電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉傳感器控制裝置以及無旋轉傳感器控制 ...的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明的實施方式設及電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉傳感器 控制裝置W及無旋轉傳感器控制裝置的控制方法。
【背景技術】
[0002]為了降低PWM電力變換裝置的電磁噪聲，在專利文獻1中，公開了使載波的頻率在 時間上變化的PWM電力變換裝置。另外，在專利文獻2中，公開了通過根據隨機數變更載波 頻率，分散PWM的高次諧波分量來降低PWM高次諧波所致的電磁噪聲的技術。另外，在專利 文獻3的技術中，公開了在變更多個載波頻率時，W使高次諧波的頻率分布特性變得平坦 的方式，確定各載波頻率的發生概率的技術。
[0003] 另外，在不使用旋轉傳感器來控制永磁同步電動機（PMSM,PermanentMagnet Sync虹onousMotor)的PMSM無旋轉傳感器控制中，廣泛使用了在產生的感應電壓小的低 速域中，為了利用電動機鐵忍凸極性來推測旋轉角度，重疊高頻電壓來檢測電流響應的方 式。
[0004] 但是，已知由于重疊的高頻電壓而產生電磁噪聲，為了降低該產生的電磁噪聲，提 出了在時間上切換（變更）所重疊的高頻電壓的頻率的技術（參照例如專利文獻4)。 陽0化]專利文獻1 :日本特公平3-79959號公報
[0006]專利文獻2 :日本專利第3154965號公報
[0007] 專利文獻3 :日本特開2009-303288號公報 陽00引 專利文獻4 :日本特開2004-343833號公報
【發明內容】
[0009]但是，根據發明者的試驗明確了在切換（變更）載波頻率時，產生切換（變更）前 后的頻率的平均值的分量。 陽010] 因此，在為了降低在PWM電力變換中使用的PWM信號的載波頻率的影響而切換多 個載波頻率來使用的情況下，切換次數越多，則平均頻率的分量越大，無法實現期望的頻譜 分布，難W避免機械共振，存在產生電磁噪聲的擔屯、。 W11] 另外，在為了降低在PWM電力變換中使用的PWM信號中重疊的重疊高頻頻率的影 響而切換多個重疊高頻頻率來使用的情況下，切換次數越多，則平均頻率的分量越大，存在 難W實現平坦的頻譜分布的擔屯、。特別是，一般在能夠選擇重疊高頻頻率的范圍內存在制 約，由于僅能夠在窄的范圍內選擇而平均頻率的分量變大，存在產生電磁噪聲的擔屯、。
[0012] 本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠降低PWM控制時的電 磁噪聲的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉傳感器控制裝置、無旋轉傳感器 控制裝置的控制方法W及控制程序。
[0013] 實施方式的電力變換裝置的設定部隨機地設定持續時間，并且將相互不同的多個 載波頻率中的某一個載波頻率設定為設定載波頻率。
[0014] 由此，載波發生部在規定的持續時間的期間，產生規定的設定載波頻率的載波。
[0015] 然后，PWM信號發生部根據在載波發生部中產生的載波，產生PWM信號，電力變換 部根據所產生的PWM信號，進行電力變換并供給到負載。
[0016] 另外，實施方式的無旋轉傳感器控制裝置的設定部設定PWM控制中的頻率比基波 頻率更高的相互不同的多個重疊高頻頻率中的某一個重疊高頻頻率，并且隨機地設定具有 設定了的重疊高頻頻率的電壓或者具有設定了的重疊高頻頻率的電流的持續時間。
[0017] 由此，發生部在持續時間的期間，產生重疊高頻頻率的電壓或者電流，推測部將具 有所產生的重疊高頻頻率的電壓施加到永磁同步電動機、或者將具有所產生的重疊高頻頻 率的電流供給到永磁同步電動機，推測永磁同步電動機的轉子磁極位置W及旋轉速度。
