本發(fā)明的實(shí)施方式涉及電力轉(zhuǎn)換裝置和電流檢測方法。

背景技術(shù)：

以往，已知有如下技術(shù)：在將從直流電源提供的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓的電力轉(zhuǎn)換裝置中，基于配置在逆變器電路和直流電源之間的分流電阻的兩端產(chǎn)生的電壓來檢測輸出電流(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2013-247695號公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

但是，在上述的以往的電力轉(zhuǎn)換裝置中，存在如下情況：當(dāng)逆變器電路的輸出脈沖的寬度窄時(shí)，難以進(jìn)行電流檢測，因此必須以脈沖的寬度不變窄的方式形成開關(guān)模式(switching pattern)。

實(shí)施方式的一種形式提供能夠容易進(jìn)行電流檢測的電力轉(zhuǎn)換裝置和電流檢測方法。

用于解決問題的手段

實(shí)施方式的一種形式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置包括第一支線和第二支線以及檢測部。

所述第一支線和第二支線分別具有多個(gè)開關(guān)元件，并相互并聯(lián)地連接。所述檢測部對在并聯(lián)連接所述第一支線和所述第二支線的連接線中流過的電流進(jìn)行檢測。

發(fā)明的效果

根據(jù)實(shí)施方式的一種形式，能夠提供能夠容易進(jìn)行電流檢測的電力轉(zhuǎn)換裝置和電流檢測方法。

附圖說明

圖1是示出實(shí)施方式涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成例的圖；

圖2是示出檢測部的構(gòu)成例的圖；

圖3是示出PWM控制部的構(gòu)成例的圖；

圖4是示出圖1所示的電力轉(zhuǎn)換部中的各相支線的狀態(tài)和檢測電流之間的關(guān)系的圖；

圖5是示出從轉(zhuǎn)換部輸出零矢量時(shí)的電流的狀態(tài)的圖；

圖6是示出電壓指令、載波、PWM信號以及檢測電流的獲取定時(shí)之間的關(guān)系的圖；

圖7是示出轉(zhuǎn)換部的其他構(gòu)成例的圖；

圖8是示出圖7所示的電力轉(zhuǎn)換部中的各支線的狀態(tài)和檢測電流之間的關(guān)系的圖；

圖9是示出轉(zhuǎn)換部的其他構(gòu)成例的圖；

圖10是示出轉(zhuǎn)換部的其他構(gòu)成例的圖；

圖11是示出推算部的構(gòu)成例的圖；

圖12是示出由控制部進(jìn)行的處理的流程的流程圖；

圖13是示出實(shí)施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的其他構(gòu)成例的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，對本申請公開的電力轉(zhuǎn)換裝置和電流檢測方法的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明不被以下所示的實(shí)施方式限定。

[1.電力轉(zhuǎn)換裝置]

圖1是示出實(shí)施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置1的構(gòu)成例的圖。圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置1配置在直流電源2和電動(dòng)機(jī)3之間。該電力轉(zhuǎn)換裝置1包括轉(zhuǎn)換部10和控制部20?？刂撇?0控制轉(zhuǎn)換部10，以使轉(zhuǎn)換部10執(zhí)行將從直流電源2提供的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的動(dòng)作。

此外，雖然圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置1配置在了直流電源2和電動(dòng)機(jī)3之間，但是，也可以配置在交流電源和電動(dòng)機(jī)3之間。在這種情況下，電力轉(zhuǎn)換裝置1包括整流器，該整流器將從交流電源提供的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力并向直流母線12、13提供。

[2.轉(zhuǎn)換部10]

轉(zhuǎn)換部10包括電容器C1和三相橋式電路11。電容器C1配置在直流母線12、13之間，對直流母線12、13間的電壓Vpn(以下，記載為母線電壓Vpn)進(jìn)行平滑。三相橋式電路11包括U相支線(leg)14u(第一支線的一例)、V相支線14v(第二支線的一例)、以及W相支線14w(第三支線的一例)。

U相支線14u、V相支線14v和W相支線14w通過連接線15、16相互并聯(lián)連接，并從連接于轉(zhuǎn)換部10的直流側(cè)的直流母線12、13側(cè)依次配置。此外，下面存在將U相支線14u、V相支線14v和W相支線14w總稱為支線14的情況。

U相支線14u包括串聯(lián)連接的一對開關(guān)元件Swup、Swun，V相支線14v包括串聯(lián)連接的一對開關(guān)元件Swvp、Swvn，W相支線14w包括串聯(lián)連接的一對開關(guān)元件Swwp、Swwn。此外，以下有時(shí)將開關(guān)元件Swup、Swvp、Swwp稱為上臂，將開關(guān)元件Swun、Swvn、Swwn稱為下臂。

