TW200934072A - Control device for power conversion apparatus - Google Patents

Description

200934072 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於適用於具備以複數個半導體切換元件 (semiconductor switching element)構成的反相器 (inverter)之電力變換器，使用脈寬調變（以下記述為 [PWM])控制該反相器的切換元件的電力變換器之控制裝 置。 【先前技術】 在電力變換器中’用以計算PWM控制構成反相器的半 導體切換元件用之切換圖形（swi tching pattern)的代表 的手法之一有載子（carrier)比較法。在該載子比較法中， 比較給予反向器的電壓指令與載波（carrier wave)的大 小’而決定切換控制用的接通/斷開（0n/0ff)的圖形 (pattern)。此外，常使用三角波作為載波。 在使用載波比較法的電力變換器中，載波的頻率（以 〇下記述為[載波頻率])是左右電力變換器的特性之重要的 參數（parameter)。例如設定載波頻率高的情形下，有反相 器輸出電壓的精度、響應特性提高，由負載產生的電磁雜 訊(electromagnetic noise)減少之效果。另一方面，若载 波頻率高，則也發生半導體切換元件的切揍損失增加，電 磁雜訊增加之問題。因此，需要配合連接於反相器的負載 的種類和運轉條件而設定適當的載波頻率。 進行連接於反相器的負載之電流控制的情形，藉由提 高載波頻率，提早輸出電壓的更新週期，達成高的電流控 320327 200934072 制響應。另一方面，若在古 6 + 间载波頻率下持續電流控制，則 相P的損=奐：失：加。亦即，電流控制的高響應化與反 扮(trade-°ff)的關係，需使其中-方優先而決定載波頻率。 ，針對這種問題之技街例如有揭示於以下的專利文獻1 之技術。在該專利文赴〗ά 4 _ /寻j文獻1中揭4依照電流指令與檢測電 〇 k之偏差（控制偏差）變更載波頻率之技術。具體上，在控 制偏差大的情形下’進行提高載波頻率使響應特性提高之 反地，在控制偏差小或者零的情形下，根據控制 良好地進盯之想法，進行降低載波頻率之控制。亦即， 具有僅在需要控制響應時才提高載波頻率之技術思想。此 卜在該專利文獻1中更揭示有以檢測電流的變化率及電 流指令的變化率為基礎，依照電流偏差的變化率變更载波 頻率之技術，而作為目的之處相同。. 專利文獻1:日本國特開2001_37248號公報 ❹【發明内容】 (發明所欲解決的課題） 如上述，在顯示於上述專利文獻i的技術（以下稱為 [習知技術])中，可兼顧反相器的損失控制與電流控制響 應。但是，在該習知技術存在以下所述的課題： 第一、在習知技術中有電流控制響應與反相器切換損 失之兩立未被充分達成之課題。該課題可如以下之說明。 反相器切換損失由於是值會依照電流而變化，故電流的絕 對值越小，損失也越小’可提高载波頻率並使電流控制響 6 1 320327 200934072 應提咼。但是，在習知技術的手法中，因在依照電流的控 '制偏差變更載波頻率的情形下，電流的大小的資訊不存 •在，故無法有效地活用該特徵。此外，在習知技術中，在 •變更載波頻率時係參照電流指令或其變化率、檢測電流或 -其變化率之信號，惟因獨立地參照各個信號求載波頻率， 將該些載波頻率相加決定實際使用的載波頻率，故不能說 電力變換器的運轉狀況被充分考慮。 第二、在習知技術中因參照檢測電流或其變化率，故 在對檢測電流取樣（sampling)之時序（timing)不與載波 (二角波）的頂點同步之電流控制系統中，有如下之課題. 受到電流紋波（ripple)或雜訊的影響，無法設定穩定的载 波頻率。其結果，僅僅目的的性能無法達成，載波頻率的 設定變冑，在最差的情形下電流控制系統不穩定化之問題 點存在於内部。 