直流到三相交流逆變器系統技術方案

公開了一種直流(DC)到三相交流(AC)逆變器系統。該DC到三相AC逆變器系統包括：三相電動機、逆變器電路、開關元件、電容器、DC電源以及控制電路。DC電源在三相電動機的中性點處與三相電動機連接?？刂齐娐酚嬎汶妷好?、通過對升壓命令分壓來計算第一到第三分壓升壓命令、以及基于電壓命令和第一到第三分壓升壓命令計算第一到第三驅動信號。當在第一相的開關元件持續處于接通或關斷狀態的同時通過接通和關斷第二和第三相的開關元件來執行PWM控制時所使用的第二和第三分壓升壓命令被設置為大于當通過接通和關斷第一到第三相的開關元件來執行PWM控制時所使用的第二和第三分壓升壓命令。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及 一種直流到三相交流逆變器系統(下文中稱為“DC到三相AC逆變器系統”)，其中直流電源(下文中稱為“DC電源”)在三相電動機的中性點處連接到三相電動機。
技術介紹
當在三相電動機的逆變器電路中直流電壓(下文中稱為“DC電壓”)下降時，逆變器電路需要大電流以獲得與DC電壓下降之前輸出的電壓相同的輸出電壓。為了滿足該需要，可在逆變器電路中布置具有高額定電流的開關元件或升壓電路。如果采取了這樣的措施，則增大了開關元件的尺寸，以及需要將升壓電路添加到逆變器電路中，使得逆變器電路的尺寸變大，從而增加了逆變器電路的成本。為了解決該問題，例如，由日本專利申請公開第10-337047號提出了一種DC到三相AC逆變器，其中，連接到三相電動機的中性點的DC電源的電壓被升壓從而對電容器充電，電容器的DC電力轉換為要提供到三相電動機的三相AC電力。在以上公開中公開的DC 到三相AC逆變器系統中，可通過在逆變操作的零電壓矢量區域中執行升壓操作來實現逆變操作和升壓操作兩者。因此，逆變器電路不需要用于大電流應用的大尺寸開關元件。在 DC到三相AC逆變器系統中，三相電動機的零相電感可作為升壓操作的電抗器，使得除逆變器電路之外不需要將升壓電路添加在DC到三相AC逆變器系統中。在上述DC到三相AC逆變器系統中，如果電壓不足以驅動升壓比為2或更小的三相電動機，當電壓命令的幅度變得大于電容器的電壓的幅度時，通過過調制脈沖寬度調制控制(下文中稱為“PWM控制”)執行逆變操作。參見圖3，在過調制區域Tl中，用于U相上臂的開關元件的驅動信號Sl持續處于高電平，并且當通過過調制PWM控制執行逆變操作時，U相上臂的開關元件持續接通。在過調制區域T2中，驅動信號Sl持續處于低電平并且 U相上臂的開關元件持續關斷。在U相下臂的開關元件不接通的過調制區域Tl中，在三相電動機的電感中不充電，使得不能執行升壓操作。在U相上臂的開關元件不接通的過調制區域T2中，對電容器不釋放三相電動機的電感中存儲的能量，使得不執行升壓操作。V相和W相的情況也是一樣的。在上述DC到三相AC逆變器系統中，當通過過調制PWM控制執行逆變操作時，可能無法執行升壓操作，因此在受限范圍內執行三相電動機的操作。本專利技術旨在提供一種DC到三相AC逆變器系統，其中，DC電源在三相電動機的中性點處連接到三相電動機，所述DC到三相AC逆變器系統防止當通過過調制PWM控制執行逆變器系統的逆變操作時在受限范圍內執行三相電動機的操作。
技術實現思路
結合附圖，根據示例地描述本專利技術原理的以下說明，本專利技術的其它方面和優點將變得明顯?！N直流到三相交流逆變器系統，包括三相電動機、逆變器電路、多個開關元件、電容器、直流電源和控制電路。三相電動機具有第一到第三相。逆變器電路用于三相電動機。在逆變器電路中布置開關元件。每個開關元件執行切換操作。開關元件分別作為三相電動機的相應的三個相的上臂和下臂。電容器并聯連接到各對上臂和下臂。在三相電動機的中性點與各上臂之間或在三相電動機的中性點與各下臂之間布置直流電源。控制電路計算用于驅動三相電動機的電壓命令，通過對用于使電容器的電壓為特定值的升壓命令分壓來計算第一到第三分壓升壓命令，以及基于電壓命令和第一到第三分壓升壓命令計算用于控制第一到第三相的開關元件的切換操作的第一到第三驅動信號。當在第一相的開關元件持續接通或關斷的同時通過接通和關斷第二和第三相的開關元件來執行脈沖寬度調制控制時所使用的第二和第三分壓升壓命令被設置為大于當通過接通和關斷第一到第三相的開關元件來執行脈沖寬 度調制控制時所使用的第二和第三分壓升壓命令。附圖說明結合附圖，參考當前優選實施例的以下說明，可以最佳地理解本專利技術及其目的和優點。圖1是表示根據本專利技術的優選實施例的DC到三相AC逆變器系統的電路圖；圖2是表示圖1中DC到三相AC逆變器系統的比較元件的操作的流程圖；以及圖3是表示當通過根據圖1的DC到三相AC逆變器系統的過調制PWM控制來執行逆變操作時用于U相上臂的開關元件的驅動信號的波形圖。具體實施例方式下面將參考圖1至圖3描述根據本專利技術優選實施例的DC到三相AC逆變器系統。 一般用附圖標記1指示DC到三相AC逆變器系統，該系統包括電容器2、逆變器電路3、諸如壓縮機的三相電動機的三相電動機4、DC電源5、諸如旋轉變壓器或編碼器的旋轉角傳感器 6、電流傳感器7、諸如中央處理單元(CPU)的控制電路8以及驅動電路9。DC到三相AC逆變器系統1可以沒有旋轉角傳感器6，而是可以這樣地布置通過計算來確定旋轉角，即“無傳感器控制”。