指令值(修正后第一相交流电压指令值)；V^* _v2修正后指令值(修正后第三相交流电压指令值)；V^* _w2修正后指令值(修正后第二相交流电压指令值)；V0中性点电位；V_DB规定电压指令值；V_DBH死区上限值(规定电压指令值)；V_DBL死区下限值(规定电压指令值)；Vu、Vv、Vw三相输出电压；X0过零点附近区域；zx1第一过零点；zx2第二过零点；zx3第三过零点；zx4第四过零点；zx5第五过零点；zx6第六过零点；ΔV^*差(修正量)。

Claims

1.一种电力变换装置，其特征在于，

具备：

三电平逆变器电路，包括多个半导体开关元件；以及

逆变器控制电路，输出用来以双载波调制方式驱动上述三电平逆变器电路的门控信号；

上述逆变器控制电路具备：

指令值运算部，基于上述三电平逆变器电路的输出电流和输出电压，生成包括一个交流电压指令值和其他两个交流电压指令值的三相输出电压指令值；

指令值修正部，输出对上述三相输出电压指令值施加了修正的修正后指令值；以及

门控信号生成部，基于上述修正后指令值生成上述门控信号；

上述指令值修正部被构建为，在上述一个交流电压指令值穿过在电压指令值的零值附近预先设定的死区的期间即死区穿过期间中，输出与上述死区的端部对应的规定电压指令值来代替上述一个交流电压指令值，并且将上述死区穿过期间中的上述一个交流电压指令值与上述规定电压指令值的差向上述其他两个交流电压指令值分配。

2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

上述指令值修正部包括能够可变地设定上述死区的宽度的死区设定部。

3.如权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

上述指令值修正部包括死区穿过检测部，该死区穿过检测部检测上述一个交流电压指令值进入上述死区的第一时刻与上述一个交流电压指令值脱离上述死区的第二时刻之间的期间，作为上述死区穿过期间。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，

上述指令值修正部包括：

修正量计算部，计算上述死区穿过期间中的上述一个交流电压指令值与上述规定电压指令值的上述差；以及

修正运算部，被构建为通过将上述差与上述一个交流电压指令值相加从而将上述一个交流电压指令值固定为上述规定电压指令值，并且将上述差与上述其他两个交流电压指令值相加。