CN114128124A - 逆变器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种逆变器装置，利用PWM信号生成部的功能，可实现在考虑死区时间的影响后的共模噪声的有效消除或抑制。控制装置(21)具有：相电压指令运算部(33)，计算用于生成施加到电动机(8)的各相的电压的三相调制电压指令值；及PWM信号生成部(36)，基于三相调制电压指令值和单独的载波信号生成对逆变器电路(28)进行PWM控制的PWM信号，PWM信号生成部(36)通过校正从相电压指令运算部(33)输出的三相调制电压指令值，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到电动机(8)的相电压的变化。

Description

逆变器装置
技术领域
本发明涉及通过逆变器电路向电动机施加交流电压来驱动的逆变器装置。
背景技术
以往用于驱动电动机的逆变器装置由多个开关元件构成三相逆变器电路，对UVW各相的开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制，并通过向电动机施加接近正弦波的电压波形来驱动。
图7是示出了以往的逆变器装置中的三相调制电压指令值Vu’、Vv’、Vw’和载波信号、U相电压Vu、V相电压Vv和W相电压Vw的各相电压(PWM信号)以及电动机的中性点电压Vc的图。未图示的相电压指令运算部根据电动机的电气角、电流指令值和相电流计算施加到电动机各相电枢线圈的三相调制电压指令值Vu’(U相电压指令值)、Vv’(V相电压指令值)、Vw’(W相电压指令值)。图7中的三相调制电压指令值Vu’、Vv’、Vw’是用直流电压Vdc归一化(校正为-1～1)后的值。
然后，未示出的PWM信号生成部将三相调制电压指令值Vu’、Vv’、Vw’与载波信号(载波三角波)的大小进行比较，以生成作为逆变器电路的驱动指令信号的PWM信号。该PWM信号成为归一化后的U相电压Vu、V相电压Vv和W相电压Vw中的各相电压。
电动机的中性点电位Vc是用各相电压的平均值即(Vu+Vv+Vw)/3计算的，但以往，如图7的最下段所示，由于该中性点电位Vc发生变动，因此存在产生共模噪声的问题。
例如，在构成电动压缩机的电动机的情况下，由通过压缩机壳体和接地之间的寄生电容泄漏的共模电流产生该共模噪声。以往采取了设置大型噪声滤波器等对策，但除此之外，还提出了通过电压矢量的选择和开关的定时来应对的对策、通过使用特殊的载波信号来抑制中性点电位的变动的对策等(例如，参照专利文献1～4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10－23760号公报
专利文献2：日本专利特开2003－18853号公报
专利文献3：日本专利第4389446号公报
专利文献4：日本专利第5045137号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1中，关于3相2电平逆变器中的开关动作，由于仅驱动2相，所以难以施加平滑的正弦波电压，成为产生噪声的原因。另外，专利文献2中需要进行考虑PWM整流电路的动作的开关动作，限定了能够使用的运转范围及产品。另外，专利文献3中没有以控制装置利用PWM信号生成部的功能为前提，因此需要使用昂贵的控制装置，难以应用于量产品。另外，在专利文献4中，若不是具有两个载波信号的微型计算机则无法安装。另外，在专利文献4中，由于在清除载波计数的定时进行开关，因此，在相电流的方向相等时，由于死区时间的影响，开关的定时发生偏移，存在不能抑制中性点电位的变动的问题。
本发明是考虑相关以往的状况而完成的，其目的在于提供一种逆变器装置，该逆变器装置利用PWM信号生成部的功能，可实现在考虑死区时间的影响后的共模噪声的有效消除或抑制。
解决技术问题的技术方案
本发明的逆变器装置包括：逆变器电路，该逆变器电路在上臂电源线和下臂电源线之间将上臂开关元件和下臂开关元件按各相串联连接，并将这些各相的上下臂开关元件的连接点的电压作为三相交流输出施加到电动机；及控制装置，该控制装置控制该逆变器电路的各相的上下臂开关元件的开关，该逆变器装置的特征在于，控制装置具有：相电压指令运算部，该相电压指令运算部计算并输出用于生成施加到电动机的各相的电压的三相调制电压指令值；及PWM信号生成部，该PWM信号生成部基于三相调制电压指令值和单独的载波信号生成对逆变器电路进行PWM控制的PWM信号，该PWM信号生成部校正相电压指令运算部所输出的三相调制电压指令值，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到电动机的相电压的变化。