開關(guān)元件Swup、Swun、Swvp、Swvn、Swwp、Swwn(以下，有時(shí)記載為開關(guān)元件Sw)例如是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)或IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極晶體管)等半導(dǎo)體開關(guān)元件。另外，開關(guān)元件Sw也可以是下一代半導(dǎo)體開關(guān)元件SiC、GaN。

開關(guān)元件Swup和開關(guān)元件Swun的連接點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)3的U相，開關(guān)元件Swvp和開關(guān)元件Swvn的連接點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)3的V相。另外，開關(guān)元件Swwp和開關(guān)元件Swwn的連接點(diǎn)連接到電動(dòng)機(jī)3的W相。

U相支線14u和V相支線14v之間設(shè)置有檢測部17。該檢測部17檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線16中流過的電流。

在圖1所示的例中，連接線16在U相支線14u和V相支線14v之間被分成連接線16a和連接線16b，檢測部17檢測在連接線16a、16b之間流過的電流。

如此，檢測部17能夠檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線16中流過的電流，因此在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量的情況下，能夠檢測在轉(zhuǎn)換部10和電動(dòng)機(jī)3之間流過的電流。因此，即使在轉(zhuǎn)換部10的開關(guān)脈沖(Switching pulse)的寬度小的情況下，也能夠容易地進(jìn)行電流檢測。將在后面詳細(xì)敘述該點(diǎn)。

此外，在檢測部17為非接觸型的情況下，不分割連接線16，就能夠通過檢測部17檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線16中流過的電流。另外，將U相支線14u、V相支線14v和W相支線14w相互并聯(lián)連接的連接線15、16只要構(gòu)成為能夠流過電流即可，例如可以是金屬線被包覆的那樣的配線部件，另外，也可以是形成在基板上的圖案。

圖2是示出檢測部17的構(gòu)成例的圖。圖2所示的檢測部17包括分流電阻18和放大電路19，分流電阻18連接在連接線16a、16b之間。放大電路19對分流電阻18的兩端電壓進(jìn)行放大，并輸出在連接線16a、16b之間流過的電流的瞬時(shí)值(以下，記載為檢測電流i_o)。

例如，在分流電阻18的電阻值為R1、分流電阻18的兩端電壓為電壓v1的情況下，放大電路19輸出對電壓v1乘以系數(shù)K(＝1/R1)的值，作為檢測電流i_o。

檢測部17不限于圖2所示的構(gòu)成。例如，檢測部17也可以是替代分流電阻18而具有作為磁電轉(zhuǎn)換元件的霍爾元件的構(gòu)成。在這種情況下，檢測部17用放大電路放大霍爾元件的輸出電壓并作為檢測電流i_o輸出。

另外，檢測部17也可以是替代分流電阻18而具有電流互感器的構(gòu)成。在這種情況下，檢測部17例如能夠直接根據(jù)連接于電流互感器的次級線圈的兩端的電阻的電壓輸出檢測電流i_o，或者，根據(jù)通過放大電路放大連接于電流互感器的次級線圈的兩端的電阻的電壓，輸出檢測電流i_o。

此外，在檢測部17為非接觸型的情況(例如包含霍爾元件的檢測部或包含電流互感器的檢測部的情況)下，不分割連接線16，就能夠通過檢 測部17檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線16中流過的電流。

[3.控制部20的構(gòu)成]

回到圖1繼續(xù)電力轉(zhuǎn)換裝置1的說明。電力轉(zhuǎn)換裝置1的控制部20包括推算部21、轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部22、25、電流指令生成部23、電流控制部24以及PWM控制部26。

控制部20例如包括具有CPU(CentralProcessingUnit，中央處理單元)、ROM(ReadOnlyMemory，只讀存儲器)、RAM(RandomAccessMemory，隨機(jī)存取存儲器)、輸入輸出端子等的微型計(jì)算機(jī)或各種電路。該微型計(jì)算機(jī)的CPU讀取存儲于ROM中的程序并執(zhí)行，由此實(shí)現(xiàn)后述的控制。

推算部21、轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部22、25、電流指令生成部23、電流控制部24和PWM控制部26的功能例如通過上述CPU讀出上述程序并執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)。此外，推算部21，轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部22、25，電流指令生成部23，電流控制部24和PWM控制部26各自的一部分或全部也可以由硬件構(gòu)成。

