專利名稱：矩陣變換器的控制裝置及其輸出電壓產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不將交流變換為直流而進(jìn)行直接變換的電力變換器的控制裝置 及其輸出電壓產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的不將交流變換為直流而進(jìn)行直接變換的電力變換器有矩陣變換器，其 控制裝置通常以PWM脈沖的形狀生成輸出線間電壓指令，通過PWM脈沖的面積控制輸出 線間電壓的大小，通過后述的PWM脈沖的比率使輸入電流接近于正弦波。圖8以PWM脈沖的形狀表示矩陣變換器的輸出線間電壓。在圖8中，111是由最小 電位相和中間電位相的電位差決定的部分的脈沖，112是由最小電位相和最大電位相的電 位差決定的部分的脈沖，S是該P(yáng)WM脈沖整體的面積，T1是脈沖111的寬度的1/2，T2是脈 沖112的寬度的1/2。與電壓輸出相關(guān)的2相在111期間為輸入的最小電位相和中間電位 相，在112期間為最小電位相和最大電位相，使1\與1~2的比α可變而使輸入電流的形狀可 變。如此，通過使脈沖面積S及T1與T2的比α可變而控制輸出電壓的大小及控制輸入電 流的形狀，111期間的輸入電位相成對(duì)使用中間電位相和最小電位相，或者為了改善輸入電 流波形，分別成對(duì)使用中間電位相和最小電位相以及中間電位相和最大電位相。而且存在如下技術(shù)，修正由主電路半導(dǎo)體元件的換流所產(chǎn)生的輸出電壓及輸入電 流的誤差，降低輸入電流和輸出電壓的畸變(例如參照專利文獻(xiàn)1)。如此，現(xiàn)有的不將交流變換為直流而進(jìn)行直接變換的電力變換器使輸入電流接近 于正弦波。專利文獻(xiàn)1 日本國特開2007-166749號(hào)公報(bào)在現(xiàn)有的不將交流變換為直流而進(jìn)行直接變換的電力變換器即矩陣變換器中存 在如下問題，為了防止PWM控制中所使用的載波頻率所引起的輸入電流的波動(dòng)流出而設(shè)置 的輸入濾波器存在共振頻率，在相同的電源系統(tǒng)中連接晶間管變換器或輸入電壓存在畸變 時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象，對(duì)外圍設(shè)備產(chǎn)生不良影響，或者因提高連接于主電路部的輸入濾波器、 緩沖電路的耐壓這樣的措施而使成本增加。另外，在現(xiàn)有的矩陣變換器裝置中，未公開對(duì)起 因于輸入側(cè)的變化進(jìn)行修正的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種電力變換器的控制裝置及其 輸出電壓產(chǎn)生方法，能夠使設(shè)置在輸入側(cè)的輸入濾波器的電容器電壓接近于正弦波并使峰 值減少，可利用使用了耐壓低的電容器的輸入濾波器，大幅度減輕了對(duì)外圍設(shè)備的影響。為解決上述問題，本發(fā)明是如下構(gòu)成的。方案1所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè) 矩陣變換器的輸入電壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；及脈寬調(diào)制 部，根據(jù)所述檢測(cè)出的輸入電壓、所述檢測(cè)出的輸出電流及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)，其為，具備運(yùn)算所述矩陣變換器的輸入電壓指令的輸入電壓指令運(yùn)算部。方案2所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè) 矩陣變換器的輸入電壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指 令運(yùn)算部，輸出整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；及脈寬調(diào)制 部，利用所述輸入電壓、所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指 令信號(hào)，其為，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使所述輸入電壓與所述整形信 號(hào)一致。方案3所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其在方案2所述的矩陣變換器 的控制裝置中具備濾波器，在所述矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及電容 器電壓檢測(cè)器，檢測(cè)所述電容器的端子電壓，其為，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令 信號(hào)，使所述端子電壓與所述整形信號(hào)一致。方案4所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其在方案2所述的矩陣變換器 的控制裝置中具備電容器，與連接在所述矩陣變換器輸入側(cè)的電源裝置的內(nèi)部電抗成對(duì) 地構(gòu)成濾波器；及電容器電流檢測(cè)器，檢測(cè)流向所述電容器的電流，其為，所述脈寬調(diào)制部 輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)流向所述電容器的電流求出的所述電容器的端子電壓 與所述整形信號(hào)一致。方案5所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其在方案2所述的矩陣變換器 的控制裝置中具備濾波器，在所述矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及電容 器電流檢測(cè)器，檢測(cè)流向所述電容器的電流，其為，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令 信號(hào)，使根據(jù)流向所述電容器的電流求出的所述電容器的端子電壓與所述整形信號(hào)一致。方案6所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其在方案2所述的矩陣變換器 的控制裝置中具備電容器，與連接在所述矩陣變換器輸入側(cè)的電源裝置的內(nèi)部電抗成對(duì) 地構(gòu)成濾波器；及輸入電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸入電流，其為，所述脈寬調(diào)制 部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)所述輸入電流求出的所述矩陣變換器的輸入電壓與 所述整形信號(hào)一致。