專利名稱：中性點電壓控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可變速驅動電動機的逆變器、伺服驅動器等電力轉換裝置、作為連接系統(tǒng)的電力轉換裝置之一的三電平中性點鉗位式PWM(脈寬調制)逆變器裝置、以及在該三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置中使用的、控制正母線和負母線之間串聯(lián)連接的兩個電容器間的中性點與負母線之間的電壓即中性點電壓的中性點電壓控制裝置。
背景技術：
圖1是表示三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置的主電路結構的電路圖。如圖1所示，三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置由2個電容器7、3相的輸出端子、12個開關元件以及18個二極管9構成。
在這種三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，使開關元件81、82導通時，各相的輸出端子和與P點連接的正母線連接，各相的輸出相電壓變?yōu)楦唠娖健Ｊ归_關元件82、83導通時，各相的輸出端子與中性點C點連接，各相的輸出相電壓變成高電平和低電平的中間的中間電平(中性點電壓)。使開關元件83、84導通時，各相的輸出端子和與N點連接的負母線連接，各相的輸出相電壓變成低電平。在三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，一般以上述的3種模式為基本切換各開關元件8，驅動3相的負載。
在這種三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，利用電容器7的分壓得到中性點電壓，但是該中性點電壓隨著供給負載的電流而變動。中性點電壓變動時，過電壓作用于電容器7，可能會導致電容器7的壽命降低或損壞。因此，在三電平中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，進行用于抑制中性點電壓的變動的中性點電位的控制。
以往，在如上述構成的中性點鉗位式PWM逆變器裝置的中性點電壓控制中，作為PWM脈沖產(chǎn)生方法使用雙極性調制、單極性調制，通過電壓指令的零相電壓的增減，控制流向中性線的電流。
另一方面，如在特開平5-292754號公報所示，在引入電壓向量的概念進行PWM控制的情況下，一般采用根據(jù)負載電力的正負決定中間電壓向量的增減方向進行中性點電位控制的方法。在這種方法中，有如在特開2001-57784號公報的提案所示，依據(jù)流向中性線的電流的方向微調補償向量的產(chǎn)生時間比率的方法。
在這些方法中，在圖2所示的12種開關狀態(tài)的組中，通過調整輸出電壓相同但是中性線的電流方向相反的成對的開關狀態(tài)的比率，抑制中性點電壓的變動。
此外，還有如在特開2001-61283號公報的提案所示，抑制擾亂圖3所示的中性點電壓的開關狀態(tài)的方法等。此外，若以輸出電壓向量表示中性點鉗位式逆變器采用的開關狀態(tài)，可表示成如圖4所示。
圖5是利用空間電壓向量的概念計算中性點鉗位式PWM逆變器的脈沖的裝置例。該裝置具備向量時間計算器102、向量時間寄存器103、PWM脈沖模式設定器104以及參數(shù)設定器105。
在該裝置中，將逆變器輸出的輸出電壓設為圖4所示的空間向量。向量時間計算器102輸入該輸出電壓向量V的調制率(k)、相位(θ)后，向PWM脈沖模式設定器104輸出輸出電壓向量V的區(qū)域，而且選擇圖4所示的27種向量，作為PWM周期的平均與輸出電壓向量V相同的PWM脈沖，計算依次輸出的向量串和向量的輸出時間(T0～T5)。這些向量串和向量的輸出時間(T0～T5)存儲于向量時間寄存器103，利用PWM脈沖模式設定器104將所存儲的向量串和輸出時間轉換為驅動逆變器主電路的開關元件的脈沖串U1、U2、V1、V2、W1、W2，利用這些脈沖串使逆變器主電路的開關元件導通或截止，輸出希望的電壓。在本裝置中，PWM脈沖模式設定器104依據(jù)參數(shù)設定器105的中性點電壓、來自負載功率因數(shù)的檢測器的信號，朝中性點電壓變動減少的方向調整補償向量的產(chǎn)生時間。
