ES2925310T3 - Aparato de conversión de potencia - Google Patents

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Naoto Kobayashi
Michihiro Nakagawa
Nobuki Kitano
Masaki Kuono
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Abstract

La presente invención proporciona un aparato de conversión de energía que puede reducir varios tiempos de conmutación. Una unidad generadora de portadora aplica una portadora (C1) que disminuye monótonamente a una unidad de control de conmutación durante uno de los primeros períodos (T10), que es un período inmediatamente posterior a un período en el que un valor de comando de voltaje (V**) es un valor no más de un valor mínimo de la portadora, tomando el valor de comando de voltaje un primer valor predeterminado mayor que el valor mínimo de la portadora en el primer período, y un segundo período (T10) que es un período inmediatamente anterior a un período en el que el el valor del comando de voltaje no es menor que un valor máximo, el valor del comando de voltaje toma un segundo valor predeterminado más pequeño que el valor máximo en el segundo período, y aplica una portadora (C2) que aumenta monótonamente a la unidad de control de conmutación durante uno de los tercer período (T13) que es un período inmediatamente posterior a un período en el que el valor del comando de voltaje es un valor no menor que el valor máximo, tomando el valor del comando de voltaje un tercer valor predeterminado más pequeño que el valor máximo en el tercer período, y un cuarto período (T13) que es un período inmediatamente posterior a un período en el que el valor de comando de voltaje no es mayor que el valor mínimo, tomando el valor de comando de voltaje un cuarto valor predeterminado mayor que el valor mínimo en el cuarto período. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de conversión de potencia
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de conversión de potencia, y más particularmente a una técnica para reducir el número de tiempos de conmutación de un elemento de conmutación proporcionado en un aparato de conversión de potencia.
Antecedentes
Un inversor se utiliza como aparato que aplica voltaje de CA a un motor. El inversor convierte el voltaje de CC de entrada en voltaje de CA y envía el voltaje de CA al motor. El inversor descrito anteriormente se controla en base a una comparación entre una señal portadora y un valor de comando. El valor de comando es un valor de comando relacionado con el voltaje de salida del inversor. Un primer valor V* de comando se genera en primer lugar sobre la base de un ángulo de posición de rotación del motor o un comando de velocidad. Un segundo valor V** de comando que se genera en base al primer valor V* de comando se utiliza para la comparación con la señal portadora. El segundo valor V** de comando toma un valor fijo para cada tiempo periódico predeterminado (por ejemplo, un tiempo periódico de la señal portadora).
Cuando se emite un voltaje de fase con una onda rectangular desde el inversor descrito anteriormente, el valor V* de comando es una onda rectangular y tiene un tiempo periódico igual al tiempo periódico del voltaje de fase. Por otra parte, dado que el valor V* de comando no siempre tiene un valor fijo para cada tiempo periódico predeterminado, el valor V* de comando se actualiza cada tiempo periódico predeterminado para generar el valor V** de comando que debe ser comparado con la señal portadora. Por ejemplo, en la figura 14 se ilustra el tiempo periódico de la señal portadora con una línea discontinua y, como se ilustra en esta figura, el valor V* de comando en cada inicio del tiempo periódico se utiliza como valor V** de comando para cada tiempo periódico de la señal portadora.
El inversor se controla en base a la comparación entre el valor V** de comando y la señal portadora, ilustrado en la figura 14, para que el inversor emita el voltaje V de fase. En el voltaje V de fase descrito anteriormente, el período en el que el voltaje V de fase toma el valor máximo y el período en el que el voltaje de fase toma el valor mínimo son diferentes entre sí. En otras palabras, el voltaje V de fase está desequilibrado. Se genera una supuesta compensación en una corriente de fase emitida por el inversor debido a la diferencia descrita anteriormente. En otras palabras, el promedio en un tiempo periódico de la corriente de fase no llega a ser cero.
Como medio para resolver el problema descrito anteriormente, se puede emplear la técnica descrita en el Documento de Patente 1. En el Documento de Patente 1, cuando se destruye el equilibrio del voltaje de salida, el tiempo periódico de la señal portadora se sincroniza con el valor V* de comando.
Los Documentos de Patente 2 y 3 se describen como técnicas involucradas con la presente invención.
Documento de Patente 1: Patente japonesa número 4205157
Documento de Patente 2: Solicitud de Patente japonesa abierta a la inspección pública número 9-308256 Documento de Patente 3: JP 2010081788 A
Sumario de la invención
Problemas para resolver por la invención
Sin embargo, en la técnica descrita en el Documento de Patente 1, es necesario hacer que el tiempo periódico de la señal portadora sea igual a una fracción entera del tiempo periódico del voltaje de salida para permitir que la señal portadora y el voltaje de salida se sincronicen entre sí, de modo que el tiempo periódico de la señal portadora se tiene que cambiar. Por lo tanto, el control se complica.
Por lo tanto, se considera que un valor V** de comando de voltaje en la figura 2 se genera al corregir el valor V* de comando. El valor V** de comando en la figura 2 toma un valor predeterminado durante el período comprendido entre el período en el que toma el valor V1 máximo y el período en el que toma el valor V2 mínimo. Por lo tanto, el promedio del valor V** de comando en el tiempo T2 periódico puede hacerse cercano al promedio del valor V* de comando en el tiempo T2 periódico, y además, puede hacerse cercano al promedio del voltaje de salida en el tiempo T2 periódico. Con esto, se puede reducir el desequilibrio en el voltaje de salida.
Por otro lado, si el elemento de conmutación se controla a través de la comparación entre el valor V** de comando descrito anteriormente y la señal portadora C con una onda de un triángulo isósceles, el voltaje V de fase emitido por el inversor tiene tres pulsos en el período T2 como se ilustra en la figura 15. Uno de los pulsos se forma cambiando el patrón de conmutación del elemento de conmutación del inversor dos veces. Por tanto, «tres pulsos» significa que los tiempos de conmutación del elemento de conmutación son seis. La pérdida de conmutación aumenta en proporción a los tiempos de conmutación descritos anteriormente.
En vista de esto, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un aparato de conversión de potencia que pueda suprimir los tiempos de conmutación mediante un control simple.
Medios para resolver los problemas
El aparato de conversión de potencia según un primer aspecto de la presente invención incluye: un primer terminal (P1) de entrada; un segundo terminal (P2) de entrada al que se le aplica un potencial menor que el potencial del primer terminal de entrada; un terminal (Pu, Pv, Pw) de salida; un convertidor (1) de potencia que incluye un elemento (S1 a S3) de conmutación superior conectado entre el primer terminal de entrada y el terminal de salida, y un elemento (S4 a S6) de conmutación inferior conectado entre el segundo terminal de entrada y el terminal de salida; una unidad (33) de control de la conmutación que controla el elemento (S1 a S3) de conmutación superior y el elemento (S4 a S6) de conmutación inferior en función de una comparación entre un valor de comando de voltaje para un voltaje de salida emitido por el convertidor de potencia y una señal portadora que tiene un tiempo periódico predeterminado; y una unidad (32) generadora de la señal portadora que proporciona la señal portadora (C1) decreciente monótonamente a la unidad (33) de control de la conmutación durante uno cualquiera de un primer período (T11) que es un período inmediatamente posterior a un período en el que el valor ( V**) de comando de voltaje es un valor no mayor que un valor (Vc2) mínimo de la señal portadora (C1), tomando el valor (V**) de comando de voltaje un primer valor predeterminado mayor que el valor (Vc2) mínimo de la señal portadora (C1) en el primer período (T11), y un segundo período (T13) que es un período inmediatamente anterior a un período en el que el valor ( V**) de comando del voltaje no es menor que un valor (Vc) máximo de la señal portadora, tomando el valor (V**) de comando del voltaje un segundo valor predeterminado menor que el valor (Vc1) máximo en el segundo período (T13), teniendo el primer período y el segundo período el tiempo periódico predeterminado, y que da la señal portadora (C2) monótonamente creciente a la unidad (33) de control de la conmutación durante uno cualquiera de un tercer período (T16) que es un período inmediatamente posterior a un período en el que el valor (V**) de comando del voltaje es un valor no menor que el valor (Vc2) máximo, tomando el valor (V**) de comando de voltaje un tercer valor predeterminado menor que el valor (Vc1) máximo en el tercer período (T16), y un cuarto período (T18) que es un período inmediatamente anterior a un período en el que el valor de comando de voltaje no es mayor que el valor mínimo, tomando el valor de comando de voltaje un cuarto valor predeterminado mayor que el valor mínimo en el cuarto período, teniendo el tercer período y el cuarto período el tiempo periódico predeterminado.