方案7所述的發(fā)明是一種矩陣變換器的控制裝置，其在方案2所述的矩陣變換器 的控制裝置中具備濾波器，在所述矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及輸入 電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸入電流，其為，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指 令信號(hào)，使根據(jù)所述輸入電流求出的所述矩陣變換器的輸入電壓與所述整形信號(hào)一致。方案8所述的發(fā)明為，在方案2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器的控制裝置中， 所述脈寬調(diào)制部具備輸入電位差運(yùn)算部，根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相 作為基準(zhǔn)電位相，運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和 所述最大電位相的第2電位差；流通率指令部，使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述 輸入電壓的相位使脈沖高度與所述第1電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相 等的脈沖的脈寬比作為流通率輸出；流通率修正部，修正所述流通率；及脈沖波形指令部， 根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述修正后的流通率生成所述PWM脈沖指令信號(hào)。方案9所述的發(fā)明為，在方案8所述的矩陣變換器的控制裝置中，所述流通率修正 部利用由所述最小電位相和所述中間電位相的電位差決定的部分的脈寬T1、由所述最小電 位相和所述最大電位相的電位差決定的部分的脈寬T2各自中的相位、振幅與輸入電壓的基波相等的正弦波信號(hào)和輸入電壓Vin的誤差電壓矢量與流向所述濾波器輸出側(cè)的電流所引 起的充放電所產(chǎn)生的電容器電壓矢量的差求出所述流通率的修正量。方案10所述的發(fā)明為，在方案2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器的控制裝置 中，使交流為輸入，使單相交流或直流為輸出。方案11所述的發(fā)明是一種串聯(lián)多重矩陣變換器，其為，串聯(lián)連接不將交流變換為 直流而通過直接變換輸出單相交流的方案10所述的矩陣變換器。方案12所述的發(fā)明是一種并聯(lián)多重矩陣變換器，其為，并聯(lián)連接不將交流變換為 直流而通過直接變換進(jìn)行交流輸出的方案2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器。為了解決上述問題，本發(fā)明是如下構(gòu)成的。方案13所述的發(fā)明是一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其為，在矩 陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括檢測(cè)來自三相交流電源的輸 入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓、所述輸出電流及輸出線間電 壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)的步驟；檢測(cè)出流向所述電容器的電流或所述矩陣變換器的 輸入電流，利用該電流運(yùn)算所述電容器端子電壓的步驟；及修正所述PWM脈沖指令信號(hào)使 所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步驟。方案14所述的發(fā)明是一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓修正方法，其為，在矩 陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括檢測(cè)來自三相交流電源的輸 入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相作 為基準(zhǔn)電位相，運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和所 述最大電位相的第2電位差的步驟；使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述整形信號(hào) 的相位確定脈沖高度與所述第1電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相等的脈 沖的脈寬比的步驟；根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述脈寬比生成所述PWM脈沖指令信號(hào)的步驟； 及修正所述脈寬比使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步驟。方案15所述的發(fā)明是一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其為，在矩 陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括檢測(cè)來自三相交流電源的輸 入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓、所述輸出電流及輸出線間電 壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)的步驟；檢測(cè)出流向所述電容器的電流或所述矩陣變換器的 輸入電流，利用該電流運(yùn)算所述電容器端子電壓的步驟；及修正所述PWM脈沖指令信號(hào)使 所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步驟。方案16所述的發(fā)明是一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓修正方法，其為，在矩 陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括檢測(cè)來自三相交流電源的輸 入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相作 為基準(zhǔn)電位相，運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和所 述最大電位相的第2電位差的步驟；使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述整形信號(hào)的 相位確定脈沖高度與所述第1電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相等的脈沖的脈寬比的步驟；根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述脈寬比生成所述PWM脈沖指令信號(hào)，檢測(cè)出流 向所述電容器的電流或所述矩陣變換器的輸入電流，利用該電流運(yùn)算所述電容器端子電壓 的步驟；及修正所述脈寬比使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步馬聚ο方案17所述的發(fā)明是一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，是使交流 為輸入并使單相交流或直流為輸出的矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其為，利 用方案13至16所述的任意一項(xiàng)的步驟產(chǎn)生輸出電壓。