权利要求2的发明的逆变器装置的特征在于，在上述发明中，PWM信号生成部根据电动机中流动的电流的方向，对从相电压指令运算部输出的三相调制电压指令值施加不同的校正，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到电动机的相电压的变化。
权利要求3的发明的逆变器装置的特征在于，在上述各发明中，PWM信号生成部使逆变器电路的规定一相的上下臂开关元件的导通/关断状态固定，并且从其他两相中的一相的下臂开关元件导通、另一相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间。
权利要求4的发明的逆变器装置的特征在于，在上述发明中，PWM信号生成部从任意一相的下臂开关元件导通、其他两相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且将其他两相中的一相的上臂开关元件固定在导通状态。
权利要求5的发明的逆变器装置的特征在于，在权利要求3的发明中，PWM信号生成部从任意两相的下臂开关元件导通、其他一相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且将其他两相中的一相的下臂开关元件固定在导通状态。
权利要求6的发明的逆变器装置的特征在于，在权利要求3至权利要求5的发明中，PWM信号生成部在一个载波周期内固定规定的一相的上下臂开关元件的导通/关断状态，对其他两相的上下臂开关元件进行开关，并且在连续的多个载波周期内，变更固定上下臂开关元件的导通/关断状态的相。
权利要求7的发明的逆变器装置的特征在于，在上述各发明中，PWM信号生成部校正该三相调制电压指令值，使得在连续的多个载波周期内电动机的中性点电位的变动变为零，且在整个该连续的多个载波周期中的线间电压不改变。
权利要求8的发明的逆变器装置的特征在于，在上述发明中，连续的载波周期是两个周期或三个周期。
发明效果
根据本发明，逆变器装置包括：逆变器电路，该逆变器电路在上臂电源线和下臂电源线之间将上臂开关元件和下臂开关元件按各相串联连接，并将这些各相的上下臂开关元件的连接点的电压作为三相交流输出施加到电动机；及控制装置，该控制装置控制该逆变器电路的各相的上下臂开关元件的开关，该逆变器装置中，控制装置具有：相电压指令运算部，该相电压指令运算部计算并输出用于生成施加到电动机的各相的电压的三相调制电压指令值；及PWM信号生成部，该PWM信号生成部基于三相调制电压指令值和单独的载波信号生成对逆变器电路进行PWM控制的PWM信号，该PWM信号生成部校正从相电压指令运算部输出的三相调制电压指令值，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到电动机的相电压的变化，因此，可通过开关元件的开关定时消除或显著抑制电动机的中性点电位的变动。由此，能有效地消除或抑制共模噪声的产生。
此外，本发明中，生成PWM信号的PWM信号生成部校正三相调制电压指令值，从而利用其他相电压抵消相电压的变化，而相电压指令运算部并非输出利用其他相电压抵消相电压的变化的三相调制电压指令值的部件，因此简化了计算。
此处，当对开关元件进行开关时考虑的死区时间中的相电压根据电动机中流动的电流的方向而变化。因此，若如权利要求2的发明那样，PWM信号生成部根据电动机中流动的电流的方向，对相电压指令运算部所输出的三相调制电压指令值施加不同的校正，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到电动机的相电压的变化，则考虑死区时间的影响，无论电动机中流动的电流的方向如何，都能毫无障碍地消除或抑制中性点电位的变动。
此外，若如权利要求3的发明那样，PWM信号生成部使逆变器电路的规定一相的上下臂开关元件的导通/关断状态固定，并且从其他两相中的一相的下臂开关元件导通、另一相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，则能利用其他相电压的变化顺利地抵消相电压的变化。
在此情况下，也可以如权利要求4的发明那样，PWM信号生成部从任意一相的下臂开关元件导通、其他两相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且将其他两相中的一相的上臂开关元件固定在导通状态。
此外，也可以如权利要求5的发明那样，PWM信号生成部从任意两相的下臂开关元件导通、其他一相的上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且将其他两相中的一相的下臂开关元件固定在导通状态。
在上述控制中，PWM信号生成部在一个载波周期内固定规定的一相的上下臂开关元件的导通/关断状态，并对其他两相的上下臂开关元件进行开关，但如权利要求6的发明那样，在连续的多个载波周期内变更固定上下臂开关元件的导通/关断状态的相，从而能在该多个载波周期内对所有相的上下臂开关元件进行开关。因此，虽然容易产生失真，但线间电压可以是可容许的正弦波。