本發明是鑑於上述所進行的創作，其目的為提供一種 〇電力變換器之控制裝置，可穩定地進行載波頻率的變更， 可謀求電流控制響應性與反相器損失抑制之更進一步的兩 立0 (解決課題的手段） 為了解決上述的課題達成目的，與本發明有關的電力 變換器之控制裝置是一種電力變換器之控制裝置，適用於 具備以複數個半導體切換元件構成的反相器之電力變換； 器，使用脈寬調變控制前述反相器的切換元件，其特徵包 含：電流指令產生部，產生電流指令；電流控制器，產生= 320327 200934072 據則述電流指令使所要的電流流到連接於前述反相器的負 ，用之電壓指令；載波頻率設定部，依照前述電流指令及 刖述電流指令的變化率’設以吏用於前述反相器的脈寬調 變^載波頻率指令；切換圖形演算部，根據前述電壓指令 =則述載波頻率指令進行前述脈寬調變，演算切換圖形指 令，其中前述載波頻率設定部具有映射（mapping列表表示 某集合内之7G素與另一集合内之元素之關係，依國立編 譯館之工具書稱為映射）依照表示於正交軸的-方之前述 電Μ#曰7與表不於正交軸的另一方之前述電流指令的變化 率之載波頻率的資訊之第—之二次元映射，將對應輸入的 電流指令及該輸人的電流指令的變化率之前述第—之二次 兀映射上的载波頻率的資訊輸出至前述切換圖形演算部。 (發明效果） 、 依照與本發明有關的電力變換 定使用於反相㈣脈寬調變之載波鮮指令的载波頻^ ❹定部配設有映射依照表㈣正絲的—方之電流指令㈣ 不於正交軸的另一方之電流指令的變化率之载波頻率的， 之二次元映射’載波頻率設^部將對應輸入的售 及該輸入的電流指令的變化率之第一之二次元映期 上的錢解的資訊輪出至⑽圖形演算部，切換圖^ :部，電厂堅指令及由载波頻率設定部輪出的载波綱 二，凟异用以進行脈寬調變之切換圖形指令，輪 器，故達成可穩定地進行載波頻率的變戈兩 制響應性美南與反相器損失抑制之更進一步的兩立上 320327 200934072 果。 【實施方式】 以下參照添附圖面，詳細地說明與本發明有關的電力 變換器之控制裝置的實施形態。此外，本發明不是被以下 所示的實施形態限定。 [第一實施形態] (控制裝置的構成） 首先，針對與第一實施形態有關的電力變換器之控制 裝置的構成，亦即控制電力變換器用的與第一實 關的控制裝置的構成來說明。第1圖是= 實施形態有關的電力變換器之控制裝置的構成之圖。此 外’在同圖中為了說明起見，併記反相器以及連接於反相 器的負載及電流檢測器。 在第1圖中，與本實施的形態有關的控制裝置是具有 如下的構件而構成：電流指令產生部1; t流控制部4以石 波頻率設定部U，以電流指令產生部i的輸出信號當Μ 入’以及切換圖形演算部6，以電流控制部4的輸出信 C載波頻率設定部11的輸出信號當作輸入。而且，載滅 ，率設定部11是構成為具備：電流指令變化率演算部 11 a ’以電流指令產生部1 , 頻率映射作輸人；以及載波 令變化率演算部Uadtl的輸出信號及電流指 相哭出“號虽作各輸入。此外，在反 相“輪入有切換圖形演算 輪 相器8與藉由該反相器8驅動的二輪，。而且’在反 勒的負载10之間配設有電流檢 320327 9 200934072 測器9，藉由電流檢測器9檢測的信號是被反饋（f eedback) 至電流控制部4而構成。 (控制裝置的動作） 接著’參照第1圖的圖面說明與第一實施形態有關的 控制裝置的動作。由電流指令產生部丨產生的電流指令2 被輸入電流控制部4。而且在電流控制部4也輸入有檢測 電流信號3，電流控制部4產生用以使所要的電流流到負 載10之電壓指令5，輸出到切換圓形演算部6。切換圖形 演算部6由輸入的電壓指令5進行脈寬調變（pWM)，產生切 換圖形指令7，輸出到反相器8。此外，在本項說明的切換 圖形指令7是假設為使用藉由電壓指令與載波的大小比較 進行圖形產生之非同步PWM方式。反相器8是由複數個半 導體切換元件構成，依照切換圖形指令7進行動作，供給 所要的電流至負載1〇。