方案18所述的發(fā)明是一種串聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法， 是串聯(lián)連接使交流為輸入并使單相交流或直流為輸出的矩陣變換器的串聯(lián)多重矩陣變換 器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其為，利用方案17所述的步驟產(chǎn)生輸出電壓。方案19所述的發(fā)明是一種并聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法， 是并聯(lián)連接不將交流變換為直流而通過直接變換輸出交流的矩陣變換器的并聯(lián)多重矩陣 變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其為，利用方案13至17所述的任意一項(xiàng)的步驟產(chǎn)生 輸出電壓。根據(jù)方案1至9以及方案13至16所述的任意一項(xiàng)發(fā)明，能夠抑制輸入濾波器用 電容器端子電壓的波動(dòng)，根據(jù)方案10及17所述的發(fā)明，能夠?qū)⑤斎霝V波器用電容器端子電 壓的波動(dòng)抑制應(yīng)用于單相輸出的矩陣變換器，而且，根據(jù)方案11、12、18及19所述的發(fā)明， 還能夠應(yīng)用于串聯(lián)多重矩陣變換器及并聯(lián)多重矩陣變換器的各功率單元。由此，能夠使輸入濾波器用電容器及主電路部的緩沖電路元件的耐壓較低，可降 低矩陣變換器的成本并減小對(duì)其它設(shè)備的影響。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的矩陣變換器的控制裝置的框圖。圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的變形例的框圖。圖3是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的矩陣變換器的控制裝置的框圖。圖4是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的矩陣變換器的控制裝置的框圖。圖5是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的矩陣變換器的控制裝置的框圖。圖6是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的串聯(lián)多重矩陣變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的并聯(lián)多重矩陣變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖8示出矩陣變換器的輸出電壓波形。符號(hào)說明1-矩陣變換器；2-主電路部3、3’ -電抗器；4-電容器5_輸入濾波器；6_緩沖電 路；7、23、32_負(fù)載；8-輸入電壓檢測(cè)器；9-輸出電流檢測(cè)器；10、10’ -脈寬調(diào)制部；Il-PWM 產(chǎn)生部；12-輸入電壓指令運(yùn)算部；13-電容器電壓檢測(cè)器；14-電容器電流檢測(cè)器；15-輸 入電流檢測(cè)器；16-輸入電位差運(yùn)算部；17-流通率指令部；18-脈沖波形指令部；19-流通 率修正部；20-加法器；21-變壓器；2 22i、31a、31b-功率單元；24-串聯(lián)多重矩陣變換 器；33-并聯(lián)多重矩陣變換器；40、40a、40b-三相電源；111-由最小電位相和中間電位相的 電位差決定的部分的脈沖；112-由最小電位相和最大電位相的電位差決定的部分的脈沖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。實(shí)施例1利用附圖對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是實(shí)施了本發(fā)明的矩陣變換器的控制裝置的框圖。圖中，1是矩陣變換器，經(jīng) 由電抗3從三相電源40供給三相電源，在輸出側(cè)連接有負(fù)載7。2是主電路部，由雙向半導(dǎo) 體開關(guān)元件組成，通過來自后述的PWM產(chǎn)生部11的選通信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)，在雙向上進(jìn)行電力 變換。5是輸入濾波器，由電抗3及電容器4構(gòu)成，設(shè)置在三相電源40和矩陣變換器1的 輸入側(cè)之間。另外，電抗3由三相電源40的內(nèi)部電抗或設(shè)置在三相電源40和矩陣變換器 1之間的配線上的電抗器構(gòu)成。6是緩沖電路，吸收因主電路部2的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的電涌 電壓。8是輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)出矩陣變換器1的輸入電壓Vin。9是輸出電流檢測(cè)器，檢 測(cè)來自矩陣變換器1的各相輸出電流I。ut。另外，作為負(fù)載7的典型例有交流電動(dòng)機(jī)。10是脈寬調(diào)制部，根據(jù)針對(duì)負(fù)載7的輸出線間電壓指令Vref、輸入電壓Vin及輸出 電流I。ut選擇在背景技術(shù)中說明的中間電位相及基準(zhǔn)電位相相當(dāng)于輸入各相的哪一相以及 運(yùn)算T1和T2,生成PWM脈沖指令。11是PWM產(chǎn)生部，利用由脈寬調(diào)制部10運(yùn)算的PWM脈沖 指令，生成針對(duì)主電路部2的選通信號(hào)。12是輸入電壓指令運(yùn)算部，在內(nèi)部具有PLL功能， 利用輸入電壓Vin運(yùn)算輸入電壓指令Vs。在PWM產(chǎn)生部11中進(jìn)行根據(jù)輸入電壓Vin的極性 進(jìn)行的換流順序處理。對(duì)脈寬調(diào)制部10以使由輸入電壓指令運(yùn)算部12運(yùn)算的輸入電壓指令Vs與輸入 電壓Vin —致的方式生成或修正PWM脈沖指令的脈寬的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，輸入電壓 指令Vs是整形后的信號(hào)，是相位、振幅與輸入電壓Vin的基波相等的正弦波狀信號(hào)。在本發(fā)明的動(dòng)作說明之前，對(duì)本發(fā)明的動(dòng)作原理進(jìn)行說明。在圖1所示的矩陣變換器中輸入電壓Vin直接成為電容器的端子電壓。