更具体而言，PWM信号生成部如权利要求7的发明那样校正该三相调制电压指令值，使得在连续的多个载波周期内电动机的中性点电位的变动变为零，且在整个该连续的多个载波周期中的线间电压不改变。
此外，优选地，连续的载波周期是权利要求8的发明那样的两个周期或三个周期。
附图说明
图1是本发明一实施例的逆变器装置的电路图。
图2是示出图1的控制装置的PWM信号生成部输出的电压指令校正值和载波信号、PWM波形、电动机的中性点电位的图。
图3是将图2的框Z1部分(连续的两个载波周期)放大，加上开关元件的导通/关断状态后的图。
图4是与在电动机中流动的电流的方向不同的情况下的图3相当的图。
图5是表示图3、图4的情况下的线间电压的累计值的图。
图6是与在连续的三个载波周期中实施的情况下的图3相当的图。
图7是示出以往的逆变器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信号、PWM波形、电动机的中性点电位的图。
图8是表示图7的情况下的线间电压的累计值的图。
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本发明的实施方式。实施例的逆变器装置1搭载在通过电动机8驱动压缩机构的所谓逆变器一体型的电动压缩机上，并且电动压缩机构成例如车辆用空调装置的制冷剂回路。
(1)逆变器装置1的结构
图1中，逆变器装置1包括三相逆变器电路28和控制装置21。逆变器电路28是将直流电源(车辆电池，例如300V)29的直流电压转换为三相交流电压并施加到电动机8的电路。该逆变器电路28具有U相半桥电路19U、V相半桥电路19V和W相半桥电路19W，各相半桥电路19U～19W分别具有上臂开关元件18A～18C和下臂开关元件18D～18F。此外，各开关元件18A～18F分别反向并联连接有续流二极管31。
在实施例中，各开关元件18A～18F由将MOS结构嵌入到栅极部的绝缘栅双极晶体管(IGBT)等构成。
逆变器电路28的上臂开关元件18A～18C的上端侧连接到直流电源29和平滑电容器32的上臂电源线(正极侧母线)10。另一方面，逆变器电路28的下臂开关元件18D～18F的下端侧连接到直流电源29和平滑电容器32的下臂电源线(负极侧母线)15。
在这种情况下，U相半桥电路19U的上臂开关元件18A和下臂开关元件18D串联连接，V相半桥电路19V的上臂开关元件18B和下臂开关元件18E串联连接，W相半桥电路19W的上臂开关元件18C和下臂开关元件18F串联连接。
U相半桥电路19U的上臂开关元件18A和下臂开关元件18D的连接点与电动机8的U相电枢线圈2连接，V相半桥电路19V的上臂开关元件18B和下臂开关元件18E的连接点与电动机8的V相电枢线圈3连接，W相半桥电路19W的上臂开关元件18C和下臂开关元件18F的连接点与电动机8的W相电枢线圈4连接。
(2)控制装置21的结构
控制装置21由具有处理器的微型计算机构成，在实施例中，从车辆ECU输入转速指令值，从电动机8输入相电流，并基于它们控制逆变器电路28的各开关元件18A～18F的导通/关断状态(开关)。具体地，控制施加到各开关元件18A～18F的栅极端子的栅极电压。
实施例的控制装置21具有相电压指令运算部33、PWM信号生成部36、栅极驱动器37、及电流传感器26A、26B，电流传感器26A、26B由用于测量流过电动机8的各相的电动机电流(相电流)即U相电流iu、V相电流iv和W相电流iw的电流互感器构成，各电流传感器26A、26B连接到相电压指令运算部33。
电流传感器26a测量U相电流iu，电流传感器26b测量V相电流iv。W相电流iw通过计算由它们求出。另外，关于检测各相的电动机电流的方法，除了如实施例那样通过电流传感器26A、26B进行测量之外，还存在检测下臂电源线15的电流值并由相电压指令运算部33根据该电流值和电动机8的运转状态进行推定的方法等，因此，对检测和推定各相电流的方法没有特别限制。
该相电压指令运算部33通过基于从电动机8的电气角、电流指令值和相电流获得的d轴电流和q轴电流的矢量控制，计算并生成用于生成施加到电动机8的各相的电枢线圈2～4的U相电压Vu、V相电压Vv和W相电压Vw的三相调制电压指令值Vu’(以下称为U相电压指令值Vu’)、Vv’(以下称为V相电压指令值Vv’)、Vw’(以下称为W相电压指令值Vw’)。
PWM信号生成部36输入由相电压指令运算部33计算出的三相调制电压指令值Vu’、Vv’、Vw’，对这些三相调制电压指令值Vu’、Vv’、Vw’如后述那样进行校正，之后与单独的载波信号(载波三角波)进行大小比较，生成并输出作为逆变器电路28的U相半桥电路19U、V相半桥电路19V、W相半桥电路19W的驱动指令信号的PWM信号。