【附圖說明】 陽01引圖1是第1實施方式的PWM電力變換裝置的概要結構框圖。
[0019] 圖2是持續判定部的概要結構框圖。
[0020] 圖3是第1實施方式的時序圖。
[0021] 圖4是載波頻率的切換狀態的說明圖。
[0022] 圖5是載波頻率和高次諧波分量的關系說明圖。
[0023] 圖6是第1實施方式的變形例的說明圖。
[0024] 圖7是第2實施方式的PWM電力變換裝置的概要結構框圖。 陽0巧]圖8是第2實施方式的時序圖。 陽0%] 圖9是第2實施方式的動作說明圖。
[0027] 圖10是第2實施方式的效果的說明圖。 陽02引圖11是第3實施方式的PWM電力變換裝置的概要結構框圖。
[0029] 圖12是在機械特性判定中在負載中流過的電流的一個例子的說明圖。
[0030] 圖13是機械特性判定中的負載的噪聲特性的說明圖。
[0031] 圖14是機械特性和所設定的載波頻率的關系說明圖。
[0032] 圖15是機械特性和所設定的載波頻率的其他關系說明圖。
[0033] 圖16是第1變形例的概要結構說明圖。
[0034] 圖17是第4實施方式的PMSM無旋轉傳感器控制系統的概要結構框圖。
[0035] 圖18是持續判定部的概要結構框圖。
[0036] 圖19是第4實施方式的時序圖。
[0037] 圖20是重疊高頻頻率的切換狀態的說明圖。
[003引圖21是重畳局頻頻率和局次諧波分量的關系說明圖。
[0039] 圖22是高頻電壓指令生成部的概要結構框圖。
[0040] 圖23是變形例的動作說明時序圖。
[0041] 圖24是其他高頻電壓指令生成部的概要結構框圖。
[0042] 圖25是第5實施方式的PMSM無旋轉傳感器控制系統的概要結構框圖。
[0043] 圖26是第5實施方式的動作說明圖。
[0044] 圖27是第5實施方式的效果的說明圖。
[0045] 圖28是第6實施方式的PMSM無旋轉傳感器控制系統的概要結構框圖。
[0046] 圖29是第6實施方式的時序圖。
[0047] 圖30是第6實施方式的變形例的說明圖。
【具體實施方式】
[0048] 接下來，參照附圖，詳細說明實施方式。 W例 山第1實施方式
[0050] 圖1是第1實施方式的PWM電力變換裝置的概要結構框圖。
[0051]PWM電力變換裝置10大體上具備：降壓斬波器13,作為電力變換部發揮功能，該電 力變換部使來自直流電源11的輸入直流電壓降壓并作為驅動電壓輸出到負載12 ;載波頻 率運算部14,運算載波頻率并輸出載波頻率信號；載波信號發生部15,產生具有與載波頻 率信號相當的載波頻率的載波信號；輸出電壓指令生成部16,生成并輸出輸出電壓指令信 號；化及PWM信號發生部17,根據所輸入的載波信號化及輸出電壓指令信號，將PWM信號輸 出到降壓斬波器13。
[0052] 在上述結構中，載波頻率運算部14、載波信號發生部15、輸出電壓指令生成部16 W及PWM信號發生部17構成了控制PWM電力變換的控制部18。
[0053] 載波頻率運算部14具備：隨機數發生部21，產生隨機數；持續期間確定部22,根 據所輸入的隨機數的值，確定持續期間（持續時間），輸出持續期間數據（持續時間數據）； 持續判定部23,根據所輸入的持續期間數據，進行持續判定，輸出頻率選擇信號；W及頻率 選擇部24,根據頻率選擇信號，將可設定為載波頻率的頻率中的頻率最高的最大載波頻率 fmax或者可設定為載波頻率的頻率中的頻率最低的最小載波頻率fmin中的某一方作為載 波頻率信號輸出。