El aparato de conversión de potencia según un segundo aspecto de la presente invención es el aparato de conversión de potencia según el primer aspecto, en donde el valor (V**) de comando de voltaje toma un valor no menor que el valor (Vc1) máximo de la señal portadora durante un período inmediatamente posterior al primer período (T11), y toma un valor no mayor que el valor (Vc2) mínimo de la señal portadora durante un período inmediatamente posterior al tercer período (T16).
El aparato de conversión de potencia según un tercer aspecto de la presente invención es el aparato de conversión de potencia según el primer o el segundo aspecto que incluye además: una unidad (31) generadora de comando de voltaje que genera el valor (V**) de comando de voltaje corrigiendo un valor (V*) de comando de voltaje no corregido rectangular, en donde la unidad generadora de comando de voltaje genera el valor de comando de voltaje corrigiendo el valor de comando de voltaje no corregido durante el período que tiene el tiempo periódico predeterminado a un valor intermedio entre el valor máximo y el valor mínimo del valor de comando de voltaje no corregido en el período.
El aparato de conversión de potencia según un cuarto aspecto de la presente invención es el aparato de conversión de potencia según el tercer aspecto, en donde la unidad (31) generadora de comando de voltaje genera el valor (V**) de comando de voltaje corrigiendo el valor (V*) de comando de voltaje no corregido a su promedio cada tiempo periódico predeterminado.
Efectos de la invención
De acuerdo con los aspectos primero y segundo del aparato de conversión de potencia de la presente invención, los patrones de conmutación del elemento de conmutación superior y el elemento de conmutación inferior no cambian antes ni después del límite de dos períodos cuando el valor de comando de voltaje se reduce desde el valor máximo. El patrón de conmutación tampoco cambia antes ni después del límite de dos períodos cuando el valor de comando de voltaje aumenta al valor máximo. Por tanto, los tiempos de conmutación se pueden reducir.
Según el tercer aspecto de la presente invención, el promedio del valor de comando de voltaje se puede hacer cercano al promedio del valor de comando de voltaje no corregido, en comparación con el caso en el que el valor de comando de voltaje se genera por valor de comando, en comparación con el caso en que el valor de consigna de voltaje se genera corrigiendo, cada período predeterminado, el valor de comando de voltaje no corregido a su valor máximo o a su valor mínimo en cada período.
Según el cuarto aspecto del aparato de conversión de potencia de la presente invención, el promedio del valor de comando de voltaje puede hacerse igual al promedio del valor de comando de voltaje no corregido en teoría.
Estos y otros objetos, características, aspectos y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la presente invención cuando se toma junto con los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista que ilustra una configuración conceptual de un inversor.
La figura 2 es una vista que ilustra un ejemplo de un valor de comando de voltaje.
La figura 3 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, una señal portadora y un voltaje de salida.
La figura 4 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida. La figura 5 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida. La figura 6 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida. La figura 7 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje.
La figura 8 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje.
La figura 9 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje.
La figura 10 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje.
La figura 11 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje.
La figura 12 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida.
La figura 13 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida.
La figura 14 es una vista que ilustra un ejemplo de un valor de comando de voltaje convencional.
La figura 15 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida.
Realización para llevar a cabo la invención
Primera realización
Como se ilustra en la figura 1, un inversor 1 está conectado a los terminales P1 y P2 de entrada y a los terminales Pu, Pv y Pw de salida. Se aplica voltaje de CC a los terminales P1 y P2 de entrada. En este caso, el potencial aplicado al terminal P2 de entrada es menor que el potencial aplicado al terminal P1 de entrada.
El inversor 1 convierte el voltaje de CC en voltaje de CA y envía el voltaje de CA a los terminales Pu, Pv y Pw de salida. Como ejemplo de la configuración más detallada, el inversor 1 incluye elementos S1 a S6 de conmutación y diodos D1 a D6. Los elementos S1 a S6 de conmutación son, por ejemplo, transistores bipolares de puerta aislante o transistores de efecto de campo, etc. Cada uno de los elementos S1 a S3 de conmutación se proporciona entre cada uno de los terminales Pu, Pv y Pw de salida, y el terminal P1 de entrada. Cada uno de los elementos S1 a S3 de conmutación también se denomina en lo sucesivo elemento de conmutación superior. Los ánodos de los diodos D1 a D3 están respectivamente conectados a los terminales Pu, Pv y Pw de salida, y los diodos D1 a D3 están conectados respectivamente a los elementos S1 a S3 de conmutación en paralelo. Cada uno de los elementos S4 a S6 de conmutación se proporciona entre cada uno de los terminales Pu, Pv y Pw de salida, y el terminal P2 de entrada. Cada uno de los elementos S4 a S6 de conmutación también se denomina a continuación elemento de conmutación inferior. Los ánodos de los diodos D4 a D6 están conectados al terminal P2 de entrada, y los diodos D4 a D6 están respectivamente conectados a los elementos S4 a S6 de conmutación en paralelo.
Se aplica una señal de conmutación a cada uno de los elementos S1 a S6 de conmutación desde una unidad 3 de control. Cada uno de los elementos S1 a S6 de conmutación se hace conductor mediante la señal de conmutación descrita anteriormente. El inversor 1 convierte el voltaje de CC en voltaje de CA enviando la señal de conmutación a cada uno de los elementos S1 a S6 de conmutación desde la unidad 3 de control en un momento adecuado. Según el control por la unidad 3 de control, los elementos S1 y S4 de conmutación se hacen mutuamente de manera exclusiva conductores, los elementos S2 y S5 de conmutación se hacen mutuamente de manera exclusiva conductores y los elementos S3 y S6 de conmutación se hacen mutuamente de manera exclusiva conductores. Esto es para evitar que fluya una corriente alta a través del elemento de conmutación debido al cortocircuito de los terminales P1 y P2 de entrada.
El inversor 1 puede impulsar una carga 2 inducida, por ejemplo. La carga 2 inducida está conectada a los terminales Pu, Pv y Pw de salida. La carga 2 inducida es un motor, por ejemplo, y gira según el voltaje de CA aplicado por el inversor 1.
En el ejemplo de la figura 1, el inversor 1 está conectado a tres terminales Pu, Pv y Pw de salida. Específicamente, el inversor 1 trifásico que emite voltaje de CA trifásico se ilustra en la figura 1. Sin embargo, el inversor 1 no se limita al inversor trifásico, y puede ser un inversor monofásico o inversor trifásico o de más fases.. Aquí, el caso en el que el inversor 1 es un inversor trifásico se describe a continuación.