栅极驱动器37基于从PWM信号生成部36输出的PWM信号，生成U相半桥电路19U的上臂开关元件18A和下臂开关元件18D的栅极电压、V相半桥电路19V的上臂开关元件18B和下臂开关元件18E的栅极电压、W相半桥电路19W的上臂开关元件18C和下臂开关元件18F的栅极电压。
逆变器电路28的各开关元件18A～18F基于从栅极驱动器37输出的栅极电压，进行导通/关断驱动。即，当栅极电压变为导通状态(规定电压值)时，开关元件进行导通动作，并且当栅极电压变为关断状态(零)时，开关元件进行关断动作。当开关元件18A～18F是上述的IGBT时，该栅极驱动器37是用于基于PWM信号向IGBT施加栅极电压的电路，由光电耦合器、逻辑IC、晶体管等构成。
U相半桥电路19U的上臂开关元件18A和下臂开关元件18D的连接点的电压作为U相电压Vu(相电压)施加(输出)到电动机8的U相电枢线圈2，V相半桥电路19V的上臂开关元件18B和下臂开关元件18E的连接点的电压作为V相电压Vv(相电压)施加(输出)到电动机8的V相电枢线圈3，W相半桥电路19W的上臂开关元件18C和下臂开关元件18F的连接点的电压作为W相电压Vw(相电压)施加(输出)到电动机8的W相电枢线圈4。
(3)控制装置21的动作
接着，参照图2～图6，对控制装置21的实际控制动作进行说明。构成本发明的逆变器装置1的控制装置21的PWM信号生成部36通过校正由相电压指令运算部33如上述那样计算并输出的U相电压指令值Vu’、V相电压指令值Vv’和W相电压指令值Vw’(三相调制电压指令值)，计算电动机8的中性点电位Vc的变动消除(变为零)的U相电压指令校正值Cu、V相电压指令校正值Cv和W相电压指令校正值Cw(电压指令校正值)。
然后，将上述U相电压指令校正值Cu、V相电压指令校正值Cv和W相电压指令校正值Cw与后述的单独的载波信号X1～X4进行大小比较，以产生作为逆变器电路28的U相半桥电路19U、V相半桥电路19V和W相半桥电路19W的驱动指令信号的PWM信号，从而使电动机8运转。
另外，各图中所示的U相电压指令校正值Cu、V相电压指令校正值Cv和W相电压指令校正值Cw(电压指令校正值)是在进行电动机8的三相调制控制的情况下的电压指令校正值由直流电压Vdc归一化后(校正到-1～1后)的值。此外，U相电压Vu、V相电压Vv和W相电压Vw的各相电压也是由直流电压Vdc归一化后的值。
(3-1)PWM信号生成部36的动作(其1)
接着，用图2、图3，对PWM信号生成部36的实际动作的一例进行详细说明。图2的最上级表示PWM信号生成部36输出的U相电压指令校正值Cu和载波信号，从上面起第二级表示U相电压Vu，从上面起第三级表示PWM信号生成部36输出的V相电压指令校正值Cv和载波信号，从上面起第四级表示V相电压Vv，从下面起第三级表示PWM信号生成部36输出的W相电压指令校正值Cw和载波信号，从下面起第二级表示W相电压Vw，最下级表示电动机8的中性点电位Vc。
图3是将图2的框Z1部分放大，加上各开关元件18A～18F的导通/关断状态后的图。框Z1表示图2中连续的两个载波周期，图3的最上级表示控制装置21的PWM信号生成部36生成的U相电压指令校正值Cu、V相电压指令校正值Cv、以及W相电压指令校正值Cw和载波信号(载波三角波)X1～X4，从上面起的第二级表示各开关元件18A～18F的导通/关断状态，从下面起的第二级表示施加到电动机8的U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw，最下级表示电动机8的中性点电位Vc。
此外，在图3的下侧示出了流向电动机8的U相电流iu、V相电流iv和W相电流iw的方向。在各相电流的方向中，流入电动机8的方向用>0表示，从电动机8流出的方向用<0表示。图3的例子示出U相电流iu和W相电流iw流入电动机8的方向、以及V相电流iv从电动机8流出的方向的情况。
另外，在实施例中，为了产生死区时间，本发明中的单独的载波信号由两个上行X1、X2以及两个下行X3、X4组成。上行X2的相位比上行X1的相位提前，下行X4的相位比下行X3的相位提前。在一个载波周期的前半部分，PWM信号生成部36将载波信号的上行X1与各电压指令校正值Cu、Cv、Cw进行比较，以生成用于导通/关断U相下臂开关元件18D、V相上臂开关元件18B和W相上臂开关元件18C的PWM信号，并且将载波信号的上行X2与各电压指令校正值Cu、Cv、Cw进行比较，以生成用于导通/关断U相上臂开关元件18A、V相下臂开关元件18E和W相下臂开关元件18F的PWM信号。
