逆變器裝置及空調機的製作方法

2023-06-05 05:18:11 1

專利名稱：逆變器裝置及空調機的製作方法
技術領域：
本發明涉及減少逆變器失真的技術，更詳細地說涉及逆變器裝置及空 調機。
背景技術：
圖14所示的現有技術的例子，是減少流入驅動電動機的交流電源的 交流電流的失真的逆變器裝置(例如參照專利文獻1)。
在圖14中，現有技術的逆變器裝置由直流交流變換部4p、電流檢出 部6p、電流指令演算部8p、電壓指令演算部9p、 PWM信號發生部10p、 電壓指令補償部llp構成。直流交流變換部4p將平滑部(未圖示)的輸 出電壓變換成所需的交流電壓，驅動電動機5p。電流檢出部6p檢出流入 電動機5p的電流。電流指令演算部8p演算旨在驅動電動機5p的電流指 令值。電壓指令演算部9p根據電流指令值和電流檢出部6p檢出的電流值， 算出電壓指令值。PWM信號發生部10p根據電壓指令值，生成驅動直流 交流變換部4p的信號。電壓指令補償部llp將補償信號與電壓指令值重 疊。
這樣， 一般來說，根據電流指令值，補償電壓指令值的振幅，減少失真。
另一方面，在最近的逆變器中，為了降低成本、實現小型化*輕量化 而使用的電容器及電抗器，更加小容量化、小規模化。 專利文獻l: JP特開平9一84385號公報
可是，這樣地使用容量不太大的平滑部時，平滑部的輸出電壓的頻率 是交流電源頻率的二倍，產生很大的脈動。這時，在使用現有技術的電壓 指令補償部llp的逆變器裝置中，存在著受脈動電壓的影響，不能夠很好 地抑制電動機5p的電流失真的課題
發明內容

本發明就是針對上述情況研製的，其目的在於提供一邊使用輸出電壓 產生很大的脈動的平滑部， 一邊可以抑制電動機的波形失真的逆變器裝置 及空調機。
為了達到上述目的，本發明的逆變器裝置，其特徵在於具有整流單 元(該整流單元對來自交流電源的交流電壓進行整流，生成整流電壓)、 平滑單元(該平滑單元平滑整流電壓，生成包含與交流電壓周期的一半對 應的平滑電壓周期的波形的平滑電壓)、直流交流變換單元(該直流交流 變換單元將平滑電壓變換成表示脈衝寬度調製的交流的驅動電壓，供給電 動機)、電流檢出單元(該電流檢出單元檢出在包含平滑電壓周期的波形 的同時還包含第1波形失真的電流——在驅動電壓的作用下流入電動機的 電動機電流，生成電流檢出信號)、目標轉速設定單元(該目標轉速設定 單元生成表示電動機的轉速的目標值的目標轉速信號)、電流指令生成單 元(該電流指令生成單元根據電流檢出信號及目標轉速信號，生成表示電 動機電流的指令值的電流指令信號)、第1電流指令修正單元(該第1電 流指令修正單元根據電流檢出信號及電流指令信號，生成修正第1波形失 真的第1電流指令修正信號)、電壓指令輸出單元(該電壓指令輸出單元 根據電流檢出信號、電流指令信號及第1電流指令修正信號，生成、輸出 電壓指令信號)、脈衝寬度調製信號生成單元(該脈衝寬度調製信號生成 單元生成脈衝寬度調製信號)，所述直流交流變換單元，根據脈衝寬度調 制信號，生成驅動電壓。進而，本發明的空調機，其特徵在於具有上述逆變器裝置和包含電 動機的壓縮機。
降低流入交流電源的交流電流的電源諧波、防止商用電力系統的汙染 後，不僅能夠提高逆變器裝置的電源效率，而且還能夠提高與電力系統連 接的其它電器的電源效率。另外，因為能夠減小平滑電容器的體積，所以 逆變器裝置可以實現小型化*輕量化，使用這種逆變器裝置的空調機也容 易小型化 輕量化。進而，平滑電容器、逆變器裝置及空調機小型化後， 可以降低逆變器裝置及空調機的成本。另外，還因為不需要功率因數改善 電路，所以更加有利於降低逆變器裝置及空調機的成本。該逆變器裝置， 不僅可以適用於空調機，而且可以適用於使用逆變器裝置的所有的電器。


圖1是表示第1實施方式中的逆變器裝置的結構的方框圖。
圖2是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖3是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖4A是表示第1實施方式的逆變器裝置中的電流指令修正部的結構 的詳細的方框圖。
圖4B是表示第1實施方式的逆變器裝置中的別的電流指令修正部的 結構的詳細的方框圖。
圖5是表示第1實施方式的逆變器裝置中的電壓指令生成部的結構的 方框圖。
圖6是表示第1實施方式的逆變器裝置中的電壓指令修正部的結構的 詳細的方框圖。
圖7是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖8是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖9是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖10是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖11是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。圖12是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。 圖13是表示第1實施方式中的逆變器裝置的主要信號的波形圖。
圖14是現有技術的逆變器裝置的方框圖。
圖中l一交流電源；2—整流部；3—平滑部；4一直流交流變換部； 5—電動機；6—電流檢出部；7—旋轉相位檢出部；8—電流指令生成部； 9一電壓指令生成部；IO—PWM信號生成部；11 —電壓指令修正部；12 一電壓相位檢出部；13—電流指令修正部；14一電流指令修正部；15—目 標轉速設定部；16—加法部；17—加法部；18—電流傳感器。
具體實施方式

下面，參照附圖，講述旨在實施本發明的最佳的方式。在附圖中，對 於實質上表示相同的結構、動作及效果要素，賦予相同的符號。另外，以 下記述的數字，都是為了具體講述本發明而例示的，本發明並不局限於例 示的數字。進而，用高/低表述的邏輯電平或用接通/斷開表述的開關狀態 也都是為了具體講述本發明而例示的，使例示的邏輯電平或開關狀態不同 地組合後，也可以獲得同等的結果。另外，構成要素之間的連接關係，也 是為了具體講述本發明而例示的，實現本發明的功能的連接關係，並不局 限於此。進而，在以下的實施方式中，使用硬體及/或軟體構成。但是，使 用硬體的結構也可以使用軟體構成，使用軟體的結構也可以使用硬體構 成。
(第1實施方式)
圖1是表示第1實施方式中的逆變器裝置的結構的方框圖。
在圖1中，第1實施方式中的逆變器裝置，對來自交流電源1的單相 的交流電壓Sl進行整流，再使用脈衝寬度調製(PWM: Pulse Width Modulation)進行交流化後，生成驅動電壓S4。逆變器裝置供給電動機5 驅動電壓，驅動電動機5。電動機5旋轉後，在構成空調機的壓縮機中，
9製冷劑被壓縮。第1實施方式中的逆變器裝置，包含整流部2、平滑部3、 直流交流變換部4、電流檢出部6、旋轉相位檢出部7、目標轉速設定部
15、電流指令生成部8、電流指令修正部13、電流指令修正部14、加法部 17、電壓指令生成部9、電壓指令修正部ll、電壓相位檢出部12、加法部 16及PWM信號生成部10構成。加法部17及電壓指令生成部9構成電壓 指令輸出部。