La unidad 3 de control incluye una unidad 31 generadora de comando de voltaje, una unidad 32 generadora de la señal portadora y una unidad 33 de control de la conmutación. Cada una de estas unidades se describirá brevemente primero y luego, cada una de estas unidades se describirá con más detalle.
La unidad 31 generadora de comando de voltaje genera un valor V** de comando de voltaje para el voltaje de fase (en lo sucesivo, también denominado voltaje de salida) emitido por el inversor 1, y envía la resultante a la unidad 33 de control de la conmutación. En el ejemplo de la figura 1, el inversor 1 emite el voltaje de CA trifásica, de modo que el valor V** de comando de voltaje incluye valores Vu**, Vv**, y Vw** de comando de voltaje trifásico. El valor V** de comando de voltaje específico se describirá en detalle más adelante.
La unidad 32 generadora de la señal portadora genera diferentes señales portadoras C1 y C2, cada una con un tiempo periódico predeterminado, y proporciona cualquiera de las señales portadoras C1 a C2 a la unidad 33 de control de la conmutación.
La unidad 33 de control de la conmutación envía las señales de conmutación a los elementos S1 a S6 de conmutación basándose en la comparación entre el segundo valor V** de comando de voltaje de la unidad 31 generadora de comando de voltaje y la señal portadora de la unidad 32 generadora de la señal portadora.
Aquí, la unidad 3 de control está configurada para incluir un microordenador y un dispositivo de almacenamiento. El microordenador ejecuta cada paso de procesamiento (en otras palabras, procedimiento) escrito en un programa. El dispositivo de almacenamiento puede configurarse mediante uno o varios dispositivos de almacenamiento incluidos una ROM (memoria de solo lectura), una RAM (memoria de acceso aleatorio), una memoria no volátil regrabable (EPROM (ROM programable borrable), etc.), y una unidad de disco duro, por ejemplo. El dispositivo de almacenamiento almacena diversa información y datos, y un programa ejecutado por microordenador, y proporciona un área de trabajo para ejecutar el programa. Se puede considerar que el microordenador funciona como varios medios correspondientes a los respectivos pasos escritos en el programa, o se puede considerar que realiza varias funciones correspondientes a los pasos de procesamiento respectivos. La unidad 3 de control no se limita a esto, y no hay problema en que la unidad 3 de control ejecute varios procedimientos, realice varios medios, o algunas o todas las diversas funciones se realicen por hardware.
Un ejemplo de la operación específica de la unidad 31 generadora de comando de voltaje se describirá con referencia a la figura 2. La unidad 31 generadora de comando de voltaje genera el valor V** de comando de voltaje. En el ejemplo de la figura 2, el período entre dos líneas discontinuas adyacentes de una pluralidad de líneas discontinuas tiene un tiempo T1 periódico predeterminado. El valor V** de comando de voltaje sube desde su valor V2 mínimo (por ejemplo, cero) al comienzo de un período T10 para tomar un valor predeterminado, y sube al final del período T10 para tomar su valor V1 máximo. El valor V** de comando de voltaje toma el valor V1 máximo desde un período T11 que sigue al período T10 hasta el período T12, cae al comienzo de un período T13 que sigue al período T12 para tomar un valor predeterminado, y cae al final del período T13 para tomar el valor V2 mínimo. El valor V** de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo desde el período que sigue al período T13 hasta un período T14, sube nuevamente desde el valor V2 mínimo al comienzo de un período T15 que sigue al período T14 para tomar un valor predeterminado, y sube al valor V1 máximo en el final del período T15.
En el ejemplo de la figura 2, la forma del valor V** de comando de voltaje se ilustra de manera representativa. En realidad, el valor V** de comando de voltaje contiene valores Vu**, Vv**, y Vw** de comando de voltaje de fase, y la fase de estos valores se desplaza 120 grados mutuamente.
El valor V** de comando de voltaje ilustrado en la figura 2 se genera como se describe a continuación, por ejemplo. Específicamente, un valor V* de comando de voltaje no corregido (en lo sucesivo denominado simplemente valor V* de comando de voltaje) se ingresa en la unidad 31 generadora de comando de voltaje, y el valor V* de comando de voltaje se corrige para generar el valor V** de comando de voltaje. En el ejemplo de la figura 1, el inversor 1 emite el voltaje de CA trifásica, de modo que el valor V* de comando de voltaje incluye valores Vu*, Vv*, y Vw* de comando de voltaje trifásico. Las fases de los valores Vu*, Vv*, y Vw* de comando de voltaje de fase se desplazan 120 grados mutuamente.
El valor V* de comando de voltaje es una onda rectangular, y toma alternativamente el valor V1 máximo y el valor V2 mínimo. Aquí, el período en el que el valor V* del comando de voltaje toma el valor V1 máximo es igual al período en el que el valor V* de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo. En el ejemplo de la figura 2, el valor V* de comando de voltaje sube desde el valor V2 mínimo en el período T10 para tomar el valor V1 máximo, y cae desde el valor V1 máximo para tomar el valor V2 mínimo en el período T13. Entonces, el valor V* de comando de voltaje vuelve a subir desde el valor V2 mínimo en el período T15 para tomar el valor V1 máximo.
La unidad 31 generadora de comando de voltaje no corrige el valor V* de comando de voltaje, cuando el valor V* del comando de voltaje no se modifica en cada período. Específicamente, el valor V** de comando de voltaje se genera empleando el valor V* de comando de voltaje tal cual. Por ejemplo, el valor V* de comando de voltaje toma el valor fijo en los períodos T11, T12 y T14, como se ilustra en la figura 2. Por tanto, el valor V** de comando de voltaje concuerda con el valor V* de comando de voltaje en estos períodos. Cuando el valor V* de comando de voltaje se cambia en cada período, por ejemplo, la unidad 31 generadora de comando de voltaje corrige el valor V* de comando de voltaje en este período a un valor intermedio entre el valor máximo y el valor mínimo del valor V* de comando de voltaje en este período para generar el valor V** de comando de voltaje. Por ejemplo, el valor V* de comando de voltaje se cambia en los períodos T10, T13 y T15, como se ilustra en la figura 2. Por tanto, el valor intermedio entre el valor V1 máximo y el valor V2 mínimo se emplea como el valor V** de comando de voltaje en estos períodos. El valor V** de comando de voltaje ilustrado en la figura 2 se genera según la operación descrita anteriormente.
Según la operación descrita anteriormente, el microordenador que reconoce el valor para cada período T1 predeterminado puede reconocer el valor V* de comando de voltaje como el valor V** de comando de voltaje. Cuando el valor V** de comando de voltaje se genera corrigiendo el valor V* de comando de voltaje, la unidad 31 generadora de comando de voltaje se puede considerar como una unidad de corrección del valor de comando de voltaje.
La unidad 32 generadora de la señal portadora genera las señales portadoras C1 y C2 que tienen el tiempo T1 periódico predeterminado. Más específicamente, la unidad 32 generadora de la señal portadora genera la señal portadora C1 que disminuye de manera monótona y que disminuye monótonamente en cada período, y la señal portadora C2 que aumenta de manera monótona y que aumenta monótonamente en cada período, como se ilustra en la figura 3. El tiempo periódico de cada una de las señales portadoras C1 y C2 es igual al tiempo T1 periódico predeterminado. La señal portadora C1 es una forma de onda cuya parte de inclinación es una forma de onda negativa con un triángulo rectángulo, por ejemplo, y decrece proporcionalmente desde el valor V1 máximo al valor V2 mínimo en cada período de tiempo. La señal portadora C2 es una forma de onda cuya parte de inclinación es una forma de onda positiva con un triángulo rectángulo, por ejemplo, y aumenta proporcionalmente desde el valor V2 mínimo hasta el valor V1 máximo en cada período de tiempo. Las señales portadoras C1 y C2 se denominan ondas de diente de sierra. No es necesario que las señales portadoras C1 y C2 sean proporcionales al tiempo, y pueden curvarse, como se ilustra en la figura 4. Lo mismo se aplica a las otras realizaciones descritas más adelante, por lo que no se repetirá la descripción.