在一个载波周期的后半部分，PWM信号生成部36将载波信号的下行X3与各电压指令校正值Cu、Cv、Cw进行比较，以生成用于导通/关断U相上臂开关元件18A、V相下臂开关元件18E和W相下臂开关元件18F的PWM信号，并且将载波信号的下行X4与各电压指令校正值Cu、Cv、Cw进行比较，以生成用于导通/关断U相下臂开关元件18D、V相上臂开关元件18B和W相上臂开关元件18C的PWM信号。
此外，在实施例中，PWM信号生成部36从U相的下臂开关元件18D导通、V相的上臂开关元件18B和W相的上臂开关元件18C导通的状态开始开关的规定区间。
在如实施例那样U相电流iu和W相电流iw是流入电动机8的方向、V相电流iv是从电动机8流出的方向的情况下，在U相中，U相电压Vu因上臂开关元件18A的动作而改变，U相电压Vu在上臂开关元件18A导通的期间变为“H”，在W相中，W相电压Vw也因上臂开关元件18C的动作而改变，W相电压Vw在上臂开关元件18C导通的期间变为“H”。另一方面，在V相中，V相电压Vv因下臂开关元件18E的动作而改变，V相电压Vv在下臂开关元件18E关断的期间变为“H”。图3中的“H”期间的宽度之和为各相电压(U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw)的大小。
从该图上可以明显看出，PWM信号生成部36在图3的连续的两个载波周期中的最初一个载波周期(图3的朝向左侧)中，通过校正电压指令值Vu’、Vv’、Vw’，得到图的朝向左侧所示的电压指令校正值Cu、Cv、Cw，从而W相的上臂开关元件18C固定于导通状态、下臂开关元件18F固定于关断状态，并且，通过使U相的上臂开关元件18A的导通/关断定时与V相的下臂开关元件18E的导通/关断定时同步，U相的下臂开关元件18D的导通/关断定时与V相的上臂开关元件18B的导通/关断定时同步，从而使U相电压Vu变成“H”、V相电压Vv变成“L”的定时与U相电压Vu变成“L”、V相电压Vv变成“H”的定时同步，利用V相电压Vv的变化来抵消U相电压Vu的变化。
此外，PWM信号生成部36在图3的连续的两个载波周期中的下一个载波周期(图3的朝向右侧)中，通过校正电压指令值Vu’、Vv’、Vw’，得到图的朝向右侧所示的电压指令校正值Cu、Cv、Cw，从而V相的上臂开关元件18B固定于导通状态、下臂开关元件18E固定于关断状态，并且，通过使U相的上臂开关元件18A的导通定时与W相的上臂开关元件18C的关断定时同步，U相的上臂开关元件18A的关断定时与W相的上臂开关元件18C的关断定时同步，从而使U相电压Vu变成“H”、W相电压Vw变成“L”的定时与U相电压Vu变成“L”、W相电压Vw变成“H”的定时同步，利用W相电压Vw的变化来抵消U相电压Vu的变化。
以下将更详细地说明上述PWM信号生成部36的校正动作。
在通常的一般逆变器装置中，PWM信号生成部生成PWM信号以在一个载波周期内实现相电压指令运算部的三相调制电压指令值，但是在本发明的逆变器装置1中，PWM信号生成部36通过校正该三相调制电压指令值来计算电压指令校正值Cu、Cv、Cw来生成PWM信号，使得电动机8的中性点电位Vc在连续的多个载波周期内的变动为零，并且UV线间电压、VW线间电压和WU线间电压在整个该连续的多个载波周期内不改变。
即，若如图3所示连续的多个载波周期是两个周期，则相电压指令运算部33的三相调制电压指令值存在有两个周期所对应的两个。PWM信号生成部36将该两个三相调制电压指令值相加而获得的值以两个载波周期再现。或者，可以通过将在第一个载波周期中从相电压指令运算部33接收到的值加倍而获得的值以两个载波周期再现。
具体地，利用图3进行说明，W相开关元件18C和18F具有电压指令校正值Cw，在第一个载波周期中不进行开关，仅在第二个载波周期中进行开关。当该两个值相加时，W相电压指令校正值Cw＝W相电压指令值Vw’+公共相加值α。
成为对U相、V相、W相所有相而言公共相加的数值，由后述的图5可知，从UV线间电压、VW线间电压、WU线间电压来看，可以施加与原来的三相调制电压指令值的电压相近的波形。
对于该公共相加值α，对于U相、V相和W相中的每一个输出三相调制电压指令值，该指令实际上是线间电压的指令值，并且将UV线间电压、VW线间电压和WU线间电压按照指令设置即可。
用数学式表示时，设第一个U相电压指令值为Vu’1，第二个U相电压指令值为Vu’2，利用第一个U相PWM信号施加到电动机8的电压为PU1，利用第二个U相PWM信号施加到电动机8的电压为PU2。成为
PU1+PU2+α＝Vu’1+Vu’2···(i)。
同样，若考虑V相、W相，则成为
PV1+PV2+α＝Vv’1+Vv’2···(ii)
PW1+PW2+α＝Vw’1+Vw’2···(iii)。