推算部21基于從檢測部17輸出的檢測電流i_o，推算U相、V相和W相的電流瞬時(shí)值i_u、i_v、i_w(以下記載為相電流i_u、i_v、i_w)之中的除了與檢測電流i_o對應(yīng)的相電流之外的兩個(gè)相電流，并將相電流i_u、i_v、i_w輸出給轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部22。

轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部22在將相電流i_u、i_v、i_w通過3相一2相轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換成在固定座標(biāo)上正交的兩個(gè)軸的αβ分量之后，將這些分量轉(zhuǎn)換成根據(jù)相位θ而旋轉(zhuǎn)的dq軸旋轉(zhuǎn)座標(biāo)系的q軸分量(以下，記載為q軸電流i_q)和d軸分量(以下，記載為d軸電流i_d)。此外，d軸是與電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通量平行的軸，q軸是與d軸正交的軸。另外，相位θ是電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)子位置(電角度)，通過編碼器4被檢測出，并被通知給控制部20。

電流指令生成部23例如基于角速度指令ω_a^*，生成q軸電流指令i_q^*和d軸電流指令i_d^*，并向電流控制部24輸出。電流控制部24生成q軸電壓指令v_q^*使q軸電流指令i_q^*和q軸電流i_q的偏差變?yōu)?，并生成d軸電壓指 令v_d^*使d軸電流指令i_d^*和d軸電流i_d的偏差變?yōu)?。例如，電流控制部24通過對q軸電流指令i_q^*和q軸電流i_q的偏差進(jìn)行比例積分控制來生成q軸電壓指令v_q^*，并通過對d軸電流指令i_d^*和d軸電流i_d的偏差進(jìn)行比例積分控制來生成d軸電壓指令v_d^*。

轉(zhuǎn)換部座標(biāo)變換部25在將q軸電壓指令v_q^*和d軸電壓指令v_d^*變換成在固定座標(biāo)上正交的兩個(gè)軸的αβ分量之后，將該變換后的αβ分量根據(jù)相位θ進(jìn)行2相一3相轉(zhuǎn)換。由此，q軸電壓指令v_q^*和d軸電壓指令v_d^*被變換成U相、V相和W相的電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*。

PWM控制部26生成與U相、V相和W相的電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*對應(yīng)的PWM(pulseWidthModulation)信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn。

上述PWM信號Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn(以下，有時(shí)總稱為PWM信號So)如圖1所示的那樣被分別輸入到開關(guān)元件Swup、Swun、Swvp、Swvn、Swwp、Swwn。由此，從轉(zhuǎn)換部10輸出與電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*對應(yīng)的U相、V相和W相的電壓轉(zhuǎn)換部。此外，電力轉(zhuǎn)換裝置1也可以構(gòu)成為通過沒有圖示的放大器放大PWM信號So之后輸入到開關(guān)元件Sw。

PWM信號Sup、Sun中在一者為有效電平(例如，High電平)的情況下，另一者為非有效電平(例如，Low電平)。這樣的關(guān)系對于PWM信號Svp、Svn也是同樣的，另外，對于PWM信號Swp、Swn也是同樣的。

圖3是示出PWM控制部26的構(gòu)成例的圖。圖3所示的PWM控制部26包括載波生成部30、比較部31～33和非(NOT)部34～36。載波生成部30生成預(yù)定周期Ta的載波Sc。該載波Sc例如為三角波的信號。

比較部31對電壓指令v_u^*和載波Sc進(jìn)行比較，輸出與比較結(jié)果對應(yīng)的PWM信號Sup。該比較部31例如在電壓指令v_u^*為載波Sc以上的情況下，輸出High電平的PWM信號Sup，在電壓指令v_u^*低于載波Sc的情況下，輸出Low電平的PWM信號Sup。同樣地，比較部32對電壓指令v_v^*和載波Sc進(jìn)行比較，輸出與比較結(jié)果對應(yīng)的PWM信號Svp。另外，比較部33 對電壓指令v_w^*和載波Sc進(jìn)行比較，輸出與比較結(jié)果對應(yīng)的PWM信號Swp。

非部34對PWM信號Sup的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)來生成PWM信號Sun。例如，非部34在PWM信號Sup為有效電平(active level)的情況下，生成非有效電平(Non-active level)的PWM信號Sun，在PWM信號Sup為非有效電平的情況下，生成有效電平的PWM信號Sun。同樣地，非部35對PWM信號Svp的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)來生成PWM信號Svn，非部36對PWM信號Swp的電平進(jìn)行反轉(zhuǎn)來生成PWM信號Swn。