La unidad 32 generadora de la señal portadora envía cualquiera de las señales portadoras C1 y C2 a la unidad 33 de control de la conmutación basándose en la información (descrita más adelante) de la unidad 31 generadora de comando de voltaje.
La unidad 31 generadora de comando de voltaje genera el valor V** de comando de voltaje en el período anterior al período en el que este valor V** de comando de voltaje se emite. Por ejemplo, el valor V** de comando de voltaje emitido durante el período T11 se genera en el período T10 o en los períodos anteriores. En consecuencia, la unidad 31 generadora de comando de voltaje puede reconocer el valor V** de comando de voltaje emitido en un cierto período y el valor V** de comando de voltaje emitido en el siguiente período. Cuando el siguiente período es el período (por ejemplo, el período T13) en el que el valor V** de comando de voltaje cae desde su valor V1 máximo para tomar un primer valor predeterminado, la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora de esta situación.
Si no hay notificación de la unidad 31 generadora de comando de voltaje, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C1 a la unidad 33 de control de la conmutación. Por otro lado, la notificación se emite desde la unidad 31 generadora de comando de voltaje, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C2 a la unidad 33 de control de la conmutación en el período siguiente. En consecuencia, en los ejemplos de las figuras 3 y 4, la señal portadora C2 se emplea durante el período T13.
La unidad 33 de control de la conmutación controla los elementos S1 a S6 de conmutación basándose en la comparación entre el valor V** de comando de voltaje y la señal portadora. Por ejemplo, cuando el valor V** de comando de voltaje no es menor que la señal portadora, la unidad 33 de control de la conmutación permite que el elemento de conmutación superior sea conductor y que el elemento de conmutación inferior sea no conductor, mientras que permite que el elemento de conmutación superior sea no conductor y el elemento de conmutación inferior sea conductor, cuando el valor V** de comando de voltaje no sea mayor que la señal portadora.
La señal portadora C2 es empleada por la operación de la unidad 31 generadora de comando de voltaje y la unidad 32 generadora de la señal portadora descritas anteriormente en el período (por ejemplo, el período T13) en el que el valor V** de comando de voltaje cae del valor V1 máximo al valor predeterminado. Dado que la señal portadora C2 aumenta monótonamente en este período, el valor V** de comando de voltaje se vuelve no menor que la señal portadora C2 en la primera mitad de este período. Por tanto, el elemento de conmutación superior se vuelve conductor y el elemento de conmutación inferior se vuelve no conductor en la primera mitad de este período. Por otro lado, el valor V** de comando de voltaje toma el valor V1 máximo en un período inmediatamente anterior a este período (por ejemplo, el período T12), de modo que el valor del comando de voltaje no sea menor que la señal portadora C1. Por tanto, en este período, el elemento de conmutación superior se vuelve conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve no conductor. Específicamente, el patrón de conmutación del elemento de conmutación superior y el elemento de conmutación inferior no cambia ni antes ni después del límite de estos dos períodos (por ejemplo, los períodos T12 y T13). En otras palabras, el voltaje V de salida mantiene un alto potencial sin caer ni antes ni después del límite de estos dos períodos.
La señal portadora C1 se emplea en el período que no sea el período en el que el valor V** del comando de voltaje cae del valor V1 máximo al valor predeterminado. Por tanto, la señal portadora C1 también se emplea en el período (por ejemplo, los períodos T10 y T15) en el que el valor V** de comando de voltaje sube desde el valor V2 mínimo hasta el valor predeterminado. Dado que la señal portadora C1 disminuye monótonamente en estos períodos, el valor V** de comando de voltaje se convierte en no menor que la señal portadora C1 en la segunda mitad de estos períodos. Por tanto, el elemento de conmutación superior se vuelve conductor y el elemento de conmutación inferior se vuelve no conductor en la última mitad de este período. Por otro lado, el valor V** de comando de voltaje toma el valor V1 máximo en el período (por ejemplo, el período que sigue al período T11 o T15) que sigue a este período, de modo que el elemento de conmutación superior se vuelve conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve no conductor. Específicamente, el patrón de conmutación del elemento de conmutación superior y el elemento de conmutación inferior no cambia ni antes ni después del límite de estos dos períodos (por ejemplo, los períodos T10 y T11, y el período T15 y el período siguiente). En otras palabras, el voltaje V de salida mantiene un alto potencial sin caer ni antes ni después del límite de estos dos períodos.
Dado que el valor V** de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo en el período que sigue al período T13, el elemento de conmutación superior se vuelve no conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve conductor. Dado que la señal portadora C2 se emplea en el período T13 como se ha descrito anteriormente, el elemento de conmutación superior se vuelve no conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve conductor, en la última mitad de este período. En consecuencia, el patrón de conmutación del elemento de conmutación superior y el elemento de conmutación inferior no cambia ni antes ni después del límite del período T13 y el período siguiente. En otras palabras, el voltaje V de salida mantiene un potencial bajo antes y después del límite de estos dos períodos.
Dado que el valor V** de comando de voltaje también toma el valor V2 mínimo en el período T14, el elemento de conmutación superior se vuelve no conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve conductor. Dado que la señal portadora C1 se emplea en el período T15 que sigue al período T14 como se describe anteriormente, el elemento de conmutación superior se vuelve no conductor, mientras que el elemento de conmutación inferior se vuelve conductor, en la primera mitad del período T15. En consecuencia, el patrón de conmutación del elemento de conmutación superior y el elemento de conmutación inferior no cambia ni antes ni después del límite de los períodos T14 y T15. En otras palabras, el voltaje V de salida mantiene un potencial bajo antes y después del límite de estos dos períodos.
En consecuencia, el inversor 1 emite el voltaje V de salida que tiene solo un pulso en un tiempo periódico (es decir, en el tiempo T2 periódico) como se ilustra en las figuras 3 y 4. En otras palabras, el voltaje de CA se puede generar con tiempos de conmutación mínimos.
Por el contrario, como se describe en el Documento de Patente 1, cuando cada uno de los puntos donde el valor V* de comando de voltaje cae y el punto donde el valor V* de comando de voltaje se eleva se encuentra en cualquiera de los límites de los períodos, el valor V** de comando de voltaje tiene la misma forma que la del valor V* de comando de voltaje. En este caso, el inversor 1 puede generar el voltaje V de salida con un solo pulso en un tiempo periódico, incluso si se emplea la señal portadora de la onda triangular y la onda con el triángulo rectángulo. Sin embargo, es necesario que el tiempo T1 periódico predeterminado sea igual a una fracción entera del tiempo T2 periódico del valor V* de comando de voltaje para realizar esta operación. Por tanto, el tiempo T1 periódico predeterminado tiene que cambiarse cada vez que se cambia el período T2, lo que provoca un control difícil. Por otro lado, en la presente realización, es innecesario que el tiempo T1 periódico predeterminado sea igual a una fracción entera del tiempo T2 periódico, de modo que el control sea fácil.