另外，Vv’1为第一个V相电压指令值，Vv’2为第二个V相电压指令值，PV1为利用第一个V相PWM信号施加到电动机8的电压，PV2为利用第二个V相PWM信号施加到电动机8的电压。另外，Vw’1为第一个W相电压指令值，Vw’2为第二个W相电压指令值，PW1为利用第一个W相PWM信号施加到电动机8的电压，PW2为利用第二个W相PWM信号施加到电动机8的电压。
此外，若考虑上述那样的以两个载波周期再现将在第一个载波周期中从相电压指令运算部33接收到的值加倍而获得的值的情况，则公式如下。
PU1+PU2+α＝2×Vu’1···(iv)
PV1+PV2+α＝2×Vv’1···(v)
PW1+PW2+α＝2×Vw’1···(vi)
顺便一提，在一般的以往方式中，上述公式(iv)～(v)为以下公式(在不进行两相调制等的线间调制的情况下，公共相加值α为0)。
PU1+α＝Vu’1···(vii)
PV1+α＝Vv’1···(viii)
PW1+α＝Vw’1···(ix)
另外，上述专利文献的方式也可以用与上述公式(vii)～(ix)相同的公式来表示。
若用上述公式(i)～(vi)考虑线间电压，则UV线间电压为
PU1+PU2+α―(PV1+PV2+α)＝Vu’1+Vu’2―(Vv’1+Vv’2)···(x)
然后，该公式(x)成为下述公式(xi)。
PU1―PV1+PU2―PV2＝Vu’1―Vv’1+Vu’2―Vv’2···(xi)
即使在上述公式(vii)～(ix)的以往方式中，当考虑到两个载波周期时，也成为相同的值。U相和V相的两个载波周期如下。
PU1+α+PU2+α＝Vu’1+Vu’2···(xii)
PV1+α+PV2+α＝Vv’1+Vv’2···(xiii)
将这些公式(xii)、(xiii)与式(x)的情况同样地进行加法运算，得到如下相同的结果。
PU1+α+PU2+α―(PV1+α+PV2+α)＝Vu’1+Vu’2―(Vv’1+Vv’2)···(xiv)
然后，该公式(xiv)成为下述公式(xv)，与公式(xi)相同。
PU1―PV1+PU2―PV2＝Vu’1―Vv’1+Vu’2―Vv’2···(xv)
如上所述可知，利用本发明，在考虑两个载波周期的情况下，PWM信号生成部36也如相电压指令运算部33的输出那样输出电压(电压指令校正值Cu、Cv、Cw)。
根据以上内容，作为各相电压Vu、Vv、Vw的平均值的中性点电位Vc如图3和图2所示始终恒定，而不发生变化，因此可有效地消除或抑制共模噪声。此外，在实施例中，PWM信号生成部36在图3的第一个载波周期中将W相的上臂开关元件18C固定为导通状态，将下臂开关元件18F固定为关断状态，并且从U相的下臂开关元件18D导通并且V相的上臂开关元件18B导通的状态开始开关的规定区间，因此，可以利用V相电压Vv的变化顺利地抵消U相电压Vu的变化。
此外，在图3中的下一个载波周期中，将V相的上臂开关元件18B固定为导通状态，将下臂开关元件18E固定为关断状态，并且从U相的下臂开关元件18D导通并且W相的上臂开关元件18C导通的状态开始开关的规定区间，此处也可以利用W相电压Vw的变化顺利地抵消U相电压Vu的变化。
此外，在如实施例的连续的两个载波周期中，第一个载波周期(图3的朝向左侧)中固定W相的上下臂开关元件18C、18F的导通/关断状态，并且在下一载波周期(图3的朝向右侧)中固定V相的上下臂开关元件18B、18E的导通/关断状态。这样在连续的两个载波周期内变更固定上下臂开关元件的导通/关断状态的相，因此可以在图3的两个载波周期内对所有相的上下臂开关元件进行开关。
此处，图5示出了如上述实施例那样在PWM信号生成部36将电压指令值Vu’、Vv’、Vw’校正为电压指令校正值Cu、Cv、Cw时的UV线间电压、WU线间电压和VW线间电压的积分值，图8示出了利用电压指令值Vu’、Vv’、Vw’生成PWM信号时的每一种情况。与图8相比，图5的情况更容易出现失真，但可以看出，各线间电压的积分值是可接受的正弦波。
(3-2)PWM信号生成部36的动作(其2)
接着，使用图4对PWM信号生成部36的另一校正动作进行说明。图4中，最上级也表示U相电压指令校正值Cu、V相电压指令校正值Cv、以及W相电压指令校正值Cw和载波信号X1～X4，从上面起的第二级表示各开关元件18A～18F的导通/关断状态，从下面起的第二级表示施加到电动机8的U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw，最下级表示电动机8的中性点电位Vc。
此外，同样在下侧示出了在电动机8中流动的U相电流iu、V相电流iv和W相电流iw的方向，在图4的情况下，是U相电流iu和V相电流iv为从电动机8流出的方向，W相电流iw为流入电动机8的方向的情况。
相电压指令运算部33的动作与上述相同。此外，同样地，在实施例中，PWM信号生成部36从U相的下臂开关元件18D导通、V相的上臂开关元件18B和W相的上臂开关元件18C导通的状态开始开关的规定区间。