電流檢測器9檢測由反相器8供給 至負載10之電流，並且將檢測出的電流反饋至電流控制部 〇 4。載波頻率設定部u將根據電流指令2產生的載波頻率 才曰令12輸出到切換圖形演算部6。 藉由如上述構成的控制系統，變成在切換圖形演算部 6中藉由依照輸入的载波頻率指令j 2之載波產生有切換圖 形知令7。而且，藉由使用這種控制系統，即可根據電流 指令資訊而變更載波頻率。而且，在該控制系統中因載波 頻率指令12的產生未使用檢測電流信號3,故即使是電流 控制動作不與載波同步的情形，也可穩定的變更載波頻 率。此外，在該控制系統中雖然是針對將電流檢測器9所 320327 10 200934072 檢測的檢測電流信號3反饋至電流控 •說明，惟例如在電流控制部4 =而舉例 .情形下’則無須依照檢測電流信號3之;：:為可能的 .(載波頻率設定部的動作） \ .第久針對載波頻率設定部U的動作參照第1圖至 面來說明。此外，第2圓是顯示電流指令變 之Γτ二a的一例及作為該一例之構成部的輪出特性 之圖，第3圖疋顯示電流指令變化率 圖不同的-例及作為該-例之構成部的輸出特性:圖第2 如上述’㈣頻率設定部U是具備電流指令變化率 =部11a與載波頻率映射llc而構成。電流指令變化率 演异部11a演算輸入的電流指令2的變化率， 頻率映射11c。載波頻率映射llc根據輸入的電流指令^ 及該電流指令2的變化率，產生载波頻率指令務而輸出。 此外’在載波頻率映射llc保持有映射依照表示於正交轴 ❹的-方（在第1圖的例子中為縱軸）之電流指令，盘表示於 正交軸的另-方（在第i圖的例子中為橫軸）之電流指令變 化率之载波頻率資訊之二次元映射之載波頻率映射⑽第. 一之二次元映射）。此外，在之後的說明中在談及被保持於 載波頻率映射lie載波頻率映射自身時係記述為載波頻率 映射（A)。 此外’因由電流指令變化率演算部Ua進行的電流指 令變化率㈣算微分動作，故有時會有產纟社的信號之 虞。因此，在將本控制裝置安裝於電力變換器方面，在不 11 320327 200934072 希望產生過大的信號時係採用在特定的頻率以上則增益 ' (gain)被截割（cut)的濾波器（filter)較佳。該較佳的濾 *器的例子例如可使用具有如以下的（1-1)式之轉移函數 _ (transfer function)的濾波器： - G(s)=s/(1+T.s)…（1-1) 此外，上式中的[T]為決定頻帶（band)的參數，[s]為 拉普拉斯變數（Lapiace variable)。 — 此時，電流指令變化率演算部Ua變成具有第2圖h) 所示化率演算濾波器112之構成，藉由該電流指令變 化率演算部1 la得到的電流指令變化率的波形變成例如第 2圖（b)所示的的波形。 而且，電流指令變化率演算部lla如第3圖（a)所示， 除了變化率演算濾波器112外，亦可構成為具備絕對值演 算部113及低通濾波器（1〇w pass filter)(；以下記為 [LPF]) 114。在電流指令變化率演算部Ua中，在藉由變化 ❹率演算濾波器112求電流指令變化率後，藉由絕對值演算 部113演算電流指令變化率的絕對值，而且藉由ίρΐΓΐΐ4 執行低通濾波器處理。依照該電流指令變化率演算部 lla ,例如即使是輸入有像如第3圖（b)所示的振動樣子的 電流指令的情形，也可穩定的算出電流指令變化率。 (載波頻率映射） 接著，針對載波頻率映射使用第4圖及第5圖來說 明。此處，第4圖是使用與電流指令變化率的軌跡之關係 說明載波頻率映射所具有的意義之圖，第5圖是顯示載波 320327 12 200934072 頻率映射之與第4圖不同的例子之圖。 如上堞’載波頻率映射llc是根據電流指令及電流指 令的變化率’輸出載波頻率指令。此時，第4圖所示的載 波頻率映射上的載波頻率是當作載波頻率指令被輸出。此 外，在第4圖的例子中可依照電流指令及電流指令的變化 率的值選擇兩種類的載波頻率fcl、fc2(fcl<fc2)。 