因而，為了 抑制輸入電容器的電壓波動(dòng)，可以考慮使輸入電壓矢量Vin與指令電壓矢量Vs —致。指令 電壓矢量Vs是相位、振幅與輸入電壓的基波相等的正弦波信號(hào)，如果能夠使輸入電壓Vin與 其一致，則電容器端子電壓也成為正弦波。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，控制PWM脈沖指令的脈寬，以 使兩者的誤差電壓矢量Δ V。變?yōu)樽钚??？墒?，在使與現(xiàn)有技術(shù)中說明的中間電位相成對(duì)使用的輸入相分別使用最小電位 相和最大電位相的矩陣變換器裝置中，向輸入的基準(zhǔn)電位相和中間電位相之間以及最小電 位相和最大電位相之間分配輸出電流而流動(dòng)的電流流向輸入濾波器5的輸出側(cè)，通過該電 流對(duì)輸入濾波器5的電容器進(jìn)行充放電而產(chǎn)生電壓。因而，需要考慮到該電壓。使流過輸 入濾波器5輸出側(cè)的電流作為濾波器輸出電流矢量Iy使通過該L進(jìn)行的充放電而產(chǎn)生的 電容器電壓矢量作為充放電電壓矢量\繼續(xù)以下說明。濾波器輸出電流矢量L近似為固定值時(shí)，可通過公式(1)求出該充放電電壓矢量\。Vl = (1/C) f ILdt = (t/C) Il = k · IL(k = t/C)…(1)因而，經(jīng)過時(shí)間t后，電容器電壓變?yōu)閂in+\。由此，如果以使誤差電壓矢量Δν。與通過公式(1)運(yùn)算的充放電電壓\ 一致的方 式進(jìn)行控制，則能夠使輸入電壓Vin即電容器端子電壓成為與指令電壓Vs相同的正弦波狀信號(hào)。下面，進(jìn)行本發(fā)明的動(dòng)作說明。輸入電壓指令運(yùn)算部12向內(nèi)部所具有的PLL輸入由輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出的 輸入電壓Vin。PLL輸出相位與所輸入的輸入電壓Vin同步的正弦波。此時(shí)，在與輸入電壓 Vin的相位同步之前，不響應(yīng)輸入電壓Vin的急劇的電壓變化。如此，PLL對(duì)所輸入的輸入電壓Vin進(jìn)行整形，從而作為相位、振幅與輸入電壓Vin 的基波相等的正弦波輸出。脈寬調(diào)制部10確定脈寬1\、T2生成PWM脈沖指令。脈寬調(diào)制部10中輸入來自輸 出電流檢測(cè)器9的輸出電流值I。ut、由輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出的輸入電壓Vin及來自輸入 電壓指令運(yùn)算部12的輸入電壓指令Vs。下面，說明生成PWM脈沖的順序。首先，在脈寬調(diào)制部10中，運(yùn)算脈寬T1中的誤差電壓Δ V。和充放電電壓\的偏 差Hmid以及脈寬T2中的誤差電壓Δ V。和充放電電壓\的偏差Hmax。Imid是脈寬T1時(shí)的輸出電流值I。ut，Imax是脈寬T2時(shí)的輸出電流值I。ut，通過對(duì) 輸入指令電壓值Vs及輸入電壓值Vin進(jìn)行減法運(yùn)算而求出誤差電壓△ V。，對(duì)于充放電電壓 八利用公式(1)的關(guān)系，通過公式⑵ (5)定義、導(dǎo)出偏差HmicUHmax。Hmid = | AVc-Ic1 · Lnid | = IVs-Vin-Ii1 · Imid |... (2)Hmax = | AVc_k2 · Imax | = Vs-Vin-k2 · Imax 卜.(3)在此，Ii1 = 2 · VC... (4)k2 = 2 · T2/C... (5)對(duì)應(yīng)于偏差Hmid、Hmax中值較小一方的輸出狀態(tài)與對(duì)應(yīng)于值較大一方的輸出狀 態(tài)相比Δ V。和\的差較小，因此，使Vin與Vs —致的效果較大。因而，以使偏差HmaX、Hmid 較小一方的輸出狀態(tài)變長的方式確定脈寬T1及T2。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，只要如公式(6)所示，使1\及1~2的比等于Hmax和Hmid的比即可。T1 T2 = Hmax Hmid- (6)而且，為了確定具體的1\、T2的值，應(yīng)用如下條件公式(7)，PWM脈沖指令的面積S 等于輸出線間電壓指令及脈沖周期T的乘積。S = T/ +V2 (T1 · AEmid+T2 · AEmax) = T · Vref …(7)在此，AEmax是最大電位相和最小電位相的電位差，ΔEmid是中間電位相和基準(zhǔn) 電位相的電位差。如此，脈寬調(diào)制部10通過根據(jù)公式⑵至公式(7)確定PWM脈沖指令的脈寬T1及 T2而生成PWM脈沖指令。以上，雖然說明了針對(duì)1個(gè)線間電壓指令的調(diào)制修正，但是在3相負(fù)載的情況下， 由于在同一載波周期內(nèi)輸入的最小電位相、中間電位相、最大電位相不發(fā)生變化，因此只要 對(duì)所具有的2個(gè)線間電壓指令同時(shí)實(shí)施上述公式(1) (7)的運(yùn)算，就能夠確定如下T1及 T2,可較長地持續(xù)使V。與Vs —致的效果較大的輸出狀態(tài)，能夠使電容器電壓V。與輸入指令電壓Vs—致。如此，由于能夠在使PWM脈沖指令的面積S —定的條件下，使輸入電壓Vin即電容 器端子電壓與輸入指令電壓Vs —致，因此能夠抑制輸入電容器端子電壓的波動(dòng)。實(shí)施例2下面，利用附圖對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3是表示第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的框圖，省略圖中與圖1相同結(jié)構(gòu)的說明，以下對(duì)不 同部分進(jìn)行說明。第1實(shí)施例的特征在于具備輸入電壓指令運(yùn)算指令12及電容器電壓檢 測(cè)器13，但是第2實(shí)施例與第1實(shí)施例的不同之處在于，代替直接檢測(cè)出電容器端子電壓 V。，檢測(cè)出電容器電流矢量I。，根據(jù)該I。求出電容器電壓矢量V。。脈寬調(diào)制修正部14利用由電容器電流檢測(cè)器15檢測(cè)出的電容器電流I。通過公 式⑶運(yùn)算電容器電壓矢量V。。Vc = (1/C) f Icdt... (8)如此，由于運(yùn)算了電容器電壓矢量V。，因此能夠與第1實(shí)施例同樣地實(shí)施本發(fā)明。實(shí)施例3下面，利用附圖對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施例進(jìn)行說明。圖4是表示第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的框圖，省略圖中與圖1相同結(jié)構(gòu)的說明，以下對(duì)不 同部分進(jìn)行說明。第1實(shí)施例的特征在于具備輸入電壓指令運(yùn)算指令12及電容器電壓檢 測(cè)器13，但是第3實(shí)施例與第1實(shí)施例的不同之處在于，代替直接檢測(cè)出電容器端子電壓 V。，檢測(cè)出流向矩陣變換器1的輸入電流Iin，根據(jù)該Iin求出電容器電壓矢量V。。