此外，在特開平9-37592號公報中公開了一種三電平逆變器的PWM控制方法，將由在三電平逆變器的輸出空間向量中的一個長向量和與其相鄰的中間長度的向量所夾的區(qū)域設為一個空間，將利用這些向量形成的360°的全空間分割成12個區(qū)間，依據(jù)指令向量的轉動角判別在指令向量的12個區(qū)間的區(qū)間號碼，而且依據(jù)指令向量的大小計算調制率，依據(jù)調制率和電流比決定抑制三電平逆變器的分壓電容器的中性點電壓的變動的發(fā)送方式及發(fā)送順序，計算該發(fā)送方式及發(fā)送順序中的具體的各向量的輸出時間，進行三電平逆變器的PWM控制。
如上所述，在三相中性點鉗位式PWM逆變器中，為得到中性點電壓，一般在主電路的正母線和負母線之間直接連接偶數(shù)個電容器，從正母線和負母線的正中間的電壓的電容器的端子取出中性線進行利用。該中性線依據(jù)PWM逆變器輸出負載和PWM逆變器的開關的狀態(tài)，如圖2、3所示連接。中性線的電壓(中性點電壓)隨著從正母線及負母線對電容器充電的電流和來自所連接的負載的電流而變動。
如現(xiàn)有技術例所示，通過在圖3所示的開關狀態(tài)下(在此，將此向量稱為補償向量)，利用對負載輸出的線間電壓相同但是與中性線連接的負載的相不同的開關狀態(tài)的組(將在圖2相鄰的開關狀態(tài)設為一組)，調整該組的開關狀態(tài)的產(chǎn)生時間比率，可細微地控制中性點電位。
可是，在圖2所示的開關的狀態(tài)下(在此，將此向量稱為中間向量)，由于中性點電壓隨著與中性線連接的負載的相電流與該開關狀態(tài)產(chǎn)生的時間比率而變動，不存在補償其的向量，因此需要使用補償向量來補償中間向量所引起的中性點電壓變動。
因此，如在特開平2-261063號公報所示，對調制率加上零相電壓，調整補償向量的產(chǎn)生時間，不改變供給負載的線間電壓地控制中性點電壓變動。此外，如在特開平5-292754號公報和特開2001-57784號公報所示，在利用空間電壓向量的概念的方法中，也在應輸出的電壓向量上使用補償向量進行輸出，調整該組的開關狀態(tài)的產(chǎn)生時間，控制中性點電壓，但是在這些方法，為使中性點電壓變動接近零，決定補償向量的比率的方法不是最佳，中性點電壓變動的抑制效果不充分。
此外，在特開平9-37592號公報中所記載的方法中，由于依據(jù)調制率和電流比決定抑制預先決定的三電平逆變器的分壓電容器的中性點電位的變動的發(fā)送方式及發(fā)送順序，計算該發(fā)送方式及發(fā)送順序中的具體的各向量的輸出時間而進行PWM控制，因此可使中性點電流接近零。可是，在本方法中，也無法使中性點電壓變動完全變成零。
圖6是表示檢測中性點電壓的電平輸出、用于抑制中性點電壓變動的中性點電壓控制指令的現(xiàn)有的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。如圖6所示，現(xiàn)有的中性點電壓控制裝置由2個隔離放大器6和計算電路3構成。
在2個隔離放大器6中分別輸入P點和N點之間的電壓VPN(直流母線電壓)的二分之一即第一基準電壓Vref1及C點和N點之間的電壓即中性點電壓VCN。計算電路3輸入2個隔離放大器6的輸出，計算中性點電壓VCN和第一基準電壓Vref1一致的中性點電壓控制指令并輸出。中性點電壓控制指令是指用于產(chǎn)生使中性點電壓值上升或下降的PWM(脈寬調制)指令的輸出模式的指令。
如上所述，在中性點電壓控制裝置中，為在計算電路3中輸入中性點電壓VCN和第一基準電壓Vref1，需要作為絕緣電路的2個隔離放大器6。需要這種絕緣電路是由于一般用與逆變器的主電路不同的電源驅動計算電路3。
可是，由于這種隔離放大器6是模擬的并且具有寬的線性特性的昂貴的絕緣電路，因此具有中性點電壓控制裝置昂貴的問題。