但是’在電力變換器中進行一般的電流控制的情形， ❹若電曰令變化率越小，則即使是低電流控制響應也無問 題。因此，載波頻率可設定為低。另一方面，因電流越小， 切換損失也越小’故載波頻率可高高地設定。設定根據該 想法之載波頻率映射者例如第4圖。例如第2圖（1))的電流 指令的情形，變成追尋併記於第4圖的軌跡。依照第4圖 所示的載波頻率映射，在電流指令變化率大的情形下可設 疋间的载波頻率fc2。另一方面，在電流.指令大的區域中， 因可設定低的載波頻率fcl，故可實現高電流控制響應與 ❿反相器損失抑制。此外，在第4圖中雖然令可選擇的載波 頻率為2種類，惟也可更增加可選擇的載波頻率。 而且，例如在第5圖中，在電流控制響應指令大的區 域中可分配更高的載波頻率（fc2<fc3)。依照第5圖的載波 頻率映射，可由3種類的載波頻率（fcl<fc2<fc3)之 所要的一個- 在第4圖及第5圖的例子中雖然是顯示階段地 =载波頻率之载波頻率映射，惟亦可以”波頻率的切 換成為連續的方式進行控制。藉由該控制，可減輕伴隨著 320327 13 200934072 載波頻率的變更之電流的擾動（tuj_buience)或反相器動 * 音的變化。 。如以上說明的，依照與本實施的形態有關的電力變換 器之控制裝置’即可設定因應了電流指令資訊的載波頻、 -率。藉由該控制’可實現反相器切換損失的削減及高電流 控制響應性提高之兩立。而且，因使用電流指令資訊，並 且進仃使用賦予電流指令與電流指令的變化率關係之載波 G頻率映射的控制，故即使是檢測電流的取樣不與載波同步 時，也可穩定的變更載波頻率。 此外，在本實施的形態中雖然是以應用切換圖形指令 7於非同步PWM方式來說明，惟也能應用於進行與電壓指 令5同步的切換圖形演算之同步ρΜ方式。例如1藉由取 代載波頻率，設定電麗指令5的一週期中的脈衝數，也能 應用於同步PWM方式，而可實施適書的切換設定。 [第一貫施形態] D 第6圖是顯示與本發明的第二實施形態有關的電力變 換器之控制裝置的構成之圖。特別是在本實施的形態中， ，了更佳地說明本實施的形態的功效，假設負载10為例如 父流馬達等的交流負載。而且，因設負载1G為交流負載， 故在本實施的形態中，在第i圖所示的第—實施形態的構 成中更配設座標變換部13、15。此外，在配設有相位/頻 率產生部17之點，以及在載波頻率設定部n配設有載波 頻率映射lid此點也是與第一實施形態之不同點。又，其 他的構成係與第1圖的構成同一或同等，在此等構成部附 320327 14 200934072 加同一符號而表示。 檢測電流信號3是藉由座標變換部15變換成2輛正 <交旋轉座標上的檢測電流信號16且使用於電流控制。電壓 •指令5也一樣藉由座標變換部13變換成交流的電壓指令 ' 14且使用於切換圖形演算。相位/頻率產生部丨7是輪出相 位信號18及頻率信號；19。相位信號18是使用於座標變目 換。頻率信號19是相當於對相位信號18微分後之信號。 以後’為了說明的方便，以相位/頻率產生部17輸出的 率信號19的頻率當作基本頻率。亦即，反相器8所供给 電力的頻率即為該基本頻率。 ' (载波頻率設定部的動作） 接著，針對與第二實施形態有關的載波頻率設定 的動作參照第6圖來朗。第二實施形態的控制裝置與 • 1圖所示的第-實施形態不同5.係構成為頻率信號19輪 載波頻率設定部^。-般已知，當供給電力至交流負載 ❹時，倾鮮為料於基本鮮。料祕到 的載波頻率時，會發生電流控制系統不敎化，或者^ 載’交流負載的損失或反相器的: 率二：之問通。因此’變成在設定載波頻率時使基本頻 率的1訊反映較佳的構成。 项 在第6圖中顯示其一例為葡、、古概、玄 之載波頻率設定部η的構擇時 ，:二以ί具有載波頻率映射⑴之載波頻率“ 疋與在第一實施形態中說明者為同一或同等。而且，在c本 320327 15 200934072 第二實施形態中係新增载波頻率映射Ud。此外，在以後 -的說明中’在談及被保持於载波頻率映射Ud的載波頻率 映射11自身的情形下，以載波頻率映射⑻記述。 . 載波頻率映射叫是以頻率信號19當作輪入，輸出 .載波頻率更新信號lle之動作部，在載波頻率映射山保 持m的映射（第一之一次元映射），記載有fcl至fc3 的設定貧訊之載波頻率映射⑻。載波頻率更新信號山 ❹為載波頻率映射llc(載波頻率映射⑴）中的载波頻率選 員fcl fe2 fe3(fel<fe2<；fe3)的值。亦即，根據電流指 令2及電流指令變化率llb，由载波頻率映射（A)上的3種 類的載波頻率之中選擇一個载波頻率，而其值是藉由載波 頻率映射（B)決定。 戟& 藉由如上述構成之控制系統，使反映了基本頻率的 波頻率的設定為可能。而且，藉由以這種控制系統，可媒 保依照基本頻率的電流控制系統的穩定性，而可設定反相 Ο器8的損失或負载10的損失或其合計為最小化之载 率。 σ如以上說明的，依照與本實施的形態有關的電力變換 器之控制裝置，即可設定因應了電流指令資訊及基本頻率 2载波頻率。藉由該㈣，當供給電力至如交流馬達的交 ’:負载時’反相器切換損失的削減及高電流控制響應性提 向的兩立更佳，也可確保電流控制的穩定性。 此外，在本實施的形態中雖然由载波頻率映射11 d輸 出的载波頻率更新信號lle是當作載波頻率映射⑷中的 320327 16 200934072 載波頻率選項fcl、fc2、iC3的值來說明，惟未必需為選 '項的值，當然若為根據當作载波頻率更新信號11 e而顯示 的值，在載波頻率映射11c侧選擇最接近該值者之控制系 - 統的話也可以。 ’Λ .[第三實施形態] 第7圖是顯示與本發明的第三實施形態有關的電力變 換器之控制裝置的構成之圖。本實施形態是顯示藉由一邊 保持電流控制系統的響應特性於預定值，一邊降低載波頻 率，削減反相器的切換損失之實施形態。 在本實施形態甲，除了第1圖所示的第-實施形態的 構成外，更配設了電流控制響應設定部20,並且在載波頻 率設定部11内配設載波頻率映射llf及電流控制響應指令 補正信號設定部lig。此外，其他的構成是與第i圖的構 成同-或同等’在此等構成部附加同一符號而表示。 電流控制響應設定部20是設定依照控制裝置全體的 〇動作狀況等之適當的t流控制響應指令21而輸出。該電流 控制響應指令21被輸入到載波頻率設定部u，被使用於 載波頻率的歧。而^，電流控制響應指令21也能當作控 制電流控制部4用的電流控制響應指令而被使用。但是，工 並非電流控制響應指|21被輸入到電流控㈣4，而是依 照載波頻岸指令12進行補正之補正後的電流控制響應指 令22被輸入到電流控制部4之構成》 (載波頻率設定部的動作） 接著，針對與第三實施形態有關的載波頻率設定部u 320327 17 200934072 的動作，參照第7圖來說明。在第7圖中，載波頻率映射 • 11 f為一次元的映射（第二之一次元映射），保持記載有例 如fcl、fc2(fcl<fc2)之2種類的載波頻率之載波頻率映 .射（C)。此外，與載波頻率映射（A)及載波頻率映射（B)時— •樣，在談及被保持於载波頻率映射Ilf之載波頻率映射自 身的情形下，記述為載波頻率映射（(：）。 此處，若設定載波頻率fc2為滿足原來的電流控制響 應指令21之載波頻率，則在電流指令變化率高的情形下可 得到預定的電流控制響應特性。另一方面，在在電流指令 變化率低的情形下可判斷為預定的電流控制響應特性不被 要求的狀況。此時，藉由使用低的載波頻率fci，可削減 ^相器8的切換損失。但是，f留意在選擇低的載波頻率 cl時不成為過剩的電流控制響應指令。因此，在 ==吏用依照載波頻率映射山的輸出购^ 制響應指令補正錢仙之電流 ❹=3,部llg，並且由原來的電流控制響； 到ί流控制響應指令補正信號仙的減法而輸出 Λ " ，使在低的載波頻率fcl被選擇時，不成 為過剩的電流控制響應指令。 不成 器之IS:明:由與本實施的形態有關的電力變換 預定值，、秦^ 、保持電流控制系統的響應特性於 為可能V如反相器的切㈣ (―)或::達:二求 在電Μ #曰令產生部1包含有位 320327 200934072 置控制系統或速度控制系統。