此外，PWM控制部26能夠通過死區(qū)時(shí)間處理部(未圖示)設(shè)定死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間是使開關(guān)元件Sw的打開動(dòng)作延遲的時(shí)間，是為了避免構(gòu)成上臂的開關(guān)元件和構(gòu)成下臂的開關(guān)元件同時(shí)打開而設(shè)置的。

PWM控制部26的死區(qū)時(shí)間處理部能夠延遲使PWM信號So從非有效電平變?yōu)橛行щ娖降亩〞r(shí)，由此設(shè)定死區(qū)時(shí)間。此外，也可以使比較部31～33和非部34～36具有使PWM信號So從非有效電平變成有效電平的定時(shí)延遲的功能。

[4.檢測電流的獲取和PWM控制的關(guān)系]

接著，對推算部21中的檢測電流i_o的獲取和PWM控制部26的PWM控制的關(guān)系進(jìn)行說明。圖4是示出各相支線14的狀態(tài)和檢測電流i_o之間的關(guān)系的圖，作為各相支線14的狀態(tài)，將支線14的上臂為ON的狀態(tài)設(shè)為“1”，將支線14的下臂為ON的狀態(tài)設(shè)為“0”。

如圖4所示，例如，U相、V相和W相的下臂全部為ON的情況下，從三相橋式電路11輸出零矢量V0，檢測部17的檢測電流i_o是U相的相電流i_u。

圖5是示出從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V0時(shí)的電流的狀態(tài)的圖。如圖5所示，檢測部17檢測在V相和W相中流過的電流。如果將U相、V相和W相的全部的電流相加，則成為0，因此，在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V0的狀態(tài)下，檢測部17能夠?qū)相電流i_u(＝-i_v-i_w)作為檢測電流i_o輸出。

圖6是示出電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*、載波Sc、PWM信號Sup、Svp、Swp、和檢測電流i_o的獲取定時(shí)的關(guān)系的圖。PWM控制部26(參照圖1、圖3)如圖6所示的那樣對載波Sc和電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*進(jìn)行比較，生成PWM信號Sup、Svp、Swp。此外，PWM信號Sun、Svn、Swn是對PWM信號Sup、Svp、Swp的電平進(jìn)行了反轉(zhuǎn)的信號，因此在圖6中省略。

推算部21(參照圖1)將載波Sc的波谷的定時(shí)(時(shí)刻t1，t9、t17)作為檢測電流i_o的獲取定時(shí)，獲取檢測電流i_o。由此，控制部20能夠檢測U相、V相和W相電流中的一個(gè)的電流。載波Sc的波谷的定時(shí)是從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V0的期間，該期間中的檢測部17的檢測電流i_o為U相電流i_u。

另一方面，假如檢測電流的檢測部17位于電容器C1和三相橋式電路11之間(例如，圖5所示的位置A)，在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V0的期間，在位置A處的檢測部17中不流過電流。因此，在檢測部17位于位置A所示的位置的情況下，在從轉(zhuǎn)換部10輸出有效矢量的期間，進(jìn)行電流檢測。但是，在有效矢量的期間(輸出脈沖的寬度)短的情況下，難以檢測電流，因此有必要在開關(guān)模式上下功夫，以使得輸出脈沖的寬度不變窄。

另一方面，在實(shí)施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置1中，如上所述，零矢量輸出時(shí)能夠進(jìn)行電流檢測，因此不用形成考慮了輸出脈沖寬度的開關(guān)模式，就能進(jìn)行電流檢測。

在圖1所示的轉(zhuǎn)換部10中，在對U相支線14u和V相支線14v之間的連接線16中流過的電流進(jìn)行檢測的位置處配置了檢測部17，但是檢測部17的配置只要是能夠檢測在將多個(gè)支線14并聯(lián)連接的連接線15、16中流過的電流的位置即可。

圖7是示出轉(zhuǎn)換部10的其他構(gòu)成例的圖。圖7所示的轉(zhuǎn)換部10的檢測部17配置在U相支線14u和V相支線14v之間，檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線15中流過的電流。

在圖7所示的例中，連接線15在U相支線14u和V相支線14v之間被分成連接線15a和連接線15b，檢測部17檢測在連接線15a、15b之間流過的電流。此外，在檢測部17為非接觸型的情況下，不分割連接線15， 就能夠通過檢測部17檢測在將U相支線14u和V相支線14v并聯(lián)連接的連接線15中流過的電流。關(guān)于這一點(diǎn)，在后述的檢測部17的其他配置例中也是同樣的。

圖8是示出圖7所示的轉(zhuǎn)換部10的各支線14的狀態(tài)和檢測電流i_o的關(guān)系的圖。如圖8所示，在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V7的情況下，檢測部17能夠?qū)相電流i_u的反轉(zhuǎn)值作為檢測電流i_o輸出。