脈寬調(diào)制修正部14利用由輸入電流檢測(cè)器16檢測(cè)出的流向矩陣變換器1的輸入 電流Iin，通過考慮了輸出電流I。ut分配至輸入側(cè)的電流矢量IL的公式(9)運(yùn)算電容器電 壓矢量V。。Vc = (1/C) f (Iin-IL) dt— (9)如此，由于運(yùn)算了電容器電壓矢量V。，因此能夠與第1實(shí)施例同樣地實(shí)施本發(fā)明。如上所述，在實(shí)施例1至實(shí)施例3的說明中，以構(gòu)成輸入濾波器5的電抗使用三相 電源40或雖未圖示但位于矩陣變換器1輸入側(cè)的變壓器中存在的內(nèi)部電抗的情況為例說 明了實(shí)施例。在此，以實(shí)施例1為例說明實(shí)施例1至實(shí)施例3的變形例。圖2是在為了得到構(gòu) 成輸入側(cè)濾波器的電抗而在矩陣變換器內(nèi)部設(shè)有電抗器的矩陣變換器中應(yīng)用了本發(fā)明方 法的情況的框圖。其如下構(gòu)成，除輸入電壓檢測(cè)器8以外還設(shè)有電容器電壓檢測(cè)器13，使 誤差電壓矢量△ V。作為指令電壓Vs與由電容器電壓檢測(cè)器13檢測(cè)出的電容器端子電壓V。 的差電壓，輸入電壓值Vin作為由輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出的電壓，在生成PWM脈沖指令時(shí)， 確定PWM脈沖指令的脈寬T1及T2。如此，即使將實(shí)施例1的圖1變形為圖2，也就是說，即使在矩陣變換器1中內(nèi)置電 抗器3’，用該電抗器在輸入側(cè)構(gòu)成濾波器，也能夠?qū)嵤?shí)施例1至實(shí)施例4中的發(fā)明。另 外，即使另外設(shè)置補(bǔ)充內(nèi)部電抗器的部分也是一樣的。實(shí)施例4下面，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施例進(jìn)行說明。第4實(shí)施例在通過使脈沖面積S以及脈 寬T1與T2的比即流通率α可變來控制輸出電壓大小以及控制輸入電流形狀的矩陣變換器中，即，在上述背景技術(shù)中所示的確定流通率α使輸入電流波形接近于正弦波的矩陣變換 器中應(yīng)用了本發(fā)明。圖5是表示第4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的框圖，省略與圖2相同結(jié)構(gòu)的說明，以下對(duì)不同部 分進(jìn)行說明。圖5所示的矩陣變換器的控制裝置將圖2的脈寬調(diào)制部10替換為10’，由輸入電 位差運(yùn)算部16、流通率指令部17、脈沖波形指令部18、流通率修正部19、加法器20構(gòu)成。輸入電位差運(yùn)算部16根據(jù)由輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出的輸入電壓值判斷輸入 電壓三相的大小關(guān)系，確定最大電位相、中間電位相、最小電位相相當(dāng)于輸入三相的哪一 相，運(yùn)算最大電位相和最小電位相的電位差△ Emax、中間電位相和基準(zhǔn)電位相的電位差 AEmid，并向脈沖波形指令部18輸出。流通率指令部17與輸入電位差運(yùn)算部16 —樣，根據(jù)由輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出 的輸入電壓值確定最大電位相、中間電位相、最小電位相相當(dāng)于輸入三相的哪一相，作為與 中間電位相的電壓值Vmid與中間電位相及基準(zhǔn)電位相以外的相的電壓值Vra的比相等的值， 通過公式(10)確定流通率α，并向加法器20輸出。α = T1A2 = Vmid/Ve/" (10)流通率修正部19與實(shí)施例1 一樣，使用上述公式(2)、(3)運(yùn)算偏差Hmid及Hmax 后，通過公式(11)求出流通率α的修正量Δ α，并向加法器20輸出。Δα= K(Hmax-Hmid)... (11)另外，K:比例常數(shù)。加法器20在由流通率指令部17運(yùn)算的流通率α上加上流通率α的修正量Δ α， 將加法值輸出至脈沖波形指令部18。脈沖波形指令部18根據(jù)針對(duì)負(fù)載7的輸出線間電壓指令Vref、最大電位相和最小 電位相的電位差Δ Emax,中間電位相和基準(zhǔn)電位相的電位差Δ Emid及輸出電流值I。ut考慮 上述說明的中間電位相及基準(zhǔn)電位相相當(dāng)于輸入各相的哪一相，使流通率為α+Δ α通過 實(shí)施例1中說明的PWM脈沖生成順序求出PWM脈沖指令，向PWM產(chǎn)生部11輸出。如此，通過將流通率α變更為α + Δ α來調(diào)制修正流通率，使輸入電壓指令Vs與 電容器的端子電壓V。一致。通過上述處理，在Hmid大于Hmax，與T1的狀態(tài)相比T2的狀態(tài)使V。與Vs —致的效 果較大時(shí)，修正為使流通率α變小，增大脈寬T2，減小1\。而且，相反在Hmax大于Hmid，與 T2的狀態(tài)相比T1的狀態(tài)使V。與Vs —致的效果較大時(shí)，修正為使流通率α變大，增大脈寬 T1，減小T2。以上，雖然說明了針對(duì)1個(gè)線間電壓指令的調(diào)制修正，但是在3相負(fù)載的情況下， 只要對(duì)所具有的2個(gè)線間電壓指令同時(shí)實(shí)施上述公式O)、(3)、(10)及(11)的運(yùn)算，就能 夠針對(duì)各個(gè)線間電壓指令運(yùn)算流通率α的加法量△ α。通過在共通的流通率α上加上該 分別運(yùn)算的Δ α，與第1實(shí)施例一樣，能夠使電容器電壓V。與輸入指令電壓Vs —致，因此， 能夠抑制輸入電容器的電壓Vin的波動(dòng)。而且，如第2實(shí)施例中說明的那樣，即使將圖5的電容器電壓檢測(cè)器11替換為電 容器電流檢測(cè)器13，也能夠通過實(shí)施例4實(shí)施本發(fā)明。而且，如第3實(shí)施例中說明的那樣，即使將圖5的電容器電壓檢測(cè)器11替換為輸13入電流檢測(cè)器14，也能夠通過實(shí)施例4實(shí)施本發(fā)明。而且，如上所述，雖然以輸出相數(shù)為3相的情況進(jìn)行了說明，但是不用說無論輸出 相數(shù)為幾相，只要作為輸出電壓指令給予比輸出相數(shù)少一個(gè)數(shù)量的線間電壓指令，針對(duì)各 個(gè)線間電壓指令實(shí)施本發(fā)明，就能夠使電容器電壓\與輸入指令電壓Vs —致。如此，本發(fā)明可應(yīng)用于單相輸出至多相輸出的矩陣變換器。實(shí)施例5下面，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施例進(jìn)行說明。第5實(shí)施例在串聯(lián)連接輸出為單相交流 或直流的矩陣變換器的輸出而構(gòu)成的串聯(lián)多重矩陣變換器裝置中應(yīng)用了本發(fā)明。圖6是第5實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，圖中，變壓器21將來自三相電源40的三相交流電源 作為輸入，變換為矩陣變換器的輸入電壓，功率單元2 22i將變壓器21的二次電壓作 為輸入并輸出單相交流電壓。