整流部2用二極體電橋構成，輸入來自交流電源l的交流電壓S1。其 結果，交流電流Sl流入交流電源1。整流部2對交流電壓Sl進行全波整 流，生成整流電壓S2。平滑部3由與整流電壓S2並聯的平滑電容器(未 圖示)串聯的電抗器(未圖示)構成，將整流電壓S2平滑化，生成頻率 是交流電壓S1的二倍、產生很大的脈動的平滑電壓S3。將與交流電壓S1 的二倍的頻率對應的平滑電壓S3的周期，稱作"平滑電壓周期"。就是說， 平滑電壓周期與交流電壓周期的一半對應。直流交流變換部4用半導體開 關元件構成，將平滑電壓S3變換成檢出表示被PWM的交流的驅動電壓 S4。電壓相位檢出部12檢出表示平滑電壓S3的相位的電壓相位信號S12。
電流檢出部6檢出在驅動電壓S4的作用下，流入電動機5的電流， 生成電流檢出信號S6。電流檢出信號S6包含平滑電壓周期的波形，具有 波形失真。旋轉相位檢出部7根據電流檢出信號S6，檢出表示電動機5 的旋轉相位的旋轉相位信號S7。目標轉速設定部15生成表示電動機5的 轉速的目標值的目標轉速信號S15。電流指令生成部8根據旋轉相位信號 S7、電壓相位信號S12及目標轉速信號S15，生成表示電動機電流的指令 值的電流指令信號S8。
電流指令修正部13根據電壓相位信號S12、旋轉相位信號S7及電流 指令信號S8，生成修正電流檢出信號S6的波形失真的電流指令修正信號 S13。電流指令修正部14根據電壓相位信號S12、旋轉相位信號S7、電流 指令信號S8及換流信號S10A (將在後文講述)，生成修正電流檢出信號 S6的波形失真的電流指令修正信號S14。加法部17將電流指令修正信號S13和電流指令修正信號S14與電流指令信號S8相加，生成加法信號S17。 電壓指令生成部9根據旋轉相位信號S7及加法信號S17，生成表示PWM 中的被調製信號的指令值的電壓指令信號S9。
電壓指令修正部11根據電壓相位信號S12、旋轉相位信號S7及電流 指令信號S8，生成修正電流檢出信號S6的波形失真的電壓指令修正信號 S13。加法部16將電壓指令修正信號S9和電壓指令修正信號Sll相加， 生成加法信號S16。加法部16也被稱作"被調製信號生成部"，加法信號 S16也被稱作"被調製信號"。進而，PWM信號生成部10將加法信號S16 作為被調製信號，例如使用數kHz乃至數十kHz的三角形載波信號和換流 信號S10A，生成表示PWM波形的PWM信號SIO。直流交流變換部4根 據PWM信號SIO，開關平滑電壓S3，生成驅動電壓S4。
電動機電流是流入直流交流變換部4及電動機5之間的電流，電動機 5為Y次接線時，與電動機5的相電流一致。在代表性的實施方式中，電 流檢出部6直接用電流傳感器18檢出電動機電流。在別的實施方式中， 根據流入直流交流變換部4的母線電流即將平滑電壓S3外加給直流交流 變換部4的二個端子中的至少一個的電流，間接地檢出推定值。
構成平滑部3的電抗器，是為了降低投入交流電壓Sl時突入平滑電 容器的充電電流的峰值而設置的。電抗器的插入的位置，在交流電源l和 構成平滑部3的平滑電容器之間，但也可以是整流部2的交流電源1側和 平滑部3側中的某一個。
進而，構成平滑部3的電抗器的電抗值L1和平滑電容器的電容值C1， 將其共振頻率fc- (2兀X V (LIXCI))設定成為交流電源1的頻率的40 倍以上。在第1實施方式中，將交流電源1的頻率定為50Hz。這時，例 如使電抗值Ll=0.5mH、電容值Cl=10 u F，就可以使共振頻率fc(=2250Hz) 〉40X50Hz (=2000Hz)地成為40倍以上。如果使共振頻率fc成為交流 電源1的頻率的40倍以上，電抗器及平滑電容器就能夠小型 輕量化，能夠削減成本。另外，還不需要為了對付共振頻率而設置改善功率因數
(PFC: Power Factor Correction)的電路,進而有利於降低成本。
平滑電容器的典型例子，由薄膜電容器構成。薄膜電容器的壽命特性 是半永久性的，而且周圍溫度對壽命特性的影響可以忽視，所以使用第1 實施方式的逆變器裝置的空調機能夠自由地選擇使用環境。
下面，講述這種結構的第l實施方式的逆變器裝置的動作。首先，圖 2表示主要信號對於時間t而言的波形圖。圖2 (A)是平滑電壓S3的波 形。顯著減小平滑部3的平滑電容器的容量後，平滑電壓S3就以電源頻 率的二倍的頻率(稱作"平滑電壓頻率")而且波紋率為80%以上的振幅 產生很大的脈動。平滑電壓頻率的倒數，被稱作"平滑電壓周期TPW"(在 圖2 (A)中示出)。在第1實施方式中，平滑電壓頻率是100Hz,平滑電 壓周期T是10毫秒。
圖2 (B)是電流檢出信號S6的波形。電流檢出信號S6成為按照用 包絡曲線表示的被調製信號振幅調製載波信號的波形。這時，載波信號具 有用電動機5的磁極對數(磁極數的1/2)和轉速之積表示的電角頻率， 是包含波形失真的正旋波；被調製信號與平滑電壓S3大致相似。雖然電 流檢出信號S6不是通信信號，但在講述上卻這樣使用調製術語表述。
在第1實施方式中，使電動機5的磁極對數為3、轉速為3500 (rpm) 後，電流檢出信號S6的電角頻率就成為3X3500 (rpm) /60 (秒)=175 (Hz)。電角頻率的倒數被稱作"電角周期"。在該例中，電角周期約為 5.7 (msce)。圖2 (D)是電壓相位信號S12的波形。電壓相位信號S12 成為在平滑電壓周期TPW之間從0度到360度變化的鋸齒狀的波形。
圖3表示主要信號對於時間t而言的波形圖。圖3 (A)是和圖2 (B) 同樣的電流檢出信號S6的波形，圖3 (B)是將圖3 (A)中的電流檢出 信號S6的電角周期TEA的時間軸放大的波形。電流檢出信號S6包含被稱作"電流失真"的波形失真，背離用虛線表示的沒有失真的波形。圖3
(C) 圖3 (E)也和圖3 (B)同樣放大了時間軸。圖3 (C)是旋轉相 位信號S7的波形。旋轉相位信號S7成為在電角周期TEA之間從0度到 360度變化的鋸齒狀的波形。
(電流指令生成部8的結構及動作)
電流指令生成部8在每個用電壓相位信號S12表示的平滑電壓周期 TPW中，生成使正弦波的大約上部分反覆的電流指令信號S8 (見圖2 (C) 所示)。與根據旋轉相位信號S7求出的實際轉速和用目標轉速信號S15表 示的目標轉速進行比較，使兩轉速之差較小地控制電流指令信號S8的大 小。就是說，實際轉速小於目標轉速時，加大控制電流指令信號S8的大 小。為了求出實際轉速，電流指令生成部8隻檢出旋轉相位信號S7的每 個電角周期TEA的時刻，而不檢出旋轉相位信號S7包含的電流檢出信號 S6的波形失真。因此，電流指令生成部8不將旋轉相位信號S7的波形失 真給予電流指令信號S8。電流指令生成部8在旋轉相位信號S7的基礎上， 根據不包含波形失真的目標轉速信號S15及電壓相位信號S12，生成電流 指令信號S8。這樣，電流指令信號S8就不包含電流檢出信號S6的波形 失真。
(電流指令修正部13的結構及動作)
接著，講述第1實施方式中的電流指令修正部13的結構及動作。圖 4A是表示第1實施方式中的電流指令修正部13的結構的詳細的方框圖。 電流指令修正部13包含諧波生成部40A、時序生成部41、振幅相位設定 部42、控制部43、開關部44及信號平滑部45。
在這裡，直流交流變換部4例如包含3對用一個高電位側電晶體和一 個低電位側電晶體構成的一對開關電路，在電角周期TEA期間6次換流。 6次換流時，為了不出現各開關電路中的高電位側電晶體和低電位側晶體 管同時成為接通狀態，設置了被稱作"死時間(dead time)"的兩者都斷 開的狀態。由於在電角周期TEA期間6次換流而產生該死時間，所以給
13電流檢出信號S6帶來上述那種以電角頻率的6次諧波為主的波形失真。
如果改變電角周期TEA期間的換流次數，就產生次數與換流次數相等的
頻率失真。