En los ejemplos de las figuras 3 y 4, el valor V1 máximo y el valor V2 mínimo del valor V** de comando de voltaje están de acuerdo con el valor máximo y el valor mínimo de las señales portadoras C1 y C2, respectivamente, pero la presente invención no se limita a ellos. En pocas palabras, solo es necesario que el valor V** de comando de voltaje no sea menor que el valor máximo de la señal portadora en el período en que el valor V** de comando de voltaje en las figuras 3 y 4 toma el valor V1 máximo, y el valor V** de comando de voltaje no sea mayor que el valor mínimo de la señal portadora C en el período en el que el valor V** de comando de voltaje en las figuras 3 y 4 toma el valor V2 mínimo.
Esto se puede expresar de la siguiente manera. El valor V** de comando de voltaje no es mayor que el valor mínimo de la señal portadora en al menos uno o más períodos (por ejemplo, el período anterior al período T10), y al comienzo del período posterior a este período (por ejemplo, el período T10) aumenta a partir de un valor no mayor que el valor mínimo de la señal portadora para tomar el valor predeterminado. El valor predeterminado es mayor que el valor mínimo de la señal portadora y menor que el valor máximo de la señal portadora. El valor V** de comando de voltaje aumenta al final de este período para tomar el valor no menor que el valor máximo de la señal portadora, y en al menos uno de los períodos posteriores a este período (por ejemplo, los períodos T11 a T12) mantiene el valor no menor que el valor máximo de la señal portadora. Al comienzo del período subsiguiente a este período (por ejemplo, el período T13), el valor V** de comando de voltaje cae al valor predeterminado desde el valor no menor que el valor máximo de la señal portadora C. El valor predeterminado también es mayor que el valor mínimo de la señal portadora, y menor que el valor máximo de la señal portadora. El valor V** de comando de voltaje cae al final de este período para tomar el valor no mayor que el valor mínimo de la señal portadora C, y en al menos uno o más períodos, mantiene el valor no mayor que el valor mínimo de la señal portadora.
Según esto, el inversor 1 emite el voltaje V de salida que tiene solo un pulso en un tiempo periódico (es decir, el tiempo T2 periódico) como en las figuras 3 y 4. En otras palabras, el voltaje de CA se puede generar con tiempos de conmutación mínimos. Lo mismo se aplica a las otras realizaciones descritas más adelante, por lo que no se repetirá la descripción.
Si no hay notificación de la unidad 31 generadora de comando de voltaje, la unidad 32 generadora de la señal portadora puede enviar la señal portadora C2 a la unidad 33 de control de la conmutación. En este caso, la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora como se describe abajo. Específicamente, cuando el período siguiente es el período (por ejemplo, el período T10) en el que el segundo valor V** de comando de voltaje aumenta desde el valor V2 mínimo hasta el valor predeterminado, la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora de esta situación. Al recibir esta notificación, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C1 a la unidad 33 de control de la conmutación en este período siguiente. Según esto, el inversor 1 también puede generar el voltaje V de salida igual que en las figuras 3 y 4.
El voltaje V de salida mantiene el potencial alto, independientemente de la señal portadora, en el período (por ejemplo, los períodos T11 a T12) en el que el valor V** de comando de voltaje toma el valor V1 máximo, y el voltaje V de salida mantiene el potencial bajo, independientemente de la señal portadora, en el período en que el valor V** de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo. En consecuencia, como se ilustra en la figura 5, se puede emplear una señal portadora C3 con una onda de un triángulo isósceles que tenga el mismo período que el período T1 de control y que aumente y disminuya en cada período, por ejemplo, en el período en el que el valor V** de comando de voltaje tome el valor V1 máximo o el valor V2 mínimo.
Esencialmente, solo es necesario que la señal portadora C1 que decrece monótonamente se emplee durante los períodos T10 y T15, mientras que la señal portadora C2 que crece monótonamente se emplee durante el período T13. Por lo tanto, el inversor 1 puede generar voltaje de CA con los tiempos de conmutación mínimos.
La unidad 33 de control de la conmutación puede permitir que el elemento de conmutación superior sea conductor y que el elemento de conmutación inferior sea no conductor, cuando el valor V** de comando de voltaje no sea mayor que la señal portadora. La figura 6 ilustra el valor V** de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje V de salida en este caso.
El valor V** de comando de voltaje en la figura 6 se forma cambiando el valor V** de comando de voltaje en la figura 2 para que sea verticalmente simétrico. La señal portadora C1 que decrece monótonamente se emplea en el período (por ejemplo, el período T13) en el cual el valor V** de comando de voltaje sube desde el valor V2 mínimo hasta el valor predeterminado. Dado que la señal portadora C1 disminuye monótonamente en este período, el voltaje V de salida mantiene el potencial alto en la primera mitad de este período. Por otro lado, el valor V** de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo en un período inmediatamente anterior a este período (por ejemplo, el período T12), de modo que el voltaje V de salida mantiene el potencial alto. Por tanto, el voltaje V de salida mantiene un alto potencial sin caer ni antes ni después del límite de estos dos períodos (por ejemplo, los períodos T12 y T13).
La señal portadora C2 que aumenta monótonamente se emplea en el período (por ejemplo, el período T10) en el que el valor V** de comando de voltaje cae desde el valor V1 máximo. Dado que la señal portadora C2 aumenta monótonamente en este período, el voltaje V de salida aumenta en la segunda mitad de este período. Por otro lado, el valor V** de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo en el período siguiente a este período (por ejemplo, el período T11), de modo que el voltaje V de salida mantiene el potencial alto. Por tanto, el voltaje V de salida mantiene un alto potencial sin caer ni antes ni después del límite de estos dos períodos (por ejemplo, los períodos T10 y T11).
En consecuencia, el inversor 1 genera el voltaje V de salida con solo un pulso en un tiempo periódico, como se ilustra en la figura 6. En otras palabras, se puede generar voltaje de CA con los tiempos de conmutación mínimos y se puede presentar el efecto descrito con referencia a las figuras 3 y 4.
Si la unidad 31 generadora de comando de voltaje genera el valor V** de comando de voltaje a partir del valor V* de comando de voltaje, el inversor 1 puede emitir un voltaje cercano al valor V* de comando de voltaje, en comparación con el valor V** de comando de voltaje en la figura 14. En otras palabras, el promedio del valor V** de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico se puede hacer cerca del promedio del valor V* de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico. Con esto, se puede reducir el desequilibrio en el voltaje de salida.
Es deseable que el valor V** de comando de voltaje tome el promedio del valor V* de comando de voltaje en cada uno de los períodos T10, T13 y T15. En otras palabras, el valor intermedio descrito anteriormente es el promedio del valor V* de comando de voltaje en cada período. El promedio descrito anteriormente se puede derivar como se describe a continuación. En concreto, se supone que, de estos períodos, el período en el que el valor V* de comando de voltaje toma el valor V1 máximo se define como Tv1, y, de estos períodos, el período en el que el valor V* de comando de voltaje toma el valor V2 mínimo se define como Tv2 (= T1 - Tv1). En este caso, el valor V** de comando de voltaje en cada período satisface las siguientes ecuaciones:
V** =(V1 • Tvl V2 • Tv2)/Tl - (1)
Si el valor V** de comando de voltaje descrito anteriormente se emplea el promedio del valor V** de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico puede hacerse igual al promedio del valor V* de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico en teoría.