負(fù)載23連接于使功率單元2 22i串聯(lián)多重化而構(gòu)成的 矩陣變換器對(duì)。構(gòu)成串聯(lián)多重矩陣變換器M的功率單元2 22i串聯(lián)連接，生成輸出多相交流 的1相電壓。而且，由于功率單元22a 22i應(yīng)用了實(shí)施例1至實(shí)施例4中說明的矩陣變 換器1，因此在串聯(lián)多重矩陣變換器M中也同樣能夠抑制功率單元2 22i所內(nèi)置的輸 入濾波器用電容器的電壓波動(dòng)。實(shí)施例6下面，對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施例進(jìn)行說明。第6實(shí)施例在并聯(lián)連接矩陣變換器的輸 出而構(gòu)成的并聯(lián)多重矩陣變換器裝置中應(yīng)用了本發(fā)明。圖7是第6實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，圖中，功率單元31a、31b分別將來自三相電源40a、 40b的三相交流電源作為輸入，輸出交流電壓。負(fù)載32連接于使功率單元31a、31b并聯(lián)多 重化而構(gòu)成的矩陣變換器33。由于構(gòu)成該并聯(lián)多重矩陣變換器33的功率單元31a、31b應(yīng)用了實(shí)施例1至實(shí)施 例4中說明的矩陣變換器1，因此在并聯(lián)多重矩陣變換器33中也同樣能夠抑制功率單元 31a、31b所內(nèi)置的輸入濾波器用電容器的電壓波動(dòng)。如此，電容器電壓矢量V。接近輸入電壓指令矢量Vs，抑制了輸入用濾波器的電容 器電壓峰值增大，因此，能夠使電容器及緩沖電路元件的耐壓較低，能夠降低矩陣變換器成 本并減小對(duì)其它設(shè)備的影響。實(shí)施例7下面，作為第7實(shí)施例，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生 方法進(jìn)行說明。所應(yīng)用的矩陣變換器控制裝置在輸入側(cè)設(shè)置有具備電抗器3和電容器4的濾波 器，具備輸入電壓檢測(cè)器8，檢測(cè)來自三相電源40的輸入電壓；輸出電流檢測(cè)器9，檢測(cè)矩 陣變換器1的輸出電流；電容器電壓檢測(cè)器13，檢測(cè)電容器4的端子電壓；及第1實(shí)施例中 說明的脈寬調(diào)制部10，以下述順序產(chǎn)生輸出電壓。(步驟 001)該順序?yàn)?，首先，輸入電壓檢測(cè)器8檢測(cè)出來自三相電源40的輸入電壓。(步驟 002)之后，電容器電壓檢測(cè)器13檢測(cè)出電容器的端子電壓值。
之后，脈寬調(diào)制部10進(jìn)行下述處理。(步驟 003)首先，運(yùn)算相位、振幅與步驟001中檢測(cè)出的輸入電壓值的基波相等的輸入電壓 指令值。(步驟 004)之后，根據(jù)步驟003中運(yùn)算的輸入電壓值使最小電位相或最大電位相作為基準(zhǔn)電 位相，運(yùn)算基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及最小電位相和最大電位相的第2電位差。(步驟 005)之后，將步驟004中運(yùn)算的2個(gè)電位差作為脈沖高度，確定脈沖高度與第1電位差 相等的脈沖的脈寬以及脈沖高度與第2電位差相等的脈沖的脈寬，以使輸入電壓指令值與 所檢測(cè)出的電容器的端子電壓值的大小及方向一致。(步驟 006)之后，根據(jù)步驟005中確定的兩個(gè)脈寬生成PWM脈沖指令信號(hào)。另外，由于上述的具體處理已在第1實(shí)施例中詳細(xì)說明，因此此處省略說明。如此，由于生成了 PWM脈沖指令信號(hào)，因此后面通過按照以往的順序進(jìn)行處理而 產(chǎn)生矩陣變換器控制裝置的輸出電壓。實(shí)施例8下面，作為第8實(shí)施例，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的矩陣變換器控制裝置具備檢測(cè)電容器4 端子電流的電容器電流檢測(cè)器14來代替電容器電壓檢測(cè)器13時(shí)的輸出電壓產(chǎn)生方法進(jìn)行 說明。電容器電流檢測(cè)器14檢測(cè)出流向電容器4的電流值，通過第2實(shí)施例中記載的方 法運(yùn)算電容器的端子電壓值，通過應(yīng)用第7實(shí)施例，即使代替電容器的端子電壓值而利用 流向電容器的端子電流值也能夠同樣地實(shí)施。而且，即使不具備電容器電流檢測(cè)器14，也可檢測(cè)出矩陣變換器1的輸入電流，通 過第3實(shí)施例所記載的方法運(yùn)算電容器的端子電壓值，從而應(yīng)用第7實(shí)施例。實(shí)施例9下面，作為第9實(shí)施例，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的矩陣變換器控制裝置的輸出電壓修正 方法進(jìn)行說明。所應(yīng)用的矩陣變換器控制裝置在輸入側(cè)設(shè)置有具備電抗器3和電容器4的濾波 器，具備輸入電壓檢測(cè)器8，檢測(cè)來自三相電源40的輸入電壓；輸出電流檢測(cè)器9，檢測(cè)矩 陣變換器1的輸出電流；電容器電壓檢測(cè)器13，檢測(cè)電容器4的端子電壓；及第4實(shí)施例中 說明的輸入電位差運(yùn)算部16、流通率指令部17、脈沖波形指令部18、流通率修正部19、加法 器20，以下述順序產(chǎn)生輸出電壓。(步驟001)該順序?yàn)?，首先，檢測(cè)出來自三相電源40的輸入電壓。(步驟 002)之后，檢測(cè)出電容器的端子電壓值。(步驟 003)
首先，運(yùn)算相位、振幅與在步驟001中檢測(cè)出的輸入電壓值的基波相等的輸入電 壓指令值。(步驟004)之后，根據(jù)步驟003中運(yùn)算的輸入電壓值使最小電位相或最大電位相作為基準(zhǔn)電 位相，運(yùn)算基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及最小電位相和最大電位相的第2電位差。(步驟 OO5)之后，將步驟004中運(yùn)算的2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所運(yùn)算的輸入電壓指令 值的相位確定脈沖高度與第1電位差相等的脈沖和脈沖高度與第2電位差相等的脈沖的脈 胃t匕。(步驟 OO6)之后，根據(jù)步驟004中運(yùn)算的2個(gè)電位差和步驟005中確定的脈寬比生成PWM脈 沖指令信號(hào)。(步驟OO7)之后，修正步驟005中確定的脈寬比，以使輸入電壓指令值與所檢測(cè)出的電容器 的端子電壓值的大小及方向一致。另外，由于上述的具體處理已在第4實(shí)施例中詳細(xì)說明，因此此處省略說明。而且，由于第7至第9實(shí)施例中所示的方法無論輸出相數(shù)是幾相都能夠進(jìn)行應(yīng)用， 因此也能夠完全同樣地應(yīng)用于單相或直流輸出的矩陣變換器。而且，能夠在第5實(shí)施例中所示的串聯(lián)連接矩陣變換器的輸出而構(gòu)成的串聯(lián)多重 矩陣變換器裝置中，還能夠在第6實(shí)施例中所示的并聯(lián)連接矩陣變換器的輸出而構(gòu)成的并 聯(lián)多重矩陣變換器裝置中，具備并應(yīng)用適用了第7至第9實(shí)施例中所示的方法的矩陣變換ο由于能夠作為輸出電壓指令給予比輸出相數(shù)少一個(gè)數(shù)量的線間電壓指令，針對(duì)各 個(gè)線間電壓指令實(shí)施本發(fā)明，因此能夠應(yīng)用于單相輸出至多相輸出的矩陣變換器，另外，還 能夠應(yīng)用于串聯(lián)連接該矩陣變換器的串聯(lián)多重矩陣變換器、并聯(lián)連接該矩陣變換器的并聯(lián) 多重矩陣變換器。