此外，在現(xiàn)有的中性點電壓控制裝置中，由于計算電路3根據(jù)模擬信號進行中性點電壓控制，因此具有容易受到噪音等影響的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種便宜、可靠性高、高精度的中性點電壓控制裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種中性點電壓控制裝置，用于控制串聯(lián)連接在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線之間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；第一比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下，導通用于使所述中性點電壓上升的信號；第二比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下，導通用于使所述中性點電壓下降的信號；絕緣裝置，將所述2種信號絕緣轉換成2位的數(shù)字信號；及計算裝置，根據(jù)所述數(shù)字信號計算中性點電壓控制指令并輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種中性點電壓控制裝置，用于控制在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間串聯(lián)連接的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；比較器，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下、從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下、從所述減法裝置輸出的值是在所述第二基準電壓值以上且在所述第三基準電壓值以下的情況下，輸出值不同的2位的數(shù)字信號；絕緣裝置，將所述數(shù)字信號絕緣并輸出；及計算裝置，根據(jù)所述數(shù)字信號計算中性點電壓控制指令并輸出。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種中性點電壓控制裝置，用于控制串聯(lián)連接在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；第一比較裝置，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下，導通用于使所述中性點電壓上升的信號；第二比較裝置，在從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下，導通用于使所述中性點電壓下降的信號；絕緣裝置，將所述2種信號絕緣轉換成2位的數(shù)字信號；及存儲裝置，預先存儲所述數(shù)字信號值和在所述值應輸出的中性點電壓控制指令的組的表，從所述表求取與從所述絕緣裝置輸入的數(shù)字信號對應的中性點電壓控制指令并輸出。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種中性點電壓控制裝置，用于控制在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間串聯(lián)連接的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線之間的電壓的二分之一電壓值即第一基準電壓值所得的值；比較器，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下、從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下、從所述減法裝置輸出的值在所述第二基準電壓值以上且在所述第三基準電壓值以下的情況下，輸出值不同的2位的數(shù)字信號；絕緣裝置，將所述數(shù)字信號絕緣并輸出；及存儲裝置，預先存儲所述數(shù)字信號值和在所述值應輸出的中性點電壓控制指令的組的表，從所述表求取與從所述絕緣裝置輸入的數(shù)字信號對應的中性點電壓控制指令并輸出。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過以數(shù)字信號而不是模擬信號來表示中性點電壓和各基準電壓值之差，可以不使用具有寬的線性特性的昂貴絕緣裝置而使用便宜的數(shù)字信號的絕緣裝置，可使得裝置整體便宜，而且由于通過以數(shù)字信號而不是模擬信號處理中性點電壓和各基準電壓值之差，可降低噪音對計算裝置的輸入的影響，可提供提高裝置的可靠性的高精度的中性點電壓控制裝置。


圖1是表示三電平逆變器裝置的主電路結構的電路圖。
圖2是表示三相中性點鉗位式逆變器的開關狀態(tài)的組的例子的圖。
圖3是表示三相中性點鉗位式逆變器的開關狀態(tài)的其他的組的例子的圖。