零矢量V7是U相、V相和W相的上臂均為ON的狀態(tài)，檢測部17能夠在載波Sc的波峰的定時(shí)(圖6的時(shí)刻t5、t13)將U相電流i_u的反轉(zhuǎn)值作為檢測電流i_o輸出。

因此，具有如圖7所示的轉(zhuǎn)換部10的電力轉(zhuǎn)換裝置1也能夠在零矢量輸出時(shí)進(jìn)行電流檢測，因此也可以不形成考慮了輸出脈沖寬度的開關(guān)模式，另外，也能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化或小型化。

另外，替代在U相支線14u和V相支線14v之間配置檢測部17，也可以如圖9和圖10所示的那樣在將V相支線14v和W相支線14w并聯(lián)連接的連接線15、16之間配置檢測部17。圖9和圖10是示出轉(zhuǎn)換部10的其他構(gòu)成例的圖。

在圖9的轉(zhuǎn)換部10中，在檢測將V相支線14v和W相支線14w并聯(lián)連接的連接線16中流過的電流的位置處配置檢測部17。如圖9所示的檢測部17在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V0的情況下，將W相的相電流i_w的反轉(zhuǎn)值作為檢測電流i_o輸出。

另外，在圖10的轉(zhuǎn)換部10中，在檢測將V相支線14v和W相支線14w并聯(lián)連接的連接線15中流過的電流的位置處配置檢測部17。如圖10所示的檢測部17在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量V7的情況下，將W相的相電流i _w作為檢測電流i_o輸出。

[5.推算部21]

接著，對推算部21的構(gòu)成例進(jìn)行說明。圖11是示出推算部21的構(gòu)成例的圖。

如圖11所示，推算部21包括A/D轉(zhuǎn)換部40、定時(shí)確定部41、全通濾波器部42、預(yù)變換部43、相位檢測部44、振幅檢測部45、相位修正部46、加法部47和三相電流再現(xiàn)部48。

A/D轉(zhuǎn)換部40在由定時(shí)確定部41判定的獲取定時(shí)，將檢測部17的檢測電流i_o從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字并輸出給全通濾波器部42和相位檢測部44。

在轉(zhuǎn)換部10例如為圖1或圖9所示的構(gòu)成的情況下，定時(shí)確定部41將載波Sc的波谷的定時(shí)(例如，圖6所示的時(shí)刻t1、t9、t17)作為獲取定時(shí)，使A/D轉(zhuǎn)換部40動(dòng)作。由此，控制部20能夠在載波Sc的波谷的定時(shí)檢測檢測部17的檢測電流i_o。

另外，在轉(zhuǎn)換部10例如為圖7或圖10所示的構(gòu)成的情況下，定時(shí)確定部41將載波Sc的波峰的定時(shí)(例如，圖6所示的時(shí)刻t5、t13)作為獲取定時(shí)，使A/D轉(zhuǎn)換部40動(dòng)作。由此，控制部20能夠在載波Sc的波峰的定時(shí)檢測檢測部17的檢測電流i_o。

全通濾波器部42具有全通濾波器，在不改變檢測電流i_o的振幅的情況下使相位延遲90度。全通濾波器的傳遞函數(shù)如下述式(1)所示。此外，“ω_n”是用于使相位延遲90度的截止頻率。另外，在下述式(1)所示的傳遞函數(shù)中，針對頻率的增益是1，通過截止頻率ω_n，相位被延遲90度。

【數(shù)1】

$G\left(s\right)=-\frac{s-{\mathrm{\ω}}_n}{s+{\mathrm{\ω}}_n}\·\·\·\left(1\right)$

在此，當(dāng)將上述式(1)所示的傳遞函數(shù)以雙線性變換進(jìn)行離散化時(shí)，該雙線性變換的式子可以通過下述式(2)來表示。在下述式中，“T”表示采樣周期。

【數(shù)2】

$s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\·\·\·\left(2\right)$

當(dāng)使用上述式(2)的變換式對上述(1)的傳遞函數(shù)進(jìn)行離散化時(shí)，能夠表示為如下述式(3)。

【數(shù)3】

$G\left(z\right)=-\frac{\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}-{\mathrm{\ω}}_n}{\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}+{\mathrm{\ω}}_n}=-\frac{2(1-z^{-1})-{\mathrm{\ω}}_{n}T(1+z^{-1})}{2(1-z^{-1})+{\mathrm{\ω}}_{n}T(1+z^{-1})}\·\·\·\left(3\right)$