当在如上述那样相电流流入电动机8的方向上，上臂开关元件的动作中，施加到电动机8的相电压变化，在上臂开关元件导通的期间内相电压为“H”，在相电流从电动机8流出的方向上，下臂开关元件的动作中相电压变化，在下臂开关元件关断的期间内相电压为“H”。
因此，在U相电流iu、以及V相电流iv为从电动机8流出的方向、W相电流iw为流入电动机8的方向时，生成与图3相同的电压指令校正值Cu、Cv、Cw，当以U相的上臂开关元件18A和V相的下臂开关元件18E的开关定时同步的方式进行开关时，例如在两个载波周期的第一个载波周期中，U相电流iu为从电动机8流出的方向，因此，U相的下臂开关元件18D关断，电流在上臂开关元件18A导通之前的死区时间流向连接到上臂开关元件18A的续流二极管31，如图3中的虚线Z2所示，U相电压Vu在比V相电压Vv变为“L”更早的定时变为“H”，如图3中的虚线Z3所示，中性点电位Vc变动。
因此，在图4所示的电流方向的情况下，PWM信号生成部36对电压指令值Vu’、Vv’、Vw’施加与图3的情况不同的校正，对电压指令校正值Cu、Cv、Cw进行微调，以在图4所示的定时对各开关元件18A～18F进行开关。即，在图4的情况下，U相电流iu和V相电流iv是从电动机8流出的方向、W相电流iw是流入电动机8的方向，因此，在U相中，U相电压Vu因下臂开关元件18D的动作而改变，U相电压Vu在下臂开关元件18D关断的期间变为“H”，在V相中，V相电压Vv也因下臂开关元件18E的动作而改变，V相电压Vv在下臂开关元件18E关断的期间变为“H”。另一方面，在W相中，W相电压Vw因上臂开关元件18C的动作而改变，W相电压Vw在上臂开关元件18C导通的期间变为“H”。图4中的“H”期间的宽度之和为各相电压(U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw)的大小。
即，在图4的情况下，PWM信号生成部36在与图3同样的连续的两个载波周期中的最初一个载波周期(图4的朝向左侧)中，通过对电压指令值Vu’、Vv’、Vw’施加与图3不同的校正，得到图4的朝向左侧所示的电压指令校正值Cu、Cv、Cw，从而W相的上臂开关元件18C固定于导通状态、下臂开关元件18F固定于关断状态，并且，通过使U相的下臂开关元件18D的关断定时与V相的下臂开关元件18E的导通定时同步，U相的下臂开关元件18D的导通定时与V相的下臂开关元件18E的关断定时同步，从而使U相电压Vu变成“H”、V相电压Vv变成“L”的定时与U相电压Vu变成“L”、V相电压Vv变成“H”的定时同步，利用V相电压Vv的变化来抵消U相电压Vu的变化。
此外，PWM信号生成部36在图4的连续的两个载波周期中的下一个载波周期(图4的朝向右侧)中，通过施加与电压指令值Vu’、Vv’、Vw’不同的校正，得到图4的朝向右侧所示的电压指令校正值Cu、Cv、Cw，从而V相的上臂开关元件18B固定于导通状态、下臂开关元件18E固定于关断状态，并且，通过使U相的下臂开关元件18D的关断定时与W相的上臂开关元件18C的关断定时同步，U相的下臂开关元件18A的导通定时与W相的上臂开关元件18C的导通定时同步，从而使U相电压Vu变成“H”、W相电压Vw变成“L”的定时与U相电压Vu变成“L”、W相电压Vw变成“H”的定时同步，利用W相电压Vw的变化来抵消U相电压Vu的变化。
根据以上内容，即使是这种情况下的电流方向(iu<0、iv<0、iw>0)，作为各相电压Vu、Vv、Vw的平均的中性点电位Vc也始终恒定，不发生变化。即，考虑死区时间的影响，无论电动机8中流动的电流的方向如何，都可以毫无障碍地消除或抑制中性点电位Vc的变化，因此能有效地消除或抑制共模噪声。
(3-3)PWM信号生成部36的动作(其3)
此处，在上述(3-1)和(3-2)的示例中，在连续的两个载波周期内变更固定上下臂开关元件18A～18F的导通/关断状态的相，但不限于此，也可以在如图6所示的连续的三个载波周期内执行。
在此情况下，在电动机8中流动的U相电流iu、V相电流iv和W相电流iw的方向与图3的情况相同，U相电流iu和W相电流iw为流入电动机8的方向，V相电流iv为从电动机8流出的方向。此外，PWM信号生成部36在图6的朝向左侧的一个载波周期中执行与图3的朝向左侧的一个载波周期相同的控制，并且在图6中的中央的一个载波周期和朝向右侧的一个载波周期中执行与图3的朝向右侧的一个载波周期相同的控制。
如该实施例所示，可以在连续的三个载波周期中的各一个载波周期中固定任一相的上下臂开关元件的导通/关断状态，并将另两相中的一个相电压的变化用另一相电压的变化来抵消，使得中性点电位Vc保持恒定。此外，在这种情况下，在连续的三个载波周期中的第一个载波周期中固定W相，在第二和第三个的各载波周期中固定V相，因此可以在图6的三个载波周期中对所有相的上下臂开关元件进行开关，可以将线间电压设置为可容许的正弦波。