圖4是三相中性點鉗位式逆變器的輸出電壓空間向量圖。
圖5是現(xiàn)有的PWM脈沖運算電路的方框圖。
圖6是現(xiàn)有的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施例1的三相中性點鉗位式逆變器的PWM脈沖運算器的結構的方框圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施例2的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施例3的中性點電壓控制裝置的動作圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施例3的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在各附圖中，同一符號表示同一構成要素。
實施例1參照圖7說明本發(fā)明的實施例1的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置。圖7是表示應用于本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置的PWM脈沖運算器的結構的方框圖。如圖7所示，本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置具備中性點電位控制的參數(shù)計算器101、向量時間計算器102、向量時間寄存器103以及PWM模式設定器104。
在本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置輸出輸出電壓向量V的情況下，根據(jù)圖4所示的構成輸出電壓向量V存在的區(qū)域(區(qū)域1～6)的向量，輸出PWM脈沖。假設構成區(qū)域的向量的分類如圖4所示，向量時間計算器102為了輸出輸出電壓向量V，作為各分類的向量的總輸出時間，分別計算零電壓向量的總輸出時間T0xp、xn向量的總輸出時間T1z向量的總輸出時間T2
yp、yn向量的總輸出時間T3a向量的總輸出時間T4b向量的總輸出時間T5然后，假設各向量的輸出所伴隨的中性線電流分別為z向量的輸出所伴隨的中性線電流icxp、xn向量的輸出所伴隨的中性線電流icxyp、yn向量的輸出所伴隨的中性線電流icy將UVW相的負載電流瞬間值的測量值分別設為i(U)、i(V)、i(W)，則由于各向量位于其區(qū)域時的i(phase1)、i(phase2)、i(phase3)如表2所示分別變成i(U)、i(V)、i(W)，所以各中性線電流可如下式所示計算。在此，phase1是xp、xn向量輸出時的相位，phase2是z向量輸出時的相位，phase3是yp、yn向量輸出時的相位。
ic＝i(phase2)×T2icx＝i(phase1)×T1icy＝i(phase3)×T3這樣求各中性線電流ic、icx、icy時，要使中性點電位變動接近零，只要使用ic、icx、icy決定xp、xn及yp、yn向量的時間比率，使得中性點電位變動接近零即可。
以下說明各向量的時間比率的具體計算法的一例。
PWM模式設定器104如在特開2001-57784號公報中所述，在中性點電位控制中使用中性點電位控制參數(shù)α、α1、α2。這些參數(shù)相互的關系依據(jù)電壓向量存在的區(qū)域與相電流的關系如下變化若i(phase1)≥0則α1＝α若i(phase1)＜0則α1＝1-α若i(phase3)≥0則α2＝1-α若i(phase3)＜0則α2＝α(注將相電流從逆變器到電動機的方向設為正。)phase1、phase2、phase3和U、V、W相的對應如下表1所示。
(表1)相的對應表

而將xp、xn向量的時間分配設為xp向量的時間Txp＝α1×T2xn向量的時間Txn＝(1-α1)×T2將yp、yn向量的時間分配設為yp向量的時間Typ＝α2×T3yn向量的時間Tyn＝(1-α2)×T3利用中性點電位控制參數(shù)計算器106如下式所示以2個參數(shù)α’和α”的和計算中性點電位控制參數(shù)α。
α＝α’+α”(0≤α≤1)此外，將α限制為0以上1以下。
在此，如下所示計算α’D＝γ/(2×β)α’＝D(ic≥0時)α’＝-D(ic 0時)(α’也限制為0以上1以下)α”是α偏置調整參數(shù)，在中性點電位異常時用于強制性地控制中性點電位，一般設為0.5。