Además, dado que el promedio del valor V** de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico se puede hacer cercano al promedio del valor V* de comando de voltaje en el tiempo T2 periódico, el promedio del voltaje V de salida en el tiempo T2 periódico también puede aproximarse al promedio del valor V* de comando de voltaje. En otras palabras, se puede reducir la diferencia (desequilibrio) entre el período en el que el voltaje V de salida toma el valor máximo y el período en el que el voltaje V de salida toma el valor mínimo. En el ejemplo de la figura 2, el promedio del valor V** de comando de voltaje es igual al promedio del valor V* de comando de voltaje en teoría, el desequilibrio del voltaje V de salida teóricamente puede eliminarse.
Cuando el tiempo T1 periódico predeterminado se configura para que sea una fracción entera del tiempo T2 periódico, el control puede generar el mismo efecto en función de la comparación entre el valor V* de comando de voltaje y la señal portadora. Sin embargo, el tiempo T1 periódico predeterminado tiene que cambiarse basándose en el tiempo T2 periódico y, así, es necesario un cálculo o procedimiento para cambiar el tiempo T1 periódico predeterminado. En consecuencia, el control se vuelve complicado. Por otro lado, según la presente realización, no es necesario establecer el tiempo T1 periódico predeterminado como una fracción entera del tiempo T2 periódico del valor V* de comando de voltaje. En consecuencia, el control puede simplificarse.
Cuando se acorta el tiempo T1 periódico predeterminado, el desequilibrio puede reducirse incluso mediante el control basado en la comparación entre el valor V* de comando de voltaje y la señal portadora. Sin embargo, acortar el tiempo T1 periódico predeterminado aumenta la potencia de procesamiento de cálculo que se necesita y, así, implica un mayor coste de producción. Por otro lado, según la presente realización, no es necesario acortar el período T1 predeterminado, de modo que se pueda evitar el aumento en el coste de producción.
<Un ejemplo de método específico para generar el segundo valor V** de comando de voltaje>
Se supone que el primer valor V* de comando de voltaje es una onda rectangular, cae con un ángulo eléctrico de 30 grados y sube con un ángulo eléctrico de 210 grados. La figura 7 ilustra un ejemplo del valor V* de comando de voltaje y el valor V** de comando de voltaje como ampliado. La figura 7 ilustra la vecindad de la porción donde cae el valor V* de comando de voltaje. El valor V* de comando de voltaje cae al valor V2 mínimo desde el valor V1 máximo en el ángulo eléctrico de 30 grados.
La unidad 31 generadora de comando de voltaje genera el valor V** de comando de voltaje corrigiendo el valor V* de comando de voltaje para cada tiempo T1 periódico de control. Por ejemplo, en la mitad de cada período, se genera el valor V** de comando de voltaje durante el período siguiente a este período.
Cuando el ángulo eléctrico del valor V* de comando de voltaje en el medio de cada período se define como 5 [N] (N es un número entero), la ecuación que se describe a continuación se cumple geométricamente.
Figure imgf000009_0001
Cuando se modifica la ecuación (2), se deriva el período Tv1, y cuando se considera también Tv2 = T1 - Tv1, se deriva el período Tv2.
Tvl = TI • (1/2 (30° - 5 [n])/( 8 [n 1] - 8 [n])) -(3)
Tv2 = TI • (1/2 - (30° - 8 [n])/{ 8 [n 1] - 8 [n])) -(4)
Aquí, cuando se supone que el tiempo T1 periódico de control es constante, y el tiempo T2 periódico del valor V* de comando de voltaje es constante, se establece 5 [n 1] - 5 [n] = 5 [n] - 5 [n - 1] = k (constante) (n es un número entero). Esta suposición significa que el motor, que es un ejemplo de la carga 2 inducida, es accionado con una velocidad de revolución constante, por ejemplo. Cuando las ecuaciones (3) y (4) se modifican considerando 5 [n 1] - 5 [n] = 5 [n] - 5 [n - 1] = k, se obtiene la ecuación que se describe a continuación.
Tvl = TI ■ (1/2 (30° - 5 [n - l] -k ) /k ) ••• (5)
Tv2 = TI • (1/2 - (30° - 8 [n - 1] - k)/k) ••• (6)
La unidad 31 generadora de comando de voltaje puede obtener el valor V** de comando de voltaje durante el período T11 sustituyendo estos períodos Tv1 y Tv2 en la ecuación (1). Cuando 5 [n] y 5 [n 1] se conocen en el momento de calcular el valor V** de comando de voltaje durante el período T11, el valor V** de comando de voltaje puede calcularse usando las ecuaciones (3) y (4).
La figura 8 ilustra otro ejemplo del valor V* de comando de voltaje y el valor V** de comando de voltaje como ampliado. La figura 8 ilustra la vecindad de la porción donde cae el valor V* de comando de voltaje. El valor V* de comando de voltaje cae al valor V2 mínimo desde el valor V1 máximo en el ángulo eléctrico de 30 grados, por ejemplo. En comparación con el ejemplo de la figura 7, el ángulo 5 [n] eléctrico es mayor que el ángulo eléctrico (por ejemplo, 30 grados) cuando el valor V* de comando de voltaje cae. En este caso, la ecuación descrita anteriormente se cumple geométricamente, por ejemplo.
8 [n] - 6 [n - 1] : 6 [n] - 30° = TI : TIÍ2 - Tvl (7)
La ecuación (7) se expresa utilizando los ángulos eléctricos de 5 [n] y 5 [n - 1]. Específicamente, se emplean los ángulos 5 [n] y 5 [n - 1] eléctricos que están cerca del punto cuando sube el valor V* de comando de voltaje . Cuando se modifica la ecuación (7), se deriva el período Tv1, y cuando se considera también Tv2 = T1 - Tv1, se deriva el período Tv2.
Tvl - TI • (1/2 (30° - 5 [n])/( 5 [n] - 5 [n - 1]))
Figure imgf000010_0001
Tv2 = TI • (1/2 - (30° - 8 [n])/( 6 [n] - 5 [n - 1])) ... (9)
Cuando se supone que la velocidad del ángulo eléctrico no cambia bruscamente, se establece 5 [n 1] - 5 [n] = 5 [n] -5 [n - 1] = k. Cuando las ecuaciones (8) y (9) se modifican usando esta ecuación, se obtienen las ecuaciones (5) y (6).
La unidad 31 generadora de comando de voltaje puede obtener el valor V** de comando de voltaje durante el período T11 sustituyendo estos períodos Tv1 y Tv2 en la ecuación (1). Cuando 5 [n - 1] y 5 [n] se conocen en el punto de cálculo del valor V** de comando de voltaje durante el período T11, el valor V** de comando de voltaje puede calcularse usando las ecuaciones (8) y (9).
Aunque se supone que el valor V* de comando de voltaje cae en el ángulo eléctrico de 30 grados, puede caer en cualquier ángulo eléctrico. En las ecuaciones (2) a (9), «30°» puede ser reemplazado por cualquier ángulo eléctrico.
El valor V* de comando de voltaje en el punto 5 se usa en el ejemplo mencionado anteriormente, sin embargo, cuando el valor V* de comando de voltaje toma un valor para cada tiempo T1 periódico de control, se puede utilizar este valor. Cuando el valor V* de comando de voltaje se genera en el programa ejecutado por el microordenador en la unidad 3 de control, por ejemplo, un valor V* de comando de voltaje se genera para cada tiempo T1 periódico de control, por ejemplo.
Las ecuaciones mencionadas anteriormente no se usan necesariamente, y el valor V** de comando de voltaje puede generarse en base a dos o todos los valores V* de comando de voltaje durante el período T1 de control de corriente y los valores V* de comando de voltaje durante los períodos de control anteriores y posteriores al período de control actual.
