CN114026777B - 逆变器系统和逆变器系统控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种逆变器系统，包括基于电压电平指令V*输出门信号的电平跳变防止控制部3，门信号驱动逆变器4。电平跳变防止控制部3设定计数器C，使得当某一相的输出电压电平V上升时，在预定时间内禁止该相的输出电压电平V上升，并且使得对于另一相，在预定时间内禁止输出电压电平V下降。电平跳变防止控制部3还设定计数器C，使得当某一相的输出电压电平V下降时，在预定时间内禁止该相的输出电压电平V下降，并且使得对于另一相，在预定时间内禁止输出电压电平V上升。这样，在具有任意相数和任意电平数的逆变器系统中，抑制线间电压的电平跳变。

Description

逆变器系统和逆变器系统控制方法

技术领域

本发明涉及被配置成通过逆变器输出电压并且进行危险输出防止控制的系统。

背景技术

下面讨论被配置成通过整流器(交流转直流变换器)将输入的三相交流电压变换成直流电压，并通过逆变器将直流电压输出为具有期望频率和期望振幅的交流电压的系统。

这样的系统服从关于输出电压的标准。例如，其中电动马达连接到负载的电动马达驱动系统服从IEC 61800的标准。IEC 61800-4规定了关于相电压(对地电压)和线间电压的改变率的电压应力容限。如果系统不满足该标准，那么系统可能遭受介电击穿的危险。

为了防止系统中的这种危险，要求抑制系统的输出电压的改变率。因此，防止相电压和线间电压的电压电平的突然改变是重要的。

作为对策的例子，专利文献1公开了用于防止串联多重逆变器引起电压电平的两级变化(two-step shift)(两电平跳变(two level skip))的控制。专利文献1公开了通过相对于通过PWM比较而获得的切换定时点根据需要延迟切换定时来防止线间电压引起两级变化。

例如，对于串联多重高压逆变器，通过具有关于电平跳变的以下特征的PD(PhaseDisposition，同相层叠)PWM或PS(Phase Shift，移相)PWM实现脉冲调制。

PD方式：不发生线间电平跳变，但是各单相逆变器的切换操作次数不均等。

PS方式：可以均等地设定各单相逆变器的切换操作次数，但是发生线间电平跳变。

CPS(载波相位选择)方式是已被改进使得不引起电平跳变的PS方式。在PD方式和CPS方式这两者中，防止电平跳变的条件是使载波维持比指令电压高的频率。然而，在一些情况下，由于诸如切换损耗的增强这样的硬件因素和诸如CPU电压更新的延迟这样的软件因素，不允许载波具有高频率。如果载波频率降低，则无法完全避免线间电压电平跳变。还存在一种设置用于浪涌抑制的输出滤波器的方法，但这导致装置尺寸的增大。

另外，电平跳变在除基于三角波比较的PWM方式以外的方式中也是问题。例如，基于固定脉冲模式的方式参考控制系统内的电压相位指令，并基于表格输出电压。可以预先准备不引起电平跳变的表格。然而，这只是基于静态研究，并且发现了(在实际操作期间)在过渡状态下可能动态地发生电平跳变的问题。因此，除了在创建表格时考虑电平跳变之外，还需要防止电平跳变的机制。

如上所述，存在调制方式本身无法防止电平跳变的情况。在这样的情况下，重要的是调制之后的电平跳变防止机制。

在专利文献1中，没有考虑相电压的两级变化。这不是仅仅关于相电压(对地电压)的标准的问题。当Y连接的负载的一个相变化两级并且其他相没有切换时，线间电压也变化两级。

因此，即使允许每个相电压变化两级，也需要监视每个相电压的两级变化以确实地防止线间电压变化两级。此外，专利文献1仅适用于被配置成通过PWM确定各个元件的切换的串联多重逆变器。

鉴于上面所述，在具有任意相数和任意电平数的逆变器系统中抑制线间电压的电平跳变是个问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号2015-23777

发明内容

本发明是鉴于上述的传统问题而做出的。根据本发明的一个方面，逆变器系统包括：电平跳变防止控制部，被配置成基于电压电平指令来输出门信号，并通过所述门信号驱动逆变器，其中，所述电平跳变防止控制部被配置成：响应于各相中的第一相的输出电压电平的向上变化，设定用于在预定持续时间期间禁止所述第一相的输出电压电平的向上变化的计数器，并设定用于在预定持续时间期间禁止所述各相中的不同于所述第一相的第二相的输出电压电平的向下变化的计数器；以及响应于所述第一相的输出电压电平的向下变化，设定用于在预定持续时间期间禁止所述第一相的输出电压电平的向下变化的计数器，并设定用于在预定持续时间期间禁止所述第二相的输出电压电平的向上变化的计数器。