諧波生成部40A根據旋轉相位信號S7，生成表示電角周期TEA期間 的6次諧波的諧波信號S40A。在上述的例子中，因為電角頻率是175 Hz， 所以諧波信號S40A的頻率成為175X6=1050 Hz。時序生成部41根據電 壓相位信號S12,生成表示平滑電壓周期TPW內的時刻的時刻信號S41。 在典型的例子中，時序生成部41將平滑電壓周期TPW分割成多個不同的 期間(稱作"副平滑電壓期間")，生成表示各副平滑電壓期間的始點和終 點的時刻的時刻信號S41。
振幅相位設定部42根據時刻信號S41，設定在平滑電壓周期TPW內 變化的基準振幅。進而，振幅相位設定部42將電流指令信號S8的代表值 的大小與該基準振幅相乘，生成電流指令振幅。例如將電流指令信號S8 (見圖2 (C)所示)的代表值，設定成平滑電壓周期TPW中的最大值。 這樣，電流指令振幅被控制成為將實際轉速和目標轉速相比後，使兩轉速 之差較小。振幅相位設定部42將諧波信號S40A的振幅設定成該電流指令 振幅，生成表示設定的諧波信號S40A的振幅相位設定信號S42。
在代表性的例子中，振幅相位設定信號S42的振幅，能夠一方面在各 副平滑電壓期間內大致一定，另一方面在平滑電壓周期TPW每當副平滑 電壓期間變化時變化。例如振幅相位設定信號S42的振幅基本上與平滑電 壓S3的大小成正比，每當副平滑電壓期間變化時變化。同時各副平滑電 壓期間中的振幅相位設定信號S42的振幅，與電流指令信號S8的代表值 的大小成正比地變化。
進而，振幅相位設定部42根據時刻信號S41，設定振幅相位設定信號 S42的相位。在代表性的例子中，振幅相位設定信號S42的相位，能夠一 方面在各副平滑電壓期間內大致一定，另一方面在平滑電壓周期TPW每當副平滑電壓期間變化時變化。
控制部43根據電壓相位信號S12，生成表示在平滑電壓周期TPW內或每個平滑電壓周期TPW使設定振幅相位設定信號S42通過的期間(稱作"通過期間")的控制信號S43。開關部44根據控制信號S43，進行接通/斷開，生成表示在通過期間通過的振幅相位設定信號S42的通過信號S44。通過期間的開始時刻及結束時刻的時刻，能夠按照平滑電壓周期TPW，在平滑電壓周期TPW內隨機變化。進而能夠按照平滑電壓周期TPW，隨機設定使振幅相位設定信號S42通過(即使較少)的通過期間和完全不通過的非通過期間中的某一個。
通過期間，也被稱作長度為非零的修正期間；非通過期間，也被稱作長度為零的修正期間。控制信號S43，也被稱作修正期間信號。就是說，修正期間信號S43，表示在各平滑電壓周期TPW內長度為零的修正期間和長度為非零的修正期間中的某一個。進而控制信號S43，在非零的修正期間中，按照平滑電壓周期TPW，至少將非零的修正期間的開始時刻及結束時刻中某一個設定成任意的時刻。
圖9表示圖4 (A)中的電流指令修正部13的動作的波形圖。圖9 (A)及圖9 (C)表示平滑電壓周期TPW的平滑電壓S3的波形。圖9 (B)及圖9 (D)與平滑電壓S3對應，表示電流指令修正信號S13的波形。在圖9 (A) 圖9 (D)中，以控制部43及開關部44的動作為中心講述，省略了各副平滑電壓期間的種種變化。
在圖9 (B)中，控制部43在每個平滑電壓周期TPW中，設定開始時刻tsl 結束時刻tel的通過期間，開關部44在通過期間中被接通，輸出電流指令修正信號S13。開始時刻tsl及結束時刻tel被控制部43按照平滑電壓周期TPW隨機設定。就是說，平滑電壓周期TPW的期間TE1中的開始時刻tsl的時刻和期間TE2中的開始時刻ts2的時刻能夠變化。另外，平滑電壓周期TPW的期間TE1中的結束時刻tel的時刻和期間TE2中的結束時刻te2的時刻能夠變化。既可以改變開始時刻及結束時刻的時刻中的某一個，也可以改變兩者。
進而，在圖9 (D)中，有無從開始時刻ts3起到結束時刻te3為止的通過期間，被控制部43按照平滑電壓周期TPW隨機設定。就是說，平滑電壓周期TPW的各期間TE1、 TE2，是使振幅相位設定信號S42通過(即使較少)的通過期間；TE3是使振幅相位設定信號S42完全不通過的非通過期間。
如上所述，平滑電壓S3成為在平滑電壓周期TPW中產生很大的脈動的波形(見圖9 (A)及圖9 (C))，電流檢出信號S6 (見圖2 (B))成為在平滑電壓周斯TPW中包絡曲線產生很大的脈動的波形。在電流檢出信號S6的振幅在各平滑電壓周期TPW中變小的區域中，由於旋轉相位檢出部7中的實際轉速的檢出精度惡化，所以振幅相位設定信號S42的振幅及相位的檢出精度惡化。進而，電流指令信號S8由于振幅急劇下降，所以6次諧波失真的振幅也不穩定
這時，使用控制部43及開關部44，只在電流指令信號S8振幅變小的區域暫時停止修正。即使停止修正，也由於被電流檢出信號S6包含的波形失真較小，所以沒有問題。這樣，能夠防止錯誤修正導致修正誤差擴大。
進而，在每個平滑電壓周期TPW中，使通過期間的開始時刻及結束時刻的時刻隨機變化，還在每個平滑電壓周期TPW中，隨機設定通過期間和非通過期間中的某一個。這樣，在電流檢出信號S6中，能夠抑制通過期間中的平滑電壓周期TPW的周期性和6次諧波失真相互調製導致的新的失真。
信號平滑部45將通過信號S44中的振幅及相位的急劇變化平滑化，生成表示平滑化的信號的電流指令修正信號S13。通過信號S44如果被充分平滑化，就能夠省略信號平滑部45。
在其它的實施方式中，振幅相位設定部42根據諧波信號S40A及電流 指令信號SS，生成振幅及相位不同的多個系統的副振幅相位設定信號。進 而，根據時刻信號S41，在各副平滑電壓期間從這些多個系統的副振幅相 位設定信號中選擇一個系統的信號，生成振幅相位設定信號S42。
進而，在其它的實施方式中，省略圖4 (A)中的諧波生成部40A， 將旋轉相位信號S7直接輸入振幅相位設定部42。在振幅相位設定部42 中，振幅相位設定信號S42的頻率，是與6次諧波失真大致相等的規定值， 被預先設定。再進而，振幅相位設定信號S42的相位，根據旋轉相位信號 S7，實際轉速如果快就進相，實際轉速如果慢就滯相。
這樣地構成電流指令修正部13後，電流指令修正部13生成具有和6 次諧波失真(在上述的例子中為1050Hz)大致相等的頻率的電流指令修 正信號S13。另外，電流指令修正信號S13的振幅能夠在各副平滑電壓期 間內大致成為一定，在平滑電壓周期TPW內每當副平滑電壓期間變化， 就例如基本上與平滑電壓S3的大小成正比地變化。進而，各副平滑電壓 期間中的電流指令修正部13的振幅，與電流指令信號S8的代表值的大小 成正比地變化，使實際轉速和目標轉速之差較小地進行控制。其結果，電 流指令修正部13的振幅，能夠和電壓指令修正信號Sll的振幅一起，大 致與電流檢出信號S6包含的6次諧波的大小相等。
進而，電流指令修正部13的相位，被振幅相位設定部42在各副平滑 電壓期間事先調整，以便使電流檢出信號S6、平滑電壓S3或交流電流SC 的波形失真變小。這樣，使電流指令修正部13的相位在各副平滑電壓期 間也變化後，上述交流電流SC等的波形失真往往變小。調整後的電流指 令修正部13的相位，對於電流檢出信號S6包含的6次諧波的相位而言， 大致成為相反的相位。6次諧波的相位對於旋轉相位信號S7而言，存在著 規定的相位關係，由于振幅相位設定部42根據旋轉相位信號S7，所以如 !果利用振幅相位設定部42事先調整相位，然後即使固定調整值，反相位狀態也仍然繼續。
圖3 (D)是電流指令修正信號S13的波形的一個例子。電流指令修 正信號S13在擴大的電角周期TEA中，包含6周期的6次諧波。