在此，如果使用上述式(3)解下述式(4)，則能夠如下述式(5)表示。全通濾波器部42通過將檢測電流i_o設(shè)為下述式(5)所示的“X”，求出下述式(5)所示的“Y”，將該“Y”作為延遲電流i_o’輸出。由此，全通濾波器部42能夠?qū)⑴c檢測電流i_o振幅相同、相位延遲了90度的電流作為延遲電流i_o’輸出。此外，“Y z^-1”是“Y”的上次值(1次采樣前的值)，“X z^-1”是“X”的上次值。

【數(shù)4】

Y＝G(z)X…(4)

$Y=\frac{2-{\mathrm{\ω}}_{n}T}{2+{\mathrm{\ω}}_{n}T}{\mathrm{Yz}}^{-1}+{\mathrm{Xz}}^{-1}-\frac{2-{\mathrm{\ω}}_{n}T}{2+{\mathrm{\ω}}_{n}T}X\·\·\·\left(5\right)$

預(yù)變換部43通過下述式(6)的運(yùn)算，求出全通濾波器部42的截止頻率ω_n，以能夠修正由于上述的雙線性變換而產(chǎn)生的頻率失真。

【數(shù)5】

${\mathrm{\ω}}_n=\frac{2}{T}{\tan }^{-1}\left({\mathrm{\ω}}_a\frac{T}{2}\right)\·\·\·\left(6\right)$

此外，上述式(6)中的“ω_a”是從轉(zhuǎn)換部10輸出的U相、V相和W相的電流(以下，有時(shí)記載為輸出電流)的頻率(以下，有時(shí)記載為輸出頻率ω_a)。預(yù)變換部43例如能夠?qū)⒔撬俣戎噶瞀?sub>a^*作為輸出頻率ω_a，求出 截止頻率ω_n。另外，預(yù)變換部43能夠通過對相位θ進(jìn)行微分來求出輸出頻率ω_a。

相位檢測部44例如通過下述式(7)的運(yùn)算，由檢測電流i_o和延遲電流i_o’求出輸出電流的相位θi(以下，有時(shí)記載為電流相位θi)。振幅檢測部45例如通過下述式(8)的運(yùn)算，求出輸出電流的振幅Iam。此外，在檢測電流i_o為U相電流i_u的情況下，當(dāng)U相電流i_u為正的最大值時(shí)，電流相位θi為θi＝0。

【數(shù)6】

$\mathrm{\θi}={\tan }^{-1}\left(\frac{{i_o}^{\′}}{i_o}\right)\·\·\·\left(7\right)$

$\mathrm{Iam}=\sqrt{{i_o}^2+{i_o}^{\′2}}\·\·\·\left(8\right)$

相位修正部46輸出用于調(diào)整電流相位θi的相位修正值Δθ。加法部47通過對電流相位θi加上相位修正值Δθ來生成相位θ。三相電流再現(xiàn)部48例如通過下述式(9)的運(yùn)算，能夠通過求出U相、V相和W相的電流i_u、i_v、i_w來推算V相和W相的電流i_v、i_w。

【數(shù)7】

i_u＝Iam×cos(θ)

$i_v=\mathrm{Iam}\×\cos (\mathrm{\θ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π})\·\·\·\left(9\right)$

$i_w=\mathrm{Iam}\×\cos (\mathrm{\θ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π})$

如此，控制部20在轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量的狀態(tài)下，能夠檢測U相、V相和W相中的一相的電流，基于該檢測電流來推算其余的相的電流。因此，能夠使用一個(gè)電流檢測部來判定三個(gè)電流，實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置1的低成本化和小型化。

另一方面，在轉(zhuǎn)換部10和電動(dòng)機(jī)3之間設(shè)置三個(gè)電流檢測部進(jìn)行電流檢測的情況下，由于電流檢測部的數(shù)量變多，因此可能妨礙低成本化或小型化。

此外，推定部21不限于圖11所示的構(gòu)成，只要是基于U相、V相和W相中一相的電流，能夠推算其余的電流的構(gòu)成即可。例如，在轉(zhuǎn)換部10為圖7所示的構(gòu)成的情況下，在推算部21中，通過將對檢測部17的檢測電流i_o的正負(fù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)部設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換部40的前級或后級，能夠使輸入到全通濾波器部42或相位檢測部44中的檢測電流i_o成為U相電流i_u。

另外，在轉(zhuǎn)換部10為圖10所示的構(gòu)成的情況下，例如，在三相電流再現(xiàn)部48中，通過進(jìn)行i_u＝Iam×cos(θ+4π/3)、i_v＝Iam×cos(θ+2π/3)、i_w＝Iam×cos(θ)的運(yùn)算，能夠推算U相和V相的電流i_u、i_v。