[0054] 圖2是持續判定部的概要結構框圖。 陽化5] 持續判定部23具備：比較器31，被輸入持續期間數據W及計數數據，判別持續期 間數據的值W及計數數據的值是否一致，輸出比較結果信號；計數器32,在比較結果信號 表示一致的情況下被復位，在比較結果信號是不一致的狀態下增加計數值并作為計數數據 輸出；W及反轉處理器33,被輸入比較結果信號W及頻率選擇信號，在比較結果信號和頻 率選擇信號不一致的情況下，使頻率選擇信號反轉。
[0056] 接下來，說明第1實施方式的動作。
[0057] 首先，載波頻率運算部14的隨機數發生部21產生隨機數值并輸出到持續期間確 定部22。此處，隨機數發生部21運算偽隨機數并作為隨機數值輸出、或者參照隨機數表格 而輸出隨機數值。
[0058] 其結果，持續期間確定部22根據所輸入的隨機數，確定選擇載波頻率的持續期 間，作為持續期間數據輸出。更具體而言，將載波的一個周期量作為基準，通過（1)式計算。
[0059] 持續期間二載波的一個周期X隨機數值……（1)
[0060] 持續判定部23根據所輸入的持續期間數據，進行持續判定，輸出頻率選擇信號。 在本第1實施方式中，載波頻率是最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin運2種，所W 頻率選擇信號是具有"0"或者"1"中的某一個值的2值數據。因此，根據持續期間數據的 值，與最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的某一個對應的頻率選擇信號被輸出 到頻率選擇部24。
[0061] 頻率選擇部24根據頻率選擇信號，針對載波頻率，將最大載波頻率fmax或者最小 載波頻率fmin中的某一個排他地作為載波頻率信號輸出。
[0062] 其結果，載波信號發生部15生成與載波頻率信號對應的頻率（在本第1實施方式 中是最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的某一個）的載波信號，輸出到PWM信 號發生部17。
[0063] 另一方面，輸出電壓指令生成部16生成與降壓斬波器13的輸出電壓相當的輸出 電壓指令信號（=與PWM控制中的基波相當），輸出到PWM信號發生部17。
[0064] 作為運些的結果，PWM信號發生部17根據所輸入的載波信號W及輸出電壓指令信 號，將PWM信號輸出到降壓斬波器13。 陽0化]降壓斬波器13根據PWM信號使來自直流電源11的輸入直流電壓降壓并作為驅動 電壓輸出到負載12,負載12被驅動。
[0066] 接下來，說明更具體的動作。 陽067] 圖3是第1實施方式的時序圖。 W側如圖3所示，在將PWM信號發生部17的直流電源電壓設為Vdc[V]的情況下，載波 信號發生部15產生的載波信號SC成為在0[V]與直流電源電壓Vdc[V]運兩個電壓電平之 間轉變的=角波。 W例另一方面，輸出電壓指令信號SB的電壓恒定。
[0070] 作為運些的結果，由PWM信號發生部17產生的PWM信號SP在載波信號SC<輸出 電壓指令信號SB的情況下，成為"H"電平，在載波信號SC^輸出電壓指令信號SB的情況 下，成為"L"電平。
[0071] 圖4是載波頻率的切換狀態的說明圖。
[0072] 如圖4所示，根據本第1實施方式，根據在隨機數發生部20中產生的隨機數，載波 信號SC的頻率（設定載波頻率）被設為最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的 某一個的持續期間隨機地變化。
[0073] 根據本第1實施方式，同一頻率的載波的持續期間每次不同，所W能夠降低載波 頻率選擇范圍的平均頻率的分量。
[0074] 另外，在本第1實施方式中，通過根據隨機數值變更持續期間，在同一頻率的載波 的持續期間的變化中無規則性，所W不會產生與持續期間的變化相伴的視覺上的不協調 感。
[00巧]在W上的說明中，由隨機數發生部21產生隨機數，根據隨機數變更了持續期間， 但即使例如根據正弦波變更持續期間，也能夠降低載波頻率選擇范圍的平