具有U相、V相和W相三相的三相電動機4的逆變器電路3包括六個開關元件10 至IJ 15，例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或與二極管并聯連接的雙極性晶體管。開關元件10、11彼此串聯連接并分別作為三相電動機4的U相的上臂和下臂。開關元件12、13彼此串聯連接并分別作為三相電動機4的V相的上臂和下臂。開關元件14、15彼此串聯連接并分別作為三相電動機4的W相的上臂和下臂。各對開關元件10、11、開關元件12、13以及開關元件14、15彼此并聯連接并且連接到電容器2。換言之，電容器2并聯連接到各對開關元件10、11、開關元件12、13以及開關元件14、15。用作各相下臂的開關元件 11、13、15的低壓端子連接到DC電源5的負端子，而DC電源5的正端子連接到三相電動機 4的中性點。當根據來自驅動電路9的驅動信號Sl到S6接通和關斷各開關元件10到15時， 來自電容器2的DC電力被轉換成三個相彼此偏移120度的三相AC電力，隨后三相AC電力被提供到三相電動機4并驅動三相電動機4。當電流沿與DC電源5的DC電力的放電方向相同的方向在三相電動機4的中性點處流動并且用作一個相的下臂的開關元件11、13、15中的任意一個接通時，來自DC電源 5的能量被存儲在三相電動機4的電抗器中，該電抗器連接到處于接通狀態的下臂開關元件。隨后，處于接通狀態的下臂開關元件關斷時，通過與處于關斷狀態的下臂開關元件成對的上臂開關元件將電抗器中存儲的能量提供到電容器2并存儲在電容器2中。因此，除了由來自DC電源5的DC電力分量之外還由從逆變器電路3提供的三相AC電力來驅動三相電動機4，使得在三相電動機4的中性點處的電勢低于DC電源5的電勢。因此，電流沿與 DC電源5放電方向相同的方向在三相電動機4的中性點處流動，以及用來自DC電源5的能量對電容器2充電。此外，除了由來自DC電源5的DC電力分量之外還由從逆變器電路 3提供的三相AC電力來驅動三相電動機4，使得三相電動機4的中性點的電勢高于DC電源 5的電勢。在這種情況下，電流沿與D C電源5充電方向相同的方向在三相電動機4的中性點處流動，以及用來自電容器2的能量對DC電源5充電。本專利技術優選實施例的DC到三相AC逆變器系統1可將來自電容器2的DC電力轉換為三相AC電力并將三相AC電力提供到三相電動機，同時將DC電源5的電壓升壓以對電容器2充電。因此，除逆變器電路3之外，不需要在DC到三相AC逆變器系統1中提供升壓電路或抵消電路，使得DC到三相AC逆變器系統1尺寸減小。下面將詳細描述控制電路8?？刂齐娐?包括轉速計算器16、3_2軸轉換器17、電壓命本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種直流到三相交流逆變器系統（１），包括：具有第一到第三相的三相電動機（４）；用于所述三相電動機（４）的逆變器電路（３）；布置在所述逆變器電路（３）中的多個開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５），每個開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）執行切換操作，所述開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）分別用作所述三相電動機（４）的相應的三個相的上臂（１０，１２，１４）和下臂（１１，１３，１５）；電容器（２），其并聯連接到各對所述上臂（１０，１２，１４）和下臂（１１，１３，１５）；直流電源（５），其布置在所述三相電動機（４）的中性點與所述各個上臂（１０，１２，１４）之間或在所述三相電動機（４）的中性點與所述各個下臂（１１，１３，１５）之間；以及控制電路（８），其計算用于驅動所述三相電動機（４）的電壓命令（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ），通過對升壓命令（Ｖ＊）分壓來計算用于使電容器（２）的電壓為預定值的第一到第三分壓升壓命令，以及基于所述電壓命令（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）和所述第一到第三分壓升壓命令計算用于控制所述第一到第三相的所述開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）的切換操作的第一到第三驅動信號（Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ），其中，當在所述第一相的開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）持續處于接通或關斷狀態的同時通過接通和關斷所述第二和第三相的開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）來執行所述脈沖寬度調制控制時所使用的所述第二和第三分壓升壓命令被設置為大于當通過接通和關斷所述第一到第三相的開關元件（１０，１１，１２，１３，１４，１５）來執行所述脈沖寬度調制控制時所使用的所述第二和第三分壓升壓命令。...

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：成瀬拓也，名嶋一記，
申請(專利權)人：株式會社豐田自動織機，
類型：發明
國別省市：JP