此外，β、γ如以下(1)～(4)所示計算。
(1)在|ic|＜|icx|≤|icy|或|ic|＜|icy|≤|icx|的情況下，設γ＝ic、β＝|icx|+|icy|來計算α’。
(2)在|icx|≤|ic|≤|icy|或|icx|≤|icy|≤|ic|的情況下，設γ＝|ic|-|icx|、β＝|icy|來計算α’。另外如下設定α1，在icx和ic的符號相同的情況下，固定為α1＝1，在icx和ic的符號不同的情況下，固定為α1＝0。
(3)在|icy|≤|ic|≤|icx|或|icy|≤|icx|≤|ic|的情況下，設γ＝|ic|-|icy|、β＝|icx|來計算α’。另外如下設定α2，在icy和ic的符號相同的情況下，固定為α2＝0，在icy和ic的符號不同的情況下，固定為α2＝1。
(4)在|icx|+|icy|≤|ic|的情況下，在icx和ic的符號相同的情況下，固定為α1＝1，在icx和ic的符號不同的情況下，固定為α1＝0。
在icy和ic的符號相同的情況下，固定為α2＝0，在icy和ic的符號不同的情況下，固定為α2＝1。
如果這樣計算中性點電位控制參數(shù)α，可利用xp、xn、yp、yn向量高效率地計算中性線電流，可使依據(jù)z向量流動的中性線電流引起的中性點電位變動在各PWM周期盡量接近零。
此外，即使在如在特開2001-061283號公報記載的方法那樣抑制z向量發(fā)生的方法中，若在上述計算中將T2設為抑制向量的發(fā)生后的時間，按照上述計算可高效率地控制中性點電位變動。
在本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，依據(jù)逆變器的運轉條件，考慮如|icx|+|icy|≤|ic|的情況那樣ic變大而在PWM周期中無法完全補償?shù)那闆r，在后續(xù)的PWM周期中，
當變成|icx|+|icy|≥|ic|、|icx|≥|ic|、|icy|≥|ic|時，使得補償多一點。
為了這樣做，在本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置中，也可以變更為在PWM周期中不是補償依據(jù)z向量流動的中性線電流，而是補償至目前為止在中性線上流動的電流之積分值。具體而言，如下式所示將ic變更成利用至上一次為止的流動的中性線電流的時間積分值ic0和下一PWM周期的依據(jù)z向量的中性線電流的i(phase2)的和。
ic＝ic0+i(phase2)×T2通過這樣做，可抑制在一個周期中未完全抑制的中性點電位變動。此外，既可以利用中性線所具備的電流傳感器測量中性線電流的時間積分值ic0，也可以依據(jù)根據(jù)與中性線連接的相輸出電流的預測來計算。
在串聯(lián)連接的各個平滑電容器的電容值相等的情況下，如本實施例的三相中性點鉗位式PWM逆變器裝置那樣，通過使中性點電流接近零使中性點電位變動變成零，可將中性點電位控制為正母線和負母線電位的正中間的電位(將此電位設為V0)，但是在由于老化等串聯(lián)連接的各個平滑電容器的電容值變成不相等的情況下，只使中性點電流盡量接近零，無法將中性點電位控制為變成正母線和負母線電位的正中間的電位。
因此，在本發(fā)明中，可控制成根據(jù)ic、icx、icy的計算值，不是使中性點電流盡量接近零，相反使中性點電流增加以接近V0。在此情況下，可以使中性點電位控制參數(shù)計算器101檢測中性點電位的電平，若該電位比V0高，則進行根據(jù)ic、icx、icy的計算值使中性點電流朝圖1的箭號方向增加的計算；若電位比V0低，則進行使中性點電流朝向圖1的箭號相反的方向增加的計算。
實施例2說明本發(fā)明的第二中性點電壓控制裝置。圖8是表示本實施例的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。如圖8所示，本實施例的中性點電壓控制裝置由減法器1、兩個比較器2、計算電路3以及絕緣電路10構成。
減法器1輸出從中性點電壓VCN中減去第一基準電壓Vref1的值。第一基準電壓值Vref1是如上述所示的P點和N點之間的電壓的二分之一的電壓值(1/2·VPN)。
本實施例的中性點電壓控制裝置除了第一基準電壓值Vref1以外，還使用第二基準電壓值Vref2及第三基準電壓值Vref3。第二基準電壓值Vref2及第三基準電值Vref3如圖9所示，分別為負值和正值。