圖8表示圖1中的第1實施方式的動作的波形圖。圖8 (A)表示平 滑電壓S3的波形，圖8 (B)、圖8 (C)及圖8 (D)與平滑電壓S3對應， 表示各自的旋轉相位信號S7、換流信號S10A及電流指令修正信號S13的 波形。為了容易看清圖8 (D)的波形，與圖3 (A)及圖3 (B)的情況 相比，降低了實際轉速，加大了電角周期TEA。圖8 (D)的電流指令修 正信號S13，包含電角周期TEA中的6周期的6次諧波。進而，電流指令 修正信號S13的振幅及相位，在每個平滑電壓周期TPW內的副平滑電壓 期間TD1、 TD2、 TD3中變化。電流指令修正信號S13的大小成為最大的 時刻，未必是平滑電壓S3成為最大的時刻，兩者有若干偏移。
圖10是表示圖4 A中的電流指令修正部13的動作的波形圖。圖10 (A)表示平滑電壓S3的波形，圖10 (B)、圖10 (C)及圖10 (D)與 平滑電壓S3對應，表示各自的副振幅相位設定信號的波形。在這3個系 統的副振幅相位設定信號中，頻率為圖4A時，全是諧波信號S40A的頻 率，如果省略諧波生成部40A時，則都是與6次諧波失真大致相等的規定 值，被預先設定。振幅及相位在3個系統的每一個中，具有規定的值。圖 10 (C)的副振幅相位設定信號，具有與圖10 (B)的副振幅相位設定信 號相等的振幅及進相的相位；圖10 (D)的副振幅相位設定信號，具有比 圖10 (C)的副振幅相位設定信號大的振幅及相等的相位。
平滑電壓周期TPW，被分割成各副平滑電壓期間TA1、 TA2、 TA3、 TA4。在各副平滑電壓期間TA1、 TA4中選擇圖10 (B)的副振幅相位設 定信號，在副平滑電壓期間TA3中選擇圖10 (D)的副振幅相位設定信號 (分別用斜線圖示)。選擇的副振幅相位設定信號被一個系統連接在一起， 生成電流指令修正信號Si3。
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這樣，在平滑電壓S3較大的期間，加大電流指令修正信號S13;而 在平滑電壓S3較小的期間，減小電流指令修正信號S13。其結果，能夠 使電流指令修正信號S13成為與電流檢出信號S6的波形失真一致的大小。 進而，還可以如圖10 (C)所示，對相位進行微調後，生成和電流檢出信 號S6的波形失真相位相反的電流指令修正信號SB。
圖11是表示圖4 A中的電流指令修正部13的動作的波形圖。圖11 (A)是根據旋轉相位信號S7求出的實際轉速，從期間TBI到期間TB2 上升。圖10 (B)及圖10 (C)分別表示副振幅相位設定信號的波形。在 這2個系統的副振幅相位設定信號中，頻率全是與5次諧波失真大致相等 的規定值，被預先設定。振幅及相位在2個系統的每一個中，具有規定的 值。圖11 (C)的副振幅相位設定信號，具有與圖11 (B)的副振幅相位 設定信號相等的振幅及進相的相位。
在期間TBI中選擇圖11 (B)的副振幅相位設定信號，在期間TB2 中選擇圖11 (C)的副振幅相位設定信號(分別用斜線圖示)。選擇的副 振幅相位設定信號被一個系統連接在一起，生成電流指令修正信號S13。 這樣，實際轉速上升後，能夠使電流指令修正信號S13的相位進相，生成 和和電流檢出信號S6的波形失真相位相反的電流指令修正信號S13。
圖12是表示圖4 A中的電流指令修正部13的動作的波形圖。圖12 (A)是電流指令信號S8的大小，從期間TC1到期間TC2上升。圖12(B)、 圖12 (C)及圖12 (D)分別表示副振幅相位設定信號的波形。在這3個 系統的副振幅相位設定信號中，圖4A時，全是諧波信號S40A的頻率； 圖7C時，則都是與5次諧波失真大致相等的規定值，被預先設定。振幅 及相位在3個系統的每一個中，具有規定的值。圖12 (C)的副振幅相位 設定信號，具有與圖12 (B)的副振幅相位設定信號相等的振幅及進相的 相位；圖12 (D)的副振幅相位設定信號，具有比圖12 (C)的副振幅相 位設定信號大的振幅及相等的相位。
在期間TC1中選擇圖12 (B)的副振幅相位設定信號，在期間TC2 中選擇圖12 (D)的副振幅相位設定信號(分別用斜線圖示)。選擇的副 振幅相位設定信號被一個系統連接在一起，生成電流指令修正信號S13。 這樣，電流指令信號S8的大小上升後，能夠使電流指令修正信號S13的 振幅進一步加大。其結果，同樣能夠生成基本上與和電流指令信號S8 — 起上升的電流檢出信號S6的波形失真相等的大小的電流指令修正信號 S13。
在圖IO (A) 圖12 (C)的波形圖中，圖4A中的開關部44，使振 幅相位設定信號S42全部通過，生成電流指令修正信號S13。
此外，諧波信號S40A表示電角頻率的6次諧波。但是，進而還可以 是包含6次以外的諧波的周期性的信號。
(電流指令修正部14的結構及動作)
接著，講述第1實施方式中的電流指令修正部14的結構及動作。圖 4B是表示第1實施方式中的電流指令修正部14的結構的詳細的方框圖。 電流指令修正部14包含相互調製波生成部(intermodulation wave generating unit) 46、時序生成部41A、振幅相位設定部42A、控制部43、 開關部44及信號平滑部45。在電流指令修正部14中，以與電流指令修正 部13的不同之處為中心講述。其它的結構、動作及效果，因為和電流指 令修正部13相同，所以不再贅述。
相互調製波生成部46，根據旋轉相位信號S7，生成表示電角頻率的6 次諧波的電角諧波信號。相互調製波生成部46還進而根據電壓相位信號 S12，生成表示具有平滑電壓頻率及諧波的信號的平滑電壓諧波信號。相 互調製波生成部46再進而根據與電角諧波信號的頻率和平滑電壓諧波信 號的頻率之和的差，生成相互調製波信號S46。此外，相互調製波生成部 46還可以取代電壓相位信號S12,輸入平滑電壓S3，生成平滑電壓諧波信號。
在上述的例子中，因為電角頻率是175Hz、平滑電壓頻率是100Hz， 所以電角諧波信號的頻率成為1050Hz，平滑電壓諧波信號的頻率就像100 Hz、 200Hz那樣成為100Hz的倍數。因此，相互調製波信號S46的頻率就 像850Hz、 950Hz、 1050Hz、 1150Hz、 1250Hz那樣，成為將1050Hz作為 中心的間隔為100Hz的頻率。
時序生成部41 A根據電壓相位信號S12及換流信號S10A，生成表示 平滑電壓周期TPW內的時刻信號S41A。時刻信號S41A例如表示每次換 流時在低電平和高電平之間變化的信號。在代表性的例子中，時序生成部 41 A生成表示換流信號S10A在低電平和高電平之間變化的上升邊緣及下 降邊緣二者的換流時刻。時序生成部41A進而根據電壓相位信號S12，只 在平滑電壓周期TPW內的規定的有效期間，將換流時刻作為時刻信號 S41A輸出。有效期間可以等於平滑電壓周期TPW。這時，時序生成部41 A將所有的換流時刻作為時刻信號S41A輸出。
振幅相位設定部42A根據時刻信號S41A，設定在平滑電壓周期TPW 內變化的基準振幅。進而，振幅相位設定部42A將電流指令信號S8的代 表值的大小與該基準振幅相乘，生成電流指令振幅。例如將電流指令信號 S8 (見圖2 (C)所示)的代表值，設定成平滑電壓周期TPW中的最大值。 這樣，電流指令振幅被控制成為將實際轉速和目標轉速相比後，使兩轉速 之差較小。振幅相位設定部42A將相互調製波信號S46的振幅設定成該電 流指令振幅，生成表示設定的相互調製波信號S46的振幅相位設定信號 S42A。