Segunda Realización
Una configuración de un inversor según una segunda realización es la misma que la ilustrada en la figura 1. En la segunda realización, el valor V** de comando de voltaje se genera como se ilustra en la figura 9 o la figura 10. El valor V** de comando de voltaje tiene un par de tramos planos que toman un valor fijo, y tramos escalonados que tienen forma de escalones (períodos T11 a T13, y períodos T16 a T18) que unen el par de tramos planos. En el ejemplo de la figura 9, el valor V1 máximo y el valor V2 mínimo del valor V** de comando de voltaje están de acuerdo con el valor Vc1 máximo y el valor Vc2 mínimo de la señal portadora, respectivamente. Por otro lado, en el ejemplo de la figura 10, el valor V1 máximo es mayor que el valor Vc1 máximo, y el valor V2 mínimo es menor que el valor Vc2 mínimo.
Específicamente, el valor V1 máximo puede no ser menor que el valor Vc1 máximo, y el valor V2 mínimo puede no ser mayor que el valor Vc2 mínimo.
El valor V** de comando de voltaje descrito anteriormente se puede generar corrigiendo el valor V* de comando de voltaje con una onda trapezoidal, por ejemplo. Un ejemplo de esto se describirá a continuación en detalle. Como en la primera realización, cuando el valor V* de comando de voltaje es constante en cada período que tiene el tiempo T1 periódico de control, la unidad 31 generadora de comando de voltaje emplea el valor V* de comando de voltaje como tal para generar el valor V** de comando de voltaje. Por tanto, el valor V** de comando de voltaje concuerda con el valor V* de comando de voltaje en estos períodos.
Cuando el valor V* de comando de voltaje no es menor que el valor Vc1 máximo ni mayor que el valor Vc2 mínimo de la señal portadora C en cada período, el valor V** de comando de voltaje puede generarse empleando el valor V* de comando de voltaje tal cual. Alternativamente, se puede llevar a cabo el procedimiento descrito a continuación. En el ejemplo de la figura 9, el valor V* de comando de voltaje no es menor que el valor Vc1 máximo de la señal portadora durante el período T14, por ejemplo. Por tanto, el valor V** de comando de voltaje durante el período T14 puede ser cualquier valor no menor que el valor Vc1 máximo. De manera similar, el valor V** de comando de voltaje puede ser cualquier valor no mayor que el valor Vc2 mínimo durante el período en el cual el valor V* de comando de voltaje no es mayor que el valor Vc2 mínimo de la señal portadora. Cuando el valor V* de comando de voltaje supera el valor Vc1 máximo durante el período, o cuando el valor V* de comando de voltaje supera el valor Vc2 mínimo durante el período, un valor mayor que el valor mínimo del valor V* de comando de voltaje y menor que el valor máximo durante este período (por ejemplo, los períodos T13 y T16) puede emplearse como el valor V** de comando de voltaje en los períodos. Cuando el promedio del valor V* de comando de voltaje en este período excede el valor Vc1 máximo, el valor V** de comando de voltaje en este período podrá tomar cualquier valor no menor que el valor Vc1 máximo. Cuando el promedio del valor V* de comando de voltaje en este período es menor que el valor Vc2 mínimo, el valor V** de comando de voltaje en este período podrá tomar cualquier valor no mayor que el valor Vc2 mínimo.
Cuando el valor V* de comando de voltaje cambia en cada período entre el valor no menor que el valor Vc2 mínimo y el valor no mayor que el valor Vc1 máximo, la unidad 31 generadora de comando de voltaje corrige el valor V* de comando de voltaje en este período a un valor intermedio entre el valor máximo y el valor mínimo del valor V* de comando de voltaje en este período para generar el valor V** de comando de voltaje. Por ejemplo, el valor V** de comando de voltaje durante el período T12 en la figura 9 es el valor intermedio entre el valor V11 máximo y el valor V12 mínimo del valor V* de comando de voltaje durante el período T12, por ejemplo.
Según el valor V** de comando de voltaje descrito anteriormente, el promedio del valor V** de comando de voltaje en el período T2 se puede hacer cercano al promedio del valor V* de comando de voltaje en el período T2 como en la primera realización y, así, se puede obtener el mismo efecto que en la primera realización.
El valor V** de comando de voltaje puede generarse corrigiendo el valor V* de comando de voltaje de onda sinusoidal como se ilustra en la figura 11. En la figura 11, cada período está exagerado con respecto al tiempo periódico de la onda sinusoidal. Como se ilustra en la figura 11, al menos uno de los períodos en los que el valor V* de comando de voltaje se convierte en no menos que el valor Vc1 máximo de la señal portadora está presente, y al menos uno de los períodos en los que el valor V* de comando de voltaje se convierte en no mayor que el valor Vc2 mínimo de la señal portadora está presente. El valor V** de comando de voltaje ilustrado en la figura 11 se puede generar corrigiendo el valor V* de comando de voltaje de onda sinusoidal como se ha descrito anteriormente, por ejemplo.
La figura 12 es una vista que ilustra un ejemplo del valor de comando de voltaje, la señal portadora y el voltaje de salida. Aunque el caso donde se emplea el valor V** de comando de voltaje en la figura 9 se describe a continuación, el contenido descrito a continuación se puede aplicar al caso donde se emplea el valor V** de comando de voltaje ilustrado en las figuras 10 y 11. Como se ilustra en la figura 12, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C1 a la unidad 33 de control de la conmutación en general.
Cuando el valor V** de comando de voltaje toma el valor no menor que el valor Vc1 máximo durante un cierto período (por ejemplo, durante el período T15), y el valor V** de comando de voltaje toma un valor menor que el valor Vc1 máximo y mayor que el valor Vc2 mínimo durante el período siguiente (por ejemplo, el período T16), la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora de esta situación. En otras palabras, durante el período en el que el valor V** de comando de voltaje cae desde el valor no menor que el valor Vc1 máximo hasta el valor, y toma este valor, la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora de esta situación. Alternativamente, cuando el valor V** de comando de voltaje toma el valor no mayor que el valor Vc2 mínimo durante un cierto período (por ejemplo, durante el período T19), y el valor V** de comando de voltaje toma un valor menor que el valor Vc1 máximo y mayor que el valor Vc2 mínimo durante un período (por ejemplo, el período T18) inmediatamente anterior a este período, la unidad 31 generadora de comando de voltaje notifica a la unidad 32 generadora de la señal portadora de esta situación.
La unidad 32 generadora de la señal portadora que recibe esta notificación envía la señal portadora C2 a la unidad 33 de control de la conmutación durante el período siguiente (por ejemplo, el período T16) o el período anterior (el período T18).
En el ejemplo de la figura 12, si se emplea la señal portadora C2 durante el período T16, el voltaje V de fase mantiene un potencial alto antes y después del límite de los períodos T15 y T16. Por tanto, el patrón de conmutación no cambia ni antes ni después de este límite. En consecuencia, se puede reducir el número de tiempos de conmutación. En el ejemplo de la figura 12, incluso en el período (por ejemplo, los períodos T17 y T18) en el que el valor V** de comando de voltaje tiende a disminuir y toma el valor intermedio, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C2 a la unidad 33 de control de la conmutación. Si la señal portadora C2 se emplea durante el período T16, por ejemplo, la señal portadora durante los períodos T17 y T18 puede ser cualquier onda triangular. Si se emplea la señal portadora C2 durante el período T18, el voltaje V de fase mantiene un potencial bajo antes y después del límite de los períodos T18 y T19. Por tanto, el patrón de conmutación no cambia ni antes ni después de este límite. En consecuencia, se puede reducir el número de tiempos de conmutación. Si se emplea la señal portadora C2 durante el período T18, la señal portadora durante los períodos T16 y T17 puede ser cualquier onda triangular.