一個比較器2在減法器1的輸出值比第二基準電壓值Vref2小的情況下，將用于使中性點電壓上升的信號導通，向計算電路3輸出。此外，另一個比較器2在減法器1的輸出值比第三基準電壓值Vref3大的情況下，將用于使中性點電壓VCN下降的信號導通，向計算電路3輸出。
將由2個比較器2輸出的信號作為2位的數(shù)字信號輸入絕緣電路10后，輸入計算電路3。由于絕緣電路10是處理數(shù)字信號的電路，不需要具有寬范圍的線性特性等，因此可采用比圖2所示的隔離放大器6便宜的電路。
計算電路3輸入2個比較器2的輸出，若沒有從2個比較器2輸入信號，則原樣保持中性點電壓，若輸入使中性點電壓上升的信號，則產(chǎn)生使中性點電壓上升的中性點電壓控制指令；若輸入令中性點電壓下降的信號，則產(chǎn)生使中性點電壓下降的中性點電壓控制指令。
如上述所示，在本實施例的中性點電壓控制裝置中，通過將中性點電壓VCN和各基準電壓值之差從模擬信號轉換為數(shù)字信號，不使用具有寬的線性特性的昂貴的絕緣電路，可使用便宜的數(shù)字信號的絕緣電路10，因此可使裝置整體便宜。
此外，在本實施例的中性點電壓控制裝置中，通過不是以模擬信號而是以數(shù)字信號處理中性點電壓VCN和各基準電壓值之差，因可降低噪音對計算電路3的輸入的影響，提高裝置的可靠性，可進行高精度的中性點電壓控制。
此外，在本實施例的中性點電壓控制裝置中，通過將第二基準電壓值Vref2和第三基準電壓值Vref3作為閾值來設置不靈敏區(qū)，可進行中性點電壓控制，而不會受到中性點電壓所含的電平的小噪音的影響。此外，在本實施例的中性點電壓控制裝置中，最好將依據(jù)第二基準電壓值Vref2和第三基準電壓值Vref3的閾值設為比三電平逆變器裝置輸出頻率的3倍頻率時發(fā)生的中性點電壓變動寬。由此，由于可除去噪音的影響，而且可忽略一般的變動量，即在運轉頻率的3倍頻率時的變動量，可實現(xiàn)控制的簡單化和高可靠性。此外，計算電路3既可以用軟件構成，也可以用電路之類的硬件構成。
實施例3其次，參照圖10說明本發(fā)明的實施例3的中性點電壓控制裝置。圖10是表示本發(fā)明的實施例3的中性點電壓控制裝置的結構的方框圖。如圖10所示，本實施例的中性點電壓控制裝置與上述實施例的中性點電壓控制裝置的不同點在于具備比較器4來替代2個比較器2，具備存儲裝置5來替代計算電路3。
比較器4輸入從中性點電壓VCN中減去第一基準電壓Vref1的值，在減法器1的輸出值比第二基準電壓值Vref2小的情況下、在第二基準電壓值Vref2以上第三基準電壓值Vref3以下的情況下、比第三基準電壓值Vref3大的情況下輸出值不同的3個2位的數(shù)字信號。
在存儲裝置5中按照逆變器的動力運轉、再生的情況或按照使用狀況的逆變器的運轉狀況，存儲多個該數(shù)字信號的值和在該值應輸出的中性點電壓控制指令的組的表。存儲裝置5從各表中選擇與當前運轉狀況對應的表，使用該表輸出與數(shù)字信號對應的中性點電壓控制指令。
表2中表示各開關狀態(tài)和中性點電壓的變化。在此，開關狀態(tài)是圖4所示的輸出向量時的切換模式，分別按照U相、V相、W相的順序表示。P是該相與正極側的點P連接的狀態(tài)，N是該相與負極側的點N連接的狀態(tài)，O是該相與中性點C點連接的狀態(tài)。
在此，由圖4可知，例如，ap向量、an向量輸出的線間電壓是等價的，但是由于開關狀態(tài)不同，例如考慮在動力運轉時的中性點電壓的變化時，在ap向量的情況下上升，在an向量的情況下下降，各自相反。此外，在動力運轉、再生時的中性點電壓的變化也相反。這樣，即使輸出的線間電壓相同，也因存在可使中性點電壓上升、下降的電壓向量的組，依據(jù)選擇哪一向量，可控制中性點電壓。在本實施例的中性點電壓控制裝置中，通過將這些關系以表存儲，對于中性點電壓的變動，可選擇抵消該變動的模式。
(表2)

權利要求
1.一種中性點電壓控制裝置，該中性點電壓控制裝置用于控制串聯(lián)連接在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線之間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；第一比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下，導通用于使所述中性點電壓上升的信號；第二比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下，導通用于使所述中性點電壓下降的信號；絕緣裝置，將所述2種信號絕緣轉換成2位的數(shù)字信號；及計算裝置，根據(jù)所述數(shù)字信號計算中性點電壓控制指令并輸出。