根据本发明的一个方面，所述逆变器系统被配置成其中所述电平跳变防止控制部包括：电平跳变检查和防止部，被配置成基于所述电压电平指令、前次输出电压电平和前次计数器，输出每个输出电压电平和每个计数器；第一延迟部，被配置成使每个计数器延迟控制间隔，并输出延迟的计数器作为所述前次计数器；第二延迟部，被配置成使每个输出电压电平延迟所述控制间隔，并输出延迟的输出电压电平作为所述前次输出电压电平；以及门信号生成部，被配置成基于所述输出电压电平来输出所述门信号。

根据本发明的一个方面，所述逆变器系统被配置成：其中，所述电平跳变检查和防止部被配置成对于各相中的每个相：分别采用包括向上变化禁止计数器和向下变化禁止计数器的不同计数器作为用于禁止向上变化的计数器和用于禁止向下变化的计数器；每隔所述控制间隔将所述向上变化禁止计数器和向下变化禁止计数器递减；比较所述电压电平指令与所述前次输出电压电平；当所述电压电平指令低于所述前次输出电压电平时，检查所述向下变化禁止计数器是否等于0，当所述向下变化禁止计数器等于0时，从所述前次输出电压电平向下一级设定该相的输出电压电平，设定该相的向下变化禁止计数器，并设定各相中的不同于该相的每个相的向上变化禁止计数器，并且当所述向下变化禁止计数器不等于0时，将该相的输出电压电平设定为等于所述前次输出电压电平；当所述电压电平指令等于所述前次输出电压电平时，将该相的输出电压电平设定为等于所述电压电平指令；并且当所述电压电平指令高于所述前次输出电压电平时，检查所述向上变化禁止计数器是否等于0，当所述向上变化禁止计数器等于0时，从所述前次输出电压电平向上一级设定该相的输出电压电平，设定该相的向上变化禁止计数器，并设定各相中的不同于该相的每个相的向下变化禁止计数器，并且当所述向上变化禁止计数器不等于0时，将该相的输出电压电平设定为等于所述前次输出电压电平。

根据本发明的另一个方面，所述逆变器系统被配置成：其中，所述电平跳变检查和防止部被配置成对于各相中的每个相：采用公共计数器作为用于禁止向上变化的计数器和用于禁止向下变化的计数器；当所述公共计数器大于0时，每隔所述控制间隔将所述公共计数器递减；当所述公共计数器小于0时，每隔所述控制间隔将所述公共计数器递增；比较所述电压电平指令与所述前次输出电压电平；当所述电压电平指令低于所述前次输出电压电平时，检查所述公共计数器是否大于或等于0，当所述公共计数器大于或等于0时，从所述前次输出电压电平向下一级设定该相的输出电压电平，将该相的公共计数器设定为负值，并将各相中的不同于该相的每个相的公共计数器设定为正值，并且当所述公共计数器小于0时，将该相的输出电压电平设定为等于所述前次输出电压电平；当所述电压电平指令等于所述前次输出电压电平时，将该相的输出电压电平设定为等于所述电压电平指令；并且当所述电压电平指令高于所述前次输出电压电平时，检查所述公共计数器是否小于或等于0，当所述公共计数器小于或等于0时，从所述前次输出电压电平向上一级设定该相的输出电压电平，将该相的公共计数器设定为正值，并将各相中的不同于该相的每个相的公共计数器设定为负值，并且当所述公共计数器大于0时，将该相的输出电压电平设定为等于所述前次输出电压电平。