在代表性的例子中，振幅相位設定信號S42A的振幅，基本上與平滑 電壓S3的大小成正比地變化。在別的例子中，振幅相位設定信號S42A的 振幅，在平滑電壓周期TPW內一定。總之，振幅相位設定信號S42的振 幅，與電流指令信號SS的代表值的大小成正比地變化。在別的例子中，振幅相位設定信號S42A的振幅，與電流指令信號S8的代表值的大小無關 地成為一定。
進而，振幅相位設定部42A根據時刻信號S41A，設定振幅相位設定 信號S42A的相位。在這裡，使用圖7講述振幅相位設定部42A中的相位 的設定結構。在圖7中，取代時刻信號S41A，使用換流信號S10A。時刻 信號S41A表示換流信號S10A的上升邊緣及下降邊緣等兩邊緣。有效期 間(未圖示)在振幅相位設定信號S42A中，為存在根據相互調製波信號 S46的正弦波狀的波形的期間以上，處於平滑電壓周期TPW內。就是說， 在圖7 (A)、圖7 (B)、圖7 (C)、圖7 (D)及圖7 (F)中，有效期間 比平滑電壓周期TPW狹窄，在圖7(E)中，有效期間與平滑電壓周期TPW 相等。
換流信號S10A的上升及下降的兩邊緣之間的間隔，被稱作"換流周 期"。換流周期每次換流時變動。振幅相位設定部42A中的正弦波狀的波 形的周期，被稱作"波形周期"。圖7 (A)、圖7 (B)、圖7 (C)及圖7 (D)的振幅相位設定部42A，分別用一個波形周期的正弦波狀的波形構 成。圖7 (E)及圖7 (F)的振幅相位設定部42A，由互不相同的2個波 形周期的正弦波狀的波形交替出現地構成，或者一方的出現概率大於另一 方地構成，或者隨機出現地構成。
關於有效期間對於平滑電壓周期TPW而言的長度及波形周期的結 構，在圖7 (A) 圖7 (F)中，如上所述地設定。進而，波形周期對於 換流周期而言的大小關係及連續波中的波形周期的個數N(N為1以上的 整數)，在圖7 (A) 圖7 (F)中，如下所述地設定時，振幅相位設定信 號S42成為如下所述的那種波形。在這裡，相互調製波信號S46雖然是根 據正弦波狀的波形的連續波，但是振幅相位設定信號S42根據時刻信號 S41A，用波形周期單位處理相互調製波信號S46。因此，振幅相位設定信 號S42包含波形周期單位的正弦波狀的波形連續N次的連續波，用各連續 波間成為不連續的不連續波表示。N為1時，振幅相位設定信號S42是波形周期單位的不連續波。
圖7 (A)表示波形周期與換流周期的長度沒有關係、N在有效期間 內無限制的情況。這時，振幅相位設定信號S42雖然與有效期間的最初的 時刻信號S41A同步，但是在剩餘的有效期間中不同步。因此振幅相位設 定信號S42包含在有效期間內無限制地連續的連續波，用在有效期間外成 為不連續的不連續波表示。其結果，振幅相位設定信號S42在每個平滑電 壓周期TPW中與換流信號S10A同步一次。
圖7 (B)表示波形周期比哪個換流周期都長、N=l的情況。這時， 振幅相位設定信號S42與有效期間的最初的時刻信號S41A同步，在同步 時刻以後，與波形同步後的最初的時刻信號S41A同步。因此振幅相位設 定信號S42包含一個波形周期的連續波，各連續波間成為不連續，在有效 期間外也用成為不連續的不連續波表示。其結果，振幅相位設定信號S42 在每個波形周期與換流信號S10A同步。
圖7 (C)表示波形周期比哪個換流周期都短、N=l的情況。這時， 振幅相位設定信號S42與所有的時刻信號S41A同步。因此振幅相位設定 信號S42包含一個波形周期的連續波，各連續波間成為不連續，在有效期 間外也用成為不連續的不連續波表示。其結果，振幅相位設定信號S42在 每個波形周期與換流信號S10A同步。
圖7 (D)和圖7 (C) —樣，表示波形周期比哪個換流周期都短、N=2 的情況。這時，振幅相位設定信號S42與所有的時刻信號S41A同步，在 同步時刻以後，與2個波形同步後的最初的時刻信號S41A同步。因此振 幅相位設定信號S42包含這2個波形周期的連續波，各連續波間成為在有 效期間外也用成為不連續的不連續波表示。其結果，振幅相位設定信號S42 在每2個波形周期與換流信號S10A同步。
圖7 (E)表示波形周期與換流周期的長度沒有關係、N=3的情況。這時，振幅相位設定信號S42與任意的時刻信號S41A同步，在同步時刻
以後，與3個波形同步後的最初的時刻信號S41A同步。因此振幅相位設 定信號S42與有效期間沒有關係，包含3個波形周期的連續波，用各連續 波間成為不連續的不連續波表示。其結果，振幅相位設定信號S42具有互 不相同的2個波形周期，在每個不同的波形周期中與換流信號S10A同步一次。
圖7 (F)表示波形周期與換流周期的長度沒有關係、N=l的情況。 這時，振幅相位設定信號S42與有效期間的最初的時刻信號S41A同步， 在同步時刻以後，與波形同步後的最初的時刻信號S41A同步。因此振幅 相位設定信號S42包含1個波形周期的連續波，各連續波間成為不連續， 在有效期間外也用成為不連續的不連續波表示。進而，該連續波具有互不 相同的2個波形周期。其結果，振幅相位設定信號S42具有互不相同的2 個波形周期，在每個不同的波形周期中與換流信號S10A同步。
在上述的例子中，振幅相位設定信號S42的波形周期，從表示相互調 制波信號S46的頻率的850 Hz、 950Hz、 1050Hz、 1150Hz、 1250Hz的那 種將1050Hz作為中心的間隔為100 Hz的頻率對應的周期中，選擇一個。 在圖7 (E)及圖7 (F)中，講述了互不相同的2個波形周期。但也可以 作為互不相同的3個以上的波形周期，能夠同樣地講述。另外，在圖7中， 一個連續波例如既可以用將1050Hz作為中心的間隔的頻率的一個頻率構 成，也可以用2個以上的頻率構成。
振幅相位設定信號S42與換流信號S10A同步的相位，在圖7中被正 弦波中的0度相位選擇，但也可以是其它相位。
這樣，振幅相位設定部42A根據圖7 (A) 圖7 (F)表示的6種相 位同步結構中某一種或至少某兩種的組合，生成振幅相位設定信號S42。
控制部43、開關部44及信號平滑部45，由於和電流指令修正信號S13的情況相同，所以不再贅述。
在其它的實施方式中，省略圖4A中的相互調製波生成部46。在振幅相位設定部42A中，振幅相位設定信號S42的頻率是基本上與相互調製失真相等的規定值，被預先設定。
如上所述，包含波形失真的電流檢出信號S6的波形(見圖2 (B)所示)，成為用包含諧波失真的平滑電壓S3 (見圖2 (A)所示)對包含6次諧波率失真的電角頻率的載波信號進行振幅調製的波形。這時，因為也用包含諧波失真的平滑電壓S3對載波信號的6次諧波失真進行振幅調製，所以在電流檢出信號S6的波形失真中，不僅包含電角頻率的6次諧波率失真，而且包含相互調製失真。相互調製失真是具有電角頻率的6次諧波失真和平滑電壓頻率及其諧波的和和差的頻率的失真。
這樣，電流檢出信號S6的波形失真中的電角頻率的6次諧波失真，被電流指令修正部13修正。但是，電角頻率的6次諧波失真和平滑電壓頻率及其諧波的相互調製失真，則被電流指令修正部14修正。
就是說，電流指令修正部14生成具有與上述相互調製波信號S46的頻率或與該頻率基本上相等的頻率的電流指令修正信號S14。另外，電流指令修正信號S14的振幅例如能夠基本上與平滑電壓S3的大小成正比地變化。進而電流指令修正信號S14的振幅，與電流指令信號S8的代表值的大小成正比地變化，使實際轉速和目標轉速之差較小地進行控制。
進而，電流指令修正信號S14的相位，如圖7所示，與表示電動機電流的換流時刻的換流信號S10A同步。電流檢出信號S6中的6次諧波失真，因為起因於電角周期TEA之間的6次換流，所以與換流時刻同步後，能夠有效地減少與電流檢出信號S6中的6次諧波失真有關的相互調製失真。