Según el control descrito anteriormente, el número de pulsos se puede reducir en uno antes y después del pulso más largo que tiene los períodos en los que el valor V** de comando de voltaje toma el valor no menor que el valor Vc1 máximo. La razón de esto puede entenderse a partir de la descripción de la figura 3, por lo que se omitirá la descripción detallada. En consecuencia, se puede reducir el número de tiempos de conmutación.
Como en la primera realización, la unidad 32 generadora de la señal portadora generalmente puede enviar la señal portadora C2 a la unidad 33 de control de la conmutación, y puede enviar la señal portadora C1 a la unidad 33 de control de la conmutación durante el período (por ejemplo, el período T13) que es un período inmediatamente después del período (por ejemplo, el período T14) en el que el valor V** de comando de voltaje toma el valor no menor que el valor Vc1 máximo, tomando el valor V** de comando de voltaje el valor menor que el valor Vc1 máximo y mayor que el valor Vc2 mínimo en el período (por ejemplo, el período T13), o durante el período (por ejemplo, el período T11) en el que el valor V** de comando de voltaje sube desde el valor no mayor que el valor Vc2 mínimo hasta el valor menor que el valor Vc1 máximo y mayor que el valor Vc2 mínimo, y toma este valor.
En el ejemplo de la figura 12, si se emplea la señal portadora C1 durante el período T13, el voltaje V de fase mantiene un potencial alto antes y después del límite de los períodos T13 y T14. Por tanto, el patrón de conmutación no cambia ni antes ni después de este límite. En consecuencia, se puede reducir el número de tiempos de conmutación. En el ejemplo de la figura 12, incluso en el período (por ejemplo, los períodos T11 y T12) en el que el valor V** de comando de voltaje tiende a aumentar y toma el valor intermedio, la unidad 32 generadora de la señal portadora envía la señal portadora C1 a la unidad 33 de control de la conmutación. Si la señal portadora C1 se emplea durante el período T13, la señal portadora durante los períodos T11 y T12 puede ser cualquier onda triangular. Si se emplea la señal portadora C1 durante el período T11, el voltaje V de fase mantiene un potencial bajo antes y después del límite de los períodos T10 y T11. Por tanto, el patrón de conmutación no cambia ni antes ni después de este límite. En consecuencia, se puede reducir el número de tiempos de conmutación. Si se emplea la señal portadora C1 durante el período T11, la señal portadora durante los períodos T12 y T13 puede ser cualquier onda triangular.
Como en la primera realización, el voltaje V de fase mantiene el potencial alto, independientemente de la forma de la señal portadora, en el período en el que el valor V** de comando de voltaje toma el valor no menor que el valor Vc1 máximo, y el voltaje V de fase mantiene el potencial bajo, independientemente de la forma de la señal portadora, en el período en el que el valor V** de comando de voltaje toma el valor no mayor que el valor Vc2 mínimo. En consecuencia, como se ilustra en la figura 13, se puede emplear una señal portadora C3 con una onda en triángulo isósceles que crece y decrece en cada período, por ejemplo, en los períodos descritos anteriormente.
Cuando la señal portadora C no es menor que el valor V** de comando de voltaje, el elemento de conmutación superior puede hacerse conductor. Incluso en este caso, el número de tiempos de conmutación puede reducirse si se emplean las señales portadoras C1 y C2 en las condiciones descritas anteriormente.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito en detalle, la descripción anterior es en todos los aspectos ilustrativa y no restrictiva.
Lista de signos de referencia
1 INVERSOR
C, C1, C2 SEÑALES PORTADORAS
P1, P2 TERMINALES DE ENTRADA
Pu, Pv, Pw TERMINALES DE SALIDA
S1 ~ S6 ELEMENTO DE CONMUTACIÓN

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de conversión de potencia que comprende:
un primer terminal (P1) de entrada;
un segundo terminal (P2) de entrada al que se le aplica un potencial menor que un potencial de dicho primer terminal de entrada;
un terminal (Pu, Pv, Pw) de salida;
un convertidor (1) de potencia que incluye un elemento (S1 a S3) de conmutación superior conectado entre dicho primer terminal de entrada y dicho terminal de salida, y un elemento (S4 a S6) de conmutación inferior conectado entre dicho segundo terminal de entrada y dicho terminal de salida;
una unidad (33) de control de la conmutación que controla dicho elemento (S1 a S3) de conmutación superior y dicho elemento (S4 a S6) de conmutación inferior en base a una comparación entre un valor (V**) de comando de voltaje para un voltaje de salida emitido desde dicho convertidor (1) de potencia y una señal portadora que tiene un tiempo periódico predeterminado; y caracterizado por
una unidad (32) de generación de señales portadoras que proporciona dicha señal portadora (C1) decreciente monótonamente a dicha unidad (33) de control de la conmutación durante cualquiera de un primer período que es un período inmediatamente posterior a un período en el que dicho valor (V**) de comando de voltaje es un valor no mayor que un valor (Vc2) mínimo de dicha señal portadora (C1), tomando dicho valor (V**) de comando de voltaje un primer valor predeterminado mayor que el valor (Vc2) mínimo de dicha señal portadora (C1) en el primer período, y un segundo período que es un período inmediatamente anterior a un período en el que dicho valor (V**) de comando de voltaje no es menor que un valor (Vc1) máximo de dicha señal portadora, tomando dicho valor (V**) de comando de voltaje un segundo valor predeterminado menor que dicho valor (Vc1) máximo en el segundo período, teniendo dicho primer período y segundo período dicho tiempo periódico predeterminado, y que da a dicha señal portadora (C2) un aumento monótono a dicha unidad (33) de control de la conmutación durante cualquiera de un tercer período que es un período inmediatamente después de un período en el que dicho valor (V**) de comando de voltaje es un valor no menor que dicho valor (Vc1) máximo, tomando dicho valor (V**) de comando de voltaje un tercer valor predeterminado menor que dicho valor (Vc1) máximo en el tercer período, y un cuarto período que es un período inmediatamente anterior a un período en el que dicho valor (V**) de comando de voltaje no es mayor que dicho valor (Vc2) mínimo, tomando dicho valor (V**) de comando de voltaje un cuarto valor predeterminado mayor que dicho valor (Vc2) mínimo en el cuarto período, teniendo dicho tercer período y cuarto período dicho tiempo periódico predeterminado.
2. El aparato de conversión de potencia según la reivindicación 1, en donde dicho valor (V**) de comando de voltaje toma un valor no menor que dicho valor (Vc1) máximo de dicha señal portadora durante un período inmediatamente posterior a dicho primer período, y toma un valor no mayor que dicho valor (Vc2) mínimo de dicha señal portadora durante un período inmediatamente posterior a dicho tercer período.
3. El aparato de conversión de potencia según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende, además:
una unidad (31) generadora de comando de voltaje que genera dicho valor (V**) de comando de voltaje mediante la corrección de un valor (V*) de comando de voltaje no corregido, en donde
dicha unidad (31) generadora de comando de voltaje genera dicho valor de comando de voltaje corrigiendo dicho valor de comando de voltaje no corregido durante dicho período que tiene dicho tiempo periódico predeterminado a un valor intermedio entre dicho valor máximo y dicho valor mínimo de dicha señal portadora en dicho período.
4. El aparato de conversión de potencia según la reivindicación 3, en donde dicha unidad (31) generadora de comando de voltaje genera dicho valor (V**) de comando de voltaje corrigiendo dicho valor (V*) de comando de voltaje no corregido a su promedio cada dicho tiempo periódico predeterminado.
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