根据本发明，能够在具有任意相数和任意电平数的逆变器系统中抑制线间电压的电平跳变。

附图说明

图1是根据第一和第二实施例的逆变器系统的框图。

图2是根据第一和第二实施例的电平跳变防止控制部的框图。

图3是根据第一实施例的电平跳变检查和防止部的流程图。

图4是表示基于三相配置的第一实施例的操作的例子的示图。

图5是解释图4的操作的示图。

图6是表示当切换操作密集时的第一实施例的操作的例子的示图。

图7是表示当切换操作密集时的第一实施例的操作的例子的示图。

图8是表示当切换操作密集时的第一实施例的操作的例子的示图。

图9是根据第二实施例的电平跳变检查和防止部的流程图。

图10是表示第二实施例的操作的例子的示图。

具体实施方式

下面参考图1至图10来详细说明根据本发明的第一和第二实施例的逆变器系统。

[第一实施例]

以下将电压电平的n级变化称为n电平跳变或者简称为电平跳变。

图1表示根据第一实施例的逆变器系统的系统配置图。上位控制部1进行脉冲调制部2的上游的控制。例如，上位控制部1接收基于操作面板的操作量的速度指令的输入以及感测的三相电流的输入，并进行通过速度控制和电流控制来生成电压指令Vref的控制。

从上位控制部1输出的电压指令Vref由脉冲调制部2变换成电压的脉冲形状(矩形波形状)。这一般是被配置成通过比较三相电压指令与三角波来生成脉冲电压的PWM方式。存在基于固定脉冲模式的替代方式，该替代方式被配置成准备与电压指令Vref(输出电压相位)同步的脉冲的表格，并参考上位控制部1的电压指令Vref(输出电压相位)输出脉冲电压。脉冲调制部2输出电压电平指令V*。

电平跳变防止控制部3接收电压电平指令V*的输入，进行用于防止电平跳变的控制，并输出门信号。逆变器4由门信号驱动，并向负载5施加电压。

电压指令Vref和电压电平指令V*各自具有关于所需相数(图1中为三相)的信息。

根据第一实施例的上位控制部1用于确定电压指令Vref，该电压指令Vref指示要由逆变器4输出的电压。因此，上位控制部1可以被配置成进行位置控制，或者可以被配置成使用马达相位的感测值，或者可以被配置成不使用感测的电流。

当以PWM方式进行脉冲调制时，门信号可以通过电压指令Vref与三角波之间的比较结果而直接获得。然而，确定各个元件的开/关等同于获得电压电平指令V*。通过代替门信号而获得电压电平指令V*的配置，或者通过不输出所获得的门信号而是将其变换成电压电平指令V*的配置，基于PWM方式的脉冲调制部2能够输出电压电平指令V*。

图1中的上位控制部1和脉冲调制部2被表示成在许多逆变器系统中使用的典型配置，但是如果指示要由逆变器4输出的电压的电压电平指令V*被输入到电平跳变防止控制部3，则上位控制部1和脉冲调制部2并无特别限定。第一实施例也可以应用于基于直接转矩控制的方式，其中用于获得期望转矩的电压电平直接从转矩指令确定，而不需要诸如基于三角波比较的PWM这样的脉冲调制。

在图1中，逆变器4和负载5三相地连接。然而，相数不限于三相。此外，逆变器4能够输出的电压电平数并无特别限制。

接下来，以下说明电平跳变防止控制部3。由于电平跳变防止控制部3控制输出电压电平V，因此电平跳变防止控制部3需要关于当前输出的信息。另外，电平跳变防止控制部3需要计数器C，因为需要指示要保持的时间段以防止电平跳变。根据第一实施例的控制的一个重要方面是通过使用计数器C来适当地改变当前输出电压电平。

需要关于前次输出电压电平Vz的信息以在禁止电平跳变时的大多数情况下实现被认为是期望的输出的“输出电压的保持”。当发生一个切换操作时，并不是所有类型的后续切换都导致电平跳变，一些类型的后续切换是可接受的。用于适当地允许可接受的切换操作的处理在后面参考图3的流程图来说明。

图2表示根据第一实施例的电平跳变防止控制部3的配置图。电压电平指令V*被输入到电平跳变防止控制部3。然后，电压电平指令V*、前次输出电压电平Vz和前次计数器Cz被输入到电平跳变检查和防止部6。

电平跳变检查和防止部6进行基于以下说明的流程图的控制，输出所述输出电压电平V和计数器C。输出电压电平V和计数器C由第一延迟单元7和第二延迟单元8延迟控制间隔，并作为前次输出电压电平Vz和前次计数器Cz输入到电平跳变检查和防止部6。