另外，電流指令修正信號S14的相位，被振幅相位設定部42A事先調整，從而使電流檢出信號S6、平滑電壓S3或交流電流SC的波形失真變
小。調整後的電流指令修正信號S14的相位，基本上成為與電流檢出信號S6包含的相互調製波的相位相反的相位。相互調製波的相位對於旋轉相位信號S7而言，存在規定的相位關係，因為振幅相位設定部42A根據旋轉相位信號S7，所以如果被振幅相位設定部42A事先調整相位，即使然後固定調整值，反相位狀態也仍然繼續。
(加法部17及電壓指令生成部9的結構及動作)
加法部17將表示基本上與電流檢出信號S6的波形失真的相位相反的6次諧波失真的電流指令修正信號S13和表示與6次諧波失真有關的相互調製波失真的電流指令修正信號S14與不包含波形失真的電流指令信號S8相加，生成加法信號S17。
接著，講述第1實施方式中的電壓指令生成部9的結構及動作。圖5是表示第1實施方式中的電壓指令生成部9的結構的方框圖。電壓指令生成部9，包含載波生成部21及振幅調製部22。
載波生成部21根據旋轉相位信號S7，生成表示電角周期TEA的正弦波的載波信號S21。振幅調製部22根據用加法信號S17表示的被調製信號對載波信號S21進行振幅調製，生成電壓指令信號S9。載波生成部21隻檢出旋轉相位信號S7的各電角周期TEA中的時刻，不檢出旋轉相位信號S7包含的電流檢出信號S6的波形失真。因此，載波生成部21不將旋轉相位信號S7的波形失真給予載波信號S21 。振幅調製部22根據包含波形失真的加法信號S17及不包含波形失真的載波信號S21 ，生成電壓指令信號S9。這樣，電壓指令信號S9就包含電流指令修正信號S13及電流指令修正信號S14的波形。
另一方面，電流檢出信號S6包含的6次諧波失真及與6次諧波失真有關的相互調製波失真，在平滑電壓S3內，主要表現為電角頻率的5次諧波失真及與5次諧波失真有關的相互調製波失真。平滑電壓S3中的這些失真，使流入交流電源1的交流電流SC產生諧波失真。如果減少平滑 電壓S3中的上述失真，也就減少了電流檢出信號S6的波形失真及交流電 流SC的諧波失真。
因為加法信號S17包含6次諧波失真及與6次諧波失真有關的相互調 制波失真，所以為了修正平滑電壓S3中的電角頻率的5次諧波失真及與5 次諧波失真有關的相互調製波失真，需要將6次諧波變換成5次諧波。振 幅調製部22用包含6次諧波失真及與6次諧波失真有關的相互調製波失 真的加法信號S17，對電角頻率的載波信號S21進行振幅調製後，就生成 包含5次諧波失真及與5次諧波失真有關的相互調製波失真和7次諧波失 真及與7次諧波失真有關的相互調製波失真的信號。進而，振幅調製部22 只抽出其中的5次諧波失真及與5次諧波失真有關的相互調製波失真，與 用電流指令信號S8到載波信號S21進行振幅調製後的信號合併，生成電 壓指令信號S9。
在上述的例子中，因為電角頻率是175Hz、平滑電壓頻率是100Hz， 所以5次諧波失真成為875Hz，與5次諧波失真有關的相互調製波失真就 像675 Hz、 775Hz、 875Hz、 975Hz、 1075Hz那樣，成為將875Hz作為中 心的間隔為100Hz的頻率。
電壓指令信號S9的包絡曲線，表示加法信號S17。包絡曲線的大小 被控制成為將實際轉速和目標轉速相比後，使兩轉速之差較小。就是說， 用平滑電壓周期TPW單位表示電壓指令信號S9後，基本上成為和圖3(A) 中的電流檢出信號S6同樣的波形。
此外，雖然使電壓指令信號S9包含5次諧波失真及與5次諧波失真 有關的相互調製波失真。但也可以是5次以外的7次諧波失真及包含7次 諧波失真等的周期性的信號。
(電壓指令修正部11的結構及動作)接著，講述第1實施方式中的電壓指令修正部11的結構及動作。圖6 是表示第1實施方式中的電壓指令修正部11的結構的詳細的方框圖。電
壓指令修正部11包含諧波生成部40、時序生成部41、振幅相位設定部42、 控制部43、開關部44及信號平滑部45。
諧波生成部40根據旋轉相位信號S7，生成表示電角頻率的5次諧波 的諧波信號S40。在上述的例子中，因為電角頻率是175Hz，所以諧波信 號S40的頻率成為875 Hz。
時序生成部41、振幅相位設定部42、控制部43、開關部44及信號平 滑部45的結構、動作及效果，因為和電流指令修正部13相同，所以不再 贅述。
這樣地構成電壓指令修正部11後，電壓指令修正部11生成具有和5 次諧波失真大致相等的頻率的電壓指令修正信號Sll。另外，電壓指令修 正部11的振幅能夠在各副平滑電壓期間內大致成為一定，在平滑電壓周 期TPW內每當副平滑電壓期間變化，就例如基本上與平滑電壓S3的大小 成正比地變化。進而，各副平滑電壓期間中的電壓指令修正部11的振幅， 與電流指令信號S8的代表值的大小成正比地變化，使實際轉速和目標轉 速之差較小地進行控制。其結果，電壓指令修正部11的振幅，能夠和電 流指令修正信號S13的振幅一起，大致與電流檢出信號S6包含的6次諧 波的大小相等。
進而，電壓指令修正部11的相位，被振幅相位設定部42在各副平滑 電壓期間事先調整，以便使電流檢出信號S6、平滑電壓S3或交流電流SC 的波形失真變小。這樣，使電壓指令修正部11的相位在各副平滑電壓期 間也變化後，上述交流電流SC等的波形失真往往變小。調整後的電壓指 令修正部11的相位，對於電流檢出信號S6包含的6次諧波的相位而言， 大致成為相反的相位。6次諧波的相位對於旋轉相位信號S7而言，存在著 規定的相位關係，由于振幅相位設定部42根據旋轉相位信號S7，所以如
28果利用振幅相位設定部42事先調整相位，然後即使固定調整值，反相位 狀態也仍然繼續。
另一方面，電流檢出信號S6的6次諧波失真，在平滑電壓S3內，主 要表現為電角頻率的5次諧波失真。平滑電壓S3中的電角頻率的5次諧 波失真，使流入交流電源1的交流電流SC產生諧波失真。如果減少平滑 電壓S3中的電角頻率的5次諧波失真，也就減少了電流檢出信號S6的波 形失真及交流電流SC的諧波失真。電壓指令修正信號Sll減少該5次諧 波失真。
電流檢出信號S6的6次諧波失真，不僅被電壓指令修正部11修正， 而且被電流指令修正部13修正。如圖1的第1實施方式那樣，用電流指 令修正部13和電壓指令修正部11等兩者構成時，用兩者最佳地調整，以 便使電流檢出信號S6的6次諧波失真變小。其結果，可以將電流檢出信 號S6的6次諧波失真視為容易被電流指令修正部13修正的失真和容易被 電壓指令修正部11修正的失真之和，由電流指令修正信號S13及電壓指 令修正信號S11等兩者分擔後，被有效地減少。此外，只用電流指令修正 部13構成時，單獨地最佳調整後，電流檢出信號S6的6次諧波失真就被 電流指令修正部13單獨地大大降低。
圖3 (E)是電壓指令修正信號Sll的波形的一個例子。電壓指令修 正信號Sll，在擴大的電角周期TEA中包含5周期的5次諧波失真。
圖8 (E)與平滑電壓S3對應，表示電壓指令修正信號Sll的波形。 圖8 (E)的電壓指令修正信號Sll，在電角周期TEA之間包含5周期的5 次諧波失真。進而，電壓指令修正信號Sll的振幅及相位，在每個平滑電 壓周期TPW內的副平滑電壓期間TD1、 TD2、 TD3中變化。電壓指令修 正信號Sll的大小成為最大的時刻，未必是平滑電壓S3成為最大的時刻， 兩者有若干偏移。如上所述，包含6次諧波失真的電流指令修正信號S13，被電流指令