權(quán)利要求
1.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；及脈寬調(diào)制部，根據(jù)所述檢測(cè)出的 輸入電壓、所述檢測(cè)出的輸出電流及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)，其特征在 于，具備運(yùn)算所述矩陣變換器的輸入電壓指令的輸入電壓指令運(yùn)算部。
2.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；及脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電 壓、所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)，其特征在 于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使所述輸入電壓與所述整形信號(hào)一致。
3.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電壓、 所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)；濾波器，在所述 矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及電容器電壓檢測(cè)器，檢測(cè)所述電容器的端 子電壓，其特征在于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使所述端子電壓與所述整形信號(hào)一致。
4.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電壓、 所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)；電容器，與連接 在所述矩陣變換器輸入側(cè)的電源裝置的內(nèi)部電抗成對(duì)地構(gòu)成濾波器；及電容器電流檢測(cè) 器，檢測(cè)流向所述電容器的電流，其特征在于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)流向所述電容器的電流求出的所 述電容器的端子電壓與所述整形信號(hào)一致。
5.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電壓、 所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)；濾波器，在所述 矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及電容器電流檢測(cè)器，檢測(cè)流向所述電容器 的電流，其特征在于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)流向所述電容器的電流求出的所 述電容器的端子電壓與所述整形信號(hào)一致。
6.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電壓、 所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)；電容器，與連接 在所述矩陣變換器輸入側(cè)的電源裝置的內(nèi)部電抗成對(duì)地構(gòu)成濾波器；及輸入電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸入電流，其特征在于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)所述輸入電流求出的所述矩陣變 換器的輸入電壓與所述整形信號(hào)一致。
7.一種矩陣變換器的控制裝置，其具備輸入電壓檢測(cè)器，檢測(cè)矩陣變換器的輸入電 壓；輸出電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流；輸入電壓指令運(yùn)算部，輸出整形為 相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)；脈寬調(diào)制部，利用所述輸入電壓、 所述輸出電流、所述整形信號(hào)及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)；濾波器，在所述 矩陣變換器的輸入側(cè)由電抗器和電容器組成；及輸入電流檢測(cè)器，檢測(cè)所述矩陣變換器的 輸入電流，其特征在于，所述脈寬調(diào)制部輸出所述PWM脈沖指令信號(hào)，使根據(jù)所述輸入電流求出的所述矩陣變 換器的輸入電壓與所述整形信號(hào)一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器的控制裝置，其特征在于，所述脈 寬調(diào)制部具備輸入電位差運(yùn)算部，根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相作為基準(zhǔn)電位相， 運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和所述最大電位相 的第2電位差；流通率指令部，使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述輸入電壓的相位使脈沖高 度與所述第1電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相等的脈沖的脈寬比作為流 通率輸出；流通率修正部，修正所述流通率；及脈沖波形指令部，根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述修正后的流通率生成所述PWM脈沖指令信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的矩陣變換器的控制裝置，其特征在于，所述流通率修正部利 用由所述最小電位相和所述中間電位相的電位差決定的部分的脈寬T1、由所述最小電位相 和所述最大電位相的電位差決定的部分的脈寬T2各自中的相位、振幅與輸入電壓的基波相 等的正弦波信號(hào)和輸入電壓Vin的誤差電壓矢量與流向所述濾波器輸出側(cè)的電流所引起的 充放電所產(chǎn)生的電容器電壓矢量的差求出所述流通率的修正量。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器的控制裝置，其特征在于，使交 流為輸入，使單相交流或直流為輸出。