输出电压电平V被输入到门信号生成部9，门信号生成部9输出用于输出所述输出电压电平V的门信号。门信号是电平跳变防止控制部3对逆变器4的输出。

图3是表示由电平跳变检查和防止部6进行的处理的流程图。电平跳变检查和防止部6接收电压电平指令V*、前次输出电压电平Vz和前次计数器Cz的输入，并输出所述输出电压电平V和计数器C。

图3的流程图与图1对应地涉及U相、V相和W相这三相电压。然而，如上所述，适用的相数不限于三相。

以下，X相的输出电压电平以V_X的形式表示，X相的计数器以C_X的形式表示。电压电平指令V*也表示为V*_X，最后的字母指示相关的相。X相与Y相之间的线间电压用V_XY表示。此外，第一实施例采用了用于两种类型的计数器的两个独立的寄存器，一个用于禁止向上变化，另一个用于禁止向下变化。这在相的标记后面指示为u、d(分别为向上变化、向下变化)，诸如C_Xu，C_Xd。

下面以具有U相、V相和W相的逆变器4的驱动为例来讨论根据图3的流程图的操作。该流程图基于以下概念。

<1>当不存在电平变化时，按指令输出(如果值彼此相等，则可以输出前次输出)。

<2>当电平变化时，检查电平跳变。

<2-1>当发生电平跳变时，保持前次输出。

<2-2>当未发生电平跳变时，使电平变化一级并设定计数器。

<2-2-1>当设定计数器时，禁止本相的相同方向的改变和其他相的相反方向的改变。

基于上述概念，抑制了各个相电压和线间电压的电平跳变。接下来，以下参考图3的流程图来说明电平跳变检查和防止部6的处理。

在S1，电平跳变检查和防止部6接收电压电平指令V*、前次输出电压电平Vz和前次计数器Cz的输入。在S2，电平跳变检查和防止部6将当前计数器C设定为当前计数器C＝前次计数器Cz。在S3，电平跳变检查和防止部6将大于0的计数器C的各个值递减。在S4，电平跳变检查和防止部6选择U相、V相和W相中的一个相，其中选择的相被指定为X相(X＝U或X＝V或X＝W)。

在S5，电平跳变检查和防止部6比较X相电压电平指令V*_X与X相前次输出电压电平Vz_X。当发生电平变化并且方向向下(即，V*_X<Vz_X)时，处理进入S6。当未发生电平变化(即，V*_X＝Vz_X)时，处理进入S9。当发生电平变化并且方向向上(即，V*_X>Vz_X)时，处理进入S10。

在S6，电平跳变检查和防止部6判定X相向下变化禁止计数器C_Xd是否等于0。当X相向下变化禁止计数器C_Xd等于0时，处理进入S7。当X相向下变化禁止计数器C_Xd不等于0时，处理进入S8。在S7，电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为比X相前次输出电压电平Vz_X低一级的值(V_X＝Vz_X-1)。此外，X相的计数器C被设定为向下变化禁止，并且除X相以外的计数器C被设定为向上变化禁止。在S8，由于设定了用于禁止X相的向下变化的计数器C_Xd，因此电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为等于X相前次输出电压电平Vz_X(V_X＝Vz_X)。

在S9，由于X相电压电平指令V*_X等于X相前次输出电压电平Vz_X，因此电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为等于X相电压电平指令V*_X(V_X＝V*_X)。

在S10，电平跳变检查和防止部6判定X相向上变化禁止计数器C_Xu是否等于0。当X相向上变化禁止计数器C_Xu不等于0时，处理进入S11。当X相向上变化禁止计数器C_Xu等于0时，处理进入S12。在S11，由于设定了X相向上变化禁止计数器C_Xu，因此电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为等于X相前次输出电压电平Vz_X(V_X＝Vz_X)。在S12，电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为比X相前次输出电压电平Vz_X高一级的值(Vz_X+1)。此外，X相的计数器C被设定为向上变化禁止，并且除X相以外的计数器C被设定为向下变化禁止。

在S13，电平跳变检查和防止部6判定是否已对所有相进行了判定和处理。当已对所有相进行了判定和处理时，处理进入S14。当尚未对所有相进行判定和处理时，处理返回S4。在S14，电平跳变检查和防止部6输出所述输出电压电平V(作为各相输出V_U、V_V、V_W的集合)以及计数器C，并终止当前控制周期中的处理。