修正部13生成，如圖10、圖11及圖12所示地動作。包含5次諧波失真 的電壓指令修正信號Sll，也被電壓指令修正部11生成，如圖IO、圖ll 及圖12所示地動作。電壓指令修正信號Sll的動作，因為和電流指令修 正部13的情況同樣，所以不再贅述。
此外，諧波信號S40表示電角頻率的5次諧波。但是，進而還可以是 包含5次以外的諧波的周期性的信號。
在這裡，在第1實施方式中，電壓指令修正部11根據電壓相位信號 S12、旋轉相位信號S7及電流指令信號S8，生成電壓指令修正信號Sll。 但是，取代電流指令信號S8，使用電流檢出信號S6，也可以進行同樣的 動作。這時，在圖1中，取代電流指令信號S8，將電流檢出信號S6輸入 電壓指令修正部ll;在圖6中，取代電流指令信號S8，將電流檢出信號 S6輸入振幅相位設定部42。
(加法部16、 PWM信號生成部10及直流交流變換部4的結構及動
作)
加法部16將包含5次諧波失真的電壓指令修正信號Sll與同樣包含5 次諧波失真及與5次諧波失真有關的相互調製波失真的電壓指令信號S9 相加，生成加法信號S16。 PWM信號生成部10根據加法信號S16。生成 包含相位和電流檢出信號S6相反的波形失真的PWM信號S10。進而，直 流交流變換部4根據PWM信號SIO，生成包含相位和電流檢出信號S6 相反的波形失真的驅動電壓S4。包含相位和電流檢出信號S6相反的波形 失真的驅動電壓S4驅動電動機5的結果，減少了電流檢出信號S6的波形 失真。另外，通過電壓指令生成部9、 PWM信號生成部10及直流交流變 換部4作媒介，使驅動電壓S4反映表示實際轉速和目標轉速的比較結果 的電流指令信號S8後，能夠使電動機5的實際轉速更加接近目標轉速地 進行控制。如上所述，電流檢出信號S6的波形失真的振幅，基本上與平滑電壓
S3的大小成正比。加法信號S16在電流指令修正部13、電流指令修正部 14及電壓指令修正部11的構成作用下，包含相位和電流檢出信號S6的波 形失真相反、振幅基本上相等的波形失真。這樣，根據加法信號S16的驅 動電壓S4能夠有效地降低基本上與平滑電壓S3的大小成正比的電流檢出 信號S6的波形失真。
(第1實施方式的總結)
圖13 (A)及圖13 (B)分別表示電流指令修正部13、電流指令修正 部14及電壓指令修正部11不動作時的電流檢出信號S6及交流電流SC。 圖13 (C)及圖13 (D)分別表示電流指令修正部13、電流指令修正部 14及電壓指令修正部11動作時的電流檢出信號S6及交流電流SC。圖13 (A)及圖13 (C)，對於圖13 (B)及圖13 (D)而言，和圖3 (A)及 圖3 (B)的關係同樣，將橫軸擴大後，利用平滑電壓周期TPW及電角周 期TEA表示時間的標度。
在圖13 (A)中，電流檢出信號S6對於用虛線表示的沒有失真的波 形，包含諧波及相互調製波地失真後，該波形失真通過平滑部3及整流部 2作媒介，影響交流電流SC。其結果，如圖13 (B)所示，交流電流SC 成為諧波增大的波形，背離用虛線表示的沒有失真的波形。電流指令修正 部13、電流指令修正部14及電壓指令修正部11動作時，如圖13 (C)所 示，電流檢出信號S6的波形失真降低，其結果，如圖13 (D)所示，交 流電流SC的諧波失真也降低。
採用以上所示的第1實施方式後，使用電流指令修正部13、電流指令 修正部14及電壓指令修正部11，分別生成包含6次諧波失真的電流指令 修正信號S13、包含與6次諧波失真有關的相互調製失真的電流指令修正 信號S14及包含5次諧波失真的電壓指令修正信號Sll。可以將電流檢出 信號S6包含的波形失真，視為容易被電流指令修正部13修正的6次諧波 失真、容易被電壓指令修正部11修正的6次諧波失真、與6次諧波失真有關的相互調製波失真之和。電流指令修正部13、電流指令修正部14及
電壓指令修正部11通過PWM信號S10作媒介，使驅動電壓S4反映後， 分擔、減少電流檢出信號S6的波形失真。這樣，能夠減少平滑電容器的 電容值， 一邊使用平滑電壓S3很大地脈動的平滑部3， 一邊抑制流入電動 機5的電流失真。其結果，降低流入交流電源SC的電源諧波、防止商用 電力系統的汙染後，不僅能夠提高第1實施方式的逆變器裝置的電源效率， 而且還能夠提高與電力系統連接的其它電器的電源效率。
另外，由於能夠減小平滑電容器的體積，所以可以實現逆變器裝置的 小型 輕量化，使用這種逆變器裝置的空調機也容易實現小型 輕量化。 進而，使平滑電容器、逆變器裝置及空調機小型化後，可以降低逆變器裝 置及空調機的成本。另外，還因為不需要PFC電路，所以有利於降低逆變 器裝置及空調機的成本。還有，因為在平滑電容器中可以使用薄膜電容器， 所以可以使平滑電容器長壽命化，擴大空調機的動作溫度。再進而，由於 降低電動機電流的波形失真，所以可以實現空調機對的低噪聲化。第l實 施方式的逆變器裝置，不僅可以適用於空調機，而且可以適用於使用逆變 器裝置的所有的電器。
進而，第1實施方式根據旋轉相位信號S7，生成基本的波形失真，再 根據電流指令信號S8及電壓相位信號S12，修正該基本的波形失真，從 而生成電流指令修正信號S13、電流指令修正信號S14及電壓指令修正信 號Sll。這樣，因為第1實施方式根據電動機5的檢出信號進行自動修正 的要素較少，所以成為即使平滑電壓S3變小或者波形失真變大，修正動 作也不容易出現破綻的結構。而且如上所述，隨機設定通過期間及非通過 期間，隨機設定通過期間的開始時刻及結束時刻後，成為對於破綻的抵抗 力更強的結構。
此外，雖然在圖1中，使電流指令生成部8、電流指令修正部13、電 流指令修正部14、電壓指令生成部9及電壓指令修正部11根據旋轉相位 信號S7。但是因為旋轉相位信號S7根據電流檢出信號S6生成，所以也可以取代旋轉相位信號S7，根據電流檢出信號S6。就是說，電流指令生
成部8根據電流檢出信號S6、電壓相位信號S12及目標轉速信號S15，生 成電流指令信號S8。電流指令修正部13根據電壓相位信號S12、電流檢 出信號S6及電流指令信號S8，生成電流指令修正信號S13。電流指令修 正部14根據電壓相位信號S12、電流檢出信號S6、電流指令信號S8及換 流信號S10A，生成電流指令修正信號S14。電壓指令修正部9根據電流檢 出信號S6及加法信號S17，生成電壓指令修正信號S9。電壓指令修正部 11根據電壓相位信號S12、電流檢出信號S6及電流指令信號S8，生成電 壓指令修正信號SU。
進而，雖然使電流指令生成部8、電流指令修正部13、電流指令修正 部14及電壓指令修正部11根據電壓相位信號S12。但是因為根據電流檢 出信號S6的包絡曲線生成平滑電壓周期TPW，所以也可以取代電壓相位 信號S12，根據電流檢出信號S6。就是說，電流指令生成部8根據電流檢 出信號S6及目標轉速信號S15，生成電流指令信號S8。電流指令修正部 13根據電流檢出信號S6及電流指令信號S8，生成電流指令修正信號S13。 電流指令修正部14根據電流檢出信號S6、電流指令信號S8及換流信號 S10A，生成電流指令修正信號S14。電壓指令修正部11根據電流檢出信 號S6及電流指令信號S8，生成電壓指令修正信號Sll。
再進而，雖然使電流指令修正信號S13、電流指令修正信號S14及電 壓指令修正信號Sll根據電流指令信號S8。但是因為電流指令生成部8 根據電流檢出信號S6及目標轉速信號Si5，生成電流指令信號S8，所以 也可以取代電流指令信號S8，根據電流檢出信號S6及目標轉速信號S15。 就是說，電流指令修正部B根據電流檢出信號S6及目標轉速信號S15， 生成電流指令修正信號S13。電流指令修正部14根據電流檢出信號S6、 目標轉速信號S15及換流信號S10A，生成電流指令修正信號S14。電壓 指令修正部9根據電流檢出信號S6及目標轉速信號S15，生成電壓指令 修正信號S9。電壓指令修正部11根據電流檢出信號S6及目標轉速信號 ,S15，生成電壓指令修正信號Sll。