另外，上述的轉(zhuǎn)換部10從直流電源2側(cè)依次配置有U相支線14u、V相支線14v和W相支線14w，但是轉(zhuǎn)換部10不限于該配置。例如，在轉(zhuǎn)換部10中，也可以從直流電源2側(cè)依次配置W相支線14w、V相支線14v和U相支線14u。在這種情況下，能夠?qū)z測部17配置在V相支線14v和U相支線14u之間，以使其檢測連接線15或連接線16中流過的電流。

[6.控制部20的處理]

圖12是示出通過控制部20進(jìn)行的處理的流程的流程圖。圖12所示的處理是在載波Sc的波峰或波谷的定時(shí)通過控制部20反復(fù)執(zhí)行的處理。

如圖12所示，控制部20獲取檢測部17的檢測電流i_o，檢測一個(gè)相的電流(步驟S11)，從獲取的檢測電流i_o推算其余的兩相的電流(步驟S12)。例如，在檢測部17的檢測電流i_o為相電流i_u的情況下，控制部20從相電流i_u推算相電流i_v和相電流i_w。

接著，控制部20通過使用了相電流i_u、i_v、i_w的反饋控制來更新電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*(步驟S13)?？刂撇?0基于電壓指令v_u^*、v_v^*、v_w^*生成PWM信號So，控制轉(zhuǎn)換部10。

在上述的實(shí)施方式中，以轉(zhuǎn)換部10中具有三相橋式電路11為例進(jìn)行了說明，但是也可以為轉(zhuǎn)換部中具有全橋電路的構(gòu)成。圖13是示出實(shí)施方式所示的電力轉(zhuǎn)換裝置1的其他的構(gòu)成例的圖。

圖13所示的電力轉(zhuǎn)換裝置1A包括轉(zhuǎn)換部10A和控制部20A，控制部20A控制轉(zhuǎn)換部10A，以使其將直流電力轉(zhuǎn)換成單相的交流電力并從轉(zhuǎn)換部10A輸出交流電力。

轉(zhuǎn)換部10A包括全橋電路11A和電容器C1。全橋電路11A包括兩個(gè)支線14a、14b(以下，有時(shí)記載為支線14)。支線14a包括串聯(lián)連接的一對開關(guān)元件Swap、Swan，支線14b包括串聯(lián)連接的一對開關(guān)元件Swbp、Swbn。

檢測部17配置在兩個(gè)支線14之間，檢測將兩個(gè)支線14并聯(lián)連接的連接線16的電流。由此，控制部20A在轉(zhuǎn)換部10A輸出零矢量的狀態(tài)下，能夠通過檢測部17檢測從轉(zhuǎn)換部10A輸出的單相的交流電流。

在上述實(shí)施方式中，電力轉(zhuǎn)換裝置1將直流電力或交流電力轉(zhuǎn)換成所期望的交流電力而輸出，但是，也可以：例如，將直流電源2替換成直流負(fù)荷，且將電動(dòng)機(jī)3替換成交流電源(例如，發(fā)電機(jī)或電力系統(tǒng)等)。在這種情況下，電力轉(zhuǎn)換裝置1的控制部20控制轉(zhuǎn)換部10，以使其將從交流電源提供的電力轉(zhuǎn)換成直流電力并向直流負(fù)荷輸出。

即使在這樣的情況下，檢測部17也能夠在從多個(gè)支線14輸出零矢量的狀態(tài)下，基于在將多個(gè)支線14并聯(lián)連接的連接線15(或連接線16)中流過的電流來檢測從交流電源輸入到一個(gè)支線14的電流。由此，例如不對開關(guān)模式的脈沖寬度等進(jìn)行調(diào)整，就能夠進(jìn)行電流檢測。

如上所述，電力轉(zhuǎn)換裝置1分別具有多個(gè)開關(guān)元件Sw，并且包括：相互并聯(lián)連接的多個(gè)支線14(第一支線和第二支線的一例)、檢測在將多個(gè)支線14并聯(lián)連接的連接線15或連接線16中流過的電流的檢測部17。由此，能夠在包含零矢量的矢量的輸出區(qū)間檢測與支線14對應(yīng)的電流，因此即使在開關(guān)脈沖的寬度小的情況下，也能夠容易地進(jìn)行電流檢測。