在上述各实施例中，在连续的两个载波周期或连续的三个载波周期内变更固定上下臂开关元件的导通/关断状态的相，但是若允许，可以在更多的连续载波周期内执行。然而，随着载波周期的次数的增加，最终变为两相调制，因此实际上，如实施例中所示，两个周期或三个周期是优选的。
此外，在各实施例中，从U相下臂开关元件18D导通，V相的上臂开关元件18B和W相的上臂开关元件18C导通的状态开始开关的规定区间，但并不限于此，也可以在从任意两相的下臂开关元件(例如V相的下臂开关元件18E和W相的下臂开关元件18F)导通并且另一相的上臂开关元件(例如U相的上臂开关元件18A)导通的状态开始开关的规定区间，另一相的相电压(例如U相电压Vu)的变化可以利用两相中的一相的相电压(例如V相电压Vv)的变化顺利地抵消。
此外，在实施例中，将本发明应用于用于驱动控制电动压缩机的电动机的逆变器装置，但是不限于此，本发明对于各种设备的电动机的驱动控制是有效的。
标号说明
1 逆变器装置
8 电动机
10 上臂电源线
15 下臂电源线
18A～18F 上下臂开关元件
19U U相半桥电路
19V V相半桥电路
19W W相半桥电路
21 控制装置
26A、26B 电流传感器
28 逆变器电路
33 相电压指令运算部
36 PWM信号生成部
37 栅极驱动器。

Claims (8)

1.一种逆变器装置，包括：
逆变器电路，该逆变器电路在上臂电源线和下臂电源线之间将上臂开关元件和下臂开关元件按各相串联连接，并将这些各相的上下臂开关元件的连接点的电压作为三相交流输出施加到电动机；及
控制装置，该控制装置控制该逆变器电路的所述各相的上下臂开关元件的开关，该逆变器装置的特征在于，
所述控制装置具有：
相电压指令运算部，该相电压指令运算部计算并输出用于生成施加到所述电动机的各相的电压的三相调制电压指令值；及
PWM信号生成部，该PWM信号生成部基于所述三相调制电压指令值和单独的载波信号生成对所述逆变器电路进行PWM控制的PWM信号，
该PWM信号生成部校正所述相电压指令运算部所输出的所述三相调制电压指令值，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到所述电动机的相电压的变化。
2.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部根据所述电动机中流动的电流的方向，对从所述相电压指令运算部输出的所述三相调制电压指令值施加不同的校正，从而利用其他相电压的变化来抵消施加到所述电动机的相电压的变化。
3.如权利要求1或2所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部使所述逆变器电路的规定一相的所述上下臂开关元件的导通/关断状态固定，并且
从其他两相中的一相的所述下臂开关元件导通、另一相的所述上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间。
4.如权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部从任意一相的所述下臂开关元件导通、其他两相的所述上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且
将所述其他两相中的一相的所述上臂开关元件固定在导通状态。
5.如权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部从任意两相的所述下臂开关元件导通、其他一相的所述上臂开关元件导通的状态开始开关的规定区间，并且
将所述其他两相中的一相的所述下臂开关元件固定在导通状态。
6.如权利要求3至5中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部在一个载波周期内固定所述规定一相的上下臂开关元件的导通/关断状态，对所述其他两相的上下臂开关元件进行开关，并且
在连续的多个载波周期内，变更固定所述上下臂开关元件的导通/关断状态的相。
7.如权利要求1至6中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部校正该三相调制电压指令值，使得在连续的多个载波周期内所述电动机的中性点电位的变动变为零，且在整个该连续的多个载波周期中的线间电压不改变。
8.如权利要求7所述的逆变器装置，其特征在于，
所述连续的载波周期是两个周期或三个周期。
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