11.一種串聯(lián)多重矩陣變換器的控制裝置，其特征在于，串聯(lián)連接不將交流變換為直流 而通過直接變換輸出單相交流的權(quán)利要求10所述的矩陣變換器。
12.—種并聯(lián)多重矩陣變換器的控制裝置，其特征在于，并聯(lián)連接不將交流變換為直流 而通過直接變換進(jìn)行交流輸出的權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的矩陣變換器。
13.一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其特征在于，在矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括檢測(cè)來自三相交流電源的輸入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟；檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓、所述輸出電流及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)的步驟；及修正所述PWM脈沖指令信號(hào)使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位 一致的步驟。
14.一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓修正方法，其特征在于， 在矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括 檢測(cè)來自三相交流電源的輸入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相作為基準(zhǔn)電位相，運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相 和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和所述最大電位相的第2電位差的步驟； 使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述整形信號(hào)的相位確定脈沖高度與所述第1 電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相等的脈沖的脈寬比的步驟； 根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述脈寬比生成所述PWM脈沖指令信號(hào)的步驟； 及修正所述脈寬比使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步驟。
15.一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其特征在于， 在矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括 檢測(cè)來自三相交流電源的輸入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓、所述輸出電流及輸出線間電壓指令生成PWM脈沖指令信號(hào)的步驟；檢測(cè)出流向所述電容器的電流或所述矩陣變換器的輸入電流，利用該電流運(yùn)算所述電 容器端子電壓的步驟；及修正所述PWM脈沖指令信號(hào)使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位 一致的步驟。
16.一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓修正方法，其特征在于， 在矩陣變換器的輸入側(cè)設(shè)置具備電抗器和電容器的濾波器，包括 檢測(cè)來自三相交流電源的輸入電壓的步驟；運(yùn)算整形為相位、振幅與所述輸入電壓的基波相等的正弦波的信號(hào)的步驟； 檢測(cè)所述矩陣變換器的輸出電流的步驟；根據(jù)所述輸入電壓使最小電位相或最大電位相作為基準(zhǔn)電位相，運(yùn)算所述基準(zhǔn)電位相 和中間電位相的第1電位差以及所述最小電位相和所述最大電位相的第2電位差的步驟； 使所述2個(gè)電位差作為脈沖高度，根據(jù)所述整形信號(hào)的相位確定脈沖高度與所述第1 電位差相等的脈沖和脈沖高度與所述第2電位差相等的脈沖的脈寬比的步驟； 根據(jù)所述2個(gè)電位差和所述脈寬比生成所述PWM脈沖指令信號(hào)， 檢測(cè)出流向所述電容器的電流或所述矩陣變換器的輸入電流，利用該電流運(yùn)算所述電 容器端子電壓的步驟；及修正所述脈寬比使所述整形信號(hào)與所述電容器端子電壓的大小及相位一致的步驟。
17.一種矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，是使交流為輸入并使單相交流或直流為輸出的矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，其特征在于，以包括權(quán)利要求13至16中任意一項(xiàng)所述的步驟的順序產(chǎn)生輸出電壓。
18.—種串聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，是串聯(lián)連接使交流為輸 入并使單相交流或直流為輸出的矩陣變換器的串聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出電壓 產(chǎn)生方法，其特征在于，以包括權(quán)利要求17所述的步驟的順序產(chǎn)生輸出電壓。
19.一種并聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出電壓產(chǎn)生方法，是并聯(lián)連接不將交流變 換為直流而通過直接變換輸出交流的矩陣變換器的并聯(lián)多重矩陣變換器控制裝置的輸出 電壓產(chǎn)生方法，其特征在于，利用包括權(quán)利要求13至17中任意一項(xiàng)所述的步驟的順序產(chǎn)生輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種矩陣變換器裝置，能夠使設(shè)置在輸入側(cè)的濾波器的電容器電壓接近于正弦波并使峰值減少，可利用使用了耐壓低的電容器的輸入用濾波器，大幅度減輕了對(duì)外圍設(shè)備的影響。具體為，具備脈寬調(diào)制部(10)，利用設(shè)置在輸入側(cè)的濾波器的電容器端子電壓值、輸入電壓值以及矩陣變換器的輸出電流值生成PWM脈沖指令信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M5/27GK102047545SQ20098011927
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者上田洋三, 末永龍二, 渡邊英司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)