另外，多個(gè)支線14包括U相支線14u、V相支線14v和W相支線14w(第一支線、第二支線、第三支線的一例)，這些支線14在從連接于 轉(zhuǎn)換部10的直流側(cè)的直流母線12、13側(cè)以U相支線14u、V相支線14v、W相支線14w的順序配置。由此，在進(jìn)行三相交流的電力轉(zhuǎn)換的電力轉(zhuǎn)換裝置1中，即使基于開關(guān)元件Sw的開關(guān)脈沖的寬度小的情況下，也能夠容易進(jìn)行電流檢測。

另外，電力轉(zhuǎn)換裝置1包括推算部21，推算部21基于通過檢測部17檢測的電流，推算在三個(gè)支線14u、14v、14w中的兩個(gè)支線14(例如，支線14v、14w)中流過的電流。檢測部17檢測在三個(gè)支線14u、14v、14w之中的其余的一個(gè)支線14(例如，支線14u)中流過的電流。由此，能夠基于通過檢測部17檢測的電流，掌握在三個(gè)支線14u、14v、14w中流過的電流。

另外，在從三個(gè)支線14u、14v、14w輸出零矢量的狀態(tài)下，檢測部17基于在將三個(gè)支線14u、14v、14w之中的兩個(gè)支線14并聯(lián)連接的連接線16或連接線15中流過的電流來檢測在一個(gè)支線14中流過的電流(例如，支線14u)。由此，由于能夠在零矢量的輸出區(qū)間檢測流過支線的電流，因此，例如不對開關(guān)模式的脈沖寬度等進(jìn)行調(diào)整，就能夠進(jìn)行電流檢測。

另外，檢測部17具有分流電阻18、霍爾元件、電流互感器中的至少一者。檢測部17例如具有分流電阻18，因此能夠降低成本。

此外，上述轉(zhuǎn)換部10為具備一個(gè)檢測部17的構(gòu)成，但是轉(zhuǎn)換部10上也可以設(shè)置多個(gè)檢測部17。例如，轉(zhuǎn)換部10能夠在圖1所示的位置和圖7所示的位置分別設(shè)置檢測部17，或者，在圖9所示的位置和圖10所示的位置分別設(shè)置檢測部17。

在這種情況下，定時(shí)確定部41將載波Sc的波峰和波谷的定時(shí)分別作為獲取定時(shí)，使A/D轉(zhuǎn)換部40動(dòng)作。由此，控制部20能夠在載波Sc的波峰和波谷的定時(shí)對檢測部17的檢測電流i_o進(jìn)行檢測。

另外，在上述的實(shí)施方式中，以通過載波比較法生成PWM信號So為例進(jìn)行了說明，但是也可以通過空間矢量法生成PWM信號So。在這種情況下，電力轉(zhuǎn)換裝置1在從轉(zhuǎn)換部10輸出零矢量時(shí)，通過檢測部17能夠容易地進(jìn)行電流檢測。

如此，電力轉(zhuǎn)換裝置1包括“具有多個(gè)開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換部”和“在從所述轉(zhuǎn)換部輸出零矢量的狀態(tài)下，檢測所述轉(zhuǎn)換部的輸出電流和輸入電流中至少一者的單元”。轉(zhuǎn)換部10是“具有多個(gè)開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換部”的一個(gè)例子，檢測部17和控制部20是“從所述轉(zhuǎn)換部輸出零矢量的狀態(tài)下，檢測所述轉(zhuǎn)換部的輸出電流和輸入電流中至少一者的單元”的一個(gè)例子。此外，輸出電流是從轉(zhuǎn)換部10向交流負(fù)荷(例如，電動(dòng)機(jī)3)提供電力時(shí)流過轉(zhuǎn)換部10和交流負(fù)荷之間的電流。另外，輸入電流是從交流電源(例如，發(fā)電機(jī)或電力系統(tǒng)等)向轉(zhuǎn)換部10提供電力時(shí)流過轉(zhuǎn)換部10和交流電源之間的電流。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地導(dǎo)出進(jìn)一步的效果和變形例。因此，本發(fā)明的更廣泛的方式，不限于上面示出且說明的特定的細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施方式。因此，能夠在不脫離通過所附的權(quán)利要求書及其等同物來定義的概括性的發(fā)明的概念的宗旨或范圍的情況下，進(jìn)行各種各樣的變更。

【符號說明】

1、1A 電力轉(zhuǎn)換裝置

2 直流電源

3 電動(dòng)機(jī)

10、10A 轉(zhuǎn)換部

11 三相橋式電路

11A 全橋電路

12、13 直流母線

14、14u、14v、14w、14a、14b 支線

15、16 連接線

17 檢測部

18 分流電阻

19 放大電路

20、20A 控制部

21 推算部 。