[其他]脈寬調制控制型電力轉換器控制裝置

無效

• 申請號: 87100105
• 申請日: 1987-01-10
• 公開（公告）號: CN87100105A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 稻葉博美;島清哉;保苅定夫;飛田敏光;高橋秀明;上田茂太
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 魏文忠

本發明涉及一種脈沖寬度調制（下稱PWM）控制型電力轉換器控制裝置，更具體地說，涉及一種能極大地改善轉換器的交流（AC）輸入和/或輸出電壓或電流的波形的控制裝置。

在現有技術中，諸如將交流電源轉換成直流（DC）電源的變換器以及將直流電源轉換成交流電源的逆變器等電力轉換器，被廣泛使用于各個工業領域。下面是一個典型的例子：在一個電力轉換器中，同時安裝有一個將交流電源提供的交流電壓轉換成直流電壓的變換器和一個將上述變換器提供的直流電壓重新轉換成交流電壓的逆變器，然后將逆變器輸出的交流電壓加在諸如感應電動機的交流負載上。

在這種類型的電力轉換器中，所述變換器和逆變器通常是用人所共知的PWM控制技術進行控制的。因而，人們希望變換器具有它的交流輸入電壓的波形，即波形盡可能接近正弦波形。而在逆變器中，它的輸出電壓或電流要盡可能地接近正弦波的形狀。為滿足這一點，尤其要求PWM控制所產生的最小輸入和/或輸出電壓或電流脈沖的脈沖寬度應足夠地窄。

下面將以逆變器為例描述一下這種類型的電力轉換器的PWM控制中所存在的問題。誠如人所共知的那樣，在逆變器的典型結構中，包括一個主開關電路，該主開關電路由六個諸如晶體管或柵控閘流晶體管的半導體開關元件組成，它們接成三相橋式電路，并通過一直流電抗器接在一直流電源上，上述六個開關元件按照PWM控制饋以門信號以便以預定方式重復接通和斷開操作。這樣，輸出電壓或電流以及它們的頻率就可以受到控制。

因此，在現有技術的這種人所共知的逆變器的PWM控制系統中，一個三角載波和一個正弦調制波互相比較，并按照比較結果獲得開關元件的門信號。

如果這種PWM控制的裝置是通過采用模擬電路部件得以實現的，則將產生一個問題，即電路結構復雜：這種電路需要一個載波發生器，一個調制波發生器，一個比較器，等等。此外，用這種模擬電路部件做成的裝置還存在另一個問題，即這種裝置的性能受環境溫度變化及老化的影響很大，因而難以從中獲得穩定的工作性能。

因而，有人提出采用數字電路部件來制造這種裝置，公開號為第57-3392號，于1982年1月8日公布的日本實用新型就是一個例子。據該實用新型所述，載波和調制波均以數字信號的形式產生，開關元件的門信號是通過比較數字載波和數字調制波而產生的。如果控制操作（即，上述門信號的產生過程）是通過一個編有這種程序的微機實現的，則它幾乎全部被各種波的產生及這些波的比較所占用，因此，微機幾乎不可能再執行其他程序。

更有甚者，在此情形中，上述裝置為了儲存各種載波和各種調制波的數據以便在交流輸出電壓的較寬的頻率范圍內獲得具有良好的正弦波形的交流輸出電壓，因而所需要的儲存容量非常之巨，而這由于受到數據儲存裝置的制造方法的局限，因而是不現實的。如果逆變器的畸變的交流輸出電壓加在作為逆變器的負載的感應電動機上，則還會產生另一問題，即，包含在畸變波形中的諧振分量所產生的噪聲和轉矩波紋（torque????ripple）將無法避免。

因此，本發明的一個目的就是要解決現存的上述問題，并且提供一種用于控制受PWM技術控制的電力轉換器的裝置，憑藉此裝置，電力轉換器的交流輸入和/或輸出電壓或電流的波形將得到極大的改善。

根據本發明的一個特征，在受PWM控制的電力轉換器的控制裝置中，包括一個處理器，該處理器使用至少一個頻率指令來計算一個總相位，并且根據運算得到的總相位來決定電力轉換器的開關元件的開關（on-off）狀態模式中的一個模式。相應的模式包括多個事件，每個事件包括有關開關元件的開-關（on-off）狀態圖形（型式）的信息，一個模式的多個事件具有特定的起動時間，每當某一個時間到來時，其中其起動時間與所述某一時間相同的事件即被選出。按此方式，在此模式期間一個模式中的多個事件在每一預定的時間間隔內重復一次，而在起動時間時轉換，開關元件的門信號則根據那一時間被選出的事件而產生。起動時間是通過根據交流電源中的三相電壓或電流中的至少兩相的量值的大小來劃分預定的時間間隔而確定的，上述交流電源是供應給電力轉換器或是從電力轉換器中取得的。

因此，門信號的脈沖寬度是按下述方式變化的，即當電力轉換器用這些門脈沖控制時，提供給電力轉換器的交流電源或從電力轉換器取得的交流電源的電流或電壓波形是正弦形的。

圖1a和1b為根據本發明的一個實施例包括用于控制受PWM控制的電力轉換器的裝置的感應電動機的控制裝置的示意圖;

圖2為確定事件和相應事件被起動的起動時間的過程的流程圖;