这样，电平跳变检查和防止部6被配置成：对于各相中的第一相的输出电压电平的向上变化，设定用于在预定持续时间期间禁止第一相的输出电压电平的向上变化的计数器，并设定用于在预定持续时间期间禁止各相中的不同于第一相的第二相的输出电压电平的向下变化的计数器；以及对于第一相的输出电压电平的向下变化，设定用于在预定持续时间期间禁止第一相的输出电压电平的向下变化的计数器，并设定用于在预定持续时间期间禁止第二相的输出电压电平的向上变化的计数器。

“waitcycle(等待周期)”表示用于设定计数器的分配值。使用电平跳变防止控制的控制周期Tc和在一级变化之后所需的最小时间余量(用于防止被视为电平跳变的最短缓冲时间段)tb，将waitcycle的值设定为整数以满足以下数学表达式(1)。

waitcycle×Tc＞tb…(1)

设计最小时间余量tb使得将电压改变率抑制为低于各个应用对象的标准。作为粗略的指南，将最小时间余量tb设定成比切换缓冲(死区时间)的设定值大几μs的值以防止短路。

取决于计数器C是否等于0，判定是否允许对应的切换。当计数器C等于0时，允许对应的切换。当计数器C不等于0时，禁止对应的切换。各相需要两种类型的计数器，一种用于禁止向上变化，另一种用于禁止向下变化。因此，在三相的情况下，采用总共6个计数器。

在导致电平跳变的多相中的同时切换操作时，能够通过更新循环中的计数器C来防止电平跳变，其中保持在前次输出电压电平的是在图3的循环部分中稍后处理的相。

这可以被修改使得记录各相的指令信息，并且在S4可以改变循环的操作顺序使得优先进行较旧的切换操作。代替优先进行较旧的切换操作，可以想到基于输出相位信息来改变循环检查顺序，以易于维持三相的平稳性。例如，基于U相的相位θu，在0°<θu≤120°的情况下按U->V->W的顺序进行循环计算，在120°<θu≤240°的情况下按V->W->U的顺序进行循环计算，在240°<θu≤360°的情况下按W->U->V的顺序进行循环计算。

以下，在基本波形的情况下检查根据流程图的操作。图4示出了表示三相的情况下的流程图的操作例子的概念图。以下还参考图5说明操作。

图4和图5表示电压电平指令V*、输出电压电平V和计数器C的值。首先，长时间不进行切换，并且计数器C_Uu、C_Ud、C_Vu、C_Vd、C_Wu和C_Wd在开始时都等于0(允许所有种类的切换)。因此，当U相电压电平指令V*_U变高时，允许对应的切换。

然后，对于作为本相的U相，设定用于禁止向上变化的计数器C_Uu，并且对于其他相即V相和W相，设定用于禁止向下变化的计数器C_Vd和C_Wd。之后，V相电压电平指令V*_V变低，但是因为计数器C_Vd禁止V相的向下变化，所以不允许对应的切换，并且只有当计数器C_Vd变得等于0时，才沿向下方向切换V相输出电压电平V_V。

此时，设定V相向下变化禁止计数器C_Vd，并且设定U相和W相向上变化禁止计数器C_Uu和C_Wu。这意味着能够抑制由U相向上变化和V相向下变化引起的线间电压电平V_UV的电平跳变。

根据上面所述，确认了通过基于图3的流程图确定电压电平而抑制了线间电压的电平跳变。

接下来，以下参考图6、图7和图8来讨论当切换操作密集时的状况。以下说明两相即U相和V相的行为。考虑到向上变化和向下变化之间的对称性以及两相之间的对称性，省略了等效组合的说明。

在图6、图7和图8中，代替W相电压，示出了U相和V相之间的线间电压电平指令V*_UV和线间电压电平V_UV。为了易于理解，这些是从U相和V相的输出电压电平计算的。然而，U相和V相之间的线间电压电平指令V*_UV和线间电压电平V_UV实际上并不被直接输入和输出。

要注意的是，在图6、图7和图8中，各相的考虑顺序、即、相反方向的同时切换操作时的优先级被设定为U->V(实际上，能够设定任何优先级)。

从图6、图7和图8可以看出，当密集地进行2个到3个切换操作时，能够抑制相电压的电平跳变和线间电压的电平跳变。为了强调流程图的功能，一些波形包括用虚线指示并以×号标记的不正确操作模式。如果流程图正常运作，那么输出表现为没有虚线波形的实线。