2.一種中性點電壓控制裝置，該中性點電壓控制裝置用于控制在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間串聯(lián)連接的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；比較器，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下、從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下、從所述減法裝置輸出的值是在所述第二基準電壓值以上且在所述第三基準電壓值以下的情況下，輸出值不同的2位的數(shù)字信號；絕緣裝置，將所述數(shù)字信號絕緣并輸出；及計算裝置，根據(jù)所述數(shù)字信號計算中性點電壓控制指令并輸出。
3.一種中性點電壓控制裝置，該中性點電壓控制裝置用于控制串聯(lián)連接在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；第一比較裝置，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下，導通用于使所述中性點電壓上升的信號；第二比較裝置，在從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下，導通用于使所述中性點電壓下降的信號；絕緣裝置，將所述2種信號絕緣轉換成2位的數(shù)字信號；及存儲裝置，預先存儲所述數(shù)字信號值和在所述值應輸出的中性點電壓控制指令的組的表，從所述表求取與從所述絕緣裝置輸入的數(shù)字信號對應的中性點電壓控制指令并輸出。
4.一種中性點電壓控制裝置，該中性點電壓控制裝置用于控制在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間串聯(lián)連接的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線之間的電壓的二分之一電壓值即第一基準電壓值所得的值；比較器，在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下、從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下、從所述減法裝置輸出的值在所述第二基準電壓值以上且在所述第三基準電壓值以下的情況下，輸出值不同的2位的數(shù)字信號；絕緣裝置，將所述數(shù)字信號絕緣并輸出；及存儲裝置，預先存儲所述數(shù)字信號值和在所述值應輸出的中性點電壓控制指令的組的表，從所述表求取與從所述絕緣裝置輸入的數(shù)字信號對應的中性點電壓控制指令并輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了中性點電壓控制裝置，該中性點電壓控制裝置用于控制串聯(lián)連接在三電平逆變器裝置的正母線和負母線之間的2個電容器間的中性點與所述負母線之間的電壓即中性點電壓，其特征在于，具備減法裝置，用于輸出從所述中性點電壓值減去正母線和負母線之間的電壓的二分之一的電壓值即第一基準電壓值所得的值；第一比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為負值的第二基準電壓值小的情況下，導通用于使所述中性點電壓上升的信號；第二比較裝置，用于在從所述減法裝置輸出的值比為正值的第三基準電壓值大的情況下，導通用于使所述中性點電壓下降的信號；絕緣裝置，將所述2種信號絕緣轉換成2位的數(shù)字信號；及計算裝置，根據(jù)所述數(shù)字信號計算中性點電壓控制指令并輸出。
文檔編號H02M7/48GK1983790SQ20061014686
公開日2007年6月20日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權日2000年12月7日
發(fā)明者田中善之, 山中克利, 渡辺英司 申請人:株式會社安川電機