此情形，若為成為下位迴路 (1 oop)之電流控制系統的響應特性可維持預定值者，則上 位迴路之位置控制系統及速度控制系統的設定變的容易。 [第四實施形態] ❹ 第8圖是顯示與本發明的第四實施形態有關的電力變 換器之控制裝置的構成之圖。在第6圖所示的第二實施形 態中是針對以電流指令資訊當作基本，使用基本頻率資訊 設定載波頻率之手法來說明。而且，在第7圖所示的第三 實施形態中是針對以電流指令資訊當作基本，合併使用電 流控制響應指令資訊設定載波頻率之手法來說明。此等基 本頻率資訊及電流控制響應指令資訊當然也可以併用而使 用。此處’在本實施形態中是構成如下的控制系統：以電流 ，令資訊當作基本’更制基本鮮f職f流控制響應 =資訊。此外，在第8圖中是以可選擇3種類载波頻率 c、fc2、fc3(fcl<fc2<fc3)的控制系統為一例而構成， 與第6圖及第7圖所示的構成同一或同等之構成 同一符號而表示。 在第8圖巾，在載波頻率蚊部u配設有3個载波 頻率映射D(fcl設定用、fc2却·宗® λ 頻率映射η. 3 3設定用）。载波 中為縱^ 映射依照在正交轴的一方（在第8圖的例子 轴的η由）以基本頻率表示的頻率信號19，與表示於正交 令2?方、（在第8圖的例子中為橫轴）之電流控制響應指 之载波頻率資訊之二次元映射（第二之二次元映 。在载波頻率映射1Η中是以頻率信號19及電流控制 320327 200934072 響應指令21當作輸入，參照載波頻率映射D，而決定分配 • 於載波頻率映射lie(亦即載波頻率映射（A))的fcl至fc3 之載波頻率值。此外，其他的各區塊（bl〇ck)的動作與在第 ' 二、三實施形態說明的動作同一或同等，省略其詳細的說 . 明0 依照與本實施的形態有關的電力變換器之控制裝 置’可一邊保持電流控制系統的響應特性於預定值，一邊 確保電流控制系統的穩定性，而且可適當地進行載波頻率 ❾的降低。 [第五實施形態] 第9圖是顯示與本發明的第五實施形態有關的電力變 換器之控制裝置的構成之圖。在第1圖所示的第一實施形 態’需在载波頻率設定部丨丨的載波頻率映射11 c預先設定 载波頻率映射（A)。在第五實施形態中是針對自動地設定、 調整該載波頻率映射（A)之手法來說明。在第9圖所示的載 頻率設定部11中’除了第1圖所示的第-實施形態的構 、外，更配設執跡記錄映射nj及軌跡資訊解析部丨丨让。 此外，其他的構成是與第1圖的構成同一或同等，在此等 構成部附加同—符號而表示。 的動：者姿針對軌跡記錄映射⑴及軌跡資訊解析部11 第1(1圖:照第9圖至第12圖的圖面詳細地說明。此外 姑疋顯示軌跡記錄映射的一 藉由調整勅犹七&丄 乐π圖疋顯71 、5己錄映射而產生的載波頻率映射的一例戈 圖。而且，第1 Β ,丄 Ί 弟12圖疋使用電流指令及電流指令變化率之奉 320327 20 200934072 跡δ己錄映射的動作說明圖。 -方（在第己ΐΓΓ射U ]是記錄（映射）表示表示於正交轴的 六 的例子中為縱軸）之電流指令，與表示於正

:、另Μ在第ϊ〇圖的例子中為橫軸)之電流指令變 次數跡的推移及該軌跡的預定的區域中的通過 預—的、間同義）之二次元映射。此外，此處所謂的 疋、品、是指像被第1() ffi的虛線部所包圍之藉由正交 的方侧的預定寬與另一方侧的預定寬決定的區域。 此處，若5又輸入到軌跡記錄映射11 j的電流指令及電 =令變化率為例如如第12圖所示的波形，雜跡記錄映 中，執跡的推移變成第1()圖⑷所示者。軌跡記錄映射 —J疋在電流控制開始後，於每一區間計算（c_t)每一預 2 d間Δ1:於通過執跡記錄映射上的區域（被虛線部包 、區域）之次數（相當於滯留時間）。此外，此時產生的軌 跡記錄映射變成第10圖（b)所示者。 在第1G圖（b)所示的例子中，電流指令及電流指令變 。