以下讨论当密集进行4个或更多的切换操作时的状况。从图6、图7和图8可以看出，(在U相和V相的两相配置中)在一个切换操作之后，在禁止时段期间只允许本相的相反方向的切换或者其他相的相同方向的切换。

当进行第二次切换操作时，由于第一次切换操作，在禁止时段内禁止了所有的切换操作，并且任何后续的切换操作被延迟到禁止时段的结束时间或者在禁止时段期间消失。

作为电平跳变防止的结果，当延迟的切换操作接近稍后的切换操作时，可能会出现电平跳变的新问题。另外在这种状况下，假设切换已移动到禁止时段的终点，这能够用图6、图7和图8的波形来解释。

这样，即使当4个或更多的切换操作密集时，也只是图6、图7和图8的研究的延伸，并且确实地防止了相电压的电平跳变和线间电压的电平跳变。

接下来，以下讨论具有多电平的逆变器的情况。逆变器具有多个电平的事实可能影响在禁止时段期间何时发生多电平跳变。然而，由于即使在这种状况下在图3的流程图中也只允许一级变化，因此即使在这样的多电平逆变器中，也能够防止电平跳变。

接下来，以下讨论三相或更多相的情况。由于电平跳变防止控制的计数器设定是基于对象是本相还是其他相，因此能够理解的是，即使当相数为3时，也总是管理所有相之间的线间电平跳变。对于多相的同时切换操作，通过循环期间的计数器更新来防止电平跳变，如在图3的流程图中所示。

电平跳变防止控制能够应用于4个或更多的任意相数。在每个相具有与每个其他相的线间电压的情况下(星形连接式布线)，可以原样地应用图3的流程图。例如，如果4相连接成正方形，那么对角的相之间不存在线间电压。因此，要注意的是，仅为需要计数器的相设置计数器。

接下来，以下讨论门信号生成部9。门信号生成部9生成用于输出所述输出电压电平V的门信号。这是根据系统所应用于的逆变器4的电路配置来确定的。

通常，要求在元件之间分散负载。这点可以参考PWM中的切换顺序等来确定。如果复杂的话，那么可以采用准备表格的方式。然而，在其中在U相、V相和W相中的每个相中串联连接多个单相逆变器的串联多重逆变器中，由于死区时间，可能发生很小的脉冲，这取决于各个相电压和对各个单相逆变器的分配。这个很小的脉冲无法由电平跳变检查和防止部6管理，可能导致电平跳变，应该小心地防止其发生。

如上所述，根据第一实施例，通过对于特定的切换操作设置禁止时段的控制，能够在具有任意相数和任意电平数的逆变器系统中抑制相电压(对地电压)的电平跳变和线间电压的电平跳变。

与专利文献1相比，第一实施例具有考虑了相电压并且应用对象不限于串联多重逆变器的优点。

[第二实施例]

在第一实施例中，研究了防止相电压的电平跳变和线间电压的电平跳变的控制。然而，通过另外的方法，诸如限制当上位控制部1生成电压指令Vref时的电压改变率的方法，能够容易地抑制相电压。另外，在一些状况下，在相电压(对地电压)和线间电压之间，电压改变率的标准值不同，并且允许相电压的两级跳变。因此，在第二实施例中，研究了仅防止线间电压的电平跳变而不考虑相电压的控制。

第二实施例除了流程图以外均与第一实施例相同。即，系统配置与图1和图2相同。

图9表示根据第二实施例的电平跳变检查和防止部6的流程图。配置的说明与关于图3的说明等同，其中与计数器相关的部分(S3a、S6a、S7a、S10a、S12a)是从图3的那些修改的。

以下说明第二实施例的流程图的概念。相对于第一实施例增加了项目<2-2-2>。

<1>当不存在电平变化时，按指令输出(如果值彼此相等，则可以输出前次输出)。

<2>当电平变化时，检查电平跳变。

<2-1>当发生电平跳变时，保持前次输出。

<2-2>当未发生电平跳变时，使电平变化一级并设定计数器。

<2-2-1>当设定计数器时，禁止本相的相同方向的改变和其他相的相反方向的改变。

<2-2-2>每次进行切换时，依次更新计数器。

基于上述概念，防止线间电压的电平跳变。以下参考图9的流程图来说明由根据第二实施例的电平跳变检查和防止部6进行的处理，其中仅说明与图3不同的部分，省略相同部分的说明。在第二实施例中，计数器公共地用于向上变化禁止和向下变化禁止。