在以上的實施方式中的講述，都是將本發明具體化的一個例子，本發 明不局限於這些例子。本領域技術人員使用本發明的技術，可以很容易地 形成能夠構成的各種用例。
本發明可以用於逆變器裝置及空調機。
權利要求
1、一種逆變器裝置，具有整流單元，該整流單元對來自交流電源的交流電壓進行整流，生成整流電壓；平滑單元，該平滑單元平滑整流電壓，生成包含與交流電壓周期的一半對應的平滑電壓周期的波形的平滑電壓；直流交流變換單元，該直流交流變換單元將平滑電壓變換成脈衝寬度調製的交流驅動電壓，供給電動機；電流檢出單元，該電流檢出單元檢出在驅動電壓的作用下流入電動機的電動機電流，生成電流檢出信號，所述電動機電流是包含平滑電壓周期的波形和包含第1波形失真的電流；目標轉速設定單元，該目標轉速設定單元生成表示電動機的轉速的目標值的目標轉速信號；電流指令生成單元，該電流指令生成單元根據電流檢出信號及目標轉速信號，生成表示電動機電流的指令值的電流指令信號；第1電流指令修正單元，該第1電流指令修正單元根據電流檢出信號及電流指令信號，生成修正第1波形失真的第1電流指令修正信號；電壓指令輸出單元，該電壓指令輸出單元根據電流檢出信號、電流指令信號及第1電流指令修正信號，生成並輸出電壓指令信號；和脈衝寬度調製信號生成單元，該脈衝寬度調製信號生成單元根據電壓指令信號生成脈衝寬度調製信號，所述直流交流變換單元，根據脈衝寬度調製信號，生成驅動電壓。
2、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於所述電流檢出單 元，檢出包含第2波形失真及第3波形失真的電動機電流；所述脈衝寬度調製信號生成單元，生成表示電動機電流的換流時刻的 換流信號；所述第1電流指令修正單元，包含第2電流指令修正單元，該第2電流指令修正單元根據電流檢出信號及電流指令信號，生成修正第2波形失真的第2電流指令修正信號；和 第3電流指令修正單元，該第3電流指令修正單元根據電流檢出信號、電流指令信號及換流信號，生成修正第3波形失真的第3電流指令修正信號。
3、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於所述電流檢出單 元，檢出包含第4波形失真的電動機電流；所述的逆變器裝置，還具有-電壓指令修正單元，該電壓指令修正單元根據電流檢出信號及目標轉 速信號，生成修正第4波形失真的電壓指令修正信號；和被調製信號生成單元，該被調製信號生成單元將電壓指令修正信號與 電壓指令信號相加，生成表示相加結果的被調製信號，所述脈衝寬度調製信號生成單元，根據被調製信號，生成脈衝寬度調 制信號。
4、 如權利要求3所述的逆變器裝置，其特徵在於進而具有旋轉相 位檢出單元，該旋轉相位檢出單元根據電流檢出信號，檢出表示電動機的 旋轉相位的旋轉相位信號；所述電壓指令修正單元，根據旋轉相位信號及電流指令信號，生成電 壓指令修正信號。
5、 如權利要求3所述的逆變器裝置，其特徵在於進而具有電壓相位檢出單元，該電壓相位檢出單元檢出表示平滑電壓的相位的電壓相位信號；所述電壓指令修正單元，根據電壓相位信號，生成電壓指令修正信號。
6、 如權利要求3所述的逆變器裝置，其特徵在於所述電壓指令修正單元，包含控制部，該控制部在各平滑電壓周期內，生成表示長度為零的修正期間和非零的修正期間中的某一個的修正期間信號；修正期間信號在非零的修正期間內時，生成電壓指令修正信號； 控制部在各平滑電壓周期內，將非零的修正期間中的開始時刻及結束時刻中的至少一個，設定為任意的時刻。
7、 如權利要求3所述的逆變器裝置，其特徵在於所述電壓指令修正單元，使電壓指令修正信號的振幅及相位中的至少一個變化。
8、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於進而具有旋轉相 位檢出單元，該旋轉相位檢出單元根據電流檢出信號，檢出表示電動機的 旋轉相位的旋轉相位信號；所述電流指令生成單元，根據旋轉相位信號及目標轉速信號，生成電 流指令信號；所述第1電流指令修正單元，根據旋轉相位信號及電流指令信號，生成第1電流指令修正信號；所述電壓指令輸出單元，根據旋轉相位信號、電流指令信號及第l電 流指令修正信號，輸出電壓指令修正信號。
9、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於，所述電壓指令輸 出單元，包含加法信號生成部，該加法信號生成部將第1電流指令修正信號與電流 指令信號相加，生成加法信號；和電壓指令生成單元，該電壓指令生成單元根據電流檢出信號及加法信 號，生成電壓指令信號。
10、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於進而具有電壓相位檢出單元，該電壓相位檢出單元檢出表示平滑電壓的相位的電壓相位信 號。
11、 如權利要求10所述的逆變器裝置，其特徵在於所述電流指令 生成單元，根據電壓相位信號，生成電流指令信號。
12、 如權利要求IO所述的逆變器裝置，其特徵在於所述第1電流 指令修正單元，根據電壓相位信號，生成第1電流指令修正信號。
13、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於所述第l電流指 令修正單元，包含控制部，該控制部在各平滑電壓周期內，生成表示長度為零的修正期間和非零的修正期間中的某一個的修正期間信號；修正期間信號在非零的修正期間內時，生成第l電流指令修正信號； 控制部在各平滑電壓周期內，將非零的修正期間中的開始時刻及結束時刻中的至少一個，設定為任意的時刻。
14、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於所述第1電流指 令修正單元，使第l電流指令修正信號的振幅及相位中的至少一個變化。
15、 如權利要求1所述的逆變器裝置，其特徵在於所述平滑單元， 包含平滑電容器及電抗器；平滑電容器及電抗器的共振頻率，為交流電源頻率的40倍以上。
16、 如權利要求15所述的逆變器裝置，其特徵在於平滑電容器由 薄膜電容器構成。
17、 一種空調機，其特徵在於具有權利要求1所述的逆變器裝置和 包含電動機的壓縮機。
全文摘要
整流部及平滑部，對來自交流電源的交流電壓進行整流及平滑，生成包含與交流電壓周期的一半對應的平滑電壓周期的波形的平滑電壓。直流交流變換部將平滑電壓變換成驅動電壓，供給電動機。電流檢出部檢出在包含平滑電壓周期的波形的同時還包含波形失真的電流——流入電動機的電動機電流，生成電流檢出信號。目標轉速設定部生成表示電動機的轉速的目標值的目標轉速信號。電流指令生成部根據電流檢出信號及目標轉速信號，生成表示電動機電流的指令值的電流指令信號。電流指令修正部根據電流檢出信號及電流指令信號，生成修正波形失真的電流指令修正信號。電壓指令輸出部根據電流檢出信號、電流指令信號及電流指令修正信號，生成電壓指令信號；PWM信號生成部根據電壓指令信號，生成PWM信號。
文檔編號H02P27/06GK101467344SQ20078002192
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月20日 優先權日2006年4月24日
發明者小川正則, 松城英夫, 福榮貴史 申請人:松下電器產業株式會社