都小的區域R1的通過次數為3，電流指令小電流指令 化率大的區域R2的通過次數為2，電流指令大電流指令 八匕率小的區域R4的通過次數為u。此外，該計數值是 :藉由计异對應f 12圖所示的各區域之處(圓形記號) 侍至j。此處’電流指令大電流指令變化率小的區域中的 k人數越夕’該區域變成越適合載波調整的區域。例如 〇圖（b)所示的區域R4為適合載波調整的區域。 軌跡貝訊解析部llk是由軌跡記錄映射抽出前述 21 320327 200934072 的计數值’依照該計數值變更配設於載波頻率映射lie的 載波頻率映射（A)的载波頻率資訊。 第11圖（a)是調整前（變更前）的載波頻率映射（A)， ，在所有的區域中被設定為某被決定的載波頻率（在同圖的 ，例子中為5[kHz])。另一方面，於調整後的载波頻率映射 (A) ’在適合载波頻率變更的區域（以同圖的粗線表示的區 域）係變更為比調整前的載波頻率還小的預定的載波頻率 ❹在同圖的例子中為4[kHz])。此外，關於載波頻率的設 定，也可在暫時設定的載波頻率比還長的預定的期間 重開機（reset)—次，再度計算計數值並進行載波頻率的再 設定。據此’可柔軟地對應負載的運轉狀況而適當的設定 載波頻率。 如以上S兒明的，依照與本實施的形態有關的電力變換 器之控制裝置’因可設定反映了實際運轉的.載波頻率映 射，而且，可自動地調整一旦設定的載波頻率映射，故可 ©減輕載波頻率映射的設定及調整所需的勞力。例如在進行 電流控制時，記錄電流指令及電流指令變化率的軌跡，並 且可在電流指令大電流指令變化率小的區域之中抽出遍及 長時間滯留的區域，自動地進行降低载波頻率的調整。 此外，在本實施形態中雖然示有針對在電流指令大電 流指令變化率小的區域中降低載波頻率之調整手法，惟不 限定於該調整手法。與此相反，對電流控制響應為必要的 區域進行提高載波頻率之調整也可以。 而且，在本實施形態中雖然示有針對應用自動調整載. 320327 22 200934072 波頻率映射（A)用的構成於第一 部之實施形態，惟當然也能適用成=載波頻率設定 態所示的載波頻率設定部。 構成於第二至四實施形 [產業上的可利用性] 如以上，與本發明有關的電 穩定地變更載波頻率，作為可謀===裝置係可 器損失控制之更進一步的兩立之發 響應性與反相 ❹ 【圖式簡單說明】 $ Θ ° 第1圖是顯示與本發明的楚 ^ 換器之控制裝置的構成之圖貫施㈣有關的電力變 苐2圖（a )及（b)是顯示電流於人線&、方.、 一例及其輸出特性之圖。 曰7 ♦演算部11a的 與第f圖:=及(b)疋顯不電流指令變化率演算部1 la之 與第2圖不同的一例及其輸出特性之圖。. 之 第4圖是使用與電流指令 〇波頻率映射所具有的意義。變化革的軌跡之關係說明载 圖。第5圖是顯示载波頻率映射之與第4圖不同的例子之 第6圖是顯示與本發明的第二實施形態電 換器之控制裝置的構成之圖。 Μ電力變 第7圖是顯示與本發明的第三能古 換器之控制展置的構成之圖。 心有關的電力變 換哭：二圖=與本發明的第四實施形態有關的電力變 供之控制裝置的構成之圖。 J雯 320327 23 200934072 第9圖是顯示與本發明的笫 』罘五實施形態有關的電力轡 換器之控制裝置的構成之圖。 第10圖（a)及（b)是顯示軌跡記錄映射的一例之圖。 第Π圖（a)及（b)是顯示藉由調整軌跡記錄映射而產 生的载波頻率映射的一例之圖。 、 化率之軌跡記 第12圖是使用電流指令及電流指令變 錄映射的動作說明圖。 ❺ 【主要元件符號說明】 電流指令產生部 電流指令 檢測電流信號 電流控制部 電壓指令 b 切換圖形演算部 7 切換圖形指令 ❹8 電力變換器（反相器） 9 電流檢測器 10 負載 u 載波頻率設定部 11a 電流指令變化率演算部 Hb 電流指令變化率 11c 載波頻率映射（a) lid 載波頻率映射（β)

He 載波頻率更新信號 320327 24 200934072 iif 載波頻率映射（c) • Ug電流控制響應指令補正信號設定部 ’ llh 電流控制響應指令補正信號 • 11 i 载波頻率映射（D) . 11 j 軌跡記錄映射