在S3a，电平跳变检查和防止部6将大于0的计数器C的各个值递减，并将小于0的计数器C的各个值递增。

在S6a，电平跳变检查和防止部6判定X相计数器C_X是否大于或等于0(C_X≥0)。当X相计数器C_X大于或等于0时，处理进入S7a。当X相计数器C_X小于0时，处理进入S8。在S7a，电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为比X相前次输出电压电平Vz_X低一级的值(Vz_X-1)。此外，X相计数器C被设定为负值，并且除X相以外的各相的计数器C被设定为正值。

在S10a，电平跳变检查和防止部6判定X相计数器C_X是否小于或等于0(C_X≤0)。当X相计数器C_X大于0时，处理进入S11。当X相计数器C_X小于或等于0时，处理进入S12a。在S12a，电平跳变检查和防止部6将X相输出电压电平V_X设定为比X相前次输出电压电平Vz_X高一级的值(Vz_X+1)。此外，X相计数器C被设定为正值，并且除X相以外的各相的计数器C被设定为负值。

以下说明计数器方面的修改。当禁止向上变化时，对计数器C代入waitcycle，并且当禁止向下变化时，对计数器C代入-waitcycle。通过在接近0的方向上进行递减或递增来进行计数。

例如，当计数器C_X等于0时，在X相中既允许向上变化又允许向下变化。当计数器C_X大于0时，在X相中禁止向上变化。当计数器C_X小于0时，在X相中禁止向下变化。

此外，通过将寄存器的数量削减一半(每相1个)并且每次进行切换时更新计数器，能够从第一实施例减少不需要的切换禁止时段。

关于计数器设定，上面说明了仅考虑线间电压。然而，在图9的流程图中，在本相中设定用于禁止相同方向的切换的计数器。这是为了防止由相电压的电平跳变引起的线间电压的电平跳变。然而，如下所述，要注意的是，尽管能够防止线间电压的电平跳变，但是可能发生相电压的电平跳变。

以下说明特征性的操作的例子。图10表示根据图9的流程图的操作。图10的(u)对应于第一实施例的图4，图10的(v)对应于第一实施例的图7的(m)，图10的(w)对应于第一实施例的图7的(q)。

图10的(u)表示基本电平跳变抑制，其中通过初始的U相向上变化来禁止V相向下变化，并在禁止时段结束时进行V相向下变化。输出电压电平V与第一实施例中的相同，但是能够看出计数器的数量减少，并且每个计数器被升高和降低以禁止向上变化和向下变化。

图10的(v)表示第二实施例中的相电压电平跳变的状况，尽管第一实施例表示了没有相电压电平跳变的波形。在第二实施例中，由于计数器被依次更新，因此即使能够防止线间电压的电平跳变，也可能无法防止相电压的电平跳变。

与第一实施例中的设置不需要的禁止时段的情况相反，图10的(w)表示第二实施例中的未出现不需要的禁止时段的情况。这也是由于计数器的依次更新。在第二实施例中，当线间电压电平不跳变时，不存在很小的脉冲的影响。

如上所述，第二实施例能够防止线间电压的电平跳变，并且能够解决如第一实施例中的不需要的禁止时段所引起的电压误差的问题。

由于使电平逐级地变化的特征，与第一实施例类似地，第二实施例能够应用于具有多电平的逆变器系统。

以下讨论三相或更多相的情况。乍看之下，存在由于计数器被依次更新而无法管理某些线间电压的担忧。因此，考虑其中切换第一相并且在由第一相的切换引起的禁止时段期间在允许第二相的方向上切换第二相的情况。

在由第一相的切换引起的禁止时段期间，总是允许第二相的相反方向上的切换，使得除刚刚被切换的两相以外的其他相的计数器维持正或负(禁止的方向不变)。即，在由一个切换操作引起的禁止时段期间，禁止的方向不因重写而改变。因此，在重写之前关注的线间电压中不发生电平跳变，使得第二实施例能够应用于多相。

如上所述，根据第二实施例，通过进行对于特定的切换操作设置禁止时段的控制，能够在具有任意相数和任意电平数的逆变器系统中防止线间电压的电平跳变，并且进行其中电压误差的起因比第一实施例少的控制。

尽管上面仅关于具体实施例详细说明了本发明，然而对于本领域技术人员而言清楚的是，能够在本发明的技术内容的范围内进行各种修改。当然，这样的修改属于专利权利要求书的范围。

Claims (5)

1.一种逆变器系统，其特征在于：

在所述逆变器系统中，电平跳变防止控制部基于电压电平指令来输出门信号，并通过所述门信号驱动逆变器，

所述电平跳变防止控制部

在某一相的输出电压电平向上变化了时，设定在预定时间内禁止该相的所述输出电压电平向上变化的计数器，并设定在预定时间内禁止另一相的输出电压电平向下变化的计数器，

在某一相的所述输出电压电平向下变化了时，设定在预定时间内禁止该相的所述输出电压电平向下变化的计数器，并设定在预定时间内禁止另一相的所述输出电压电平向上变化的计数器。

2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述电平跳变防止控制部具备：

电平跳变检查和防止部，基于所述电压电平指令、前次输出电压电平和前次计数器的值，输出所述输出电压电平和所述计数器的值；

第一延迟部，使所述计数器延迟1个控制周期，并输出为所述前次计数器的值；

第二延迟部，使所述输出电压电平延迟1个控制周期，并输出为所述前次输出电压电平；以及

门信号生成部，基于所述输出电压电平来输出所述门信号。

3.根据权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，在所述电平跳变检查和防止部中，在各相中，

所述计数器根据向上禁止用、向下禁止用而作为不同的计数器，每1个控制周期将向上禁止用的所述计数器和向下禁止用的所述计数器递减，

比较所述电压电平指令与所述前次输出电压电平，

当所述电压电平指令低于所述前次输出电压电平时，检查向下禁止用的所述计数器是否为0，当向下禁止用的所述计数器为0时，使该相的所述输出电压电平比所述前次输出电压电平低1级而设定向下禁止用的所述计数器，并设定其他相的向上禁止用的所述计数器，当向下禁止用的所述计数器为0以外时，将所述输出电压电平设为与所述前次输出电压电平相同的值，

当所述电压电平指令等于所述前次输出电压电平时，将所述输出电压电平设为与所述电压电平指令相同的值，

当所述电压电平指令高于所述前次输出电压电平时，检查向上禁止用的所述计数器是否为0，当向上禁止用的所述计数器为0时，使该相的所述输出电压电平比所述前次输出电压电平高1级而设定向上禁止用的所述计数器，并设定其他相的向下禁止用的所述计数器，当向上禁止用的所述计数器为0以外时，将所述输出电压电平设为与所述前次输出电压电平相同的值。

4.根据权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，在所述电平跳变检查和防止部中，在各相中，

所述计数器共用为向上禁止用和向下禁止用，每1个控制周期，当所述计数器大于0时，将所述计数器递减，当所述计数器小于0时，将所述计数器递增，

比较所述电压电平指令与所述前次输出电压电平，

当所述电压电平指令低于所述前次输出电压电平时，检查所述计数器是否为0以上，当所述计数器为0以上时，使该相的所述输出电压电平比所述前次输出电压电平低1级而设定负的计数器，并设定其他相的正的计数器，当所述计数器小于0时，将所述输出电压电平设为与所述前次输出电压电平相同的值，

当所述电压电平指令等于所述前次输出电压电平时，将所述输出电压电平设为与所述电压电平指令相同的值，

当所述电压电平指令高于所述前次输出电压电平时，检查所述计数器是否为0以下，当所述计数器为0以下时，使该相的所述输出电压电平比所述前次输出电压电平高1级而设定正的计数器，并设定其他相的负的计数器，当所述计数器大于0时，将所述输出电压电平设为与所述前次输出电压电平相同的值。

5.一种逆变器系统的控制方法，其特征在于，在所述逆变器系统中，电平跳变防止控制部基于电压电平指令来输出门信号，并通过所述门信号驱动逆变器，

在所述电平跳变防止控制部中，

在某一相的输出电压电平向上变化了时，设定在预定时间内禁止该相的所述输出电压电平向上变化的计数器，并设定在预定时间内禁止另一相的输出电压电平向下变化的计数器，

在某一相的所述输出电压电平向下变化了时，设定在预定时间内禁止该相的所述输出电压电平向下变化的计数器，并设定在预定时间内禁止另一相的所述输出电压电平向上变化的计数器。

Images