Ilk 執跡資訊解析部 12 載波頻率指令 13座標變換部（由旋轉座標變換至靜止座標） 0 14電壓指令(交流） 不 15 座標變換部（由靜止座標變換至旋轉座標） 16 檢測電流信號（座標變換後） 17 相位/頻率產生部 18 相位信號 19 頻率信號 20 電流控制響應設定部 ❹21 電流控制響應指令 22 電流控制響應指令（補正後） 112 變化率演算濾波器 113 絕對值演算部

C 114 低通濾波器（LPF)

Claims (1)

1. 200934072 十、申請專利範圍： 1.種電力變換器之控制裝置，適用於具備以複數個半 導體切換元件構成的反相器之電力變換器，而使用脈 寬S周變控制該反相器的切換元件，其特徵包含： 電流指令產生部’產生電流指令； 電流控制器，產生根據該電流指令使所要的電流 流通於連接於該反相器的負載用之電壓指令； 載波頻率設定部，依照該電流指令及該電流指令 的變化率，汉疋使用於該反相器的脈寬調變之載波頻 率指令； 切換圖形演算冑，根據該電壓指令及該載波頻率 才曰7進行該脈寬調變，而演算切換圖形指令， 其中，該載波頻率設定部具有映射依照表示於正 交軸的一方之.該電流指令與表示於正交軸的另.一方之 該電流指令的變化率之載波頻率的資訊之第一之二次 〇 7G映射，將對應輸人的電流指令及該輸人的電流指令 的變化率之該第-之二次元映射上的載波頻率的資訊 輸出至該切換圖形演算部。 2.如申睛專利範圍第i項之電力變換器之控制裝置，其 中，該載波頻率設定部具有映射依照該反相器的輸/出 電力的頻率之載波頻率的資訊之第一之一次元映射， 而使用由該第一之一次元映射輸出的載波頻率資 整由該第一之二次元映射輪出的載波頻率的值。° 3·如申請專利範圍第1項之電力變換器之控制裝置，1 320327 26 200934072 中該载波頻率設定部包含： 第二之一次元映射，映射依照電流控制響應指令 之载波頻率的資訊；以及 電流控制響應指令補正信號設定部，根據對應於 由該第一之二次元映射輸出的載波頻率指令之電流控 制響應指令補正信號，設定用以補正該電流控制響應 指令之電流控制響應指令補正信號， ^ 該載波頻率設定部使用由該第二之一次元映射輸 出的載波頻率的資訊調整由該第一之二次元映射輸出 的載波頻率的值，並且將該電流控制響應指令補正信 號輸出到該電流控制部， 該電流控制部依照使用該電流控制響應指令補正 信號而補正的電流控制響應指令進行電流控制動作。 4.如申請專利範圍第1項之電力變換器之控制裝置，其 中該載波頻率設定部包含： 、 第二之二次元映射，映射依照表示於正交軸的一 方之電流控制響應指令與表示於正交轴的另一方之該 反相器的輸出電力的頻率之載波頻率的資訊；以及μ t流控制響應指令補正信號設定部，根據對應於 由該第一之二次元映射輸出的載波頻率指令之電流控 制響應指令補正信號，設定用以補正該電流控制響 才曰令之電流控制響應指令補正信號， 其中，該載波頻率設定部使用由該第二之二次元 映射輸出的載波頻率的資訊調整由該第一之二次元映 27 320327 200934072 射輪出的載波頻率的值，並且將該電流控制響應指令 補正信號輸出到該電流控制部， 5. 該電流控制部依照使用該電流控制響應指令補正 信號而補正的電流控制響應指令進行電流控制動作。 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之電力變換 器之控制裝置，其中，該載波頻率設定部包含： 軌跡記錄映射，記錄表示表示於正交軸的一方之 豸電流指令與表示於正交軸的另一方之該電流指令的 變化率之關係之執跡，且計算該軌跡通過藉由正交轴 的該-方的預定寬與該另一方的預定寬決定的各 内之次數，記錄該被計算的計數值；以及 軌跡資訊解析部，依昭由今缸 跡記錄映射抽出的 计數值變更該第—之二次元映射中的戴波頻率資訊 320327 28